Разработка технологического процесса восстановления коленчатого вала компрессора КаМАЗ (стр. 2 из 5)

Верхняя часть блока и головка компрессора имеют водяную рубашку и охлаждаются водой или антифризом, подводимыми к блоку из системы охлаждения двигателя.

Масло к шатунным подшипникам компрессора, имеющим сталебаббитовые съемные вкладыши, поступает через уплотнитель 4 по каналам, выполненным в щеках коленчатого вала 7. Коренные шарикоподшипники 8, поршневые пальцы 14 и стенки цилиндров смазываются разбрызгиванием. Избыток масла через сливное отверстие в нижней крышке картера 9 компрессора стекает по трубке в масляный картер двигателя.

Компрессор здесь не имеет разгрузочного устройства, его отключение происходит при открытии атмосферного клапана регулятора давления, который соединяет нагнетательную магистраль компрессора с атмосферой.

Основные требования к компрессорам - это достаточная производительность, а также минимальная потребляемая мощность, минимальное количество масла в сжатом воздухе, малые габариты и масса, бесшумность работы, достаточная долговечность и минимальная трудоемкость технического обслуживания.

Производительность компрессора (количество сжатого воздуха, подаваемое компрессором в тормозной привод за 1 мин и приведенное к атмосферному давлению) и потребляемая им мощность зависят от рабочего объема компрессора, давления в приводе и частоты коленчатого вала. Производительность компрессора прямо пропорциональна частоте коленчатого вала и обратно пропорциональна давлению в приводе, а потребляемая мощность прямо пропорциональна обоим этим параметрам. Следует отметить, что в практике эксплуатации компрессор проверяется обычно только на производительность. В качестве критерия оценки производительности применяется давление сжатого воздуха, создаваемое компрессором в сосуде, из которого воздух выпускается в атмосферу через тарированное отверстие (дроссель). Компрессор должен создавать в воздушном баллоне, имеющем сообщение с атмосферой через дроссель диаметром 1,6 мм и длиной 3 мм, давление не ниже 6 кгс/см .

Количество масла в воздухе, подаваемом компрессором, определяется следующим образом: на расстоянии 50 мм от торца выпускного штуцера устанавливается экран из бумаги, не поглощающей масло (например, калька). При частоте коленчатого вала, близкой к максимальной, определяется создаваемое на этом экране за 10 с масляное пятно. Его диаметр не должен превышать 20 мм.

При проверке компрессора не допускается наличие посторонних шумов, скрежета и других звуков, свидетельствующих о неисправности. Показателем нормальной работы компрессора является также маслопропускная способность - количество масла, проходящего через компрессор с принудительной смазкой. Для компрессора КамАЗ это количество не должно превышать 750 см /мин при давлении масла 5 кгс/см и температуре его 80 °С.

Коленчатый Вал

Коленчатый вал — деталь (или узел деталей в случае составного вала) сложной формы, имеющая шейки для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент. Составная часть кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Основные элементы коленчатого вала

- Коренная шейка — опора вала, лежащая в коренном подшипнике, размещённом в картере двигателя.

- Шатунная шейка — опора, при помощи которой вал связывается с шатунами (для смазки шатунных подшипников имеются масляные каналы).

- Щёки — связывают коренные и шатунные шейки.

- Передняя выходная часть вала (носок) — часть вала на которой крепится зубчатое колесо или шкив отбора мощности для привода газораспределительного механизма (ГРМ) и различных вспомогательных узлов, систем и агрегатов.

- Задняя выходная часть вала (хвостовик) — часть вала соединяющаяся с маховиком или массивной шестернёй отбора основной части мощности.

- Противовесы — обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.

Материал и способы получения заготовок для коленчатых валов

Коленчатые валы изготовляют из углеродистых, хромомарганцевых, хромоникельмолибденовых, и других сталей, а также из специальных высокопрочных чугунов. Наибольшее 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 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 перерезания 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.

Литые заготовки коленчатых валов изготовляют обычно из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием. Полученные методом прецизионного литья (в оболочковых формах) валы 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.

Характеристика условия работы коленчатых валов

Коленчатый вал испытывает большие нагрузки и подвергается скручиванию, изгибу и механическому изнашиванию Крутящий момент, развиваемый на коленчатом валу, передается на трансмиссию автомобиля, а также используется для привода в действие различных механизмов двигателя. Силы, действующие на коленчатый вал, складываются из сил давления газов и инерционных сил движущихся масс. Особенно большие силы возникают в момент выключения сцепления. Основными неисправностями валов являются износ опорных шеек из-за повреждения вкладышей или деформация - искривление вала из-за перегрева. В результате этого увеличиваются зазоры в подшипниках, в то время как условия смазки ухудшаются, естественный износ шеек наблюдается при больших нагрузках на двигатель автомобиля. Кроме износа шеек под подшипники коленчатые валы поступают в ремонт, имеют обычно износ резьбы под храповик-(в зависимости от конструкции вала), износы отверстий во фланце под болты крепления маховика, под установочные пальцы или направляющие шпильки, отверстия под шарикоподшипник ведущего вала. Все эти нагрузки и силы, действующие, на коленчатый вал приводят к проявлению дефектов и возникновению изнашивания.

На рисунке приведены виды изнашивания, способствующие разрушению поверхности коленчатых валов и других немаловажных деталей и агрегатов в автомобилях.

Виды изнашивания

Процесс изнашивания деталей сопровождается сложными физико-химическими явлениями и многообразием влияющих на него факторов. В зависимости от материала и качества поверхности сопряженных деталей, характера контакта, нагрузки скорости относительно перемещения процесс изнашивания протекает различно. Ведущим процессом разрушения является механическое изнашивание, в которое входит абразивный и усталостный износ. Сопутствующими видами износа являются молекулярно - механический и коррозионно-механические износы со всеми своими разновидностями, которые в зависимости от условий работы влияют на износ и при определенных условиях могут стать ведущими процессами износа.

ГОСТ 16429-70 установлены три группы изнашивания в машинах: механическое, малекулярно-механическое и каррзионно-механическое. Рассмотрим механическое изнашивание и его подвиды, потому, что анализируемая нами деталь больше всего подвергается факторам присущих для механического износа. Из приведенных видов изнашивания коленчатым валам характерно абразивное изнашивание схватывание и коррозионно-механическое и усталостный износ. Например, абразивное изнашивание является подвидом механического износа. Абразивное изнашивание получается в результате режущего или царапающего действия твердых тел и частиц. При этом протекание изнашивания не зависит от проникновения абразивных частиц на поверхности трения. Изменение размеров деталей при абразивном изнашивании зависит от ряда факторов: материала и механического свойства деталей, режущих свойств абразивных частиц, удельного давления и скорости скольжения при трении. По своей природе и механизму протекание абразивного изнашивания близко подходит к явлениям, имеющим место при резании металлов, отличаясь специфическими особенностями- геометрией абразивных частиц и малым сечением стружки. Абразивное изнашивание широко распространено при трении деталей машин, особенно работающих в абразивной среде, а также при трении деталей, восстановленных различными способами наплавки, металлизация, хромирование, железнения. На разрушение поверхности коленчатого вала очень сильно влияет усталостное изнашивание, которое возникает при трении, качении, и отчетливо проявляется на рабочих плоскостях. Разрушение поверхностных слоев происходит вследствие возникших микроскопических трещин, которые по мере работы развиваются в одиночные и групповые трещины и впадины. Глубина трещин и впадин зависит от механических свойств металла деталей, величины удельных давлений при контакте и размера контактных поверхностей. Абразивному изнашиванию на коленчатых валах, прежде всего, подвергаются шатунные и коренные шейки и вкладыши подшипников скольжения. Также на износ поверхности коленчатого вала очень сильно влияет усталостный износ.