Ім'я файлу: Тех_процес виготовленння коленвалів.docx
Розширення: docx
Розмір: 395кб.
Дата: 09.01.2023
скачати
Пов'язані файли:
Поняття та ознаки математичного мислення..docx
Бюджетна система.docx
Спам. Методи боротьби зі спамом.doc
179299.doc
педагогіка.docx
джерела конфліктів_Крушельницький_КА-98.pptx
Реферат.docx
АИС Оранжерея.docx
КБ-33_Урбанович_Андрій_ЛР4(1).docx
Praktichna_Access.docx
Метод.вказiвки КР ОВП 2024.pdf

ЗМІСТ



ЗМІСТ 1

Вступ 2

Розділ 1. Одержання заготовки 4

Розділ 2. Механічна обробка колінчастих валів. 8

Розділ 3. Термообробка колінчастих валів 17

Список використаної літератури 22


Вступ


Колінчастий вал двигуна - це одна з важливих деталей КШМ, розташована в циліндровому блоці. Вал перетворює поступальні рухи поршнів у обертальний момент, який через трансмісію передається на колеса автомобіля.

Складна конструкція коленвала представлена у вигляді розташованих по одній осі колін – шатунних шийок, з'єднаних спеціальними щоками. При цьому кількість колін залежить від числа, форми та місця розташування циліндрів, а також тактності двигуна автомобіля. За допомогою шатунів шийки з'єднуються з поршнями, що здійснюють поступально-поворотні рухи.

Залежно від розташування корінних шийок коленвал може бути:

повноопорним – коли корінні шийки розташовані по дві сторони від шатунної шийки;

неповноопорним – коли корінні шийки розташовані лише по одну зі сторін від шатунної шийки.

У більшості сучасних автомобільних двигунів застосовуються повнопорні колінвали.

Отже, основними елементами колінвалу є:

Корінна шийка - основна частина валу, яка розміщується на корінних вкладишах (підшипниках), що знаходяться в картері.

Шатунна шийка – деталь, що з'єднує колінвал із шатунами. При цьому мастило шатунних механізмів здійснюється завдяки наявності спеціальних масляних каналів. Шатунні шийки на відміну від корінних шийок завжди зміщені убік.

Щоки – деталі, що з'єднують два типи шийок – корінні та шатунні.

Противаги – деталі, які призначені для врівноваження ваги поршнів та шатунів.

Фронтальна (передня) частина або шкарпетка – частина механізму, оснащена колесом із зубцями (шківом) та шестернею, в деяких випадках гасителем крутильних коливань, який здійснює контроль над потужністю приводу ГРМ (газорозподільного механізму), а також інших механізмів пристрою.

Тильна (задня) частина або хвостовик - частина механізму, з'єднана з маховиком за допомогою маслогребця і маслозгінної різьби, здійснює відбір потужності валу.

Фронтальна і тильна сторона колінчастого валу ущільнюється захисними сальниками, які перешкоджають протіканню олії там, де частини маховика, що виступають, виходять за межі блоку циліндрів.

Обертальні рухи всього механізму колінвала забезпечують підшипники ковзання – тонкі сталеві вкладиші, із захисним шаром антифрикційної речовини. Для запобігання осьового зміщення валу застосовується завзятий підшипник, встановлений на корінній шийці (крайній або середній).

Колінвал двигуна виготовляється із зносостійкої сталі (легованої або вуглецевої) або модифікованого чавуну, методом штампування або лиття.

Розділ 1. Одержання заготовки


Заготівлі колінчастих валів отримують гарячим штампуванням та литтям. Ковані колінчасті вали виготовляються з вуглецевих та легованих сталей, а литі вали – з високоміцних глобулярних чавунів, з ковких перлітних чавунів та легованих сталей. Лиття виконується в земляні та оболонкові форми. Останній спосіб є більш прогресивним, т.к. він забезпечує більш високу точність заготівлі, знижує припуски на механічну обробку, а деяких випадках повністю її усуває.

Виготовлення заготовок колінчастих валів гарячим штампуванням відповідає вимогам потоково-масового виробництва, т.к. цей метод наближає форму та розміри заготовки до форми та розмірів готової деталі за рахунок застосування спеціального технологічного оснащення та спеціального обладнання, що знижує відхід металу в стружку при механічній обробці. При цьому забезпечується вигідне розташування волокон у металі, що підвищує показники міцності деталей.

Технологічний процес виготовлення заготівлі колінчастого валу автомобіля ЗІЛ-130.

Вихідним матеріалом для заготівлі служить сталь 45, має такі механічні властивості: твердість у нормалізованому вигляді НВ 163-197; в=61кГ/мм2; т=36 кг/мм2.

Хімічний склад сталі %: 0,42—0,50 З; 0,17-0,37 Si; 0,50-0,80 Мn. Заготовка колінчастого валу виготовляється із штанги квадратного перерізу 120х120 мм, довжиною 875 мм, вагою 96,95 кг. Відхід на чад, задирки та рицину становить 40%. Поковка колінчастого валу важить 58 кг. Вимоги до якості поковки: штампувальні ухили максимум 5 необумовлені радіуси – не більше 3 мм поверхні валу, що не підлягають обробці, повинні бути чистими (без окалини, заходів сонця, плодів, розшарування та тріщин) не допускається усунення дефектів заваркою твердість поковки НВ 163-197.


Схема технологічного процесу виготовлення колінчастого валу.

Операція

Обладнання та оснащення

Різання штанги на довжину заготовки з попереднім підігрівом до 450-550 С

Нагрівальна шахтна піч, прес-ножиці

Нагрівання заготовки до 1220-1340 С

Напівметодична піч

Попереднє штампування при 1000С (мінімальна температура)

Паровий штампувальний молот, штамп

Остаточне штампування

Те саме

Обрізання задирка і рицини (допускається задирок не більше 2,5 мм)

Обрізні прес та штамп

Викрутка 2 та 3-го коліна щодо 1 та 4-го на 902 (гаряча)

Викрутна машина

Правка заготівлі у двох струмках (гаряча)

Паровий молот, правильний штамп

Підігрів валу (при необхідності)

Напівметодична піч

Викрутка решти колін (гаряча)

Викрутна машина

Нормалізація (температура печі 850-870 С, час нагрівання 35 хв, охолодження на повітрі)

Конвеєрна піч

Контроль твердості (діаметр відбитка 43-47 мм)

Прес Брінелля, вимірювальна лупа

Очищення заготівлі травленням або дробом

Травильний агрегат, дробометна камера

Холодна правка по корінних шийках (допускається биття шийок I і V не більше 2,5 мм; биття хвостовика не більше 3 мм відносно тих шийок)

Правильний гідравлічний прес

Остаточний контроль




Заготовка піддається термообробці (нормалізації), це регламентує твердість, знімає внутрішні напруги, що забезпечує більш продуктивну та якісну механічну обробку. При виготовленні гарячештампувальних заготовок колінчастих валів потрібно забезпечити особливо високе ущільнення металу в місцях найбільшої напруги (по корінних і шатунних шийках) за рахунок якісного проковування.

Не слід допускати перерізання волокон у місцях сполучення шийок валу з щіками. Сучасні технологічні процеси виготовлення гарячештампувальних заготовок колінчастих валів забезпечують кривизну валу 1,0-1,3 мм, овальність шийок 1,5-2,0 мм, поздовжній та поперечний перекоси 1,0-2,0 мм, неперпендикулярність торця фланця 0,5 -0,8 мм, припуски діаметром шийок 5,0-6,5 мм, припуски по торцях щік 3,0-4,0 мм.

В умовах великосерійного та масового виробництва заготовки сталевих колінчастих валів штампуються на кувальних пресах, це забезпечує більш високу продуктивність (до 2 разів) порівняно зі штампуванням на молотах. Крім того, штампування на пресах підвищує точність заготовки за рахунок зменшення штампувальних ухилів і дозволяє знизити припуски на механічну обробку (на 30-40%) за рахунок кращого обтиснення металу в штампах та підвищення точності форми заготовки. Найкращі результати виходять, коли поєднуються штампування на кувальних пресах з висадкою фланця на ГКМ. Гарячештампувальні заготівлі колінчастих валів виготовляються за 8-9 класами точності.

Заготовка чавунних колінчастих валів отримують литтям у земляну або оболонкову форму. При лиття валів корінні та шатунні шийки виготовляють порожнистими за рахунок встановлення ливарних стрижнів. У великих литих валів роблять порожнистими і щоки, що знижує вагу валу. У литих валів виключається трудомістка обробка масляних каналів, так як при виливанні валу ставляться спеціальні трубки. Структура литого валу сприяє кращому гасіння вібрації під час роботи двигуна. При відливанні в земляну форму як сполучна використовують рідке скло, яке скріплює форму при продуванні її вуглекислим газом.

Більш прогресивним методом виготовлення заготовки колінчастих валів є лиття високоміцного глобулярного чавуну. (в=61кГ/мм2 и НВ 185—255) у оболонкові форми. Лиття в оболонкові форми забезпечує високий коефіцієнт використання металу, високу якість виливки, точність до 5-го класу та чистоту до 4-го класу за ГОСТ 2789-59. Висока точність виливки дозволяє скоротити трудомісткість механічної обробки (на 20-25%) рахунок зменшення припусків. Литі вали краще обробляються, менш чутливі до концентрації внутрішньої напруги і мають меншу початкову неврівноваженість, що полегшує умови експлуатації верстатів та інструментів.

В умовах великосерійного та масового виробництва виготовлення оболонкових форм на основі термореактивних смол може бути організовано за напівавтоматичним або автоматичним циклом, а лиття деталей в оболонкові форми проводиться на конвеєрі. Ці особливості оболонкового лиття дозволяють скоротити технологічний цикл виготовлення заготовок колінчастих валів, потреба у площах заготівельних цехів, а також потреба у формувальних матеріалах у 10-15 разів. Литі заготовки колінчастих валів піддають термообробці (нормалізація, випал) з метою зняття внутрішніх напруг та вирівнювання структури. Після термообробки литий вал правлять у гарячому стані. Виливки колінчастих валів характеризуються такими даними; припуски діаметром шийок 3,0-3,5 мм; зміщення виливка по лінії роз'єму форми 02-04 мм; припуски по торцях з боку шийок 1,5-2,0 мм; овальність шийок 0,5-1,0 мм; кривизна валу 10-15 мм.

Розділ 2. Механічна обробка колінчастих валів.


Технологічний процес механічної обробки ускладнюється у зв'язку з тим, що вони мають складну конструкцію недостатньої жорсткості і порівняно легко деформуються під дію сил різання, у той час як високі вимоги до точності поверхонь, що обробляються, викликають особливі вимоги до вибору методів базування, закріплення і обробки валу, а також до послідовності, поєднання операцій та вибору обладнання. Як правило, базами колінчастого валу приймаються поверхні його опорних шийок. Однак не на всіх операціях механічної обробки можна використовувати ці бази. У деяких випадках окремих операціях за технологічну базу приймають поверхні центрових отворів. При проектуванні процесу механічної обробки прагнуть компенсувати недостатню жорсткість колінчастого валу рахунок введення проміжних опор по довжині валу. При використанні таких опор як додаткові бази приймають поверхні попередньо оброблених шийок.

Як правило, після обробки технологічної бази у вигляді центрових отворів обробку валу ведуть з додатковою опорою в середній частині. Крім того, зняття припуску при механічній обробці розбивається на ряд операцій (чорнова, напівчистова, чистова, доводочна), що дозволяє знижувати зусилля різання, а отже, і пружні відтискання при наближенні розмірів заготовки до заданих розмірів по кресленню валу. Істотний вплив на кінцевий результат обробки колінчастого валу надає встановлення належного порядку обробки поверхонь. Більш відповідальні та точні поверхні повинні оброблятись останніми зі зняттям мінімальних припусків. Точність механічної обробки підвищується рахунок холодної правки валу в процесі механічної обробки. При обробці шатунних шийок вони встановлюються зі зміщенням від осі корінних шийок на величину радіусу кривошипа валу, а в кутовому положенні орієнтуються по оброблених майданчиках на щіках. На точність обробки впливають зусилля закріплення валу окремих операціях, тому слід регламентувати їх (величину і місце докладання).

Складність конструкцій колінчастих валів і велика кількість різноманітних технологічних операцій є значною скрутою у напрямку повної автоматизації процесів механічної обробки. У зв'язку з цим автоматизація виготовлення колінчастих валів здійснюється за рахунок створення окремих автоматичних ділянок та високопродуктивних автоматичних верстатів для окремих видів обробки: підрізування торців та центрування, токарна обробка корінних та шатунних шийок, свердління отворів, шліфування, суперфінішування, динамічне балансування.

При автоматизації технологічних процесів обробки колінчастих валів синхронізацію роботи обладнання здійснюють за рахунок поділу лімітуючих операцій, застосування взаємозамінної інструментальної оснастки з примусовою зміною інструменту.

Вплив сил різання на окремих операціях викликає деформацію оброблюваного колінчастого валу, що змушує включати в технологічний процес обробки багаторазові правки на пресах. Залежно від конструкції колінчастого валу та типу виробництва кількість правок може досягати 6-10. У той же час редагування викликає внутрішні напруги, які можуть призвести до деформації валу при подальшій обробці. З цих позицій редагування слід було б уникати, але скорочення або повне усунення правок викличе збільшення припуску на обробку, що веде до підвищення трудомісткості механічної обробки.

Схема автоматизованого технологічного процесу обробки колінчастого валу автомобіля ЗІЛ-130.

Операція

Устаткування

Фрезерування торців валу

Дві автоматичні лінії: двосторонній фрезерний автомат

Обробка центрових отворів

двосторонній двошпиндельний свердлильний автомат

Фрезерування базових майданчиків на щоках валу

двошпиндельний фрезерний автомат

Попереднє обточування всіх корінних шийок, шийки під сальник, шийки під шків та під шестерню

Спеціальний багаторізцевий напівавтомат із центральним приводом

Остаточне обточування тих самих поверхонь

Той самий

Виправлення корінних шийок з точністю 0,15 мм щодо осі центрових отворів

Гідравлічний прес із зусиллям 35 Т

Попереднє шліфування корінних шийок та шийки під сальник

Спеціальний шліфувальний напівавтомат

Попереднє шліфування шийки під шків та шестерню

Той самий

Проточування маслозгінної канавки

Спеціальний автомат

Підрізування щоки та противаг, прилеглих до шатунних шийок, попереднє проточування шатунних шийок

Спеціальний чотиришпиндельний напівавтомат

Остаточне проточування шатунних шийок під шліфування (витримати радіус кривошипу 47,7-47,3 мм та відстань від осей шатунних шийок до базових майданчиків 0,2 мм)

Той самий

Промивання валу водним розчином (триполіфосфат – 5%, поташ – 35%, вода – 60%) при температурі 80  С

Мийна машина

Обточування шести противаг

Спеціальний токарний напівавтомат

Свердління мастильних каналів, отвори під пробки та нарізування різьблення

Дві автоматичні лінії:

спеціальний свердлильний автомат

Фрезерування паза шпонки на хвостовику вала

спеціальний фрезерний автомат

Зняття фаски на виході мастильних каналів, зачищення задирок у брудозбірниках




Промивання валу та продування каналів

Установка для промивання та продування

Загартування т.в.ч. корінних та шатунних шийок та шийки під шків (глибина загартованого шару 6,7-3,3 мм, твердість HRC 62-520)

Дві автоматичні лінії із гартувальних машин, в т.ч.ч.

Промивання та охолодження валу водним розчином

Мийна машина

Виправлення корінних шийок з точністю 0,15 мм щодо осі центрів

Правильний прес із зусиллям 35 Т

Попереднє шліфування всіх корінних шийок та шийки під сальник (непаралельність шийок 0,006 мм, чистота поверхні за 7-м класом)

Спеціальні шліфувальні напівавтомати з багатокам'яними налагодженнями

Остаточне шліфування всіх корінних шийок (чистота поверхні за 8-м класом)

Той самий

Шліфування шийки під шків та шийки під шестерню (чистота поверхні за 7-м класом)

Круглошліфувальний напівавтомат із бабкою, розташований під кутом

Шліфування циліндричної поверхні та торця фланця валу.

Круглошліфувальний напівавтомат

Шліфування шатунних шийок (чистота поверхні за 7-м класом)

Спеціальний шліфувальний напівавтомат

Свердління отворів у фланці (точність розташування отворів 0,15 мм між осями)

Тристоронній спеціальний фрезерний напівавтомат

Свердління отворів з іншого боку під храповик

Той самий

Зенкерування отвору у фланці



Свердління в 2 переходи отвору з боку фланця по осі корінних шийок



Нарізання різьблення під храповик



Цекування отвору з боку фланця з формуванням фасок 0,3 мм х 120 та 2,3 мм х 60



Цекування отвору під храповик з формуванням фаски 3,1 мм х 60



Виправлення корінних шийок з точністю 0,03 мм щодо осі центрів

Правильний прес

Розточування отвору під підшипник з боку фланця та базуючих фасок з двох сторін валу 3,5 мм х 60

Спеціальний алмазно-розточувальний напівавтомат

Динамічна балансування: перше з точністю 300 Г*см; друга з точністю 30 Г*см

Дві автоматичні лінії зі спеціальних балансувальних та свердлильних автоматів

Остаточне виправлення корінних шийок з точністю 0,03 мм

Правильний прес

Попереднє та остаточне полірування всіх корінних та шатунних шийок та шийки під сальник (чистота поверхні за 9-м класом)

Спеціальний полірувальний суперфінішний верстат

Промивка валу

Мийна машина

Остаточний контроль якості обробки валу

__

Фрезерування торців, центрування валу та обробка базових майданчиків на щоках валу виконуються на автоматичних лініях. На лінію обробки заготовки подаються підвісним транспортером, але в робочу позицію – кран-балкою з тельфером. При цьому вал встановлюється поверхнями корінних шийок I і V в самоцентруючі призматичні затискні губки пристосування. Фіксація в осьовому напрямку здійснюється по і щоках, а кутова орієнтація - по 1 шатунної шийці.

Токарна обробка корінних шийок, переднього та заднього кінців валу проводиться на спеціальному багаторізцевому напівавтоматі з центральним приводом. При цьому деталь встановлюється по центрових отворах, осьова фіксація проводиться по центровому отвору у фланці, а у кутовому положенні – за допомогою фрезерованих базових майданчиків та щоках. У цьому випадку момент, що обертає, передається від центрального приводу через щоки валу.

Обробка ведеться широкими і фасонними різцями з переднього та заднього супортів за методом вирізування, з безступінчастою гідравлічною подачею супортів.

У інших умовах обробки обточування корінних шийок може здійснюватися за іншим варіантом, тобто. спочатку обточують і шліфують середню шийку, яка використовується як додаткова центрова опора при токарній обробці інших корінних шийок і кінців валу.

Обробка корінних та торцевих поверхонь шийок колінчастого валу показана на рис. 1.



Рис. 1 Обробка корінних та торцевих поверхонь шийок колінчастого валу.

Розділ 3. Термообробка колінчастих валів


Термічна обробка колінчастих валів має три цілі:

1) збільшення міцності;

2) підвищення зносостійкості шийок, що працюють в умовах тертя та зносу;

) збільшення втомної міцності, тобто здатності витримувати велику кількість навантажень без поломок.

Колінчасті вали виконують сталевими та чавунними. Сталеві виготовляють гарячим штампуванням з легованих сталей 50Г, 40ХН та ін. Після штампування слід нормалізація. Колінчасті вали мають складну форму, і тому потрібно вжити всіх заходів, щоб не допустити їх жолоблення при обробці. З цією метою доцільно нагрівання здійснювати у прохідних печах щілинного типу. Вали підвішуються на пристосуваннях у вертикальному положенні та за допомогою підвісного конвеєра просуваються вздовж робочого простору печі. Якщо нормалізація проводиться з використанням теплоти після штампування, то перед подачею валів у нормалізаційну піч необхідно знизити їх температуру до 600-650 ° С, щоб при наступному нагріванні до температури нормалізації подрібнити зерно. Після нормалізації вали піддаються механічній обробці, а потім проводиться поверхневе загартування шийок на установках ТВЧ. Найбільш поширений спосіб загартування, що застосовується на вітчизняних заводах і за кордоном, полягає в почерговому загартуванні шийок за допомогою напівавтоматичних загартованих верстатів. Колінчастий вал 7 встановлюється в центрах: лівому 9 і правому 3. При пуску верстата вал автоматично затискається в центрах. Головка 1 з верхніми напівіндукторами 2 і загартованими трансформаторами опускається до змикання з нижніми напівіндукторами 4, укріпленими в станині 6. При цьому кожна шийка валу охоплюється своїм індуктором. Поворот головки з верхніми напівіндукторами здійснюється за допомогою гідроциліндра 8. Управління роботою верстата проводиться кнопковим пультом 5. Всі шийки валу гартуються в певній послідовності автоматично з однієї установки валу.



Рис.2 - Напівавтоматичний верстат для гарту ТВЧ колінчастих валів

Такий спосіб загартування має, однак, істотні недоліки: нерівномірність нагріву, а також нерівномірність по товщині та розташуванню загартованої зони. Основною причиною цього є нерівномірний розподіл електромагнітного поля, який неминучий при нагріванні такими індукторами. Тому на ряді заводів застосовують новий спосіб нагріву ТВЧ, який отримав назву розтушовки. Він полягає в нагріванні шийки валу, що обертається, односторонньо розташованим петльовим індуктором, що охоплює частину шийки. Так, наприклад, обробляють колінчасті вали дизелів ЯМЗ-236 та ЯМЗ-238. Вали виготовляють із сталі 50Г, і після нормалізації виробляють поверхневе загартування шийок.

Найбільш напруженими ділянками колінчастого валу, звідки часто починається руйнування в умовах експлуатації, є жолобники. Так називають місця переходу щоки валу в шийку. Зміцнення цих місць досягається одним із двох способів: загартуванням жолобників одночасно з шийками; обкатування жолобників за допомогою роликів. При обкатці завдяки пластичній деформації відбувається зміцнення металу і створюються залишкові стискаючі напруги, що сприятливо діють. Поверхневе загартування шийок колінчастих валів з жолобниками при індукційному нагріванні (рис. 69) є економічно більш вигідним процесом.

Рис. 3 - Колінчастий вал, загартований по шийках та галтелям

Великі колінчасті вали, як, наприклад, вали тепловозів, діаметр шийок яких досягає 300 мм, піддають поверхневої зміцнюючої обробки методом азотування. На Коломенському тепловозобудівному заводі ім. В. В. Куйбишева колінчасті вали масою до 1,5 т виготовляють із сталі 38ХН3ВА. Такі вали після попередньої термічної обробки у вигляді нормалізації та високої відпустки проходять механічну обробку, а потім піддаються поліпшенню: загартування в маслі від 850-870 ° С та відпустці при 540 ° С. Після попереднього шліфування вали надходять на азотування. Ділянки валу, що не підлягають азотуванню, захищаються рідким склом. Азотування проводиться у контейнерних печах. Вал укладається на дві призми, які встановлюються під дві крайні шийки валу. Під середні чотири шийки підкладаються клини та залишаються невеликі зазори – по 0,3 мм. Режим азотування двоступінчастий: I ступінь - 500-510 ° С, витримка 30 год, ступінь дисоціації аміаку 20-40%; II ступінь - 520-540 ° С, витримка 50 год, ступінь дисоціації аміаку до 60%. Товщина азотованого шару виходить щонайменше 0,7 мм.

Список використаної літератури


1. МАТЕРІАЛОВЕДЕННЯ (технологія конструкційних матеріалів): Навчально-методичний комплекс / сост. Є.В. Шадрічев, А.В. Сівенко, Т.П. Горшкова – СПб.: Вид-во СЗТУ, 2008. – 309 с.

2. Соннцев Ю.П., Пряхін Є.І. Матеріалознавство: Підручник для вузів. Вид. 4-те, перероб. та дод. – СПб.: ХІМІЗДАТ, 2007. – 784 с.: іл.

3. Автомобільні матеріали: Довідник. - 3-тє вид., перероб. та дод. / Г.В. Мотовілін, М.А. Масіно, О.М. Суворов. – М.: Транспорт, 1989. – 464 с.: табл., бібліогр.

4. Гуляєв А.П. Металознавство. Підручник для вишів. 6-те вид., перероб. та дод. М.: Металургія, 1986. – 544 с.

5. Матеріалознавство для автомеханіків. Навчальний посібник/Ю.Т. Чумаченко, Г.В. Чумаченко, О.В. Герасименко. – РнД.: Фенікс, 2003. – 480 с.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас