ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Восстановление усталостной прочности элементов детали из "Восстановление деталей машин " Знакопеременную нафузку воспринимают вращающиеся валы, детали подвесок и кузовов. Среди вращающихся деталей наиболее подвержены усталостному разрушению коленчатые валы. Усталостные повреждения в них накапливаются из-за кратковременных перегрузок двигателя, неравномерного износа шеек, неравномерной подачи топлива в цилиндры и несоосности коренных опор блока цилиндров, что приводит к нагрузкам на детали, превышающим расчетные. Усталостные повреждения вначале проявляются в виде микротрещин, которые превращаются в макротрещины. [c.537] Усталостные разрушения развиваются с поверхностного слоя. Поэтому предел выносливости в отличие от других прочностных характеристик (жесткости, пределов упругости, текучести и прочности) во многом зависит от состояния поверхности детали. Уменьшение шероховатости контактирующих поверхностей повышает предел выносливости детали, а также снижает удельные нагрузки в сопряжении, а значит, и изнашивание трущихся поверхностей. [c.537] Предельно изношенные коленчатые валы по сравнению с новыми деталями имеют следующие значения относительного остаточного предела выносливости Д-240 СМД-14 ЯМЗ-236 (238) и СМД-60 соответственно 0,79 0,75 0,70 и 0,83. Значения этой величины для деталей, шлифованных последовательно под ремонтные размеры, находятся в пределах 0,77...0,94. Новые коленчатые валы двигателя Д-50, шлифованные сразу под четвертый ремонтный размер, теряют 9,7 % предела выносливости. Следовательно, в большей степени усталостная прочность коленчатого вала снижается при эксплуатации в связи с накоплением усталостных повреждений в опасных сечениях. [c.537] Влияние способа восстановления коленчатых валов на усталостную прочность коленчатых валов Д-240, СМД-14 и Д-41 приведено в табл. 5.9. [c.537] Как правило, усталостные трещины у дизелей находятся в зоне перехода галтелей щеки вала в плоскости кривошипа, а у карбюраторных двигателей - в центральной части шеек в зоне маслопроводных отверстии. Опасную нагрузку у дизеля создает изгибающий момент, а у карбюраторного двигателя - крутящий. Более половины трещин расположено на шатунных шейках. [c.537] Трещины в зависимости от места их расположения оказывают разное влияние на предел выносливости коленчатого вала дизельного двигателя. Опасны трещины, находящиеся на галтелях шеек и на их цилиндрической части на расстоянии 6 мм от торцев щек на кромках отверстий масляных каналов при длине 15 мм, расположенные под углом 30° к оси шейки на расстоянии 10 мм друг от друга. Детали с перечисленными повреждениями подлежат выбраковке. Неопасными являются продольные трещины (не более трех) длиной 5 мм на поверхности каждой коренной шейки не выходящие в зону галтели и находящиеся на расстоянии 10 мм друг от друга расположенные под углом 30° к оси вала. [c.538] Шлифование шеек карбюраторных двигателей удаляет поверхностные слои с усталостными повреждениями, а нанесение покрытий разгружает наиболее напряженные слои металла. Все это способствует восстановлению их ресурса. Однако полностью снять шлифованием разрушенные слои металла коленчатых валов дизельных двигателей в зоне галтелей затруднительно, поэтому их ресурс целиком восстановить не удается. [c.538] Усталостная прочность зависит от поверхностной прочности, наличия в поверхностных слоях остаточных напряжений сжатия и микрогеометрии поверхности. [c.539] Для повыщения усталостной прочности восстанавливаемой шейки рекомендована наплавка ее цилиндрической части и галтели проволоками разного химического состава. Так, галтель наплавляют проволокой Св-08 под флюсом АН-348, а цилиндрическую часть - проволокой Нп-ЗОХГСА под смесью флюсов (30% АН-348 + 70% АНК-18). При этом твердость металла имеет значения соответственно 20...24 и 50... 56 HR . Предусмотрена наплавка цилиндрической части шейки вала, исключая галтель. В этом случае применяют порошковую проволоку ПП-АН-122 или ПП-АН-128, проволоку Нп-ЗОХГСА и смесь флюсов АН-348 и АНК-18. После наплавки зону галтелей шлифуют по радиусу, равному радиусу скругления у нового вала, с углублением в тело шейки на 0,4...0,5 мм. Полезно зону галтелей после шлифования обработать дробью. Перед установкой и приваркой дополнительной ремонтной детали в виде стальных закаленных полуколец на шейки коленчатого вала из высокопрочного чугуна необходимо нанести разфужающие выточки на галтелях в плоскости, перпендикулярной плоскости кривошипа. [c.539] Усталостную прочность восстанавливаемых деталей повышают наклепом, который создает в поверхностном слое металла сжимающие остаточные напряжения. Применяют следующие виды механического упрочнения поверхностей деталей обкатывание, дробеструйную и центробежную обработку, чеканку, выглаживание. [c.539] Наибольшее применение нашло обкатывание роликами. В качестве оборудования служат станки, имеюшие механические продольную и поперечную подачи. Приспособление устанавливают на суппорте станка. Инструмент (накатник) обычно подпружинен и прижимается к детали усилием поперечной подачи. При обкатывании поверхностей в контакте между инструментом и деталью имеет место трение качения. [c.540] Повышения предела выносливости коленчатого вала двигателя Д-50 в 1,57... 1,67 раза достигают в результате обкатывания галтелей профильным подпружиненным роликом, изготовленным из твердого сплава Т15К6. Усилие упрочнения 7,5...11 кН, ось ролика составляет угол 36° к оси детали. [c.540] Дробеструйная обработка применяется для увеличения усталостной прочности сложных элементов деталей (шатунов, деталей сварных соединений). В качестве оборудования для обработки дробью используют механические или пневматические дробеметы. В механических устройствах дробь выбрасывается со скоростью 60... 100 м/с за счет центробежной силы вращения барабана с лопатками. В пневматических устройствах дробь переносится струей сжатого воздуха под давлением 0,4...0,6 МПа. Применяют стальную или чугунную дробь диаметром 0,4...2 мм. Время наклепа 3... 10 мин, а его глубина 1 мм. Распространение получили механические установки, которые обеспечивают более высокую производительность при меньшем расходе энергии и позволяют регулировать скорость полета дроби. Основной недостаток обработки дробью заштючается в опасности перенаклепа. Процесс состоит в разрыхлении поверхностного слоя, его шелушении, появлении трещин и отслаивания при превышении установленного времени обработки. Увеличение частоты вращения ротора, диаметра дроби и продолжительности дробеструйной обработки ухудшает шероховатость поверхности. [c.540] Упрочнение пневматическим молотком еще больше ухудшает шероховатость обрабатываемой детали. В этом случае на поверхности возникают значительные неровности, соответствующие профилю бойка. [c.540] Дробеструйной обработке подвергают также основания зубьев шестерен, коромысла клапанов, звенья цепей, поворотные кулаки и другие детали. Упрочнение дробеструйным наклепом увеличивает срок службы сварных швов в 4 раза, крупномодульных зубчатых колес в 15 раз. [c.541] Наклеп ротационным упрочнителем применяют, например, для упрочнения коленчатых и торсионных валов. Процесс ведут на токарном станке с помощью приспособления (см. рис. 3.45). Усталостная прочность в результате наклепа повышается на 30...60 %. Этому способствует увеличение нормального давления (силы удара) и продолжительности упрочнения, однако до определенного предела. [c.541] Эффективным способом упрочнения галтелей на коленчатых валах является их чеканка. Наклеп на упрочняемых поверхностях в этом случае создают при помощи бойков, которые приводятся в движение от вращающегося кулачка. Глубина наклепа при использовании чеканки больше в несколько раз, чем при обкатке. [c.541] Алмазное выглаживание придает восстанавливаемым поверхностям высокие износостойкость и усталостную прочность. С увеличением силы выглаживания высота микронеровностей уменьшается до определенного предела, а затем может несколько возрасти за счет перенаклепа поверхности и ее разрушения. [c.541] Поверхность под алмазное выглаживание предварительно шлифуют или растачивают. Усилие выглаживания 300 Н. В зону обработки подают индустриальное масло И-20А. Скорость выглаживания для сталей с твердостью 35.67 HR 200...280 м/мин, а подача 0,02...0,05 мм/об. Качество выглаживания определяется формой и радиусом рабочей части инструмента, величиной радиального усилия, числом ходов, подачей и скоростью выглаживания. Рабочая часть иглы имеет радиус сферы 0,8... 3 мм. Крепление инструмента пружинное. Шероховатость обработанной поверхности достигает Ra 0,1...0,05 мкм, микротвердость увеличивается на 50...60 %, глубина наклепанного слоя достигает 400 мкм, на поверхности остаются значительные напряжения сжатия. Алмазное выглаживание рекомендуется для упрочнения наплавленных и гальванических покрытий. Усталостная прочность при этом повышается более чем в 2 раза. [c.541] Вернуться к основной статье