8.4 Особенности восстановления коленчатых и распределительных валов

Коленчатые валы являются конструктивно и технологически сложными и считаются одной из самых ответственных деталей автотракторных и комбайновых двигателей. Все это обуславливает высокие требования к точности обработки валов: точность диаметрических размеров коренных и шатунных шеек iТ6 (реже iТ5); допуски формы коренных и шатунных шеек не более 0,3 от допуска на диаметр этих шеек; отклонения от соосности расположения коренных шеек не более 0,02 мм, от параллельности осей коренных и шатунных шеек не более 0,015 мм на длине шейки; угол разворота колен в пределах  30^; биение коренных шеек Ra = 0,08–0,32 мкм; дисбаланс валов в пределах15–40 г/мм; твердость коренных и шатунных шеек 58–62НRСэ при глубине 3–5 мм.

Коленчатые валы изготавливают из углеродистых сталей 45, 45А, 40Х, 45Г2, 50Г и др. Для деталей применяют легированные стали 18ХНМА, 40ХНМА, 42ХМФА, 18Х2Н4ВА и др. В ряде случаев используется в качестве материала для коленчатых валов высокопрочный чугун с шаровидной формой графита. Такие чугуны содержат: 0,2–0,25% Сг; 1,15–1,4% Мn; не более 0,002–0,14% S, а также незначительное количество церия и других легирующих элементов.

Основными дефектами коленчатых валов следует считать износ и усталостные повреждения коренных и шатунных шеек. Существует два основных способа устранения этих дефектов:

— шлифование до ремонтного размера;

— наплавка с последующей механической и термической обработками.

Прогиб коленчатых валов до 0,03–0,10 мм имеют 65–90% деталей. Валы шлифуются под ближайший ремонтный размер без правки.

Прогибы деталей в пределах 0,12–0,10 мм и более (1,5–2 мм) не позволяют обрабатывать шейки под РР без правки. Они составляют 10–20% от общего числа, реже 35%. Как правило, максимальный прогиб находится на средней коренной шейке.

Правку коленчатого вала следует вести чеканкой щек. Править валы на прессах не рекомендуется.

Для шлифования шеек коленчатых валов используются специальные станки: круглошлифовальный полуавтомат модели ХШ2-12 для коренных шеек, а модели ХШ2-01 — для шатунных шеек.

Станки моделей 3В423, 3А423 не обеспечивают требуемой точности, поэтому не рекомендуются к применению при восстановлении коленчатых валов.

Оборудование, применяемое для ремонта и восстановления коленчатых валов, как правило, дорогое, высокоточное, сложного конструктивного исполнения. Восстановление и ремонт коленчатых валов следует сосредотачивать на крупных ремонтных заводах.

При восстановлении и ремонте коленчатых валов необходимо предусматривать применение закалки шеек с высокочастотным нагревом. Имеется опыт лазерного упрочнения шеек вала. Например, лазер ЛГМ-702 «Кардамон» мощностью 0,8 кВт в комплекте с установкой 01.03-165 «Ремдеталь» позволяет упрочнять в год до 9 тыс. коленчатых валов. Технология может быть полностью автоматизирована. Заключительной технологической операцией восстановления и ремонта коленчатых валов является их статическая и динамическая балансировка.

Распределительные валы двигателей изготавливаются обычно из стали 45, или 15Х, 12ХН3А, либо из легированного чугуна. Кулачки, эксцентрики и опорные шейки валов из углеродистой стали подвергаются высокочастотной закалке на глубину 2–6 мм. Твердость закаленного слоя составляет 52–62 НRС_э.

Основными дефектами распределительных валов являются:

— деформация вала (допускается биение 0,03–0,05 мм);

— износ опорных шеек, кулачков, эксцентриков;

— нарушение размеров шейки под распределительную шестерню (шкив, звездочку);

— износ шпоночного паза (или отверстия под штифт);

— повреждение резьбы.

Правку вала проводят либо наклепом, либо на прессе. Опорные шейки шлифуют под ремонтный размер.

Кулачки восстанавливаются, как правило, шлифованием на копировально-шлифовальных станках. Базами при шлифовании кулачков служат: центровые отверстия и шпоночный паз под распределительную шестерню. Это необходимо для соблюдения правильного углового положения вала.

Шпоночный паз восстанавливается заваркой с последующим фрезерованием.