Способ местной поверхностной закалки коленчатых валов

(19) ( 4 А 4(5) С 21 Р 9/30 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1" О МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ВТО шеек ал а одо едиЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт проблем надежностии долговечности машин АН БелорусскойССР(54)(57) СПОСОБ АРЕСТНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ,включающий закалку участков щек в видедугообразных полос, расстояние между которыми составляет 0,9-1,0диаметра коренной шейки и которые отстоят от кореннои и шатуннойна расстоянии 0,5-1,0 радиуса гли, о т л и ч а ю щ и й с я темчто, с целью расширения номенклтуры обрабатываемых деталей иудешевления продукции, закалкевергают участки, расположенныесимметрично линии, перпендикуляоси щеки и проходящей через серну перекрытия шеек, а их длинуопределяют по формуле1 1157094Изобретение относится к машиностроению и может быть использованодля упрочнения коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.Известен способ местной поверх"ностной,закалки коленчатых валов,включающий закалку участков щек длиной более радиуса крнвошипа, отстоящих от шеек на расстоянии болеедвух радиусов галтели. 1 ОНедостатком данного способаявляется то, что он не пригодендля закалки щек коленчатого валаформированных двигателей ввиду того,что при возрастании нагрузки при 15форсировании возникающая усталостная трещина уменьшает жесткость валаболее чем на 107, и происходитразрушение коленчатого вала. Значительные деформации возникают из-забольших эакаливаещх поверхностей,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способместной поверхностной закалки коленчатых валов включающий закалку участков щек в виде дугообразных полосдлиной более радиуса кривошипа,отстоящих от коренньж и шатунныхшеек на расстоянии 0,5-1,0 радиуса галтели, причем расстояние меж ду закаленными участками составляет 0,9-1,0 диаметра кореннойшейки. Обеспечение указанных параметров закаливаемых участков щекнеобходимо для повышения сопротивления усталости и жесткости коленчатого вала при работе со стабилизированной трещиной. для балансировки. Трещина усталости в коленчатом вале зарождается в галтелях коренной или шатунной шеек, при развитйй огибает шейку по галтели (стрела огибания примерно равна величине .перекрытия шеек) после чего развивается параллельно линии, перпендикулярной оси щеки и проходящей через середину перекрытия шеек, пока не достигнет закаленного участка, где происходит ее стабилизация. Недостатком последнего способа (признак "более радиуса кривошипа") является закалка участков щек, не участвующих в процессе стабилизации усталостной трещины (участки на концах дугообраэньж полос). Наг 20 25 т30 35 40 45 50 55 рев этих участков приводит к излишнему расходу электроэнергии.Кроме этого, у некоторых типов коленчатых валов, в частности четырехцилиндровых рядных двигателей,динамическая балансировка производится с помощью съема части металла со щек после полной обработкиколенчатого вала (в том числе ипосле операции закалки щек) . Частично съем металла может производитсяи с закаленного участка, что приводит к повышенному износу режущего инструмента (фрезы) 1 применяемого Цель изобретения - расширениеноменклатуры обрабатываемых деталей и удешевление продукции.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу местнойпЬверхностной закалки коленчатыхвалов, включающему закалку участковщек в виде дугообразных полос,расстояние между которыми составляет 0,9-1,0 диаметра коренной шейки, и которые отстоят от кореннойи шатунной шеек на расстоянии 0,51,0 радиуса галтели, закалке подвергают участки, расположенные симметрично линии, перпендикулярнойоси щеки и проходящей через середину перекрытия шеек, а их длинуопределяют по формуле: Я.-1 с(й-ь) )где К - радиус кривошипа;Д. - перекрытие шеек,с - коэффициент, определяемый извыражения К = 0,28-0,0094,При закалке участков щек коленчатых валов указанным способом длина закаливаемых участков получаетсяменее радиуса кривошипа, поэтомунеобходимо их расположение на щекесимметрично линии, проходящей черезсередину перекрытия и перпендикулярной оси щеки с тем, чтобы стабилизировать усталостную трещину.При определении длины закаливаемых участков по приведенной формулес увеличением величины перекрытияувеличивается длина закаливаемогоучастка, оставаясь при этом менеерадиуса кривошипа, что дает возможность наряду с успешной стабилизацией усталостной трещины оставлятьнеэакаленными участки, служащиедля динамической балансировки коленчатых валов.Та блица 1 Время обработкивала, мин Суммарныйрасходэлектроэнергиина коленчатый вал,кВт Расходэлектроэнергии на одну щеку, кВт Суммарнаяповерхностьзакаливаемыхучастков однойщеки, см Способ закалки 45-50 30-35 ИзвестныйПредлагаемый 1,3 3 1157На чертеже показана щека коленчатого вала с закаленными предлагаемым способом участками,Закаленные участки 1 расположены симметрично линии 2, перпендикулярной оси щеки 3, и проходящейчерез середину перекрытия шеек а 1аих длина Ь определяется по формуле1= Кс(й-Ь ),где К - радиус кривошипа,К = 0,28-0,009 й - коэфФициент,зависящий отвеличины перекрытия,Участки 4 служат для съема металла при динамической балансировкеколенчатого вала.Пример осуществления способа.Проводят закалку щек коленчатыхвапов двигателей ДМинского моторного завода с помощью специального индуктора-спрейера, рабочийвиток которого изготовлен такимобразом, что он точно воспроизводитконфигурацию закаливаемого участка,Закалку проводят с помощью лампового генератора ТВЧ ЛПЗМ мощностью63 кВт и частотой тока 66 кГц. Получаемая конфигурация закаливаемых30участков дает возможность проводитьдинамическую балансировку валовбез снятия закаленного металла 094 ф(участки 4), что, значительно расширяет номенклатуру обрабатываемыхколенчатых валов,Расход электроэнергии на закалкуи необходимое время обработки поизвестному способу и предлагаемомупредставлены в табл.1.Данные о прочности обработанныхколенчатых валов по известному ипредлагаемому способам представленыв табл.2. База испытаний валов сос"тавляла 10 циклов нагружения. Результаты испытаний оценивались попредельному изгибающему моменту.1 Из табл,1 и 2 следует, что предлагаемое техническое решение позволяет значительно сократить расход электроэнергии и времени обработки, что способствует удешевлению продукции с сохранением прочностных свойств коленчатых валов.Таким образом, применение предлагаемого способа термической обработки коленчатых валов дает возможность расширить номенклатуру обрабатываемых деталей, в том числе и валов, у которых динамическая балансировка осуществляется путем снятия части металла со щеки, а также удешевить продукцию благодаря снижению расхода электроэнергии и износа режущего инструмента при динамической балансировке валов. О, 14-0,16 1, 1-1,3 0,09-0,10 0,7-0,8вала 10 Д850 850 2000 650 650 3600 АВНИИПИ Заказ 3286/25 Тираж 553 Подписное Патент", г.Ужгород, ул,Проектная,Филиал Маркаколенчатоговала Закалка щек по способу известному предлагаемо- му.2050 3600 Маркаколенчатого ЗИЛ ЗМЗЗакалка щек по способу известному предлагаемому