Совершенствование технологии и средств контроля скрученности коленчатых валов ДВС

• Автор: Хрянин, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 .Анализ дефектов коленчатых валов ДВС.

1.1.1. Дефекты коленчатого вала, значительно ограничивающие ресурс ДВС

1.1.2. Анализ дефеетов пространственной геометрии коленчатого

1.1.3. Частота проявления дефектов пространственной

геометрии коленчатых валов.

1.2. Анализ существующих методов контроля пространственной геометрии коленчатых валов при восстановлении

1.2.1. Контроль параметра изгиба коленчатого вала.

1.2.2. Контроль биения вспомогательных поверхностей коленчатого вала

1.2.3. Контроль изменения радиуса кривошипа.
1.2.4. Контроль скрученности коленчатого вала.
1.3. Выводы по главе, цель и задачи исследования.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К РАЗРАБОТКЕ УСТРОЙСТВ И МЕТОДА КОНТРОЛЯ СКРУЧЕННОСТИ
ПРИ ДЕФЕКТАЦИИ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ ДВС
2.1. Теоретический анализ влияния скрученности коленчатого
вала на показатели работы ДВС
2.2. Теоретическое обоснование методики контроля углового расположения шатунных шеек скрученности коленчатого вала
2.2.1. Определение погрешности измерения, связанной Неравномерным износом шатунных шеек коленчатого вала
2.2.2. Определение погрешности измерения, связанной с
с изгибом коленчатого вала
2.2.3. Определение погрешности измерения, связанной с
неравномерным износом коренных шеек коленчатого вала
2.3. Теоретический анализ расчета ремонтных размеров шатунных
шеек при восстановлении
2.4. Анализ существующих способов контроля углового
положения шатунных шеек скрученности коленчатых валов
2.4.1. Контроль скрученности коленчатых валов на стадии дефектации
2.4.2. Контроль скрученности коленчатых валов на стадии шлифования
2.5. Выводы по главе.
3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований
3.2. Выбор объекта исследования по представительности и значимости.
3.3. Методика сбора и обработки статистических данных
3.3.1. Методика измерения углового расположения шатунных
шеек скрученности коленчатого вала.
3.3.2. Планирование эксперимента.
3.3.3. Методика обработки и анализ полученных данных.
3.3.4. Выбор измерительного инструмента и установочного оборудования
3.4. Оценка точности измерений.
3.4.1. Ошибки измерительных приборов.
3.4.2. Ошибки измерений
3.5. Разработка устройств для контроля параметра скрученности коленчатых валов при шлифовании
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Результаты экспериментальных исследований по изменению пространственной геометрии коленчатых валов
при эксплуатации.
4.2.Результаты экспериментальных исследований по изменению параметра скрученности во времени.
4.3. Экспериментальная проверка методики расчета ремонтного
размера шатунных шеек при восстановлении.
4.4.Выводы по экспериментальным исследованиям
5. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
ЛИТЕРАТУРА


Авторами, исследовавшими качество деталей на различных этапах технологического процесса восстановления, утверждается, что деформации имеются у ,1% всех контролируемых деталей, износы - у ,6%, химикотермические дефекты - у 6,6 % и механические дефекты - у ,8% деталей []. При эксплуатации ДВС в коленчатых валах в результате кратковременных перегрузок и динамических нагрузок, неравномерного износа и других причин возникают внутренние напряжения и усталостные повреждения. Коленчатые валы утрачивают первоначальные геометрические параметры и физико-механические свойства , что приводит к возникновению дефектов (Таблица 1. Это такие как: износ коренных и шатунных шеек (трещины, задиры, риски, вмятины, овальность и конусность); износ посадочных мест (под распределительную шестерню, шкив, маховик, наружного кольца шарикоподшипников в торце вала); износ и разбивка шпоночных канавок и отверстий под штифты крепления маховика; износ резьбы; торцевое биение фланца маховика; коррозия трущихся поверхностей; загрязнение масляных каналов продуктами износа. Одними из распространенных являются дефекты, связанные с изменением пространственной геометрии коленчатого вала. К ним относятся изгиб, изменение радиуса кривошипа и угловое смещение от номинального положения осей шатунных шеек коленчатого вала (скрученность коленчатого вала), биение вспомогательных поверхностей и др. Таблица 1. Ь0 Шлифование под ремонтный размер. Постановка полуколец, пластини-рование. Фрезерование под увеличенный размер шпонок, новой шпоночной канавки. Скручивание вала (наруше- 0,5. Трещины на шейках вала 0,1 Шлифование под ремонтный размер. К основным дефектам коленчатых валов, ограничивающим ресурс двигателей внутреннего сгорания, относятся износ коренных и шатунных шеек, трещины и задиры на шейках, коробление коленчатых валов и угловые деформации выше допустимых пределов []. Шейки коленчатых валов большинства двигателей изнашиваются неравномерно и в поперечном сечении, как правило, имеют овальную форму. Особенно это характерно для шатунных шеек коленчатых валов, которые в большинстве случаев изнашиваются максимально со стороны, обращенной к оси коренных шеек. Износ коренных и шатунных шеек при нормальной эксплуатации двигателя за межремонтный период обычно составляет 0,-0, мм. Овальность шеек в этих же условиях редко превышает 0,-0, мм. На поверхности шеек при дефектации можно обнаружить большое количество рисок и царапин глубиной 0,-0, мм []. Практика показывает, что сильно изношенные шейки всегда овальны, причем максимальный износ наблюдается в направлении, близком к радиусу кривошипа (рис. Установлено, что инерционные силы изнашивают шатунные шейки в среднем на % и только % приходится на долю сил давления газов []. Изучению проблемы воздействия внутренних и внешних факторов на детали класса валов, приводящие к деформациям растяжения, сжатия и скручивания посвящены работы Л. В.Дехтеренского, Ю. Н.С. Решетникова, А. И.Селиванова, И. Е.Ульмана, С. В.И. Черноиванова, В. Е.Черкуна, В. А.Шадричева и других ученых. Исследованиями в области восстановления пространственной геометрии деталей посвящены работы И. Е.Ульмана, В. A.Г. Степанова, А. Балланда, С. К.Буравцева, В. B.П. Лялякина, В. Н. Емельянова, И. И.Манило, А. Д.Назарова и др. Рис. Авторами, исследовавшими влияние деформаций деталей на работу узлов и агрегатов, констатируется, что одной из основных причин, влияющих на ресурс работы машин, является нарушение пространственной геометрии (деформация) базовых деталей, приводящая к нарушению соосности, параллельности, перпендикулярности и в конечном итоге к интенсивному износу деталей [5, 7,,, , , , ,]. Важнейшим фактором, влияющим на качество ремонта машин, является устранение дефектов базовых деталей, связанных с потерей точности по взаимному расположению поверхностей, т. Износ коленчатых валов, а также изменение их пространственной геометрии, зависят от ряда факторов, а именно, от материала вала, термической обработки, схемы расположения кривошипов, качества поверхности шеек и сопрягаемых деталей, условий смазывания, режимов работы двигателя и т. В процессе эксплуатации в силу разных причин (недостаточной жесткости, накопления остаточных напряжений и т.