Выбор режимов обработки

Обработка однородных элементов коленчатых валов различной конструкции и разных размеров имеет много общего. Коленчатые валы обладают сравнительно небольшой жесткостью и легко деформируются под воздействием радиальных и осевых нагрузок, поэтому при обработке, особенно чистовой, надо принимать меры, предотвращающие деформацию.
Обработка коленчатых валов ведётся обычно в три этапа: черновая, чистовая и отделочная. В том случае, когда заготовки коленчатых валов получают свободной ковкой, обработка ведётся в три-четыре этапа: обдирка, черновая, чистовая и отделочная обработка.
Черновая и чистовая обработка коренных шеек и концов крупных коленчатых валов производится на токарных станках. Для устранения деформации вала в центрах обрабатывают только шейки, расположенные близко к концам, затем вал устанавливают этими шейками в люнеты, после чего обрабатывают другие шейки. Одновременно с этим обрабатывают торцевые поверхности, контуры и скосы щёк, то есть все поверхности, оси вращения которых совпадают с осью коренных шеек.
У валов небольших размеров коренные шейки часто обрабатывают на многорезцовых специальных токарных станках с двусторонним или центральным приводом. Вал устанавливают обработанными средней или крайними шейками во вращающийся люнет или специальные патроны. Одновременно обрабатывается часть или все свободные от зажима коренные шейки и торцовые поверхности щёк (см.рис2). каждая шейка или пара щёк

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

обрабатывается тремя призматическими резцами: два резца переднего суппорта обрабатывают торцовые поверхности щёк, галтели и прилегающие к ним части шейки, а третий резец заднего суппорта – среднюю часть шейки. Резцы работают как фасонные, с радиальной подачей. Вследствие того что резцы расположены с двух сторон обрабатываемой шейки, уменьшается деформация вала.Черновую и чистовую обработку производят на одинаковых станках, которые отличаются только настройкой (размерами посадочных мест в патронах и люнетах, размером и формой резцов).
Специфической операцией при изготовлении коленчатых валов является обработка шатунных шеек и поверхностей щёк, оси которых не совмещены с осью коренных шеек.
Для обработки шатунных шеек крупных коленчатых валов широко применяют станки с вращающимся суппортом (см.рис.3). Универсальность этих станков и достаточно высокая производительность позволяют применять их при различных выпусках.
Коленчатый вал закрепляют коренными шейками в призмы стоек 4, установленных на станине станка. Совмещение оси обрабатываемой шейки с осью вращения резцов достигается путём разворота вала и смещения корпуса 1 по направляющим 3 в поперечном направлении. На призматических направляющих 7, укреплённых на кольце 8, которое вращается в корпусе при помощи червячной пары, перемещаются два суппорта 6. Подача суппортовосуществляется от электродвигателя с редуктором 9 через ходовые винты. Установку вала проверяют при помощи скобы 5, которой изменяют расстояние от вращающегося кольца до накерненного на щеке центра шейки.
Подрезание щёк производится одновременно двумя резцами, движущимися навстречу один другому. Протачивание шейки производится резцами, установленными на размер, при движении корпуса по направляющим 2

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

вдоль оси шейки.
Обтачивание шатунных шеек небольших валов при большом выпуске производится на станках с двусторонним приводом; при этом вкладыши в патронах для установки вала смещены на величину радиуса кривошипа (см.рис.4).
С одной установки обрабатывают шейки, расположенные на другой оси. Угловое положение вала в патроне при обработке крайних шатунных шеек фиксируют по базовой площадке или риске на щеке, а при обработке остальных шеек – по обработанной крайней шатунной шейке.

Прямоугольные щёки коленчатых валов обрабатывают на вертикально-фрезерных или продольно фрезерных станках торцевыми фрезами.
Щёки круглой формы обрабатывают на токарных станках, преимущественно с двусторонним приводом, аналогично обработке шатунных шеек. Обработку обычно ведут проходными резцами с продольной подачей. Щёки овальной формы обрабатывают или по частям такими же способами, как и круглые щёки, или на токарно-копировальных многосуппортных станках, конструктивно подобных станкам для обработки кулачковых валов, схема работыкоторых показана на рис.4.
Шейки коленчатых валов после чистового обтачивания подвергают отделочной обработке. Шейки очень крупных валов подвергают отделочной обработке на токарных станках одновременно с чистовым обтачиванием. Эта работа ведётся вручную рабочими высокой квалификации. Форму поверхности шеек проверяют на краску по эталонным стальным вкладышам, а размеры и взаимное положение шеек – микрометрами и индикаторами.
В настоящее время отделка шеек коленчатых валов тепловозных и судовых двигателей производится так же, как и небольших коленчатых валов, на специальных шлифовальных станках. Шлифование коренных шеек производят с установкой вала в центрах и люнетах. При шлифовании

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

крупных валов установку люнетов проверяют путём контроля изменения расстояния между щеками индикаторным приспособлением. Если вал при вращении изгибается, расстояние между щеками изменяется. При этом допускается изменение расстояния между щеками не более 0,01-0,02 мм. Регулировкой люнетов достигается правильное положение оси вала, и при этом положении шлифуются шейки.
Шлифование шатунных шеек производится на шлифовальных станках с двусторонним приводом. Коленчатый вал, так же как при обтачивании шатунных шеек, устанавливают концевыми коренными шейками в патроны 5 с эксцентрично расположенными вкладышами 2. На конце вала закрепляютделительный диск 6 с пазами 3, который фиксатором 4 удерживается в требуемомположении.
При незажатых делительном диске и патронах вал устанавливают так, чтобы шлифуемые шатунные шейки имели минимальное биение. Затем патроны и делительный диск закрепляют на валу, а вал прочно закрепляют хомутами 7, после чего производят последовательное шлифование шеек, оси которых совпадают с осью вращения шпинделей станка. Шлифование ведется с постепенным поджимом люнетов 1, установленных под шлифуемые шейки. После шлифования пары шеек вал поворачивают до совмещения осей следующей пары шеек с осью вращения шпинделей станка, фиксатор вводят в паз делительного диска и затем производят шлифование следующей пары шеек.
При шлифовании шеек на специализированных станках размеры контролируют индикаторной трёхконтактной скобой.

Шейки валов после шлифования полируют или подвергают суперфинишированию. Схема работы станка для суперфиниширования коленчатого вала показана на рис 7. К шейкам коленчатого вала, вращающегося в центрах станка, прижимаются абразивные бруски 1 головок

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

для суперфиниширования. Головки закреплены на коленчатых валах 2, вращающихся синхронно с обрабатываемой деталью, вследствие чего обеспечивается постоянный контакт брусков с шейками. Вращающийся от электродвигателя эксцентриковый палец 4 сообщает брускам возвратно-поступательные движения вдоль шейки. Работа ведётся с обильным охлаждением детали керосином.Полирование шеек производят на подобных станках, но у них вместо абразивных брусков закреплены жимки, охватывающие шейку вала и прижимающие к обрабатываемой поверхности мелкозернистую шлифовальную шкурку.
Для подвода смазки к подшипникам в шейках и щеках коленчатых валов деталей делают отверстия. Эти отверстия имеют малый диаметр (6-10 мм) и большую глубину. В мелкосерийном производстве обработку отверстий для смазки производят по кондукторам на радиально-сверлильных станках. В крупносерийном и массовом производстве для этого используютспециальные станки, часто многошпиндельные, работающие с частыми отводами сверла для удаления стружки, или автоматические линии. Отвод и подвод свёрл осуществляется автоматически после сверления 4-5 мм. Чтобы предотвратить поломку свёрл, станки для глубокого сверления часто снабжают устройствами, отводящими сверла при появлении крутящего момента.

1.7. Нормирование операций

Технические нормирование работ по восстановлению шатунных и коренных шеек коленчатого вала двигателя, автомобиля ЗИЛ – 130

Техническая норма штучно – калькуляционного времени (мин) определяется по следующей зависимости:

t= t1 + tA+t1A+ t1O= t+( t1p/N)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

,

где t1 - основное (технологическое, машинное) время, необходимое для наплавки, железнение, хромирования и т.д., мин;

tA - вспомогательное время, затрачиваемое на установку, снятия детали, измерение размеров, подвод и отвод инструмента и т.д., мин;

t1A - время, затрачиваемое на организационное и технологическое обслуживание рабочего места, мин;

t1O - время на отдых и личные надобности рабочего, мин;

t1p - подготовительно – заключительное время, которое рассчитывается на партию деталей, мин;

N - количество деталей в партии, шт.

Штучное время определяется по следующей зависимости:

,td0=(1+k/100)x

где td0- штучное время, мин;

k - коэффициент, учитывающий время на обслуживание рабочего места, %.

Подготовительно – заключительное время, рассчитываемое на партию деталей, определяется соотношением:

t1p =t*N*k

,

где k - коэффициент, учитывающий потери времени на подготовительно – заключительное время.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

По определенной величине штучно – калькуляционного времени определяется норма выработки (норма восстановления):i=t/t

,

где i - норма выработки (норма восстановления), шт.;

T - продолжительность смены, мин.

Решение для шатунных шеек

Решение для коренных шеек

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1.8 Комплект технологической документации.

Разработанные технологические процессы оформляются на соответствующих технологических документах.

В соответствии с ГОСТ 3.1109-82 в технологической документации могут быть применены следующие описания:

Маршрутное описание технологического процесса (см. приложение).

Производится сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов технологических режимов. Обычно используются в единичном, мелко серийном и опытном производстве.

Операционное описание техпроцесса.

Полное описание с указанием переходов технологических режимов.

Характерно для серийного, крупно серийного и массового производства.

Маршрутное – операционное описание технологического процесса.

II Конструкторская часть

2.1назначение и принцип работы конструкции

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Назначение коленчатого вала заключается в восприятии усилия от поршней через шатуны и преобразует их в крутящий момент, который затем передается через маховик на трансмиссию. Его изготовляют из высокопрочной стали или чугуна. Он имеет коренные и шатунные шейки, щеки и противовесы и фланец для крепления маховика.

В передней части вала расположены: шестерня привода распределительного вала, шкив для привода генератора и вентилятора и храповик для пуска двигателя пусковой рукояткой.

Коренные шейки коленчатого вала являются опорными. Они вращаются в подшипниках скольжения, укрепленных в верхней части картера блока цилиндров. Эти подшипники, как и шатунные, имеют тонкостенные вкладыши, залитые баббитом, и называются коренными. Щеки с противовесами соединяют между собой коренные и шатунные шейки вала. Противовесы уравновешивают центробежные силы, которые возникают при вращении коленчатого вала из-за наличия кривошипов.

Коленчатый вал испытывает большие нагрузки и подвергается скручиванию, изгибу и механическому изнашиванию Крутящий момент, развиваемый на коленчатом валу, передается на трансмиссию автомобиля, а также используется для привода в действие различных механизмов двигателя. Силы, действующие на коленчатый вал, складываются из сил давления газов и инерционных сил движущихся масс. Особенно большие силы возникают в момент выключения сцепления. Основными неисправностями валов являются износ опорных шеек из-за повреждения вкладышей или деформация - искривление вала из-за перегрева. В результате этого увеличиваются зазоры в подшипниках, в то время как условия смазки ухудшаются, естественный износ шеек наблюдается при больших нагрузках на двигатель автомобиля. Кроме износа шеек под подшипники коленчатые валы поступают в ремонт, имеют обычно износ резьбы под храповик-(в зависимости от конструкции вала), износы отверстий

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

во фланце под болты крепления маховика, под установочные пальцы или направляющие шпильки, отверстия под шарикоподшипник ведущего вала. Все эти нагрузки и силы, действующие, на коленчатый вал приводят к проявлению дефектов и возникновению изнашивания.

2.2 Инструкция по применению

1. носок коленчатого вала;

2. посадочное место звездочки (шестерни) привода распределительного вала;

3. отверстие подвода масла к коренной шейке;

4. противовес;

5. щека;

6. шатунные шейки;

7. фланец маховика;

8. отверстие подвода масла к шатунной шейке;

9. противовесы;

10. коренные шейки;

11.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

коренная шейка упорного подшипника

Снятие и установка коленчатого вала

Перед снятием коленчатого вала замерьте и запишите осевой люфт вала, это несколько облегчит подбор толщины упорных осевых вкладышей. Определите нахождение меток на крышках коренных подшипников и блоке цилиндров, определяющих место и направление установки крышек коренных подшипников. В случае отсутствия таких меток (что бывает крайне редко), нанесите метки, однозначно определяющие расположение крышек.

Будьте осторожны, не путайте метки расположения крышки на блоке с метками размерной группы установленных вкладышей, которые могут иметь цифровое обозначение. В случае необходимости обратитесь к руководству по ремонту автомобиля.

Снимите все детали, мешающие снятию коленчатого вала: шкив привода вспомогательных агрегатов с гасителем крутильных колебаний, зубчатый шкив или звёздочку привода газораспределительного механизма, передний и задний сальники коленчатого вала и маховик. Иногда необходимо снять маслоприемник масляного насоса, отдельный задающий ротор датчика положение коленчатого вала и другие детали, указанные в руководстве по ремонту.

В некоторых руководствах по ремонту (мануалах) указывается очерёдность и метод откручивания болтов крышек коренных подшипников коленчатого вала, но в большинстве руководств это не упоминается. Но, даже если в руководстве очерёдность откручивания болтов не указана, это совсем не значит, что можно откручивать болты в любой очерёдности. Просто составители руководств справедливо считают, что профессиональный

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

автомеханик знает, как это правильно делается. Но у нас часто и профессиональные мотористы откручивают болты, начиная с одного края и до другого края за один проход. Довольно часто приходится слышать возражения, я так делаю 20 лет, и все собранные мной двигатели работали нормально. Это не совсем так, может при правильной сборке срок службы двигателя, зависящий от многих причин, мог быть больше или вибрации двигателя были бы меньше.

Если в руководстве по ремонту конкретного двигателя указана очерёдность откручивания болтов, выполняйте указания руководства. Если подобных указаний нет, откручивайте болты по спирали, начиная от краёв и постепенно перемещаясь к центру. Не откручивайте болты сразу за один проход, болты необходимо откручивать за несколько проходов. При первом проходе, перемещаясь строго по спирали, отверните каждый болт не более чем на 1/4 оборота. При втором проходе ещё несколько ослабьте затяжку болтов и только при третьем, или лучше четвёртом, проходе выверните болты полностью и снимите.

Метод спирали также используется при снятии и установке различных крышек и корпусных деталей. При этом при снятии начинайте откручивать крепёжные элементы, болты или гайки с краёв, постепенно с двух сторон перемещаясь к центру, а при установке начинайте затягивать крепёжные элементы, начиная от центра и перемещаясь к краям.

Снимите крышки коренных подшипников, не допуская падения вкладышей, и расположите их строго в последовательности как они стояли на двигателе. Снимите коленчатый вал. Если предполагается последующая установка снятого коленчатого вала совместно со старыми вкладышами, извлеките вкладыши из постелей блока цилиндров и расположите их так, чтобы была возможность установки каждого вкладыша именно на то место,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

откуда он был снят при разборке. Даже если вкладыши будут меняться, всё равно расположите снятые вкладыши в порядке из расположения на двигателе. Анализ состояния и износа вкладышей поможет определить некоторые неисправности двигателя.

Если коленчатый вал имеет общий корпус крышек коренных подшипников, как находящийся внутри масляного поддона, так и являющийся структурой двигателя, откручивайте болты строго в очерёдности, указанной в руководстве по ремонту и также за несколько проходов. Если руководством по ремонту допускается повторная установка болтов, сделайте из картона шаблон с отверстиями соответствующий по форме блоку крышек коренных подшипников, и устанавливайте каждый снятый болт в необходимое отверстие. Болты крепления блока крышек могут отличаться не только по диаметру, но и по шагу резьбы, общей длине болта или длины резьбовой части. При сборке каждый болт необходимо устанавливать строго на то место, откуда он был снят при разборке.

Тщательно проверьте состояние всех элементов – коленчатого вала, крышек коренных подшипников, радиальных и осевых вкладышей, болтов крепления крышек коренных подшипников.

Проявляйте особую осторожность при снятии коленчатого вала, не допускайте повреждения полированных поверхностей шеек подшипников или контактных поверхностей переднего и заднего сальников.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Очередность откручивания болтов

Очерёдность затяжки болтов

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Проверка коленчатого вала

Визуально проверьте состояние поверхностей коленных и шатунных шеек на наличие рисок и задиров. Проверьте состояние упорных поверхностей коленчатого вала, контактирующих с осевыми упорными вкладышами. При помощи нутромера с часовым индикатором замерьте расстояние между опорными поверхностями вала, контактирующими с осевыми упорными вкладышами.

Проверьте поверхности, контактирующие с уплотняющими кромками переднего и заднего сальников коленчатого вала. Проверьте посадочные поверхности маховика, зубчатого шкива или звёздочки и гасителя крутильных колебаний. При обнаружении повреждения указанных поверхностей вал необходимо заменить или отремонтировать.

При помощи микрометра проведите необходимые замеры всех коренных и шатунных шеек для определения недопустимого износа, конусности и овальности шеек. На каждой шейке необходимо произвести не менее четырёх замеров. Диаметр шейки измеряется с каждой стороны шейки в двух перпендикулярных направлениях. После замеров вычтите из большего размера меньший и определите конусность и овальность каждой шейки. Для определения износа учитывайте самый меньший диаметр из измеренных. Сравните полученные значения износа, конусности и овальность с данными в руководстве по ремонту. Если хоть одно из полученных значений превышает установленную норму, вал необходимо заменить или отремонтировать.

Установите коленчатый вал в центры или на V-образные призмы. Установите индикатор точно по середине центральной коренной шейки и замерьте радиальное биение вала. Действительное радиальное биение вала равно половите значения, замеренного индикатором. Если радиальное

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

биение вала превышает норму, указанную в руководстве, вал необходимо заменить или отремонтировать.

Не только ремонт, но и указанные проверки лучше выполнять в условиях специальных предприятий, имеющих точный мерительный инструмент, специальные станки и квалифицированный, по данному роду работ, персонал.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Измерение износа опорных поверхностей

Проверка состояния коренных и шатунных шеек.

1 – Шейка с задирами

2 – Исправная шейка

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист