Коленчатый вал и способ его изготовления

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ РЕСПУБ 51)5 Е 16 С 3706 СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТН ОБРЕ И. Изобретение отно шиностроения и мож поршневых машинах,двигателях внутреннег Известен коленчат коренные и шатунные Известен также кол щий коренные и шатунн Опорные поверхности к шеек закалены с исполь ного нагрева, До и послая сится к области мает использоваться впреимущественно во сгорания, ый вал, содержащий шейки с галтелями, енчатый вал, содержаые шейки с галтелями, оренных и шатунных зованием индукционе закалки на цилиндВЕДОМСТВО СССР(54) КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ, конструкции коленчатого вала, содержащего коренные и шатунные шейки с галтелями,эти шейки снабжены углублениями с галтелями; распояложенйыми симметрично галтелям соответствующйх шеек, В углублениина всей:длине находится зафиксированныйэлемент из материала с заданными триботехническими свойствами, Уровень нахождения наружной поверхности упомянутогоэлемента должен бйть не ниже кромок пеЯ 2 17967 2рехода от галтелей соответствующей шейки к углублению. Длинауглубления, радиусы Й галтелей шеек и длинашеек связаны соотношением: . - 2 Й- Й, а радиус г галтелей углубления равен величине 0,5 Й. В углублениях может находиться элемент в.. виде покрытия вкладышей йли ленты. В предлагаемом способе изготовления коленчатого вала, включающем изготовление коренных и шатунных шеек с галтелями, на шейках выполняют углубления с галтелями симметрично галтелям соответствующих шеек. Углубления заполняют на всей длине покрытием иэ материала с заданными триботехническими свойствами, Уровень заполнения должен быть не ниже кромки с перехода от галтелей соответствующей шейки к углублению. Обработка углубления осуществляется на длине , связанной с радиусом Й шейки и длиной . шейки следующим соотношением:- 2 Й(- Й, а радиус г галтелей углубления выполняется равным величине 0,5 Й, В углублениях могут устанавливаться и фиксироваться вклады- в ши или лента. 5 з,п, ф-лы, 6 ил. 4 рической поверхностиобрабатываетсяуглубл ние таким образом, что его основание и кр находятся в закаленной зоне,К недостаткам конструкции относятся низкие показатели технологичности и эксплуатационных качеств. В процессе индукционного нагрева шеек коленчатый вал деформируется, в результате чего может не хватить припуска на окончательную обработку шеек, что приводит к росту брака при изготовлении коленчатых валов,Параметры углубления не связаны с параметрами шеек и их галтелей. Это может долговечность коленчатоговала, либо к неоправданному увелйчейию размеров щеек, что ведет кувеличейию размера коленчатого вала и двигателя в целом.,В процессе эксплуатаций коленчатый вал деформируетСя. При шлифовании шеек 10 до ремонтного размера иэ-эа деформациИ может не хватить припуска для обработки шеек до ближайшего ремонтйого размера,В этом случае шейки обрабатмваются через 15один или несколько ремойтных размеров,что приводит к.снижению. долговечности коленчатого вала, к неравномерному потреблению вкладышей каждого ремойтного размера и, как следствие, к значительным 20трудностям в их изготовлении и снабженйиими ремонтных предприятий; Наиболее близким техническим рещением к предлагаемой, конструкции является коленчатый вал, содержащий. коренные и 25 шэтунные шейки с. галтелями, Поверхностный слой коренных и шатунных шеек с галтелями выполнен в виде покрытия из материалов с необходимымитриботехническими свойствами:30Известен способ изготовления коленча- . того вала, включающий изготовление коренных и шатунных шеек. с галтелями,Недостаток известной конструкции и способа.ее изготовления",заключается в 35том, что.они не обеспечйвэют высокие эксплуатационные качества коленчатого вала,связанные со стабильностью его свойств до и после каждого восстановления.Конструкция и способ не обеспечивает; сохраняемость исходной геометрии галтелей при шлифовании. щеек до ремонтных 40 размеров. Это приводит к потере усталостной долговечности коленчатого вала при переменных нагрузках; сохраняемость размера"опасного сечения", что приводит к потере устэлостной долговечности коленчатого вала; сохраняемость размера ширины шеек,что приводит к снижению ресурса коленча- .того вала по критерию прочности и износо стойкости, при динамических нагрузках, Целью .изобретения является повышение эксплуатационных качеств коленчатого вала путем обеспечения стабильности его свойств до и после каждого последующего ремонта за счет возможности восстановления у коленчатого вапэ ресурса по износу без потерь ресурса по сопротивлению усталости,привести либо к тому, что углубление окажется в зоне наибольших напряжений гал. телей и оно резко снизит усталостную 5 Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции коленчатого вала, содержащего коренные и щатунные шейки с галтелями, эти шейки снабжены дополнительно углублениями с галтелями, расположенными симметрично гэлтепям соответствующих шеек; В углублении нэ всей длине находится зафиксированный элемент из материала с необходимыми триботехническими свойствами. Уровень нахождения по- крытия должен быть не ниже кромок перехода от галтелей соответствующей шейки к углублению. Длина углубления, радиусы й галтелей щеек и длина.3. шеек связаны соотношением1 - 2 й 1 51 -й,а радиус г галтелей углубления равен:величине 0,5 й, В углублениях могут находиться зафиксированные покрытия, несколько вкладышей ияи лента.Поставленная цель достигается также тем, что в известном способе изготовления коленчатого вала; включающем изготовле- ние коренных и шатунных шеек с галтелями, на шейках выполняют дополнительно углубления с галтелями симметрично галтелям соответствующих шеек. Углубления заполняют на всей длине покрытием иэ материа-. ла с необходимыми триботехническими свойствами. Уровень заполнения должен быть не ниже кромки перехода от гэлтелей соответствующей шейки к углублению. Обработка углубления осуществляется на длине 1,связанной с радиусом й шейки и длиной 1 шейки, следующим соотношением- 2 й- й,а радиус г галтепей углубления выполняется равным величине 0,5 й. В углублениях могут устанавливаться и фиксироваться вкладыши или лента.На фиг. 1 представлен коленчатый вал; на фиг, 2 - шатунная и коренные шейки с покрытиями, расположенными в углублениях; на фиг, 3 и 4 - шатунные и коренные шейки с вкладышами, расположенными в углублениях; на фиг. 5 и 6 - шатуннэя и коренные шейки с лентой, расположенной в углублении.Коленчатый вап 1 содержит коренные 2 и шатунные 3 шейки с гаптелями 4, Шейки 2 и 3 снабжены углублениями 5 с гаптепями 6.Углубления 5 расположены симметрично гаптелям 4 соответствующих шеек 2 и 3; В углублениях 5 находится покрытие 7 из материалов с необходимыми триботехниче1796781 сурса по износу без потерь ресурса по усталости, а также повысить технологичностьпри изготовлении и ремонте за счет возможности обеспечения припуска любой наперед5 заданной величины, что позволит отказатьсяот применения ремонтных размеров вкладышей, упростить их изготовление и снабжениеими ремонтных предприятий,Предлагаемая конструкция коленчатого10 вала и способ его изготовления обеспечивают связь параметров углублений с параметрами шеек,Углубление не должно оказаться в зоне наибольших напряжений шейки, так как15 в доне. ограниченной величиной 0,5 В откаждого края шейки, что обеспечивает со. хранностьусталостной долговечности коленчатого вала,Углубление также не может оказаться20 уже исходной цилиндрической части, определяемой величиной ( - . 2 В), чтоне приводит к увеличению размеров шеек, и, какследствие, к:увеличению размеров шеек коленчатого вала и двигателя в целом.25 Кроме того, предлагаемая конструкцияколенчатого вала и способ его изготовленияобеспечивают: сохранность исходной геометрии галтелей шеек при восстановлении,что сохраняет усталостную долговечность30 коленчатого вала; сохранность размера"опасного сечения", что сохраняет усталостную долговечность коленчатого вала; сохранность при восстановлении длины шеек,что сохраняет ресурс вала по критерию35 прочности и износостойкости при динамических нагрузках, возможность при восстановлении.создать наперед заданнуювеличину припуска за счет толщины устанавливаемого в углублении элемента, что40. позволяет отказаться от.применения ремонтных размеров вкладышей и упростить ихизготовление и снабжение ими ремонтныхпредприятий, - 2 В .1- В- 2 В 15 - В. 45 501. Коленчатый вал, содержащий коренные и шатуннце шейки с галтелями и выполненные на шейках симметрично галтелям кольцевые углубления, плавно сопряженные с поверхностями шеек посредством гал тельных переходов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств путем обеспечения стабильности его свойств до и после каждого последуюскими свойствами. Уровень нахождения покрытия не ниже кромки 8 перехода от галтелей 4 соответствующей шейки 2 и 3 .к углублению 5. Длинауглубления 5, радиус В, галтелей 4 и шейки 2 и 3 и длина . шейки 2и 3 связаны соотношением а радиус г галтелей 6 углубления 5 равен 0,5 Я. В углублениях могут находиться зафиксированные вкладыши 9 или лента 10.Способ реализуется следующим образом.При изготовлении коленчатого вала 1, включающем изготовление коренных 2 и шатунных 3 шеек с галтелями 4, на этих шейках выполняют дополнительно углубления 5 с галтелями 6 симметрично галтелям 4 соответствующих шеек 2 и 3. Углубления 5 заполняют покрытием 7 из материала с необходимыми триботехническими свойствами. Уровень заполнения покрытия 7 не ниже кромки 8 перехода от галтелей 4 соответствующих шеек 2 и 3 к углублению 5, Обработка углубления 5 осуществляется на длине, связанной с радиусом В галтелей 4и шеек 2 и 3 и длиной шее 2 и 3 следующим образом, отношением; а радиус г галтелей 4 углубления 5 выполняется равным величине 0,5 В, В углубления могут устанавливаться и фиксироваться вкладыши 9 или лента 10,Использование предлагаемой конструкции и способа ее изготовления позволяет повысить эксплуатационные качества коленчатого вала, путем обеспечения стабильности его свойств до и после каждого последующего ремонта, за счет возможности восстановления у коленчатого вала реФормула изобретения щего ремонта за счет возможности восстановления у коленчатого вала ресурса по износостойкости без потерь ресурса по сопротивлению усталости, в упомянутых кольцевых углублениях по всей их длине установлен зафиксированный кольцевой элемент из материала с заданными триботехническими свойствами, наружная цилиндрическая поверхность которого расположена не ниже кромок перехода от галтелей соответствующих шеек к углублению, длина углубления,радиус Я галтелей шейки и длинашейкисвязаны соотношением- 2 Я 1 - Я,5а радиус г галтельных переходов углубленийравен 0,5 й,2. Валпоп.1,отличающийся тем,что элемент с заданными триботехническими свойствами выполнен в виде покрытия. 103, Вал по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с тем,что элемент с заданными триботехническимисвойствами вы,полнен из свернутой ленты.4. Валпоп,1,отличающийся тем,что элемент с заданными триботехническими свойствами выполнен в виде несколькихсегментных вкладйшей,5. Способ изготовления коленчатого вала, включающий изготовление коренных ишатунных шеек с галтелями, выполнение, 20на шейках симметрично галтелям кольцевых углублений с плавным сопряжением споверхностями шеек посредством галтельных переходов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в кольцевых углублениях по всей их длине устанавливают с последующей фиксацией кольцевой элемент из материала с заданными триботехническими свойствами, наружную цилиндрическую поверхность которого располагают не ниже кромок перехода от галтелей соответствующих шеек к углублению, при этом длинууглубления, радиус Я галтелей шейки и длинушейки выполняют, исходя из следующего соотношения размеров указанных параметров: . - 2 Й. - Я, а радиус г галтельных переходов углублений выполняют равным 0,5 Я.6, Способпоп,5, отличающийся тем, что в кольцевые углубления устанавливают с последующей фиксацией сегментные вкладыши.7. Способ по и, 5, о т л и ч а ю щи й с я тем, что в кольцевые углубления устанавливают с последующей фиксацией свернутую в кольцо ленту.1796781 Б Составитель Ф.Бурумкуловехред М.Моргентал . Корректор Т.Палий еда ктор гов Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 637 Тираж НИИПИ Государственного комите 113035, МоскваПодписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 35, Раущская наб.; 4/5