Коленчатые валы двигателей "Тико" и "Нексия", их эксплуатационные дефекты
Разработка технологического процесса восстановления деталей невозможна без анализа исходной информации: материала, размеров, формы и точности изготовления детали, ее термической обработки, условий работы, вида и характера дефектов, производственных возможностей ремонтного предприятия и др.
С этой точки зрения коленчатый вал ДВС — не исключение: вся перечисленная информация нужна и по нему. И не только она. Нужно также знать размеры и число опор коренных и шатунных шеек, изготовлен вал методом штамповки или литьем, из среднеуглеро-дистой, низколегированной стали либо высокопрочного магниевого чугуна, предусмотрены ли на нем противовесы, а если предусмотрены, то под каким углом (120, 180 или 90° они расположены, в одной или различных плоскостях). Надо помнить также о том, что при выборе технологических баз и способа закрепления вала при механической обработке, следовательно, и оборудования необходимо исходить из требований к точности изготовления обрабатываемых поверхностей:
Точность (квалитет) диаметра:
-коренных и шатунных шеек
5
-шейки под шкив
б
-шейки под ведущую шестерню маслонасоса
6
Овальность, конусообразность и вогнутость шеек, мм
0,005
Отклонение, мм:
-от параллельности осей шатунных и крайних коренных шеек
0,03
-от плоскостности торца фланца
0,06—0,07
Шероховатость R, мкм:
-коренных и шатунных шеек
0,32—0,16
-шеек под шкив и ведущую шестерню маслонасоса
2,0—1,2
Таковы общие требования. Что касается коленчатых валов автомобилей "Тико" и "Нексия", выпускаемых "УзДЭУавто", то их изготовляют из высокопрочного чугуна, который получают присадкой в жидкий серый чугун небольших (0,03—0,07 %) добавок магния. Благодаря этому графит, содержащийся в расплаве, в процессе кристаллизации принимает не пластинчатую, а шаровидную форму, т. е. минимально возможную для данного объема поверхность, В результате металлическая основа чугуна ослабляется значительно меньше, чем в случае пластинчатого графита.
Кроме того, шаровидный графит, в отличие от пластинчатого, не является активным концентратором напряжений. Поэтому чугуны с шаровидным графитом имеют высокие механические свойства, сохраняя при этом хорошие литейные свойства, обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации, высокую износостойкость, характерные для чугунов с пластинчатым графитом. Наконец, для чугуна с шаровидным графитом принципиально возможны все виды термической обработки, причем такая обработка положительно сказывается на его свойствах. В частности, обработка, включающая нагрев до 1223 К (950 °С), охлаждение до 873 К (600 "С) и последующую длительную выдержку при температуре 998 К (725 °С), обеспечивает чугуну структуру "зернистый перлит", резко повышая механические его свойства.
Тем не менее коленчатые валы, изготовляемые в "УзДЭУавто" по этой технологии, не лишены недостатков. Об этом свидетельствуют их дефекты, обнаруживаемые при поступлении двигателей в ремонт. В том числе такие, как изгиб валов, износы шпоночных канавок и лысок, отверстий под штифт или резьбы под болты маховика и шкива, шеек вала по диаметру и длине, изменение взаимного углового расположения шатунных шеек, трещины.
Причем наиболее часто (на 100 % двигателей) встречающийся дефект — износ шатунных и коренных шеек. На втором месте по повторяемости (40 % двигателей, поступивших в ремонт) — аварийный износ первой или второй шатунных шеек: его величина в среднем составляет 0,15—0,22 мм, в то время как у остальных шеек не превышает 0,03—0,08 мм. Причина, по всей видимости, кроется в конструкции коленчатого вала: он, как известно, не имеет полостей в шатунных шейках, которые могли бы обеспечить дополнительную очистку масла, что исключительно важно в условиях высокой запыленности воздуха на территории Средней Азии.
Правильность такого предположения подтверждает таблица, в которой приведен перечень дефектов коленчатых валов двигателей "Тико" и "Нексия", а также двигателей ГАЗ-312 и ВАЗ-2106. Как видим, дефекты, по существу, аналогичны. Исключение составляет лишь отверстие под подшипник ведущего вала коробки передач, потому что его конструктивное исполнение отличается принципиально.
Таблица позволяет сделать очень важный вывод: при разработке технологического процесса для восстановления коленчатых валов двигателей "УзДЭУавто" можно и нужно использовать уже существующие технологии восстановления валов двигателей других моделей. В частности, восстановления шеек коленчатых валов — технологию ТАДИ, которая основана на нанесении покрытий электродуговым напылением порошковой проволоки, содержащей в шихте, кроме железа, алюминий, ферросплавы, гематит и графит. И повышает, по сравнению с новым валом, износостойкость шейки в 1,3—1,4 раза.
Журнал "Автомобильная промышленность", 2005 год, № 11
УДК 621.824.32
Д-р техн. наук С.М. КАДЫРОВ, кандидаты техн. наук З.Э. МУСАБЕКОВ и А.М. ХАКИМОВ ТАДИ
