Коленчатый вал

Рефераты по металлургии » Коленчатый вал

План

Введение……………………………………………………………………………..3

1. Назначение конструкция и техническая характеристика коленчатых валов и их подшипников дизеля Д100…………..………..………………………...6

2. Характеристика работ при техническом обслуживания и текущих ремонтах коленчатых валов………………………………………………….8

3. Методы и технология ремонта коленчатых валов и их подшипников дизеля Д100…………………………………………………………………...14

4. Техника безопасности………………………………………………………..29

5. Список использованной литературы………………………………………..30

Введение

Двигатели типа Д100 - вертикальные двухтактные десятицилиндровые со встречно движущимися поршнями двумя коленчатыми валами прямоточно-щелевой продувкой. двухступенчатой системой наддува струйным роспылом топлива. Двигатели работают на жидком топливе. Двигатели 11ГД100М 17ГД100А. 17ГД1006 и 15ГД100е работают на газообразном топливе.

Коленчатый вал дизеля работает в очень сложных и тяжелых условиях. Он испытывает значительные усилия давления газов передающиеся шатунно-поршневым механизмом от сил инерции поступательно и вращательно движущихся масс а также усилия моменты возникающие вследствие крутильных колебаний.

Учитывая сложность изготовления большую трудоемкость при замене коленчатых валов к материалу и качеству их изготовления предъявляют высокие требования. Коленчатые валы дизелей изготовляют из стали ковкой или штамповкой либо из высоко-прочного чугуна путем отливки. Стальные валы более надежны в эксплуатации но трудоемки в изготовлении. Поэтому на тепловозах получили распространение литые валы из высокопрочного модифицированного чугуна (дизели типов Д100 Д49). За счет уменьшения отходов на их изготовле­ние затрачивается в три раза меньше металла чем на изготовление сталь­ных валов. (При изготовлении сталь­ного вала дизеля ПД1М из заготовки массой 13 т в отходы идет около 86 % металла.)

Изготовление коленчатых валов литьем позволяет с наименьшими затратами получить наиболее приемле­мую форму щек кривошипов и более рациональное распределение металла за счет выполнения коренных и шатунных шеек пустотелыми что умень­шает массу валов при сохранении относительно высокой прочности. Для повышения прочности вала на изгиб галтели шеек вала специально упроч­няют накаткой роликами. Шейки коленчатого вала дизелей типа Д49 азо­тируют для повышения износостойкости.

Коленчатые валы дизелей 10Д100 (нижний и верхний) по конструкции и размерам шеек одинаковы. Отличают­ся они концевыми частями. Валы име­ют по двенадцать коренных и десять шатунных шеек кривошипы которых смещены каждый друг относительно друга на 36° в соответствии с поряд­ком работы цилиндров что обеспечи­вает равномерную работу коленчатых валов. Поверхности трения шатунных шеек валов соединены с поверхностя­ми смежных коренных шеек двумя косыми каналами по которым масло поступает к шатунным подшипникам в двух противоположных точках обеспечивая надежность смазывания бесканавочных вкладышей а также охлаждение поршней. Одиннадцатая ша­тунная шейка служит для установки опорно-упорного подшипника. Упором для подшипника является фланец на обоих валах служащий одновременно для крепления конической шестерни вертикальной передачи. К фланцу верхнего вала на болтах укрепляется ведущий фланец со шлицами для привода торсионного вала редуктора воздухонагнетателя второй ступени.

К заднему фланцу нижнего вала прикреплен ведущий диск дизель-генераторной муфты. Направляющим кольцевым буртом вал центрируется в обойме на валу якоря генератора. В передней части нижнего коленчато­го вала установлен антивибратор. Шестерня устанавливаемая на шпон­ке па верхнем валу служит для при­вода валов топливных насосов.

Для уменьшения массы вала в шатунных шейках высверлены каналы.

Коренные шейки сплошные. Для подвода масла от коренных шеек к шатунным выполнены наклонные каналы 9 свставленными в них трубками. На заднем конце вала имеется фланец для присоединения к якорю генератора. Два отверстия во фланце с резьбой служат для рассоединения коленчатого вала и якоря генератора отжимными болтами. Между фланцем отбора мощности и седьмой коренной шейкой установлена разъемная шестерня 8 со спиральными зубьями передающее вращение распределительному валу валам топливного и водяного насосов.

На переднем конце вала болтами прикреплен валоповоротный диск 1

имеющий по наружной цилиндрической поверхности двенадцать глухих отверстий куда вставляют монтажный лом при повороте коленчатого вала вручную. Внешний торец диска 1 име­ет два выштампованных ушка 2 со сменными кулачками служащими водилом поводка вала масляного насо­са и шкива привода редуктора венти­лятора охлаждающего устройства.

Назначение конструкция и техническая характеристика коленчатых валов и их подшипников дизеля Д100

Коленчатый вал вращающееся звено кривошипного механизма состоящее из нескольких соосных коренных шеек опирающихся на подшипники и 1 или нескольких колен каждое из которых составлено из 2 щек и 1 шейки соединяемой с шатуном.

Коленчатый вал вместе с блоком ци­линдров является важнейшей базовой деталью дизеля в значительной степени определяющей срок его службы. Основными неисправностями коленчатых являются: сверхнормативный шеек; трещины и изломы которые могут быть следствием нарушений при изготовлении или ремонте вала в частности неправильной установки в подшипниках; выкрашивание коррозия и износ баббитовой заливки вкладышей; износ вкладышей и потеря торцового натяга; трещины крышек кодах подшипников.

У дизелей типа Д100 при техническом обслуживании ТО-3 открывают верхней крышки блока и картера убеждаются в отсутствии частиц баббита вблизи подшипников и трещин крышках проверяют крепление гаек подшипников путем их остукивания молотком состояние шплинтов. Шплинты в прорезях гаек должны сидеть плотно а их концы должны быть разведены в горизонтальной плоскости. Определяют плотность посадки вкладышей в подшипниках положению стыков вкладышей ко­торые должны совпадать с плоскостью разъема крышки подшипника. Кроме того плотность посадки контролируют путем обстукивания боковых поверхностей вкладышей медным молотком прикладывая при этом пальцы руки к вкладышу и корпусу подшипника.

Осматривают маслопровод в картере и трубки подводящие масло на смазку подшипников. Через одно ТО-3 вверяют провисание нижнего коленчатого вала для коренных шеек с 1-й 7-ю которое не должно превышать 0 005 мм.

Конструкция коленчатого вала

Обозначение Наименование Номер позиции Обозначение сборочной единицы Кол-во на сбор. единицу Масса, кг
10Д100.05.052Сб Вал коленчатый верхний (рис.10)
10Д100.05.002-2 Вал коленчатый верхний** 5 10Д100.05.102Сб-2 1 1025
10Д100.05.031 Фланец 9 10Д100.05.052Сб 1 13,4
10Д100.05.032 Болт 6 10Д100.05.052Сб 8 0,172
10Д100.05.008 Шпонка 1 10Д100.05.052Сб 1 0,17
10Д100.05.030-1 Шестерня 4 10Д100.05.052Сб 1 5.56
2Д100.05.004 Фланец 3 10Д100.05.052Сб 1 2,03
9Д100.37.144 Кольцо стопорное 8 10Д100.05.052Сб 1 0,025
АДР66.42.205 Шпилька 2 10Д100.05.102Сб- -2 4 0,07

Характеристика работ при техническом обслуживания и текущих ремонтах коленчатых валов

Коленчатый вал в паре с блоком цилиндров являются основными базовыми деталями определяющими срок службы дизеля. Поэтому вопросам их содержания ухода и качественного ремонта придается большое значение. Исправная работа коленчатого вала с подшип­никами зависит от правильности укладки коленчатого вала состоя­ния поверхности его шеек и вкладышей подачи смазки в нужном количестве и необходимого качества и других условий. Основными неисправностями коленчатых валов являются: излом вала по шейкам или щекам (рис. 1) трещины в шейках вала чаще по галтели задир шеек вала повышенная овальность коренных или шатунных шеек повреждения элементов соединения вала с антивибратором приво­дом насосов и распределительных валов изгиб вала.

Рис. 1 Излом коленчатого вала по ще­ке

Причинами излома коленчатых валов являются: высокий уровень знакопеременных напряжений от изгиба или крутильных колебаний вала литейные дефекты и дефекты обработки вала (рыхлоты пори­стости плены подрезы). Повышение уровня напряжений на изгиб в шейках и щеках вала происходит в результате образования ступен­чатости смежных опор увеличен­ного изгиба вала нарушения урав­новешенности вала (неправиль­ный подбор поршней и шатунов по массе).

Задир шеек вала происходит вследствие: перекрытия отверстий для подачи смазки при провороте ослабших вкладышей подшипни­ков коленчатого вала или выхода из строя масляного насоса и неис­правности реле давления масла которое служит для остановки ди­зеля с целью предотвращения за­дира шеек вала; попадания абра­зивных частиц между вкладышем и шейкой вала; запуска дизеля без предварительной прокачки масла; разжижения дизельного масла не­сгоревшим топливом которое при чрезмерной подаче или подтекании форсунок стекает по стежкам цилиндровых втулок в картер дизеля; г попадания охлаждающей воды в дизельное масло при нарушении герметичности уплотнения втулок цилиндров в блоке дизеля рубашек на втулках адаптеров водяных переходников и выпускных коллек­торов.

Изгиб вала бывает двух видов: упругий и остаточный. Упругий изгиб вала происходит под действием сил действующих от шатунов и вала якоря тягового генератора при неправильной укладке колен­чатого вала в постелях блока и нарушении центровки валов: колен­чатого и якоря генератора.

Остаточный изгиб коленчатого вала образуется в результате неправильной шлифовки коренных шеек (несоосность шеек) или ре­лаксации остаточных внутренних напряжений а также неправиль­ной укладки вала при его хранении.

При техническом обслуживании ТО-3 и текущем ремонте ТР-1 через открытые люки блока и картера проверяют: нет ли частиц баббита вблизи подшипников трещин в крышках крепления гаек коренных и шатунных подшипников коленчатого вала положение стыков вкладышей (нет ли проворота) состояние шплинтов. При техническом обслуживании ТО-3 и текущих ремонтах проверяют целостность масляного коллектора и маслоподводящих трубок. При этом прокачку масла маслопрокачивающим насосом производят от постороннего источника тока.

Зазором «на масло» называют суммарный зазор между шейкой вала и вкладышами подшипника (верхним и нижним). При отсут­ствии провисания шейки вала весь зазор «на масло» будет располо­жен между шейкой вала и верхним вкладышем. Эти зазоры измеря­ют щупом вдоль оси вала в вертикальной плоскости с двух сторон (со стороны генератора и со стороны отсека управления) суммируют замеренные зазоры и делят сумму на два. Суммарный зазор «на масло» в опорных и упорном подшипниках дизеля типа Д100 должен быть 0 15—0 23 мм при выпуске тепловоза из текущего ремонта ТР-3 — 0 15—0 30 из текущего ремонта ТР-2 — 0 15—0 35 из теку­щего ремонта ТР-1 и технического обслуживания ТО-3 — не более 0 45 мм.

На текущем ремонте ТР-3 .коренные подшипники обоих валов дизеля типа Д100 разбирают. Верхний вал (в тех депо где имеются кантователи и нижний) снимают. Для этого предварительно снимают переднюю торцовую и верхнюю крышки блока разбирают шатун-е подшипники и опускают поршни с шатунами на латунные стержни вставленные в продувочные окна втулок цилиндров. Затем отвер­тывают гайки шпилек крышек коренных подшипников отсоединяют маслоподводящие трубки снимают крышки.

Перед снятием коленчатого вала извлекают нижний вкладыш опорно-упорного подшипника с тем чтобы при перекосе вала во время подъема не повредить подшипник. Блочные (нерабочие) вклады­ши выкатывают специальными пальцами которые вставляют в сма­зочные отверстия шеек вала. При повороте коленчатого вала на 180° палец выталкивает вкладыш из постели. Вал зачаливают за 2-ю и 9-ю шатунные шейки специальным чалочным приспособлением с за­хватами транспортируют краном и укладывают на специальную под­ставку имеющую не менее трех опор.

Шейки коленчатых валов имеющие овальность и забоины болеедопустимых значений а также задиры обрабатывают шлифовкой на специальных станках с последующим их полированием. Шлифуют шейки до следующего градационного размера. Всего установлено семь градационных размеров. Смежные градации отличаются на 0 5 мм друг от друга.

Полируют одновременно все шейки вала на станке. На шейки вала закрепляют хомуты с войлочными подкладками на которые наносят полировальную пасту. Направление вращения коленчатых валов при полировании должно совпадать с рабочим направлением в против­ном случае могут возникать задиры шеек вала при работе дизеля. Это явление объясняется следующими причинами: коленчатые валы дизелей типа Д100 изготовляют из высокопрочного чугуна шарооб­разные глобули графита которого окружены ферритовой оторочкой. Эти оторочки выходящие на поверхность шейки и заполированные при движении против направления полирования действуют как зубцы и задирают подшипник а затем шейку вала. Шероховатость поверхности шеек валов должна быть не ниже 8-го класса.

Для повышения усталостной прочности коленчатых валов галтели шеек накатывают роликами как при изготовлении валов так и при ремонте в случае перешли­фовки шеек и необходимости уг­лубления галтели чем срезается накатанный слой. Накатывание галтелей создает в поверхностном слое сжимающие напряжения (рис. 2) повышая запас проч­ности вала.

Рис. 2. Эпюра сжимающих напряже­ний в галтели шейки коленчатого вала создаваемых накатыванием:

1 — щека вала; 2 - галтель; 3 - - эпюра на­пряжений сжатия; 4 — шейка вала

После ремонта коленчатого ва­ла проводят следующие измерения его геометрии: диаметр шеек их конусность и овальность; радиус кривошипа шатунных щёк; несоосность коренных шеек (размер изгиба оси вала); для валов (стальных) дизеля Д50 кроме того определяют развал щёк и биение торцовых фланцев.

В основу метода измерения несоосности коренных шеек коленча­тых валов положен принцип автоколлимации при шаговом измерении ступенчатости коренных шеек по их боковым образующим со свобод­ным провисанием коленчатого вала. Этот метод измерения исполь­зуется в связи с тем что коленчатые валы являются гибкими (вал дизеля типа Д100 при укладке на двух крайних опорах прогибается на 2 мм) и соосность (ступенчатость) их коренных шеек нельзя изме­рять в вертикальной плоскости. Измеряют на чугунной или бетонной плите с двумя жесткими подставками для вала в виде призм или подшипников и подставкой (штатив) для автоколлиматора. При из­мерениях коленчатый вал укладывают на вторую и предпоследнюю коренные шейки и таким образом создаются условия для его свобод­ного провисания.

На шейки вала поочередно устанавливают горизонтально по уровню зеркальную марку перекрестия которой сопоставляют с пе­рекрестиями окуляра автоколлиматора установленного на плите. Горизонтальные ветви перекрестий совмещают вращением верти­кального лимба автоколлиматора и фиксируют (записывают) его показания по которым подсчитывают несоосность (провисание) шеек вала (смежных) и общий прогиб вала.

При укладке коленчатых валов в крышки коренных опор устанав­ливают бесканавочные вкладыши. В блок устанавливают вкладыши прежней конструк­ции. При этом вкладыши устанавливают только в крышки нижнего вала так как они не имеют отверстий для подвода масла к шейкам вала.

Перед укладкой коленчатого вала подбирают по толщине вкла­дыши так чтобы ступенчатость опор вала не превышала установленных норм. Затем проворачивают нижний (или верхний — при укладке нижнего) коленчатый вал до совпаде­ния меток на зубчатых колесах вертикальной передачи. Комплект блочных (рамовых) вкладышей коренных подшипников (кроме упор­ного) укладывают в постели бугелей блока по клеймам. Рабочие поверхности вкладышей протирают чистой салфеткой и смазывают дизельным маслом. Вал укладывают на вкладыши так чтобы совпа­ли метки на зубьях колес верхней части вертикальной передачи и привода топливных насосов. Закатывают упорный подшипник ста­вят крышки коренных подшипников с верхними вкладышами и за­крепляют гайки коренных шпилек до совпадения меток. Проворачи­вая вал устанавливают кривошипы в положения удобные для сочле­нения с шатунами и собирают шатунные подшипники.

Методы и технология ремонта коленчатых валов и их подшипников дизеля Д100

При текущем ремонте ТР-1 выполняют работы предусмотренные для ТО-3 и кроме того делают следующее.

Замеряют щупом суммарные зазоры «на масло» в коренных подшипниках верхнего и нижнего коленчатых валов а также зазор "в усах". Зазор "на масло" должен быть не более 0 40 мм а зазор "в усах" — не более 0 25 мм. При больших зазорах соответствующие коренные подшипники разбирают для замены вкладышей. Проверяют провиса­ние нижнего коленчатого вала. Для коренных шеек с 1-й по 7-ю оно не должно превышать 0 05 мм а для 8— 10-й не должно отличаться более чем на 0 05 мм от значения указанного в формуляре дизеля при последнем теку­щем ремонте ТР-3 заводском ремонте или последней переукладке вала. При несоответствии провисания требованиям вынимают рабочие вкладыши соот­ветствующих коренных подшипников и измеряют их толщину а также прове­ряют соосность валов якоря тягового генератора и дизеля. Соосность валов дизеля и якоря тягового генератора проверяют через один ТР-1 и при нор­мальном провисании нижнего колен­чатого вала. Проверку выполняют с помощью индикаторного приспособле­ния ножку которого упирают в ведо­мый диск муфты. При повороте колен­чатого вала через каждые 90° кон­тролируют толщину пакета муфты. Отклонение по индикатору не должно превышать 0 15 мм на полный поворот коленчатого вала.

При текущем ремонте ТР-2 выпол­няют работы предусмотренные для ТР-1 и кроме того делают следующее. Щупом измеряют суммарные зазоры "на масло" и определяют их разность в коренных подшипниках верхнего и нижнего коленчатых валов кроме 8— 10-го подшипников нижнего вала. Раз­ность зазоров между рабочими вклады­шами и шейками у всех опор верхнего коленчатого вала не должна превы­шать 0 1 мм а у нижнего коленчатого вала должна быть не больше допускае­мого зазора "на масло".

Разбирают шатунные подшипники коленчатых валов и проверяют их состояние. Разбирают коренные подшип­ники верхнего коленчатого вала для ос­мотра и определения ступенчатости под которой понимают наибольшую разность между толщиной вкладышей одной градации в средней их части (по­дробно изложено ниже при рассмот­рении работ при ТР-3). У рабочих (крышечных) вкладышей ступенчатость должна быть не более 0 05 мм по несмежным и 0 03 мм по смежным опорам.

Демонтируют верхний коленчатый вал. Измеряют износ нерабочего вкладыша 12-го коренного подшипник этого вала. При износе более 0 05 мм вкладыш заменяют.

Вынимают все рабочие вкладыши нижнего коленчатого вала если у разобранных 4 8 10 и 12-го коренных подшипников износ рабочих вкладышей превышает 0 06 мм или ступенчатость составляет более 0 05 мм.

Страницы: 1 2 3