6.7.1. Основные дефекты вала и их причины

1. Износ. Изнашиванию подвергаются коренные и шатунные шейки валов, упорные фланцы.

2. Деформация. Деформация вала приводит к несоосности шеек, неперпендикулярности торцов и шеек, нарушению углов между кривошипами и т. п.

Основной причиной деформации является релаксация внутренних остаточных напряжений, возникающих в процессе изготовления заготовки и проведения термообработки вала при изготовлении. Наблюдается также пластическая деформация поверхностных слоев металла шпоночных пазов. Это приводит к нарушению фаз газораспределения.

3. Разрушение - возникает в результате действия нагрузок, превышающих предел прочности, а также под действием знакопеременных нагрузок, превышающих предел выносливости. В этом случае разрушение проявляется в качестве усталостных трещин. Наиболее характерным видом такого разрушения являются усталостные трещины в галтелях коленчатого вала.

4. Задир - проявляется в виде оплавления поверхности детали. Возникает при нарушении условий трения в подшипниковых узлах. Расплавленный антифрикционный материал вкладыша наплавляется на шейку вала.

5. Повреждение резьбы - возникает при некачественном выполнении разборно-сборочных работ, при коррозии резьбы.

6. Повреждение отверстия под первичный вал коробки передач.

7. Износ поверхностей в зоне контакта с рабочей поверхностью манжет.

Основной технологической базой при изготовлении и восстановлении коленчатых валов являются центровые отверстия.

Проверка наличия трещин производится с помощью магнитного дефектоскопа. При наличии трещин в большинстве случаев валы выбраковываются.

6.7.2. Режимы и особенности выполнения технологических операций восстановления коленчатого вала

Контроль и устранение биения вала (табл. 7).

Контроль биения средних коренных шеек относительно крайних проводится на специальном стенде или на универсальных призмах с помощью индикатора часового типа (рис. 25).

Рис. 25. Проверка коленчатого вала: 1 – вал; 2 – индикатор; 3 – штатив; 4 - опоры

Для устранения повышенного биения применяется один из следующих способов правки.

6.7.2.1. Однократная правка вала на прессе

Вал устанавливается крайними коренными шейками на призмы стрелой прогиба вверх (рис. 26).

С помощью пресса нагрузка прикладывается к средней шейке для создания пластической деформации вала, необходимой и достаточной для устранения его первоначального прогиба.

Этот способ правки имеет существенный недостаток: он не обеспечивает стабильность формы детали после правки. После непродолжительной работы вал частично приобретает исходную форму, которую он имел до правки.

Рис. 26. Проверка коленчатого вала: 1 – индикатор; Р – усилие пресса

6.7.2.2. Двукратная правка с перегибом

Вал базируется так же, как и при однократной правке.

Таблица 7

Схема технологического процесса восстановления коленчатого вала

Обработка коренных и шатунных шеек под ремонтный размер

№ операции	Операция. Базирование	Оборудование, технологическая оснастка
1	Контроль биения средних коренных шеек относительно крайних. Устранение биения правкой на прессе или наклепом. Базирование по крайним коренным шейкам	Призмы, специальный стенд, пресс, специальный пневмоинструмент для правки наклепом
2	Исправление центровых фасок. Базирование по коренным шейкам	Токарно-винторезный станок. Патрон трехкулачковый, люнет
3	Заварка шпоночных пазов, зачистка сварочных швов. Базирование по коренным шейкам	Установка для электродуговой сварки, призмы, ручная шлифовальная машина
4	Накатка шеек под распределительную шестерню (звездочку, шкив), цилиндрической поверхности фланца крепления маховика. Базирование по центрам	Токарно-винторезный станок, накатка, люнет
5	Шлифование шеек под распределительную шестерню (звездочку, шкив), цилиндрической поверхности фланца. Базирование по центровым фаскам	Круглошлифовальный станок, центры, люнет
6	Фрезерование шпоночных пазов Базирование по коренным шейкам и угловая фиксация по первой шатунной шейке или боковой плоскости первого кривошипа	Фрезерный станок, специальное приспособление
7	Растачивание отверстия под подшипник первичного вала коробки передач для установки ДРД, запрессовка ДРД, растачивание отверстия под размер рабочего чертежа, обработка торца фланца, обработка фаски. Базирование по коренным шейкам	Токарно-винторезный станок, люнет, приспособление для запрессовки
8	Шлифование коренных шеек под ремонтный размер, шлифование торца установочной шейки по ремонтный размер. Базирование по фаскам	Круглошлифовальный станок, центры, люнет
9	Шлифование шатунных шеек под ремонтный размер Базирование по центровым фаскам и шпоночному пазу под распределительную шестерню (шкив, звездочку привода распределительного вала)	Круглошлифовальный станок, специальный центро-сместитель, делительное устройство, центры, люнет
10	Развертывание отверстий во фланце под болты крепления маховика под ремонтный размер. Базирование по торцу и цилиндрической поверхности фланца и одному из отверстий	Сверлильный станок, специальное кондукторное приспособление
11	Обработка фасок масляных каналов. Базирование по коренным шейкам	Ручная шлифовальная машина, призмы
12	Суперфиниш или вибрационно-ленточное полирование коренных и шатунных шеек	Суперфинишный станок или токарный станок с установкой для вибрационно-ленточного полирования
13	Мойка вала, промывка масляных каналов	Установка для мойки деталей, моечный аппарат высокого давления

Первым усилием пресса вал перегибается в противоположную сторону, т. е. создается остаточная деформация вала, в 2 - 3 раза превышающая первоначальный прогиб.

После этого вал поворачивают на 180 °С, и повторным усилием пресса деформация устраняется. В этом случае достигается более высокая стабильность формы вала.

К недостаткам способа следует отнести:

- сложность определения оптимальной величины перегиба;

- большая деформация вала в процессе правки, что повышает вероятность возникновения трещин в наиболее опасных сечениях.