X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Коленчатые валы (рис 1) представляют собой деталь сложной конфигурации или узел деталей, на которую приходятся достаточно большие изменчивые нагрузки. Целью исследования является приведение товароведных характеристик коленчатых валов.Во время работы на коленчатый вал действуют силы кручения и он подвергается изгибу. Коленчатый вал состоит из: коренных шеек; шатунных шеек; щеки; передней выходной части вала — носка; задней выходной части вала — хвостовика; противовесов. Коренные шейки являются опорами вала, которые находятся в коренных подшипниках, установленных в картере двигателя. Шатунные шейки — опоры вала, направленные на соединение с шатунами. Щечки выполняют функцию соединения коренных и шатунных шеек. Составной вал, оснащается консолями для фиксирования шатунов, служащих для передачи плоско-поступательного движения коленчатому валу, который трансформирует это движение во вращательное, передавая вращение трансмиссии и приводным приспособлениям. Коленчатый вал является составным элементом кривошипно-шатунного механизма. Являясь конструктивно и технологически сложной деталью, коленчатый вал считается одной из самых ответственных деталей двигателя.

рис 1- Внешний вид коленчатого вала

По способу изготовления заготовок для коленчатых валов подразделяются на:

метод горячей штамповкой

литьем в песчаные или оболочковые формы

методом «гибки с высадкой»

методом свободной ковки

Кованые коленчатые валы изготовляются из углеродистых и легированных сталей, а литые валы – из высокопрочных глобулярных чугунов. Более крупные заготовки, например, для тепловозных двигателей, изготавливают методом "гибки с высадкой". Заготовки крупных судовых двигателей изготавливают в серийном производстве методом свободной ковки универсальными инструментами. Литьем в песчаные или оболочковые формы с припусками на обработку 1,5...3 мм, что позволяет отдельные поверхности оставлять черными и начинать обработку шеек шлифованием. Из-за высокой износоустойчивости чугуна шейки валов иногда не подвергают термической обработке.Коленчатые валы подразделяют на

цельные

составные

сборные

Цельные изготавливают длиной до 5000 мм. Составные - из двух секций для крупных судовых двигателей. Сборные - для двигателей небольшой мощности (например, мотоциклетные двигатели). Наиболее массовыми в производстве считаются коленчатые валы автотракторных двигателей. Их длина составляет от 400 до 1000 мм.

Валы изготовляют из углеродистой стали 45 по ГОСТ 1050-2013 [1], легированных сталей марок 50Г, 40Х, 40ХН, 40ХНМА по ГОСТ 4543-2016[2], стали марки 50ХФА по ГОСТ 14959-79[3], а также из сталей других марок, по физико-механическим свойствам не уступающих перечисленным.

Валы изготавливают из чугуна марок ВЧ-50, ВЧ-60, ВЧ-70 по ГОСТ 7293-85[4] и марок КЧ 60-3, КЧ 70-2 по ГОСТ 1215-79[5].

Объект исследования: коленчатый вал (рис 2). Органолептически нами выявлено, что анализируемый коленчатый вал изготовлен в соответствии с требованиями : ГОСТ Р 53444-2009[6]

на поверхности нет следов побежалости

отсутствуют трещины

нет расслоений

поверхность фаски гладкая

Рис 2- Коленчатый вал

Экспериментальные исследования проводились на оборудовании кафедры «МиТЭ» Самарский Государственный Технический Университет. С помощью профилометра SY210 было выявлено, что шероховатость соответствует ГОСТ 2789-73[7] и не превышает значения мкм ( Ra=0,3 мкм; Ra=0,28 мкм и Ra=0,3 мкм). Замеры, проведенные на твердомере ИТР-60/150-м показали следующие значения HRC59; HRC60;HRC62, что тоже соответствует требованиям ГОСТ.

Поверхностную твердость и износостойкость углеродистых сталей повышают термической обработкой с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ). Твердость и усталостную прочность поверхностного слоя валов из высоколегированных сталей 40ХМА, 18Х2Н4ВА обеспечивают азотированием. Это наиболее подходящие способы для повышения твердости и износостойкости до значений, требуемых ГОСТом

В данной работе изложены товароведные характеристики коленчатых валов, основные методы изготовления заготовок валов, рассмотрены способы для повышения твердости и износостойкости, проведено соответствие требованиям ГОСТа по фактическим данным анализируемого коленчатого вала.

Библиографический список

ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия

ГОСТ 4543-2016 Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия

ГОСТ 14959-79 Прокат из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали. Технические условия (с Изменениями N 1-6, с Поправкой)

ГОСТ 7293-85. Чугун с шаровидным графитом для отливок. Марки

ГОСТ 1215-79 Отливки из ковкого чугуна. Общие технические условия (с Изменениями N 1, 2)

ГОСТ Р 53444-2009. Автомобильные транспортные средства. Валы коленчатые двигателей. Общие технические требования и методы испытаний

ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики (с Изменениями N 1, 2)

Код для цитирования: Скопировать