ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Мероприятия, повышающие сопротивление изнашиванию сопряжения вал—подшипник из "Долговечность двигателей Издание 2 " В условиях нестабильного относительного движения трущихся поверхностей при запусках и остановках двигателя металл в местах контакта подвергается более продолжительному пластическому деформированию, что, в свою очередь, сопровождается более полным разрушением адсорбированной и окисной пленок, образованием участков холодной сварки, отрывом частиц и разрушением поверхностей трения. С повышением нагрузки увеличивается количество участков контакта и возрастает сила трения и интенсивность износа (рис. 79). Нарушение условий трения приводит к повышению температуры и к снижению твердости и прочности поверхностного слоя металла деталей пары (рис. 80). [c.110] Чрезмерное повышение температуры трения сопряжения цапфа-вкладыш приводит к выплавлению антифрикционного сплава вкладыша и к выходу соединения из строя. [c.110] Для коленчатых валов широко применяют углеродистую сталь 45. Она обладает сравнительно хорошей прокаливаемостью, обеспечиваюш,ей получение закаленного слоя глубиной 3—4 мм, твердостью ИКС 45. Эта сталь после термической обработки (нагрева т. в. ч.) имеет твердость НЯС 54—62. [c.111] Коленчатые валы двигателя Д-54 из нормализованной стали 45 оказываются более надежными, чем предварительно улучшенные со структурой сорбита. Нормализованная сталь вследствие большой неоднородности структуры обладает более высокой способностью глушить колебания, она имеет повышенную усталостную прочность по сравнению с предварительно улучшенной сталью сорбитной структуры. Вместе с тем сталь с исходной сорбитной структурой лучше прокаливается. Следовательно, при ремонте можно удалить более толстый слой металла, сохраняя допустимую твердость поверхностного слоя. [c.111] Следовательно, коленчатые валы, изготовленные из нормализованной стали 45Г2 и закаленные т. в. ч., обладают более высокой ремонтоспособностью, чем валы из улучшенной стали 45. [c.112] Коленчатые валы из стали 45Г2 после закалки т. в. ч. подвергаются самоотпуску в процессе охлаждения шеек в течение 6—9 с и печному отпуску при температуре 180—200° длительностью 2 ч. [c.112] Шейки коленчатых валов из стали 45Г2 за 5000—6000 ч работы изнашивались на 0,1—0,2 мм, ресурс коленчатого вала достигал 10ОЭС—12 000 ч. В ряде случаев ресурс коленчатых валов снижается, валы ломаются в процессе эксплуатации двигателя. Основной причиной усталостного разрушения коленчатых валов является резкое понижение предела выносливости по сравнению с пределом пропорциональности. [c.112] Для повышения усталостной прочности рекомендуется производить закалку, охватывающую часть шейки и галтель вала. При таком способе закалки на середине шейки остается незакаленная полоса, не влияющая на износостойкость вала (рис. 81). [c.113] На рис. 82 показаны кривые усталостной прочности образцов диаметром 40 мм, закаленных по приведенному способу, незакаленных и с закаленной средней частью шейки. У образцов с закаленными галтелями усталостная прочность оказалась при., ерно в 1,5 раза выше, чем у образцов с закаленной средней частью шеек. [c.113] Повышение усталостной прочности коленчатых валов достигается также обкаткой галтелей роликами и шариками. В процессе эксплуатации шейки коленчатых валов, как правило, дополнительно упрочняются, поэтому после закалки целесообразно применять механическое упрочнение поверхностного слоя и особенно в области галтелей. Механическое упрочнение как сравнительно простое технологическое мероприятие также целесообразно применять после восстановления геометрической формы шеек коленчатых валов при их ремонте. [c.113] На ремонтных заводах и в мастерских шейки коленчатых валов иногда восстанавливаются до исходных размеров металлизацией. [c.113] Металлизационный слой не является однородным, и износостойкость его зависит от режима покрытия, способов подготовки поверхности под покрытие, материала проволоки и условий трения. [c.113] Частицы покрытия не диффундируют в исходный металл вала. Металлизационный слой состоит из частиц различной величины (от 3 до 300 мкм) и формы, пор, раковин и окислов. Поверхности частиц окислены и закалены, внутри частиц образуется структура сорбита, тростита, тростомартенсита и мартенсита в зависимости от содержания углерода в проволоке, температуры и скорости охлаждения капли расплавленного металла. [c.113] При работе стальных закаленных шеек коленчатых валов совместно с вкладышами подшипников происходит несколько иное взаимодействие трущихся поверхностей. Шейки валов изнашиваются больше вкладышей. Основной причиной этого является постоянное срезание с поверхности трения металла абразивными частицами, внедрившимися в более мягкий антифрикционный сплав вкладыша подшипника. [c.114] Структура металлизационного поверхностного слоя весьма разнообразна, поэтому удельный износ металлизационного слоя шеек коленчатых I валов автомобильных двигателей изменялся в пределах от 1 до 4 мкм за 1000 км пробега. [c.114] К недостаткам металлизационного слоя относится невысокая прочность сцепления с исходным металлом. Прочность сцепления металлизационного слоя с исходным металлом при осевом приложении нагрузки составляет (18 27)-10 Па, при радиальном (нормальном) приложении нагрузки (1,8- -3,2) 10 Па, и сопротивление разрыву полностью металлизированного образца (8-н --11)-10 Па. [c.114] Таким образом, коленчатые валы с металлизированными шейками имеют меньшую износостойкость и пониженную усталостную прочность по сравнению со стандартными валами. Для повышения качества металлизационного слоя применяют поверхностное пластическое деформирование или электромеханическую его обработку. [c.114] При ремонте коленчатых валов иногда прибегают к хромированию шеек гальваническим путем с целью повышения их износостойкости и восстановления исходного или ремонтного размера. Однако хромирование шеек коленчатых валов не нашло широкого распространения из-за сравнительно высокой стоимости, недостаточной прочности сцепления хрома с исходным материалом, снижения усталостной прочности вала, выкрашивания и отслоения хрома во время работы сопряжения [56]. [c.114] Прочность сцепления хрома с исходным материалом зависит от качества подготовки поверхности шеек к покрытию. Автором экспериментально установлено, что равномерное покрытие слоем хрома поверхностей прецизионных деталей и калибров достигается только после тщательной их доводки, полирования и притирки при равномерном распределении тока. На торцах, углах и неровностях деталей, обработанных шлифованием, всегда образуются неодинаковые, неравномерные отложения хрома даже при экранировании. Такие детали подвергаются дополнительной механической обработке. [c.114] Для покрытия шеек коленчатых валов применяют светлые, блестящие осадки хрома толщиной примерно от 10 до 300 мкм и твердостью 900—1200 как наиболее износостойкие. С увеличением толщины слоя хрома возрастает его пористость, при резком изменении температуры, особенно при шлифовании, происходит растрескивание и отслоение хрома от исходного металла вследствие разных значений коэффициентов линейного расширения. [c.115] Вернуться к основной статье