Методы упрочнения коленчатых валов

Повышение усталостной прочности коленчатых валов достигается:

а) конструктивными мероприятиями;

б) технологическими мероприятиями.

К конструктивным относятся:

1. Создание перекрытия шеек валов на D - размер.

2. Увеличение радиуса галтели или по кривой с переменным радиусом для снижения концентрации напряжений.

3. Увеличение толщины h и ширины b щеки.

4. Создание бочкообразных полостей в шейках (увеличение толщины под галтелями).

5. Расположение маслоподводящего канала под углом j = 90°, по кромке отверстия выполнение радиуса скругления отверстия.

К технологическим относятся:

1. Закалка шеек и галтелей токами ТВЧ при быстровращающемся вале с охлаждением под слоем жидкости с последующим низкотемпературным отпуском.

2. Обкатка роликами галтелей с пластической деформацией поверхностного слоя.

3. Азотирование, при котором прочность увеличивается в 1,5...2,0 раза и более чем на 20 % возрастает износостойкость шеек. Недостаток – ограниченная возможность перешлифовки при ремонте.

4. Статическая и динамическая балансировка.

Лекция 13. Неравномерность вращения коленчатых валов.

Маховик

Крутящий момент М_кр периодически меняет свою величину (рис. 13.1) в соответствии с тактами ДВС. Степень неравномерности

(13.1)

есть отношение максимального значения крутящего момента к его среднему значению. С увеличением числа цилиндров K уменьшается приблизительно от 7,74 у одноцилиндрового ДВС до 1,16 у двенадцатицилиндрового. Для снижения неравномерности вращения применяют маховик в виде диска, посаженного на один из концов коленвала. На внешнем ободе маховика часто расположен зубчатый венец привода пуска двигателя и для отбора мощности агрегатам. На ряде двигателей, на маховике наносят метки установки фаз газораспределения, зажигания, топливоподачи и др. Иногда в двигателях с воздушным охлаждением маховик используется как вентилятор, для чего ступица маховика соединена лопатками с наружным ободом. Для обеспечения необходимого момента инерции вращения внешний обод маховика делают более массивным. В автомобильных и тракторных двигателях часто на маховик устанавливают муфту трения (сцепления).

Размеры маховика устанавливают в зависимости от необходимого момента инерции, который зависит от степени неравномерности вращения K, и определяют по формуле

, (13.2)

где i – число цилиндров; I_мм – приведенный момент инерции моторной массы; I_Д – приведенный момент агрегатов двигателя; I_п – приведенный момент потребителя мощности; d – степень неравномерности вращения; w – угловая скорость вращения; j₁ и j₂ – углы поворота коленвала при максимальной угловой скорости вращения и при минимальной соответственно.

По найденному моменту инерции маховика определяют его размеры из соотношения

, (13.3)

где m – масса маховика; D₀ – диаметр окружности центра тяжести маховика. Равномерность вращения повышается с увеличением числа цилиндров двигателя. Влияние числа цилиндров и тактности двигателя на момент инерции маховика в процентах от момента инерции маховика I_М одноцилиндрового четырехтактного двигателя при М_С = const приведено в табл. 13.1.

Таблица 13.1