Проектирование технологического процесса ремонта коленчатого вала и коренных подшипников дизеля Д49 (12ЧН26/26) при текущем ремонте ТР – 3

1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И

ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РЕМОНТА

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.

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.