На коленчатый вал действуют силы давления газов, силы инерции поступательно и вращательно движущихся масс и усилия, возникающие вследствие крутильных колебаний. Чтобы удовлетворить повышенные требования, предъявляемые к надежности и долговечности коленчатого вала, выбирают наиболее рациональную его конструкцию и соответствующий материал, применяют химико-термическую обработку и поверхностное упрочнение.
Коленчатый вал большинства тепловозных дизелей и дизель-генераторов типа Д49 отлит из высокопрочного чугуна с глобулярным графитом. Для стабилизации размеров при химикотермической обработке и повышения механических свойств чугун легирован медью (0,3—0,6 %). Использование литого вала значительно снижает трудоемкость изготовления и стоимость двигателя. У форсированных моделей дизелей (типа 1Д49) коленчатый вал из легированной стали. Для повышения износостойкости поверхностей трения и повышения усталостной прочности вал азотирован. Твердость азотированной поверхности HRC40. Рациональное распределение металла достигается определенной формой полостей шеек: в средней части каждой щеки имеется разгружающая выемка, внутренние полости шеек выполнены бочкообразными. Вал имеет относительно низкую изгибную жесткость, что обеспечивает умеренный рост дополнительных изгибных напряжений в галтелях при нарушении соосности постелей блока в эксплуата-ции. Повышение усталостной изгибной прочности вала достигается накаткой галтелей шеек.
Поверхностные и внутренние дефекты коленчатых валов выявляют при гамма-графирова-нии и магнитном контроле.
Рис. 24. Коленчатый вал:
1 — противовес; 2 — шестерня; 3 — втулка шлицевая; а — упорные бурты; б, в, г, д, е — отверстия; ж, к полости
Коленчатый вал восьмицилиндрового дизеля представлен на рис. 24. Валы двенадцатии шестнадцатицилиндровых дизелей имеют аналогичную форму шеек и щек и отличаются числом колен и их относительным расположением (заклинкой). Для уменьшения внутреннего изгибающего момента в
блоке цилиндров и нагруженности коренных подшипников от сил инерции «деталей движения» вал имеет противовесы 1, отлитые заодно со щеками. Бурты а ограничивают осевое перемещение вала. Втулка 3 через шлицевый вал передает вращение шестерням привода насосов. Шестерня 2 передает вращение шестерням привода распределительного вала. Масло на смазку шатунных подшипников поступает по отверстиям в шейках и щеках. Подшипник, расположенный вне блока цилиндров, смазывается маслом, поступающим через отверстие в, полость к и отверстие б. Шлицы втулки 3 и детали трения (втулки грузов и пальцы) комбинированного антивибратора смазываются маслом, поступающим от первого коренного подшипника по двум отверстиям е.
В процессе доводки дизелей 16ЧН 26/26 конструкция вала была изменена (рис. 25). Увеличение толщины стенок шатунных шеек (на величину заштрихованного поля 1), изменение формы 2 полостей в шатунных и коренных шейках повысили усталостную прочность вала и устранили случаи изломов по шатунным шейкам.
Рис. 25. Изменение конфигурации полостей шеек коленчатого вала
Антивибратор предназначен для снижения напряжения в коленчатом вале, возникающего вследствие крутильных колебаний. В дизелях типа Д49 применяются антивибрационные агрегаты различной конструкции. На большинстве дизелей 8ЧН 26/26 антивибрационные агрегаты не устанавливают вследствие низкого уровня напряжений от крутильных колебаний. На дизель-генераторах 8ЧН 26/26, дизелях 12ЧН 26/26, кроме 1-2Д49, на части дизелей 16ЧН 26/26 устанавливается силиконовый демпфер, на форсированных моделях 16ЧН 26/26 и 20ЧН 26/26 устанавливается комбинированный агрегат, состоящий из силиконового демпфера и маятникового антивибратора. Выбор конструкции антивибрационного агрегата определяется уровнем и характером крутильных колебаний в коленчатом вале.
В отверстиях ступицы 1 антивибратора (рис. 26) на пальцах 2 подвешены шесть маятников (грузов) 3, из них четыре маятника обеспечивают настройку антивибратора на гармоники 2,5 порядка и два — на гармоники 3,5 порядка. Для смазки деталей антивибратора масло поступает из полости коленчатого вала. Демпфер вязкого трения состоит из маховика 6, корпуса 5 с крышкой 4. Пространство между маховиком и корпусом заполнено жидкостью высокой вязкости (силиконовая жидкость).
Читайте также: Определение диаметра вала при кручении с изгибом
Использование на дизелях мощностью 2200 кВт и выше конструктивно более сложных комбинированных антивибраторов оправдано, поскольку их использование обеспечивает более низкий уровень напряжений от крутильных колебаний. Так, установка на дизель-генератор 16ЧН 26/26 мощностью 2200 кВт комбинированного антивибратора вместо силиконового демпфера снижает напряжения от крутильных колебаний в 1,5 раза.
Проектирование технологического процесса ремонта коленчатого вала и коренных подшипников дизеля Д49 (12ЧН26/26) при текущем ремонте ТР – 3
Страницы работы
1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И
1.1 Проектирование технологического процесса ремонта коленчатого вала и коренных подшипников дизеля Д49(12ЧН26/26) при текущем ремонте ТР – 3
1.1.1 Условия работы и основные неисправности коленчатого вала и коренных подшипников дизелей
Шатунно-кривошипный механизм служит для преобразования поступательного движения поршня во вращающий момент коленчатого вала. Он состоит из поршня в сборе с кольцами, поршневого пальца, сочленяющего поршень с шатуном, шатуна и коленчатого вала.
От размеров и конструкции коленчатого вала зависят вся компоновка двигателя, особенно его длина, и ресурс работы до капитального ремонта. Схема расположения кривошипов и порядок работы цилиндра должны обеспечивать равномерность вращающего момента, наибольшую возможную уравновешенность двигателя и отсутствие дополнительных напряжений от крутильных колебаний а также наилучшие условия работы цилиндров с точки зрения газообмена, максимально возможную унификацию коленчатых валов для различных модификаций дизелей внутри мощностного ряда.
Надежность коленчатого вала зависит от рационального выбора его размеров и конструктивных форм, от характера и уровня напряженного состояния, от усталостной прочности и сохранения исходного запаса прочности в процессе эксплуатации. Деформация коленчатого вала тем меньше, чем больше диаметры его шеек и чем меньше расстояние (пролет) между осями коренных подшипников соседних цилиндров, т. е. чем больше жесткость вала. Вместе с тем необходимо стремиться к уменьшению массы вала, но не в ущерб его прочности. При определении напряженного состояния коленчатых валов необходимо учитывать упругие деформации его опор в подвесках блок-картера дизеля.
Конструкция вала, через полости и каналы которого подается смазочное масло, увязана со всей системой смазки двигателя и подачей масла на охлаждение поршней.
Коренные и шатунные шейки изготовляют с высокой степенью точности и чистоты обработки поверхностей для обеспечения высокой несущей способности подшипников и взаимозаменяемости их вкладышей. Поверхностная твердость шеек вала обеспечивается в соответствии с выбранным материалом вкладышей для достижения достаточной износоустойчивости. В конструкции вала стремятся обеспечить простоту и дешевизну его изготовления.
Конструктивные формы коленчатых валов зависят от выбора материала (сталь, чугун), технологических возможностей получения заготовки (ковка, штамповка, литье), возможности сверления отверстий в шатунных шейках. Во многом конструктивные формы валов определяют стремление уменьшить массу и особенно силы инерции вращающихся масс путем устранения излишнего металла в местах, удаленных от оси вращения.
Высверливание отверстий или полостей в коленчатых валах весьма рационально. Так, при высверливании шатунной шейки, например на 0,7 % ее диаметра, момент сопротивления уменьшится только на 25 %, а масса шейки на 50 %. Высверливание шеек облегчает подачу смазки, так как позволяет использовать внутренние полости вала.
На коленчатые валы современных дизелей часто устанавливают противовесы для уравновешивания центробежных сил вращающихся масс.
Увеличение диаметра шеек вала при сохранении размера радиуса кривошипа способствует повышению прочности и жесткости вала также за счет так называемого перекрытия шеек.
Применение стального штампованного вала вместо чугунного литого в дизелях Д49 позволяет при более высоких прочностных свойствах стали по сравнению с чугуном уменьшить диаметр шатунной шейки (с 200 до 190 мм) при сохранении повышеных запасов прочности по сравнению с чугунным валом. При этом длина шатунной шейки увеличивается со 110 до 120 мм. Это позволяет увеличить жесткость нижней головки шатуна и улучшить работу его вкладышей подшипника.
Читайте также: Холодильник индезит двухкомпрессорный не работает один компрессор
Переход на стальные валы с постановкой на каждой щеке коленчатого вала закрепленных па шпильках противовесов обеспечивает полное уравновешивание сил инерции вращающихся масс, что уменьшает инерционные нагрузки на коренные подшипники коленчатого вала и повышает также надежность их работы.
Большинство поломок коленчатых валов в эксплуатации происходит вследствие различной степени изнашивания и возникновения ступенчатости вкладышей опор вала, что приводит к повышенным динамическим нагрузкам и, как следствие, к преждевременному усталостному разрушению. Помимо мер, устраняющих это явление, усталостную прочность коленчатых валов как при проектировании новых двигателей, так и при усовершенствовании существующих можно повысить конструктивными, а также технологическими методами.
Конструктивные мероприятия сводятся к приданию элементам вала и их сопряжениям более благоприятных геометрических форм, позволяющих уменьшить коэффициенты концентрации напряжений (увеличение радиусов галтелей, выполнение галтели двумя-тремя сопряженными радиусами, расположение смазывающих отверстий в ненапряженных местах ).
Коленчатые валы дизелей Д49, работающие во вкладышах подшипников со свинцово-бронзовой заливкой, азотируются для повышения твердости, а для повышения усталостной прочности производится накатка галтелей роликами.
Коленчатый вал и его подшипники
Коленчатый вал (рис. 7.4) относится к числу наиболее ответственных, напряженных и дорогостоящих деталей двигателя. Стоимость изготовления вала может достигать 30 % стоимости изготовления всего двигателя.
В процессе работы двигателя коленчатый вал нагружается силами давления газов, а также силами инерции движущихся возвратно-поступательно и вращающихся деталей. Эти силы вызывают значительные напряжения кручения, изгибные напряжения и крутильные колебания, вследствие чего шейки вала испытывают переменное давление, которое вызывает значительную работу трения и износ шеек. Поэтому коленчатый вал должен обладать высокой прочностью, жесткостью и износостойкостью трущихся поверхностей при относительно небольшой массе, составляющей не более 15 % массы двигателя. Коленчатые валы изготавливаются из качественных углеродистых или легированных сталей ковкой или штамповкой, а также литьем из высококачественного чугуна или стали.
Коленчатый вал тепловозного дизеля типа Д49 имеет 10 коренных и 8 шатунных шеек, расположенных под углом 90° одна к другой. Между 9-й и 10-й коренными шейками устанавливается шестерня привода газораспределительного механизма дизеля. К щекам вала с помощью шпилек и гаек крепятся противовесы. Полости коренных шеек соединяются каналами с шатунными шейками, по которым подводится масло. Девятая коренная шейка имеет упорные бурты, предохраняющие коленчатый вал от продольного перемещения. От температурных нагрузок коленчатый вал мо-
Рис. 7.4. Коленчатый вал дизеля 1А-5Д49: 1 — антивибратор; 2 — шестерня; 3 — сухарь; 4 — пакет пластин; 5, 6 — диски дизель-генераторной муфты; 7 — направляющие кольца; а — коренная шейка; б — шатунная шейка; в — щека; г — противовесы
жет удлиняться от 9-й коренной шейки к 1-й. Фланец отбора мощности соединяется пластинчатой муфтой с тяговым генератором; к фланцу с противоположной стороны крепится комбинированный антивибратор (рис. 7.5).
В условиях эксплуатации высокие знакопеременные нагрузки от изгиба и крутильных колебаний могут привести к излому вала. Этому также способствуют дефекты, которые нередко возникают при изготовлении вала (литейные или возникшие при механической обработке). Повышенные механические напряжения в вале могут появляться в результате нарушения его уравновешенности а также при неправильной регулировке антивибратора или износе его грузов и пальцев. Задир шеек вала может произойти в результате ухудшения подачи на их поверхность масла, его разжижения или попадания в масло воды. При неправильной укладке вала в постели блока или неправильной его центровке с валом тягового генератора происходит упругий изгиб вала. В результате неправильной шлифовки коренных шеек при ремонте, а также от действия напряжений может возникнуть остаточный изгиб.
Читайте также: Датчик частоты вращения входного вала кп g195
Рис. 7.5. Комбинированный антивибратор дизеля 5Д49: 1 — ступица; 2 — палец; 3 — груз; 4 — крышка; 5 -корпус; 6 — инерционная масса
Основными неисправностями коленчатых валов являются: сверхнормативный износ шеек; трещины и изломы; выкрашивание, коррозия и износ баббитовой заливки вкладышей; износ вкладышей и потеря торцового натяга; трещины крышек коренных подшипников.
Рассмотрим объемы работ при различных ТО и ТР на примере дизеля 10Д100.
При выполнении ТО-3 открывают люки верхней крышки и картера для осмотра подшипников, крышек и их крепления (методом остукивания молотком). Ослабление подшипников, крышек, присутствие баббита вблизи вкладышей, отсутствие шплинтов свидетельствует о неисправностях и требует восстановительного ремонта. Осматривают маслопровод в картере и трубки, подводящие масло к подшипникам. Через одно ТО-3 проверяют провисание нижнего коленчатого вала, которое не должно быть более 0,05 мм для коренных шеек (с 1-й по 7-ю включительно).
При проведении ТР-1 выполняют работы, предусмотренные для ТО-3, и дополнительно:
замеряют щупом суммарные зазоры «на масло» и «по усам» в коренных подшипниках верхнего и нижнего коленчатых валов; допускается зазор «на масло» до 0,4 мм, а «по усам» — до 0,25 мм. При больших зазорах коренные подшипники разбирают для замены вкладышей;
проверяют провисание нижнего коленчатого вала;
проверяют соосность валов дизеля и якоря тягового генератора. Эту проверку выполняют с помощью индикаторного приспособления. Измерения производят через каждые 90° поворота вала и каждый раз измеряют толщину пакета муфты. Отклонение по индикатору не должно превышать 0,15 мм на полный оборот коленчатого вала.
При проведении ТР-2 выполняют работы, предусмотренные ТР-1, и дополнительно:
разбирают шатунные подшипники коленчатых валов, проверяют их состояние, при необходимости ремонтируют;
демонтируют верхний коленчатый вал.
Нерабочие вкладыши (блока) снимают только в случае необходимости ремонта, все же рабочие вкладыши снимают, освидетельствуют и при необходимости ремонтируют. Восстанавливают осевой разбег коленчатого вала. Проверяют провисание коленчатого вала и при необходимости устраняют подбором вкладышей.
Демонтированные или новые вкладыши коренных подшипников (рис. 7.6) опускают на 3. 5 мин в масло, нагретое до температуры 50.80°С, затем протирают каждый вкладыш чистой безворсовой салфеткой и покрывают меловым раствором. После высыхания раствора вкладыш обстукивают деревянным молотком по тыльной части. Дребезжащий звук указывает на отставание баб-
Рис. 7.6. Коренные подшипники: 1 — верхний вкладыш; 2 — нижний вкладыш; 3 — канавка; 4 — отверстие; 5 — замок; 1 — средний подшипник бита, а потемнение мела из-за выступившего масла — на наличие трещин.
при наличии трещин в бронзе независимо от места расположения;
отслаивании баббитовой заливки, коррозии рабочей части более 20 % ее поверхности, выкрашивании более 50 % баббитовой заливки;
наличии круговых задиров на поверхности баббитовой заливки глубиной более 0,5 мм и шириной более 3 мм;
повышенном зазоре «на масло».
Подгонку вкладышей по шейкам вала производят путем шабрения баббитовой заливки, добиваясь, чтобы на I см2 баббитовой поверхности приходилось не менее двух пятен от краски или светлячков. После шабровочных работ баббитовую поверхность вкладышей выравнивают гладилкой. Натяг вкладышей в постели блока проверяют на стенде, а если стенда в депо нет — непосредственно в постели блока. Для этой цели между крышкой и постелью блока ставят металлические прокладки одинаковой толщины (обычно из фольги). Суммарная толщина двух прокладок должна равняться допустимому натягу вкладышей. Крышки подшипников закрывают до меток окончательной затяжки. Натяг вкладышей считается достаточным, если при постукивании медным молотком по торцу не происходит продольное перемещение вкладыша относительно постели и щуп толщиной 0,03 мм входит между вкладышем и постелью корпуса на глубину не более 15 мм. Разрешается восстанавливать натяг нанесением пленки эластометра ГЭН-150(В) на затылочную часть нерабочих вкладышей.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности
источники:https://evakuatorinfo.ru/remont-kolenchatogo-vala-d49