У статті розглянуто аналіз способів відновлення шийок колінчастих валів. Колінчастий вал є однією з дорогих деталей двигуна, в значній мірі визначає його ресурс. ресурс власне колінчастого вала визначається двома факторами: зносостійкість і опором втомним навантажень.

Анотація наукової статті з механіки і машинобудування, автор наукової роботи - Степанов Михайло Вікторович, Трушина Лідія Миколаївна


The analysis of ways of restoring the journals of the crankshaft

T he analysis of methods of recovery of the journals of the crankshaft is considered in the article. The crankshaft is one of the costly parts of the engine largely determines its resource. The actual resource of the crankshaft is determined by two factors: the wear resistance and resistance to fatigue.


Область наук:
  • Механіка і машинобудування
  • Рік видавництва: 2018
    Журнал
    Наука без кордонів
    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ СПОСОБІВ ВІДНОВЛЕННЯ шийок колінчатого валу'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ СПОСОБІВ ВІДНОВЛЕННЯ шийок колінчатого валу»

    ?ТЕХНІЧНІ НАУКИ

    УДК 621.7

    АНАЛІЗ СПОСОБІВ ВІДНОВЛЕННЯ шийок колінчатого валу

    Степанов Михайло Вікторович, кандидат технічних наук, доцент, Трушина Лідія Миколаївна, доцент, Російський державний аграрний університет - МСХА імені К. А. Тімірязєва,

    Москва, РФ

    У статті розглянуто аналіз способів відновлення шийок колінчастих валів. Колінчастий вал є однією з дорогих деталей двигуна, в значній мірі визначає його ресурс. Ресурс власне колінчастого вала визначається двома факторами: зносостійкість і опором втомним навантажень.

    Ключові слова: відновлення; ресурс; електродугова металізація; плазмова наплавка; приварка стрічки.

    THE ANALYSIS OF WAYS OF RESTORING THE JOURNALS

    OF THE CRANKSHAFT

    Stepanov Mikhail Viktorovich, PhD (Cand. Tech. Sci.), Associate professor, Trushina Lidiya Nikolaevna, associate professor, Russian Timiryazev State Agrarian University, Moscow, Russia

    The analysis of methods of recovery of the journals of the crankshaft is considered in the article. The crankshaft is one of the costly parts of the engine largely determines its resource. The actual resource of the crankshaft is determined by two factors: the wear resistance and resistance to fatigue. Keywords: recovery; resource; electroarc metallization; plasma welding; welding tape.

    Для цитування: Степанов М. В., Трушина Л. Н. Аналіз способів відновлення шийок колінчастого вала // Наука без кордонів. 2018. № 1 (18). С. 35-39.

    Відновлення деталей - це комплекс операцій по усуненню основних дефектів, що забезпечують відновлення їх працездатності та встановлено-

    них в нормативно-технічної документації параметрів.

    Колінчастий вал є однією з дорогих деталей двигуна, в значній-

    котельної мірі визначає його ресурс. Ресурс власне колінчастого вала визначається двома факторами: зносостійкість і опором втомним навантажень. В процесі експлуатації двигуна зношуються труться вала, а в найбільш небезпечних зонах накопичуються втомні пошкодження, в результаті чого відбувається зниження його міцності і, зокрема, опору втомним нагружениям [1].

    Вибір способу відновлення залежить від конструктивно-технологічних особливостей і від умов роботи деталі, її зносу, довговічності відремонтованої деталі, від вартості відновлення.

    Вибір процесу відновлення істотно залежить від виду дефекту і причин його виникнення [2].

    Основними критеріями при виборі способу відновлення є наступні:

    • застосовність,

    • довговічність,

    • техніко-економічна обгрунтованість.

    Шліфування під ремонтний розмір

    - один з найбільш часто застосовуваних способів відновлення працездатності колінчатих валів. Шліфування під ремонтний розмір виконують в одну операцію. Ремонтні розміри визначаються розмірами вкладишів, що випускаються промисловістю. Однойменні шийки (шатунні або корінні) шліфують на один розмір. Приступати до шліфування необхідно після усунення всіх дефектів. Спочатку шліфують корінні шийки і інші поверхні, що знаходяться на одній з ними осі, а потім шатунні шийки.

    Шліфування шатунних шийок виконують, закріплюючи крайні корінні шийки колінчастого вала в патронах центросме-стітелей шліфувального верстата, попередньо встановлюються на необхідний радіус кривошипа, що забезпечує по-

    грешность базування не більше 0,03 мм [3, 4].

    Відновлення шийок електродугової металізацією - перевагою способу електродугової металізацією є мале термічний вплив (60 ... 80 ° С) на деталь, проте колінчаті вали, відновлені таким методом, погано протистоять циклічним навантаженням. Технологічний процес відновлення зношених шийок колінчастих валів включає в себе наступні операції [5]:

    1. Очищення вала від забруднень і гідроочищення масляних каналів.

    2. Виявлення тріщин методом магнітної дефектоскопії з використанням магнітного порошку.

    3. Попереднє шліфування шийок з метою усунення задирів, спотворень геометрії, зняття фасок 1х45 ° з гострих кромок масляних каналів. Установка в масляні канали пробок з термостійкої гуми.

    4. Струйно-абразивна обробка шийок вала корундовим порошком для підвищення міцності зчеплення металеві-заційного покриття.

    5. Нанесення на поверхні, що не підлягають відновленню, силікатного клею.

    6. Металлизация.

    7. Видалення захисного шару з поверхні, що не піддається металізації в дрібоструминного камері.

    8. Видалення пробок з масляних каналів.

    9. Шліфування шийок.

    10. Продування масляних каналів стисненим повітрям.

    11. Полірування шийок.

    12. Суперфінішна обробка шийок.

    Наплавлення під шаром флюсу - гранично зношені шийки колінчастих валів відновлюють дротом Нп-30ХГСА діаметром 1,6 мм під шаром легуючого флюсу АН-348А (2,5 частини графіту, 2

    частини ферохрому № 6 і 0,25 частин рідкого скла), наплавлені тільки циліндричну частину шийок, галтелі.

    Перед наплавленням необхідно підігріти шийки до 200 .. .250 ° С, а при наплавленні легованими дротами під флюсом необхідно застосовувати термообробку. Так як колінчаті вали правлять по корінним шийок, спочатку наплавляють шатунні шийки. При наплавленні шийок вала отвори олійних каналів для запобігання їх від Заплавки замазують спеціальною пастою, що містить графіт (85%) і рідке скло [5, 6].

    Наплавлення під шаром легуючого флюсу набула найбільшого поширення в ремонтній практиці. Зносостійкість колінчастих валів, відновлених цим методом, не поступається зносостійкості шийок нових деталей.

    Однак спосіб електродугової наплавки під шаром флюсу знижує втомну міцність відновлених колінчастих валів на 30.50%.

    Плазмова наплавка - сутність цього способу полягає в нанесенні металопокриття з використанням плазмового струменя в якості джерела теплової енергії.

    Наплавлення порошковими металевими матеріалами здійснюють плазмотронами, в яких передбачені три окремих газових потоку: плазмообра-зующие, транспортують і захисний (робочий газ - аргон). Як наплавочного матеріалу для плазмового наплавлення рекомендується порошковий сплав ПГСРЗ або ПГСР4 грануляцією 200.600 мкм і дріт Св-08Г2С або 15ГСТЮЦА (для чавунних валів).

    Просіяний на вібросито порошок повинен бути попередньо просушений протягом години при температурі 200 ° С в сушильній шафі.

    При плазмовому наплавленні основний метал колінчастого вала при відновленні

    шийок відчуває менші термічні впливу, сам вал не деформується і має достатню зносостійкість і втомної міцністю [5, 7].

    Установка додаткової ремонтної деталі - технологія відновлення колінчастих валів приваркой сталевих загартованих півкілець передбачає:

    • попередню шліфування шийок;

    • підготовку, загартування і механічну обробку півкілець;

    • постановку і приварення півкілець;

    • шліфування та полірування шийок.

    Пропонована технологія забезпечує

    високу несучу здатність, пріраба-тиваемость, задіростойкость і опір втоми колінчастих валів.

    Недоліком даної технології є погане прилягання півкілець до шийок вала, в зв'язку з їх жорсткістю.

    Приварка сталевої стрічки - включає наступні операції: підготовку деталей і стрічки, приварку стрічки, обробку деталей після приварки до неї стрічки.

    Підготовка полягає в правці центрових фасок центрувальними зенковкой або різцем на токарному верстаті і шліфуванні на круглошліфувальні верстати шийок валів до діаметра не менше номінального на 0,3 ... 0,5 мм. Шорсткість обробленої поверхні повинна бути не нижче Ra 1,25.0,63 мкм. Заготовки для приварки нарізають зі стрічки товщиною 0,3 ... 1,0 мм, ширина їх повинна бути рівна ширині відновлюваного ділянки, а довжина - його периметру. Зазор в місці стику стрічки більше 0,5 мм не допускається. Матеріал стрічки підбирають з урахуванням твердості, яку необхідно отримати на відновленому ділянці деталі. Поверхня стрічки повинна бути очищена від слідів корозії, бруду, масляної плівки [8].

    Стрічку приварюють в два етапи: спочатку її «прихоплюють», а потім приварюють остаточно. Попередньо встановлюють необхідний режим при-

    варіння (швидкість обертання деталі, подачу зварювальних кліщів, зусилля стиснення електродів, силу зварювального струму, тривалість зварювання і паузи). Потім деталь закріплюють у патроні установки і підводять електроди до її поверхні в середній частині відновлюваного ділянки. Включивши привід обертання деталі, подають / стрічку з механізму подачі під нижній електрод. У момент торкання електрода і стрічки включають кнопку «Зварювання» і «прихоплюють» її коротким швом до поверхні деталі, без подачі зварювальних кліщів.

    Остаточно приварюють стрічку, включивши подачу зварювальних кліщів. Зусилля стиснення зварювальних електродів повинно бути 1300.1500 Н, діаметр зварювальних роликів 160 мм, ширина їх робочої частини 5 мм. Витрата охолоджуючої рідини становить 1,6 л / хв. Приварений шар металу обробляють шліфуванням.

    Зносостійкість відновлених поверхонь валів приваркой сталевої стрічки відповідає зносостійкості нових. Перевагами відновлення деталей контактної приварюванням сталевої стрічки є: не відсутність деформує-

    ції в результаті незначного нагрівання, регулювання твердості відновлюваних деталей без застосування термічної обробки шляхом підбору матеріалу стрічки, зниження витрати наплавлювальних матеріалів в два-три рази, зменшення трудомісткості процесу і підвищення культури виробництва в порівнянні з електродуговим наплавленням [9, 10].

    Основна причина, що викликає потребу у відновленні шийок колінчастих валів - це їх аварійний знос або вироблення валом встановленого ресурсу.

    Але, незважаючи на велике різноманіття способів нанесення металопокриття на зношені шийки колінчастого вала, проблема їх відновлення, особливо в умовах дрібносерійного ремонтного виробництва, залишається актуальною.

    Значного підвищення зносостійкості і довговічності колінчатих валів, економії металу і зниження трудовитрат можна досягти застосуванням приварювання сталевих півкілець, що забезпечує високу міцність зчеплення кілець з основною поверхнею і мінімальний припуск на механічну обробку.

    СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

    1. Технологія ремонту машин: підручник для вузів / В. С. Новіков, Н. А. Очковскій, В. М. Корнєєв та ін. М.: Колос, 2007. 447 с.

    2. Підготовка поверхонь деталей для нанесення зміцнюючих покриттів / І. Н. Кравченко, Ю. В. Катаєв, В. А. Сирота, Я. В. Тарлак // Сільський механізатор. 2017. № 8, С. 36-38.

    3. Управління формою поршневих кілець ДВС при плазмовому напиленні / І. Н. Кравченко, А. Ф. Пузряков, Ю. В. Катаєв, Т. А. Чеха // Праці ГОСНИТИ. 2017. Том 126. С. 196-203.

    4. Оцінка залишкових напруг і міцності покриттів підвищеної товщини при пошаровому їх формуванні / І. Н. Кравченко, О. В. Закарчевскій, Ю. В. Катаєв, А. А. Коломей-ченко // Праці ГОСНИТИ. 2017. Том 127. С. 171-175.

    5. Кравченко І.М. Застосування плазмово-напилених ферроокіслов для поршневих кілець автотракторних двигунів / І. Н. Кравченко, А. А. Пузряков, Ю. В. Катаєв, І. Е. пупа-ців, Д. Г. Гречко // Праці ГОСНИТИ. 2016. Том 122. С. 188-193.

    6. Малиха Е. Ф., Катаєв Ю. В. Тенденції розвитку інженерно-технічної системи агропромислового комплексу Російської Федерації // Наука без кордонів. 2017. № 7 (12). С. 21-25.

    7. Конкін Ю. А., Малиха Е. Ф. Методичні підходи до оцінки зносу та залишкової вартості машин // Міжнародний техніко-економічний журнал. 2011. № 2. С. 5-12.

    8. Корнєєв В. М., Катаєв Ю. В., Млявих Д. Г. Забезпечення працездатності техніки в гарантійний період експлуатації // Сільський механізатор. 2017. № 4. С. 39-40.

    9. Технічний сервіс як основна складова інженерно-технічного забезпечення агропромислового комплексу / А. С. Дорохов, В. М. Корнєєв, Ю. В. Катаєв, Д. Г. Млявих і ін. // Управління ризиками в АПК. 2016. № 4. С. 46-57.

    10. Катаєв Ю. В., Малиха Е. Ф. До питання технічної оснащеності агропромислового комплексу Російської Федерації сільськогосподарською технікою // Праці VI Міжнародної науково-практичної конференції молодих вчених, присвяченій року екології в Росії «Перспективи розвитку науки і освіти в сучасних екологічних умовах ». Солоне Займище: ФГБНУ «ПНІІАЗ», 2017. С. 666-676.

    REFERENCES

    1. Novikov V. S., Ochkovskii N. A., Korneev V. M. et al. Tekhnologiya remonta mashin: uchebnik dlya vuzov [The technology of repair of cars]. Moscow, KolosS, 2007, 447 p.

    2. Kravchenko I. N., Kataev Yu. V., Sirotov V. A., Tarlakov Ya. V. Podgotovka poverhnostei detalei dlya naneseniya uprochnyayushchih pokrytii [Preparation of surfaces of parts for application of ruggedized coverage]. Sel'skii mekhanizator 2017, no. 8, pp. 36-38.

    3. Kravchenko I.N. Upravlenie formoi porshnevyh kolec DVS pri plazmennom napylenii [The control of the shape of the piston rings of the internal combustion engines during plasma spraying]. Trudy GOSNITI 2017, vol. 126, pp. 196-203.

    4. Kravchenko I.N. Ocenka ostatochnyh napryazhenii i prochnosti pokrytii povyshennoi tolshchiny pri posloinom ih formirovanii [Evaluation of residual intensity and strength of coatings increased thickness during layer-by-layer shaping]. Trudy GOSNITI 2017, vol. 127, pp. 171-175.

    5. Kravchenko I. N., Puzrjakov A. A., Kataev Yu. V., Pupavcev I. E., Grechko D. G. Primenenie plazmenno-napylennyh ferrookislov dlya porshnevyh kolec avtotraktornyh dvigatelei [The use of a plasma-sprayed ferrooxide piston rings for automotive engines]. Trudy GOSNITI, 2016, vol. 122, pp. 188-193.

    6. Malyha E. F., Kataev Yu. V. Tendencii razvitiya inzhenerno-tehnicheskoi sistemy agropromyshlennogo kompleksa Rossiiskoi Federacii [Development tendencies of technical system of Russian agro-industrial complex]. Nauka bezgranic 2017, no. 7 (12), pp. 21-25.

    7. Konkin Yu. A., Malyha E.F. Metodicheskie podhody k ocenke iznosa i ostatochnoi stoimosti mashin [Methodological approaches to the assessment of depreciation and the residual value of cars]. Mezhdunarodnyi tekhniko-ehkonomicheskii zhurnal, 2011, no. 2, pp. 5-12.

    8. Korneev V. M., Kataev Yu. V., Vyalyh D. G. Obespechenie rabotosposobnosti tekhniki v garantiinyi period ehkspluatacii [Ensuring availability of technical equipment in operation period]. Sel'skii mekhanizator 2017, no. 4, pp. 39-40.

    9. Dorohov A. S., Korneev V. M., Kataev Yu. V., Vyalyh D. G. et al. Tehnicheskii servis kak osnovnaya sostavljajushhaja inzhenerno-tehnicheskogo obespecheniya agropromyshlennogo kompleksa [Technical service as a basic component of engineering and technical support of agroindustrial complex]. Upravlenie riskami v APK, 2016, no. 4, pp. 46-57.

    10. Kataev Yu. V., Malyha E. F. K voprosu tehnicheskoj osnashhennosti agropromyshlennogo kompleksa Rossijskoj Federacii sel'skohozjajstvennoj tehnikoj [To the question of technical equipment of agro-industrial complex of the Russian Federation of agricultural machinery]. Perspektivy razvitija nauki i obrazovanija v sovremennyh jekologicheskih uslovijah, Solenoe Zajmishhe, Prikaspijskij nauchno-issledovatel'skij institut aridnogo zemledelija 2017, pp. 666676.

    Матеріал надійшов до редакції 20.12.2017 © Степанов М. В., Трушина Л. Н., 2018


    Ключові слова: ВІДНОВЛЕННЯ / RECOVERY / РЕСУРС / RESOURCE / електродугової металізації / ELECTROARC METALLIZATION / плазмового наплавлення / PLASMA WELDING / приварком СТРІЧКИ / WELDING TAPE

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити