Изготовление вала коленчатого вала – Оборудование для изготовления коленчатого вала и шатуна двухтактного двигателя — Свой бизнес

Изготовление коленчатых валов

Научно-производственная компания Уральская оснастка предлагает изготовление коленчатых валов, быстро и недорого. Мы занимаемся изготовление металлических деталей любой сложности и формы из любых видов материала. Основная направленность научно-производственной компании – это изготовление валов. В отличие от других подобных организаций мы беремся за сложнейшие заказы, которые под силу только настоящим профессионалам.

Устройство и назначение коленчатого вала.

Как правило, вал коленчатый состоит из нескольких металлических элементов (колен), они располагаются на одной главной оси. Колена представляют собой сложной формы, крупные выступы. Они отливаются одним целым вместе с валом.
Колена вала необходимы для фиксации шатунов, на которые крепятся поршни. На валу кроме колена, также находятся и другие элементы – цилиндрические опорные проставки (шейки), они располагается между коленами, дающие возможность фиксировать вал внутри блока цилиндров.

Пришлите ваши чертежи или эскизы на [email protected]

Либо звоните 8-800-250-88-72. Доставка по России

Плохо зафиксированный вал не может быстро вращаться, поэтому цилиндрические опорные проставки располагаются по всей длине вала, создавая при этом неплохую точку опоры. Опорные проставки дают возможность валу вращаться внутри блока цилиндра. Опорные проставки также имеют особые подшипники, но у них нет роликов. Такие подшипники называются коренными вкладышами. Роль роликов и шариков выполняет смазка, которая поступает непрерывно в область опорных проставок. Вал коленчатый – это сложная металлическая деталь, которая должна быть выполнена в строгих технических пропорциях, профессиональным специалистом и только на современном оборудовании. Все это и многое другое имеется у нас, поэтому закажите изготовление коленчатых валов в научно-производственной компании Уральская оснастка.

При изготовлении наши специалисты соблюдают высочайшие условия точности, даже до такого уровня, что отсутствует минимальное биение при запуске коленчатого вала.

В самом коленчатом вале при изготовлении имеются специальные каналы и пустоты, по которым к шатунным вкладышам поступает масло. Там также имеются закрытые пробки, которые в свою очередь служат для улавливания частиц и грязи, которые могут находиться в залитом масле.

За счет пустот и каналов вал вращается мягко и плавно скользит в точках фиксации, обильно смазывая мотор чистым маслом. При изготовлении валов любой сложности, на самом переднем конце (носке) вала коленчатого с использованием специального фрезерного оборудования вырезаются шпоночные пазы, служащие для крепления специальных звездочек, шкива привода, а также вспомогательных элементов привода ГРМ.

С другой стороны коленчатого вала, на токарно-фрезерном оборудовании нашими специалистами вытачивается по специальной технологии фланец, где заранее под подшипник просверливается центральное отверстие, оно сложит первичной опорой вала КПП. На фланце также находится отверстие под фиксацию маховика с резьбой.

Сзади с спереди вала коленчатого находятся уплотнительные сальники, которые не дают маслу протекать в местах концов маховика выходящие из блока цилиндров наружу.

Использование коленчатого вала.

Вал коленчатый может быть использован практически где угодно. Чаще всего его применяют в поршневых двигателях, а также прессовых установках, насосах, компрессорах, кривошипно-шатунном механизме и других видах устройств, где только используется механизм вращения.

Вал коленчатый используется в двигателях. Работу двигателя (автомобиля и т.д.) нельзя представить без коленчатого вала. На каждом устройстве, особенно в двигателях автомобиля, вал коленчатый располагается по-разному. Как правило, его расположение зависит от числа рабочих цилиндров, размеров и длины хода поршня и еще от массы других разных параметров.

Краткое описание изготовления. Материалы.

Мы как никто другие изготовление коленчатых валов предоставляем на профессиональном уровне, так как в производственный процесс включено современное оборудование с ЧПУ. Что избежать брака, разных дефектов и других поломок в процессе эксплуатации устройства, необходимо при производственном процессе строго учитывать технические параметры.

Пришлите ваши чертежи или эскизы на [email protected]

Либо звоните 8-800-250-88-72. Доставка по России

Наша научно-производственная компания Уральская оснастка изготавливает длинные валы из следующих видов стали:

• сталь марки 50Г;
• сталь марки 42 ХМФА;
• сталь марки 60ХФА;
• сталь марки 18Х2Н4ВА;
• сталь марки 38ХНЗВА;
• сталь марки 38ХНЗМА;
• сталь углеродистой марки 45;
• сталь углеродистой марки 45ГА.

Или из высокопрочного чугуна перлитного типа:

• марки ВЧ 45-0;
• марки ВЧ 50-1,5;
• марки ВЧ60-2;
• марки ВЧ40-0;
• марки ВЧ40-6.

По ходу производственного процесса, вал коленчатый обязательно необходимо подвергнуть тщательной термической обработке с твердостью до 229-269 НВ. Для повышения износостойкости в процессе эксплуатации нашими инженерами все коленчатые валы подвергаются закалке в высокой температуре. Глубина слоя закалки составляет примерно 2-4 мм, твердость закалки при таких параметрах составляет около 52-62 HRC.

Чтобы вал на изгиб был прочнее, нужно при изготовлении коленчатых валов должное внимание уделить правильности выполнения переходных элементов (галтелей). Воизбежании быстрого преждевременного износа, для увеличения усталостной прочности детали (вала коленчатого) необходимо чтобы за изготовление взялся настоящий специалист. Такие специалисты работают у нас. Самой востребованной, прочной на сегодня сталью является сталь марки 42 ХМФА. Срок службы такой детали десяток лет. При изготовлении зубчатых валов необходимо не только учитывать все технические параметры вала, но и придерживаться строго химическому составу заготовки. Чтобы определить точно из какого материала (чугуна или стали) необходимо изготовить вал, нужно знать среду использования детали и уже исходя из этих параметров, подбирать соответствующую заготовку.

Качественные коленчатые валы.

Для изготовления, мы используем новую технологию ковки, которая помогает нам добиваться высокого качества коленчатых валов. Сегодня нами внедрена еще одна новая технология производства – литье из высокопрочного чугуна с добавлением модифицированного магния и легированного никельмолибденового чугуна.

Для литьевого метода изготовления коленчатых валов мы используем перлитовый высококачественный чугун марок 50-1,5 и НВ 187-255. Этот вид валов имеет перед другими (кованными) массу неплохих преимуществ:

• наименьший расход материалов;
• сокращение числа операций при механообработке;
• возможность придания необходимой формы в отношении усталости прочности материала и распределение металла.

Литые валы коленчатые в отличие от кованых обладают самой лучшей способностью гашения крутильного процесса колебаний. Что ка

Изготовление коленчатого вала двигателя

Совершенствование технологического процесса изготовления коленчатых валов — один из решающих факторов увеличения моторесурса двигателей. Для повышения их надежности и ка­чества изготовления проведен комплекс исследований и конструкторско-технологических мероприятий, которыми преследовалась цель уменьшить остаточные напряжения в волокнах материала, снизить влияние концентраторов напряжений, улучшить формо­образование заготовки, усовершенствовать термическую обра­ботку, применить различные методы упрочнения и повышения качества.

Материалы изготовления коленчатого вала 

Коленчатые валы двигателя шести- и восьмицилиндровых четырехтакт­ных двигателей изготовляются из марганцовистой стали 50Г, а двенадцати цилиндровых — из Хромованадиевой стали 60ХФА. Коренные и шатунные шейки, а также шейки под уплотнительные манжеты подвергаются поверхностной закалке с нагревом ТВЧ. Сложная форма кованых коленчатых валов влечет за собой необ­ходимость сравнительно большого съема металла при механиче­ской обработке. Металл снимается не только на шейках, но и на щеках. Сравнительно большие припуски имеют коленчатые валы У-образных двигателей, ко

гда шейки расположены в не­скольких плоскостях. Кроме того, стремление использовать штамп как можно дольше также приводит к увеличению припу­сков. Согласно исходной технологии токарная обработка корен­ных шеек, переднего и заднего Концов коленчатого вала прово­дилась одновременно на многорезцовых станках мод. МК-840, а шатунных шеек на многорезцовых станках мод. МК-8212. При этом суммарная ширина режущих кромок одновременно рабо­тающих резцов на станке мод. МК-840 для шестицилиндровых валов составляла 440 мм, для восми-цилиндровых 490 мм, а на станке мод. МК-8212 — соответственно 240 и 320 мм.

Наличие значительных сил резания и ударных нагрузок при обработке щек в сочетании с перераспределением внутренних напряжений в материале вала после снятия поверхностного слоя штампованной заготовки приводило к короблению вала на пред­варительных операциях его изготовления. Нагрев шеек при закалке ТВЧ также вызывал дополнительное коробление вала. При этом суммарные деформации вала достигали 1,5—2 мм. I С целью их устранения технологическим процессом предусма­тривалась правка вала, которая производилась после обтачи­вания коренных и шатунных шеек и после термической обработки. Процесс правки заключался в неоднократном прогибе вала с устра­нением биения до допустимых величин.

Холодная правка коленчатого вала 

Холодная правка в про­цессе механической обработки приводила к возникновению боль­ших остаточных напряжений. Исследованиями на усталостных машинах коленчатых валов, подвергавшихся холодной правке, и валов, не подвергавшихся правке, показали значительную разницу в их прочностных характеристиках. Усталостная проч­ность коленчатых валов, подвергавшихся холодной правке, снижается на 30% и более. При этом характерно значительное рассеяние разрушающих напряжений . В процессе эксплуата­ции двигателя происходила релаксация остаточных напряжений, что приводило к короблению валов и отрицательно сказывалось на надежности как собственно вала, так и сопрягаемых с ним деталей и прежде всего подшипников (вкладышей) и блока ци­линдров.

Перецентровка коленвала

Чтобы исключить причины, вызывающие появление остаточ­ных напряжений, в технологию изготовления вала введены до­полнительные операции перецентровки: первая — после обтачи­вания коренных шеек, вторая — после термической обработки. Базой при перецентровках приняты первая и четвертая коренные шейки, что позволило усреднить биение и снизить припуски на последующую обработку. Во время второй перецентровки, произ­водимой на алмазно-расточном станке, кроме корректировки центров улучшается форма центровых фасок, уменьшается шеро­ховатость поверхности, что важно для последующей обработки детали на финишных операциях. Все это позволило ликвиди­ровать операции правки валов, уменьшить и стабилизировать межоперационные припуски и, в конечном итоге, благоприятно сказалось на надежности коленчатых валов в эксплуатации. Проблема снижения остаточных напряжений решена путем внед­рения более производительного и прогрессивного способа пред­варительной обработки коленчатых валов методом кругового фрезерования. При этом методе обработка производится много­резцовыми фрезерными головками, оснащенными твердосплав­ными неперетачиваемыми пластинками с механическим крепле­нием. Резание ведется на скорости 100—150 м/мин. Коленчатый вал производит за цикл медленный поворот в режиме подачи. Количество шеек, обрабатываемых за один поворот детали, соот­ветствует количеству фрезерных головок. Таким методом можно обрабатывать как коренные, так и шатунные шейки. По сравне­нию с точением фрезерование характеризуется сравнительно невысокой нагрузкой на коленчатый вал во время обработки. Достигается это соответствующим расположением режущих кро­мок пластинок фрезерной головки, благодаря чему весь профиль шейки делится на отдельные участки (секторы). При этом режу­щие кромки инструмента вступают в работу попеременно, что значительно снижает силы резания. Привод круговой подачи осуществляется с обоих концов вала, благодаря чему исключается   его деформация  и обеспечивается высокая геометрическая точность. Стружка дробится, что также положительно сказывается на параметрах процесса.

Обработка шатунных шеек

Обработка шатунных шеек, раз­личается методом врезания фрезерной головки. По первой схеме врезание производится в проем между щеками на величину  до достижения заданного диаметра шейки А по­следующее снятие припуска ведется при круговой подаче. По второй схеме  врезание происходит непосредственно в шейку, а остальная ее часть и проем между щеками обрабаты­ваются при круговой подаче. В этом случае за счет уменьшения длины врезания повышается производительность обработки. По первой схеме обрабатываются валы двенадцати цилиндровых дви­гателей одновременно двумя фрезами от самостоятельных при­водов последовательной обработки в сочетании 1—6-й, 2—5-й и 3—4-й шейки. Контуры шейки и щек формируются на раздель­ных станках. Шейки и щеки валов шести- и восьмицилиндровых двигателей обрабатываются по второй схеме на одном станке. Станок имеет самостоятельные позиции с независимыми приво­дами для обработки двух валов одновременно.

Коренные шейки фрезеруются одновременно, при этом выдерживаются размеры.  Шатунные шейки фрезеруют после­довательно (1, 2, 3 и 4-я) с выдержкой диаметра шейки  и толщины буртиков щек  с обоих сторон, радиусов галтелей, радиуса кривошипа . Оси кривошипов 2, 3 и 4-й шейки относительно 1-й выдерживаются с точностью ±15′. Линейные размеры до торцов щек выдерживаются с точностью 0,2 мм. Ширину шеек и радиусы галтелей по заданным размерам определяет приме­няемый инструмент. На круглофрезерные станки вал поступает с обработанными хвостовиками для базирования  в  постелях зажимных патронов и с проточкой диаметром  и ши­риной  на средней шейке для установки люнета. При фрезе­ровании коренных шеек средняя опора находится в жестком люнете, а 2 и 4-я шейки устанавливаются в следящий гидравли­ческий люнет. Благодаря этому деталь имеет надежное крепле­ние и не подвергается деформации при обработке. Снятие при­пуска ведется двумя комплектами, состоящими из двух и трех фрез, расположенных с противоположных сторон детали. Такая схема размещения инструмента позволяет снизить величину сил, скручивающих вал при обработке. При фрезеровании шатунных шеек 2, 3 и 4-я коренные шейки находятся в гидролюнетах, а 1 п 5-я помещены в базовых вкладышах зажимных патронов. В про­цессе фрезерования шатунной шейки фреза совершает синхронное С кривошипом вала возвратно-поступательное перемещение в го­ризонтальной плоскости. Как видно из приведенных схем, усилия резания  воспринимаются   хвостовиками   вала,   закрепленными I патронах жестких шпинделей. Двойной привод вала, жесткие и точные люнеты, установленные на шейках, обеспечивают мини­мальное скручивание и прогиб вала. Деформации вала по новой технологии 0,1—0,2 мм (против 1,5—2 мм по старой). Это позво­лило отказаться от первой перецентровки и получить после закалки ТВЧ и отпуска коленчатые валы с биением по коренным шейкам в пределах 0,3—0,4 мм.

Благодаря высокой точности, достигаемой на станках для кругового фрезерования, припуски на шлифование обработанных коренных и шатунных шеек сводятся к минимуму. При данном методе на обработанной поверхности образуется огибающая кривая в виде многоугольника с большим количеством граней. Такой профиль является результатом специфических условий обработки данным инструментом. При рассмотрении поверхности обработки кажется на первый взгляд, что последующее оконча­тельное шлифование можно осуществить только с повышенным износом шлифовального круга. Однако на практике имеет место обратная картина, когда грани вызывают саморегулирующий износ и очистку зерен шлифовального круга. Эта особенность процесса позволяет в ряде случаев отказаться от операции пред­варительного шлифования. Фрезерные головки оснащены твердо­сплавными поворотными пластинками, которые устанавливаются в точно выполненные пазы и закрепляются при помощи каленых клиньев.

В зависимости от профиля пластинки имеют до восьми режу­щих кромок. При повороте или замене пластинок сохраняется точность кругового вращения и ширина инструмента в пределах допуска пластинок, который составляет по ГОСТ 19086—73. Материал пластинок для обработки валов из стали 50Г-СШ и 60ХФА — твердый сплав Т14К8; формы пласти­нок 07141—270660 по ГОСТ 19061—73, 09141—180600 по ГОСТ 19058—73 и др. Смена и проверка пластинок фрезерной головки осуществляется вне станка, поэтому при замене фрезы не требуется наладки станка, что обеспечивает сокращение вре­мени на простой оборудования, связанный с техническим обслу­живанием, и обеспечивает стабильное качество. В настоящее время метод кругового фрезерования шеек коленчатых валов наиболее прогрессивен, так как обеспечивает высокую произво­дительность и точность получения геометрических параметров детали, а также снижение внутренних напряжений в волокнах металла. Конструкции станков для данного вида обработки со­вершенствуются. В частности, кругло фрезерные станки с внеш­ним расположением инструмента заменяются станками, где обра­ботка ведется фрезой с внутренним расположением зуба. Новый принцип обработки позволяет, с одной стороны, создать более жесткий рабочий орган фрезерной головки, что обеспечивает спокойную работу при повышении режимов более чем в 2 раза, с другой стороны, станок стал меньше по габаритам. Примером та­ких станков могут служить мод. RFК-250, RFК400 фирмы «Геллер».

Изготовление коленчатых валов

Назначение коленчатых валов, условия работы, кон­структивные особенности.

Кривошипно-шатунный механизм ком­прессора, состоящий из коленчатого вала, шатуна, крейцкопфа или поршня, служит для преобразования вращательного движе­ния коленчатого вала в возвратно-поступательное движение крейцкопфа или поршня, а также для передачи усилия с колен­чатого вяла на поршень цилиндра для производства работы — сжатия газов.

Коленчатый вал является наиболее нагруженной деталью компрессора, так как всю мощность от двигателя он передает шатунам и масляному насосу. Коленчатый вал во время работы испытывает переменные динамические нагрузки, поэтому он дол­жен быть достаточно жестким, чтобы под действием рабочих нагрузок обеспечивать необходимую точность движения переме­щающихся частей, обладать высоким сопротивлением усталости. Трущиеся поверхности коленчатого вала должны иметь высокую износостойкость.

Коленчатые валы отличает ряд конструктивных особенностей, обусловливающих специфику их обработки: цилиндрические поверхности не имеют общей оси — коренные шейки и расположены на одной оси, а шатунные и — на других осях; наличие сравнительно больших плоских поверхностей, не яв­ляющихся поверхностями вращения; наличие различного числа колен, расположенных под опреде­ленными углами.

Производство коленчатых валов отличается технологией изготовления, применяемым обо­рудованием, методами термической обработки, подъемно-транс­портными средствами.

Материал и способы получения заготовок

Коленчатые валы изготовляют из высококачественной углеродистой стали марок 40 и 45 или легированной стали марки 40Х. Марку стали выбирают так, чтобы обеспечивались высокая пластичность и возможность закалки трущихся поверхностей. В связи с низкими литейными свойствами стали и недопустимостью каких-либо пороков в ма­териале (свойственных стальному литью) заготовки коленчатых валов получают обработкой давлением.

В единичном и мелкосерийном производствах для коленчатых валов заготовками являются поковки. Форма и размеры поковок значительно отличаются от формы и размеров готовых коленчатых валов. Поковки выполняют на мощных парогидравлических прессах.

В серийном и крупносерийном производствах заготовки валов получают горячей штамповкой. Штамповка заготовок включает в себя предварительную и оконча­тельную штамповку, обрезку облоя на обрезном прессе, горячую правку в штампах под молотом. Поковки коленчатых валов подвер­гают термической обработке для получения определенного ка­чества материала.

Штампованные заготовки подвергают нормализации для сня­тия внутренних напряжений. Режим нормализации: загрузка в печь при 450 °С; нагрев в течение 8 ч до 950 °С; выдержка в печи в течение 3 ч при температуре 950 °С; охлаждение с печью в тече­ние 3 ч до 64и°С; охлаждение на воздухе.

После термической обработки заготовки очищают от окалины. Поковки небольших размеров очищают от окалины путем дробе­струйной обдувки, а на крупных поковках окалину снимают пневматическими молотками. Для испытания механических свойств материала поковок припуск на длинном конце вала увеличивают на 60-100 мм (для изготовления образцов). При испытании образцов производят проверку на ударную вязкость, предел текучести, относительное удлинение и твердость.

Весьма перспективно изготовление коленчатых валов из моди­фицированного литейного чугуна марки ВЧ 50-1,5, так называе­мого высокопрочного чугуна. Проведены экспериментальные ис­следования по применению чугунных коленчатых валов для ком­прессоров средней мощности. Длительные испытания компрессора с литым коленчатым валом показали целесообразность его применения. Литые чугунные коленчатые валы имеют существенные преимущества по сравнению с коваными и штампованными стальными:

1. возможность получения более рациональных конструктивных форм, например, пустотелых шеек и щек, что помимо облегчения вала позволяет значительно снизить трудоемкость получения масляных каналов;

2. более высокий коэффициент использования металла за счет меньшего количества снимаемой стружки;

3. шатунные шейки коленчатых валов из высокопрочного чугуна можно не подвергать термической обработке, так как ан­тифрикционные свойства этого чугуна настолько высоки, что износ шеек без термической обработки меньше, чем у закаленных стальных;

4. меньше чувствительность чугуна к концентрации напря­жений.

Перспективным направлением является применение сборной конструкции коленчатого вала. Коренные и шатунные шейки изготовляют отдельно, затем собирают путем запрессовки в со­ответствующие отверстия пластин-щек. В этом случае весьма упрощаются как заготовительные процессы, так и процессы меха­нической обработки.

Технология производства гильз

Назначение, условия работы, конструктивные особенности

Гильзы, монтируемые в верхней части блок-картера, являются цилиндрами компрессора, где происходит сжатие газа.

Конструкция компрессора, в которой основная часть цилиндра в виде гильзы выполнена как самостоятельная деталь, имеет ряд технологических и эксплуатационных преимуществ по сравнению с конструкцией с цельнолитыми блоками цилиндров:

1. простая конструкции и малые габариты гильзы (в сравне­нии с блоком цилиндров) позволяют получать отливку центро­бежным способом, обеспечивающим высокое качество отливки и меньший расход металла;

2. выделение трущейся части блока — цилиндров в самостоя­тельную деталь в виде гильзы позволяет получить литьем вместо двух корпусных деталей, а именно, блока цилиндров и картера, одну деталь — блок-картер; это уменьшает расход металла, по­вышает точность взаимного расположения основных поверхно­стей блок-картера, т. е. улучшает эксплуатационные характе­ристики компрессора;

3. значительно снижается стоимость ремонта в тех случаях, когда повреждено зеркало цилиндра: заменяют гильзы, а не дорогостоящие блоки цилиндров.

В процессе работы компрессора стенки гильз испытывают большие давления, температурные деформации и трение, поэтому гильзы должны быть достаточно прочными, их трущиеся поверх­ности должны иметь высокую износостойкость и твердость и противостоять температурным деформациям.

Материалы для коленчатого вала

Для изготовления коленчатых валов применяются стали 45, 45А, 40Х, 20Г2 и 50Г. В дизелях, работающих с давлением наддува рк ^ 0,15 Мн/м2 (1,5 кГ/см2), для коленчатых валов используют высоколегированные стали 18ХНМА, 18ХНВА и 40ХНМА с повышенными пределами текучести и прочности.

Обычно коленчатые валы изготовляют ковкой. В последнее время стали применять литые коленчатые валы из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием, перлитного ковкого чугуна, легированного никельмолибдено-вого чугуна. 

Наибольшее применение для литых коленчатых валов получил высокопрочный ВЧ 50-1,5 (НВ 187—255) и перлитовый чугун.

Литые коленчатые валы имеют следующие преимущества по сравнению с коваными: меньший расходметалла,сокращениечисла операцийпримеханическойобработке,возможность придания оптимальных форм в отношении распределения металла и повышения усталостной прочности.

Литые коленчатые валы из чугуна обладают лучшей способностью гашения крутильных колебаний.

Литые чугунные валы обладают меньшей прочностью (особенно на изгиб), чем штампованные стальные валы. Поэтому у чугунных валов увеличивают диаметры шатунных и коренных шеек, толщину щек и радиусы галтелей. Чугунные коленчатые валы изготовляют полноопорными. Шейки чугунных валов имеют высокую износостойкость, что позволяет применять подшипники из свинцовистой бронзы.

Масса обработанного литого коленчатого вала на 10—15% меньше массы кованого.

После ковки коленчатые валы отжигают или нормализуют для снятия внутренних напряжений и понижения твердости до НВ 163—269,чтобы облегчитьмеханическую обработку.После механической обработки коленчатые валы перед шлифованием подвергают вторичной термической обработке (закалка и отпуск), что значительно улучшает их механические свойства и повышает поверхностную твердость шеек. Обычно вторичная термическая обработка производится с нагревом т. в. ч. (токами высокой частоты).

Глубина закаленного слоя должна быть не менее 3—4 м.и, чтобы после перешлифования шеек коленчатого вала под ремонтные размеры толщина закаленного слоя была не менее 1 мм. Твердость шеек коленчатого вала из стали 50Г HRC52—62, а из стали 45Г2 — HRC48—50.

Материалы коленчатых валов — Коленвал

Коленчатые валы могут быть изготовлены стальными кованными, стальными штампованными, чугунными литыми.

Применение углеродистой стали для изготовления коленчатых валов для двигателей малой и средней напряженности объясняется низкой стоимостью теромобработки и хорошими механическими свойствами этих сталей.

Для подавляющего большинства коленвалов стационарных, судовых и тепловозных дизелей чаще применяют стали 35, 40, 50, 35Г, 40Г, 45Г, 50Г и др. Валы быстроходных двигателей изготовляют из тех же сталей, а также из хромовых, хромоникелевых, хромомолибденовых (40Х, 40ХН, 35ХМ, 30ХН2МА, 18Х2Н4МА и др.). Для коленвалов автомобильных и тракторных двигателей применяют стали 45,50Г, 40Х, 45Г2, 38ХГН, 40ХН2МА.

Стали, легированные ванадием, хромом, молибденом, никелем имеют повышенную твердость, пластичность, износостойкость (30ХМА, 20ХН3А, 38Х2МЮА, 40Х2Н2МА, 25Х2Н4МА, 38Х2МЮА и др.) и служат для изготовления коленчатых валов  дизелей повышенной мощности.

В двигателях тракторной, автомобильной техники в последнее время нередко применяют литые коленчатые валы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Эта технология, известная еще с советских времен, снова стала популярной.

Изготовление литых чугунных валов технологически проще и существенно дешевле. Причем экономия металла увеличивается по мере усложнения конструкции вала, износостойкойсть шеек вследствие большего наличия в чугуне графита возрастает, надежность работы вала благодаря большой циклической вязкости чугуна повышается. Однако при изготовлении чугунных коленвалов особую роль играет качественное литье на современном оборудовании с целью исключения литейных пороков. Также прочностные свойства литого коленчатого вала полностью зависят от свойств используемого материала. В случае использования высокопрочных марок чугуна ВЧ или специального модифицированного чугуна марок СЧ коленчатый вал имеет достаточные хароактеристики прочности и не нуждается в дальнейшей термообработке. Литой коленчатый вал имеет равномерную твердость по всему сечению и она не снижается после шлифовки.

Изготовление коленчатых валов (стр. 1 из 3)

Реферат По дисциплине: «Технология машиностроения» Выполнил: студент гр. ТМСИ-00 Вагин С.С.

Северо-казахстанский государственный университет Им. М. Козыбаева, Кафедра “Технология машиностроения”

2004 г.

1. Служебное назначение и требования к точности коленчатых валов.

Коленчатые валы (рисунок.1) различных двигателей по служебному назначению предназначены для преобразования поступательного движения штоков поршней во “вращательное”. По конструкции валы являются относительно не жесткой деталью, в тоже время испытывают большие переменные нагрузки и подвергаются под воздействием возникающих в работе сил кручению и изгибу.

В зависимости от назначения двигателя техническими условиями предусматривается точность диаметральных размеров коренных и шатунных шеек коленчатых валов в пределах 1-2-го классов с чистотой поверхности 8-10-го классов и выше. Допустимые отклонения на овальность и конусность, например, для автомобильных двигателей, лежат в пределах 0,010-0,005 мм, а не параллельность осей коренных и шатунных осей коренных и шатунных шеек – не более 0,01 на всей длине каждой шатунной шейки. Допуски на радиусы кривошипов составляют 0,05-0,15 мм. Чрезмерные отклонения радиусов кривошипов и угловых развала приводят к неравномерности степени сжатия в различных цилиндрах и к сдвигу фаз распределения, что отрицательно сказывается на работе двигателей.

Коленчатые валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, обусловливают и повышенные требования к поверхности шеек в отношении их износостойкости и усталостной прочности. Поэтому поверхностная твердость коренных и шатунных шеек, полученных после термической обработки, Лежит в пределах HRC 52-62.Технические условия на коленчатые валы в зависимости от назначения Двигателя определяются ГОСТом. Коленчатый вал контролируют по 80-90 параметрам. Кроме размеров и формы, контролируют и относительное положение обрабатываемых поверхностей вала. К наиболее важным конролируемым параметрам относятся параллельность оси шеек, положение шатунных шеек по отношению к коренным (радиусы кривошипов), угловое положение шатунных шеек по отношению одна к другой, угловое положение шпоночной канавки по отношению к кривошипам, положение торца Фланца к оси коренных шеек.

Процесс контроля параметров коленчатого вала весьма трудоемкий и сложный. Поэтому для контроля большинства перечисленных параметров применяют специальные многомерные индикаторные, пневматические, “пневмоэлектрическим” и электронные мерительные устройства. Одно из таких индикаторных приспособлений предназначено для проверки биения торца фланца коренных шеек относительно коренных и положения шпоночной канавки.

2. Материал и способы получения заготовок для коленчатых валов.

Коленчатые валы изготовляют из углеродистых, хромомарганцевых, хромоникельмолибденовых, и других сталей, а также из специальных высокопрочных чугунов. Набольшее применение находят, стали марок 45, 45Х, 45Г2, 50Г, а для тяжело нагруженных коленчатых валов дизелей-40ХНМА, 18ХНВА и др.

Заготовки стальных коленчатых валов средних размеров (рисунок 2) в крупносерийном и массовом производстве изготовляют ковкой в закрытых штампах на молотах или прессах при этом процесс получения заготовки проходит несколько операций. После предварительной и окончательной ковки коленчатого вала в штампах производят обрезку облоя на обрезном прессе и горячую правку в штампе под молотом.

В связи с высокими требованиями механической прочности вала большое значение имеет расположение волокон материала при получении заготовки во избежание их пере резания при последующей механической обработке. Для этого применяют штампы со специальными гибочными ручьями. После штамповки перед механической обработкой, заготовки валов подвергают термической обработке – нормализация — и затем очистке от окалины травлением или обработкой на дробеметной машине.

Припуски на механическую обработку шеек стальных заготовок полученных этим методом, составляют 3-4 мм на сторону со штамповочными уклонами 7-10 градусов. Точность заготовок лежит в пределах 8-9-го классов. Допустимая кривизна в плоскости разъема штампов заготовки автомобильного коленчатого вала не более 1-1,5 мм, смещение от сдвига штампов допускается до 2 мм.

Литые заготовки коленчатых валов изготовляют обычно из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием. Полученные методом прецизионного литья (в оболочковых формах) валы (рисунок 3) по сравнению со “штампованными” имеют ряд преимуществ, в том числе высокий коэффициент использования металла. В литых заготовках можно получить ряд внутренних полостей при отливке.

Припуск на обработку шеек чугунных валов составляет не более 2,5 мм на сторону при отклонениях по 5-7-му классам точности. Меньшее колебание припуска и меньшая начальная неуравновешенность благоприятно сказываются на эксплуатации инструмента и “оборудования” особенно в автоматизированном производстве.

Коленчатые валы отливают в оболочковые формы в горизонтальном положении. Если в одной форме отливают два вала, заливку металла производят через общий литник.

Правку валов производят после нормализации в горячем состоянии в штампе на прессе после выемки заготовки из печи без дополнительного подогрева.

3. Механическая обработка коленчатых валов.

Сложность конструктивной формы коленчатого вала, его недостаточная жесткость, высокие требования к точности обрабатываемых поверхностей вызывают особые требования к выбору методу методов базирования, закрепления и обработки вала, а также последовательности, сочетания операций и выбору оборудования. Основными базами коленчатого вала являются опорные поверхности коренных шеек. Однако далеко не на всех операциях обработки можно использовать их в качестве технологических. Поэтому в некоторых случаях технологическими базами выбирают поверхности центровых отверстий. В связи со сравнительно небольшой жесткостью вала на ряде операций при обработке его в центрах в качестве дополнительных технологических баз используют наружные поверхности предварительно обработанных шеек.

При обработке шатунных шеек, которые в соответствии с требованиями технических условий должны иметь необходимую угловую координацию, опорной технологической базой являются специально фрезерованные площадки на щеках.

Типовой технологический маршрут обработки штампованных стальных коленчатых валов типа ЗИЛ-130 может быть представлен в такой последовательности:

фрезерование торцов;

сверление центровых отверстий;

фрезерование технологических опорных баз на щеках;

обтачивание концов вала и коренных шеек;

предварительное шлифование коренных шеек;

обтачивание противовесов и щек;

обтачивание шатунных шеек;

обработка поверхностей камер грязесборников, смазочных каналов и шпоночных пазов;

термическая обработка – закалка коренных и шатунных шеек;

окончательное шлифование конца вала, коренных шеек и фланца;

окончательное шлифование шатунных шеек;

обработка отверстий во фланце и на концах вала;

растачивание поверхности посадочного отверстия под подшипник со стороны фланца;

отделочная операция поверхности коренных и шатунных шеек.

Вызываемая силами резания деформации коленчатого вала в процессе обработки вынуждает прибегать после ряда операций к многократной правке его на прессе. Количество правок в зависимости от конструкции вала и вида производства колеблется в довольно широких пределах (от 3 до 9). Правка вызывает внутренние напряжения, которые могут привести к деформации вала при последующей его обработке, поэтому она является мало желательной операцией. В то же время устранение правки вызвало бы увеличение припусков на обработку и, следовательно, повышение трудоемкости механической обработки.

Фрезерование торцов и сверление центровых отверстий в зависимости от объема выпуска коленчатых валов можно производить аналогичными способами, рассмотренными в разделе обработки ступенчатых валов, а также шпинделей. Технологическими базами на этих операциях являются наружные цилиндрические поверхности опорных шеек и один из торцов коренной шейки (чаще расположенной посередине).

Технологические опорные базы в виде фрезерованных площадок на щеках коленчатого вала можно обрабатывать как после предварительной обработки коренных шеек, так и до их обработки.

При большой программе выпуска все три операции подготовки технологических баз для последующей обработки коленчатого вала можно выполнять на специальных многошпиндельных станках и автоматических линиях.

4. Токарная обработка коренных и шатунных шеек.

Коренные шейки, которые в дальнейшем используют в качестве технологических баз для обработки шатунных шеек и других поверхностей, можно обрабатывать на обычных токарных станках, но, так как коленчатый вал является недостаточно жесткой деталью и при обработке имеет тенденцию изгибаться и скручиваться под действием сил резания, особенно при одностороннем приводе токарных станков, то для обработки коренных шеек многоколенных валов применяют специализированные станки, у которых для уменьшения изгибающего и скручивающего моментов предусмотрен центральный или двусторонний привод.

Обработку вала обычно начинают со средней коренной шейки и с плоскостей, прилегающих к ней щек. Для этой операции может быть применен полуавтомат мод. 1К857 с передней и задней ведущими бабками, который позволяет при необходимости производить настройку на обработку двух шатунных шеек и смежных с ними торцов щек. Вал устанавливают в центрах и крепят с двух сторон в гидравлических патронах с осевой фиксацией по переднему торцу. Обработку ведут широкими и фасонными резцами с переднего и заднего суппортов методом врезания (рисунок 4). Частота вращения шпинделя станка по мере приближения резцов к оси вращения меняется. За время каждого цикла автоматически меняется и подача суппортов, что имеет важное значение при изменении глубины резания из-за штамповочных уклонов. Так, при обработке быстрорежущими резцами коленчатого вала СМД-55, штамповочного из стали марки 45, станок настраивали на трехкратное изменение частоты вращения n1 =31, n2 =48 и n3=31 об/мин, что соответствует скоростям резания: v1 =17,5, v2=19,4 и v3=9,45 м/мин и соответственно трехкратному автоматическому изменению подачи суппортов: s1=1,2, s2=0,8 и s3=0,15 мм/об.

Изготовление валов на заказ в Тольятти

ООО «ППО» — современное, высокотехнологичное предприятие, осуществляющее изготовление валов на заказ. Благодаря современному оборудованию и профессиональному подходу, на производственных мощностях компании удаётся разрабатывать валы и другие виды тел вращения.

Предприятие пользуется официальной поддержкой правительства города Тольятти. Вся выпускаемая продукция проходит обязательную сертификацию и соответствует современным российским стандартам.

Изготовление коленчатых валов на заказ

Благодаря коленчатым валам работают многие машины и механизмы, в том числе промышленные станки и установки. Команда ООО «ППО» изготавливает такие валы на заказ, исходя из запросов заказчика. В качестве клиентов предприятия выступают машиностроительные компании, промышленные организации, заводы и фабрики.

Кроме того, есть ещё несколько категорий продукции, выпускаемых ООО «ППО». Проводится изготовление валов на заказ следующих видов:

• длинные валы;
• зубчатые валы;
• шлицевые валы.

Для каждого изделия индивидуально подбираются габаритные параметры и технические свойства. Благодаря стараниям мастеров, которые трудятся на производстве, заказы полностью соответствуют ожиданиям — оборудование, сконструированное с их использованием, полностью справляется со своими функциями. Высокая точность при изготовлении валов гарантирует их стопроцентную работоспособность, безопасность для персонала, эффективность всех процессов.

Изготовление валов по чертежам заказчика

Отличительная особенность работы ООО «ППО» состоит в том, что предприятие выпускает не только качественную продукцию типовых размеров, но и индивидуальные изделия. Для работы необходимы только чертежи заказчика. Следуя производственным инструкциям, коллектив предприятия изготовит вал любого назначения, с любыми параметрами.

Преимущества обращения в ООО «ППО»:

1. Результат гарантированно соответствует ожиданиям заказчика.
2. Изготовление валов на заказ осуществляется в срок, без задержек и проволочек.
3. Расчёт стоимости проводится индивидуально и честно, условия получаются очень выгодными.

Коллектив предприятия готов приступить к заказу любой сложности — невыполнимых задач для ООО «ППО» попросту не существует. При этом все производственные мощности располагаются в Тольятти, что максимально упрощает для заказчиков процесс обработки и получения готовой продукции.

Самодостаточность, ответственность, профессионализм в работе — основные принципы, благодаря которым валы, изготовленные ООО «ППО», пользуются популярностью у заказчиков в Тольятти и других городах.