Раздел 2. Практическая часть исследования по теме «Ремонт коленчатых валов».

2.1 Технологические методы восстановления и повышения износа

Приобретать новые коленчатые валы взамен изношенных экономически нецелесообразно из-за их высокой стоимости. Решение проблемы ресурсосбережения требует применения прогрессивных и высокотехнологичных методов восстановления и упрочнения изношенных поверхностей коленчатых валов. Для восстановления коленчатых валов судовых дизелей применяют три технологические схемы:

– шлифование шеек на ремонтный размер;

– шлифование шеек на ремонтный размер с последующим упрочнением;

– нанесение покрытия для восстановления номинального размера шеек с по следующим или одновременным упрочнением.

Коленчатые валы судовых дизелей, восстановленные, в основном, методом ремонтных размеров или различными способами нанесения металлопокрытий на изношенные поверхности шеек по надежности не отвечают требованиям нормативно-технической документации. Это связано с тем, что перед восстановлением коленчатого вала не выявляется уровень накопленных повреждений в процессе предыдущей эксплуатации и комплексно не оценивается его качество после восстановления. Поэтому разработка и использование эффективной технологии восстановления коленчатых валов судовых дизелей связано с оценкой долговечности, что является актуальной задачей ремонтного производства.

В настоящее время применяются или находятся на стадии промышленного внедрения следующие технологии восстановления и упрочнения изношенных поверхностей коленчатых валов транспортных дизелей:

– нанесение гальванических покрытий: при износе до 0,5 мм хромированием, при износе свыше 0,5 мм никелированием с последующим хромированием толщиной 0,2–0,3 мм [152];

– наплавка под слоем флюса с последующим упрочнением ППД для получения твердости до 62 HRC [94];

– плазменная наплавка композиционными материалами [152];

– электроннолучевая наплавка высоколегированных сплавов на основе Ni-Cr-B-Si [64];

– плазменное напыление [29, 30, 40, 77] или плазменное напыление с одновременной ультразвуковой обработкой [152];

– плазменное напыление самофлюсующимся порошком ПН73Х16С3Р3 с по следующим лазерным оплавлением покрытия [39];

– сверхзвуковая электродуговая металлизация [121, 122];

– приварка тонкостенных ремонтной полуколец к восстанавливаемой шейке вала [15];

– лазерная закалка после шлифования шеек на ремонтный размер [39];

– лазерное поверхностное легирование порошками ПС-12НВК-01 и Пр-Х23Н23М5С2Р2АФ после шлифования шеек на ремонтный размер [39];

– поверхностное фрикционное модифицирование шеек медьсодержащими металлами (бронзой БрОФ4-0,25 [163], латунью Л63 [8]);

– финишная обработка модифицирующими материалами СУРМ (содержит комплексные металлоорганические соединения на основе солей поливалентных металлов (цинк, олово, алюминий, сурьма и др.) и геомодификатором ТСК (основа — магнезиально-железистые силикаты (оливины и пироксены))

2.2 Основные технические требования

1. Несопрягаемые радиальные размеры обрабатываемых поверхностей выполнять по пятому классу точности, а линейные – по седьмому классу точности, прием допуск задавать всегда в тело.

2. Шероховатость поверхности шеек не менее: а) 0,32 (Rа) для диаметров до 100 мм; б) 0,63 (Ra) для рамовых шеек, монтируемых на подшипниках качения.

3. При составном коленчатом вале:

а) крепление шеек на шейках обеспечивать горячей посадкой с натягом, равным 0,0014-,0018 диаметра шейки вала; применение шрифтов и шпонок не допускается (Правила Регистра СССР);

б) Отдельные части вала центровать вставками и стягивать призонными болтами. Отверстия под вставки и болты выполнять с полем допуска А; пригонка индивидуальная: вставок с зазором0-0,003 мкм, а болтов с натягом 0,01-0, 02мм.

4. Твердость шеек, подвергаемых поверхностной закалке, - не менее 52HRC для валов из легированных сталей; закаленная поверхность не должна распространяться на галтель.

5. Выходы масляных каналов на наружную поверхность шеек должны быть плавными или иметь фаски с притупленными краями.

6. Переходные кромки сопрягаемых поверхностей обрабатываемых ш щек должны иметь фаски или радиусы не менее 0,5 мм.

7. Радиус кривошипа выполнять с допуском ±0,15 мм на 100 мм его длины.

8. Нецилиндричность рамовых и мотылевых шеек не более:

0,01 мм для диаметров до 100мм;

0,02 мм для диаметров 101-260 мм;

0,035 мм для диаметров 261-360 мм;

0,04 мм для диаметров 361-500 мм;

0,05 мм для диаметров свыше 500 мм.

9. Биение рамовых шеек и шейки под распределительную шестерню относительно оси вала не более:

0,03 мм для диаметров до 100 мм;

0,04 мм для диаметров 101-180 мм;

0,05 мм для диаметров 181-260 мм;

0,06 мм для диаметров свыше 260 мм.

10. Биение рамовых шеек и шейки под распределительную шестерню относительно оси азотированного вала не более:

0,05 мм для диаметров до 100 мм;

0,06 мм для диаметров 101-180 мм;

0,07 мм для диаметров 181-500 мм.

11. Относительное биение соседних рамовых шеек не более:

0,02 мм для диаметров до 180 мм;

0,03 для диаметров 181-360 мм;

0,04 для диаметров 361-500 мм.

12. Проверку вала на биение производить в центрах с помощью поддерживающих люнетов в количестве не более: 3 – при числе колен до 6; 5 – при числе колен от 7 до 10; 8 – при числе колен от 12 до 16.

Проверку составного вала следует производить как на составных частях, так и на собранном вале.

13. Биение центрующей поверхности фланцев (цилиндрической или конической):

а) при жестком соединении не более:

0,02 мм для диаметров до 180 мм;

0,03 мм для диаметров 181-260 мм;

0,035 мм для диаметров 261-360 мм;

0,05 мм для диаметров 361-500 мм;

б) при прочих соединениях не более:

0,04 мм для диаметров до 180 мм;

0,05 мм для диаметров 181-260 мм;

0,06 мм для диаметров 261-360 мм;

0,07 мм для диаметров 361-500 мм.

14. Биение торца соединительных фланцев:

а) при жестком соединении не более 0,005 мм на 100 мм диаметра фланца; б) при прочих соединениях не более 0,03 мм на 100 мм диаметра фланца.

15. Неплоскостность торцов фланцев: выпуклость не допускается; вогнутость не более 0,1 мм.

16. Смещение углов между коленами кривошипа и угловое смещение оси шпоночного паза распределительной шестерни относительно оси кривошипа, по которому регулируется двигатель, не более ±30.

17. Непараллельность образующих поверхностей мотылевых шеек относительно оси вала не более 0,03 мм на длине 100 мм; проверку производить в четырех положениях кривошипа при полном его повороте.

18. Каждый вал должен быть динамически сбалансирован; одно - и двухколенные валы, а также валы с частотой вращения 1000 об/мин и менее разрешается балансировать статически по указанию в чертеже.

Таблица 3.2 – Допускаемые отклонения размеров шеек валов и диаметральных зазоров в рамовых и мотылевых подшипниках коленчатых валов.

Диаметр шейки вала	Наименование параметра
	овальность	Нецилин-дричность	биение	зазор
До 150	0,02/0,10	0,02/0,10	0,02/0,10	0,05-0,20/0,25
151-200	0,02/10	0,02/0,10	0,02/0,10	0,09-0,24/0,30
201-250	0,02/0,12	0,02/0,12	0,02/0,12	0,10-0,24/0,35
251-300	0,02/0,12	0,02/0,12	0,02/0,12	0,19-0,34/0,50
301-350	0,02/0,12	0,02/0,12	0,12/0,12	0,19-0,34/0,55