Коленчатый вал и антивибратор

/ Тепловозы ТЭП60 и 2ТЭП60 / Коленчатый вал и антивибратор

Коленчатый вал дизеля (рис. 11) литой, из высокопрочного чугуна. Износостойкость и усталостная прочность вала повышаются азотированием его поверхности. Глубина азотированного слоя

Вал коленчатый
Рис. 11. Вал коленчатый: 1 - штифт; 2 - болт; 3 - шлицевая втулка с фланцем; 4. 9, 14 - заглушки; б, 15 - кольца уплот-нительные; 6 - кольцо стопорное; 7 - кольцо лабиринтного уплотнения; 8 - вннт стопорный; 10 - прокладка; 11 - шпилька; 12 - опора шпильки; 13 - фланец крепления разъемной шестерки привода распределительного вала; 16 - заглушка технологических отверстий во фланце отбора мощности; £ и Ж-юрцовые поверхности, ограничивающие осевое перемещение коленчатого вала; а, б. г, е, д - полости и каналы Для прохода масла на смазку трущихся поверхностей антивибратора и щлицевого соединения; 1, Л,VII, VIII - номера кривошипов

на шатунных и коренных шейках окончательно обработанного вала 0,3-0,6 мм. После процесса азотирования шлифуют и полируют только цилиндрические поверхности коренных и шатунных шеек. Галтели сопряжения всех шеек со щеками во избежание разупрочнения азотированного слоя подвергают только полировке.

По имеющемуся опыту эксплуатации дизелей 11Д45 и 11Д45А износостойкость рабочих шеек коленчатого вала весьма высокая. Практически они не изнашиваются и не требуют перешлифовки.

Состояние коленчатого вала и вкладышей коренных подшипников нужно проверять только при заводских (капитальных) ремонтах. Следует учитывать, что состояние коленчатого вала зависит от соосности коренных подшипников и от выполнения требований по затяжке болтов подвесок, а также от ухода за системой смазки дизеля. Нарушение температурного режима системы смазки, обводнение масла и разжижение его топливом могут привести к задирам и повышенным износам трущихся поверхностей рабочих шеек вала и вкладышей их подшипников. К таким же последствиям может привести попадание воздуха в масло, подаваемое масляным насосом в трубопровод и каналы системы смазки дизеля. Подсасывание воздуха масляным насосом может происходить при неплотностях по плоскостям разъема корпусов масляного касоса и редуктора, а также корпуса редуктора и торца масляной ванны.

При сборке и разборке дизеля необходимо помнить о наличии двух болтов крепления редуктора к масляной ванне в его всасывающем масляном канале. Отсутствие этих болтов (по упущению при монтаже) или неплотная постановка крышки люка этого канала приводят к подсосу масляным насосом значительного количества воздуха. Обводнение и разжижение масла определяются лабораторным анализом. Подсос воздуха контролируется открытием игольчатого клапана на крышке корпуса фильтра грубой очистки масла.

Особое внимание в процессе изготовления дизеля уделялось вопросам прочности коленчатого вала, так как на первых дизелях были случаи его поломок. Экспериментальным определением при помощи электротензометрирования напряженности всех элементов вала было установлено, что наиболее напряженным его местом является галтель сопряжения шатунной шейки с первой щекой из-за дополнительного нагружения вала в этом месте изгибными колебаниями с частотой 8-го порядка и с резонансным характером развития.

Для снижения общей напряженности коленчатого вала, а также увеличения его усталостной прочности была изменена (с дизеля 11Д45№49) форма галтелей сопряжения шеек со щеками (рис. 12), а также увеличено сечение щеки (рис. 13). Эти конструктивные изменения привели к снижению наибольших напряжений в галтели шатунной шейки на 23% и к увеличению усталостной прочности по долговечности более чем в 3 раза (по экспериментальным данным).

Антивибратор. Для снижения развития напряжений в галтели сопряжения шатунной шейки с первой щекой от изгибных колебаний была разработана конструкция комбинированного антивибратора. В отличие от обычного антивибратора, у которого все шесть грузов (маятников) качаются в плоскости вращения и настроены на гашение только крутильных колебаний, комбинированный антивибратор (рис. 14) имеет два груза 11, качающиеся в плоскости первого колена, настроенные на гашение его изгибных колебаний, и остальные четыре груза 3, как в обычном антивибраторе, настроенные на гашение крутильных колебаний.

Форма галтели сопряжения шеек со щеками коленчатого вала
Рис. 12. Форма галтели сопряжения шеек со щеками коленчатого вала:

а - до дизеля 11Д45 № 49 для коренных и шатунных шеек, б - с дизеля 11Д45 № 49 для коренных шеек; в -с дизеля 11Д45 № 49 для шатунных шеек

Установка комбинированных антивибраторов начата с дизеля 11Д45 № 85 и далее, кроме № 86. Это позволило значительно уменьшить резонансные изгибные колебания в районе первого колена и снизило уровень изгибных напряжений в галтели сопряжения шатунной шейки с первой щекой на 20-25%, что сделало коленчатый вал более равнопрочным по всем его наиболее нагруженным элементам.

Усталостными испытаниями натурных элементов коленчатого вала (колен) на универсальной испытательной машине, а также испытаниями на выносливость вырезанных образцов было установлено значительное влияние на усталостную прочность наличия в материале вала графита отжига. На основании этого был введен контроль излома образцов, вырезанных из каждого вала для механических испытаний. При этом бракуются валы, образцы которых в изломе не укладываются в допустимые пределы разработанной заводом шкалы балльности графита отжига. Чтобы предотвратить выделение графита при термообработке валов, их обдувают сжатым воздухом после выгрузки из печи (для ускорения процесса охлаждения).

Форма щеки коленчатого вала
Рис. 13. Форма щеки коленчатого вала: левый рис. - до дизеля 11Д45 № 49; правый рис. - с дизеля 11Д45 № 49

Зак. 503

Антивибратор
Рис. 14. Антивибратор: 1 - болты крепления кронштейнов продольных грузов (маятников); 2, б, 12 - запрессованные пояски, 3, II - грузы (маятники); 4, 13 - втулки ступицы и кронштейна; 5, 14 - втулки грузов; 7 - стопор втулки ступицы; 8, 15 - пальцы; 9 - ступица; 10-стопор втулки кронштейна; 16 - шпонка; 17 - крышка; 18 - болт, скрепляющий половники грузов

Осуществление описанного комплекса мероприятий позволило довести фактический запас усталостной прочности коленчатого вала до 1,7. Это является вполне достаточным для обеспечения его надежности, о чем свидетельствует опыт эксплуатации всего парка дизелей 11Д45 и 11Д45А.

Для обеспечения надежной эксплуатации коленчатых валов на дизелях 11Д45 с № 1 по № 84 и на № 86 была проведена замена установленных на них антивибраторов старой конструкции.

Антивибратор устанавливают на конусный хвостовик коленчатого вала. Их взаимное положение фиксируется плотно подогнанной шпонкой (натяг по боковым поверхностям 0-0,03 мм). Конические поверхности ступицы и хвостовика вала подгоняют шабровкой ступицы до равномерного прилегания по краске не менее 75% всей поверхности. Ступицу на хвостовик насаживают специальным приспособлением с осевым усилием, создаваемым приложенным к винту приспособления вращающим моментом, равным 100-125 кгс • м. Несоблюдение этих требований по насадке ступицы антивибратора может привести к поломке коленчатого вала,

Прикреплен антивибратор к коленчатому валу при помощи фланца-втулки, имеющей шлицевое отверстие для передачи вращения ведущей шестерне редуктора привода нагнетателя и насосов. Наиболее нагруженными деталями антивибратора являются втулки ступицы и кронштейна 4, 13 (см. рис. 14). По мере износа этих и других втулок, по которым работают пальцы всех маятников, меняется настройка антивибратора. В результате изменяются величина развития и расположение максимума резонасных крутильных и из-гибных колебаний. При плановом осмотре антивибратора во время подъемочного ремонта (ПР) необходимо втулки выпрессовать и запрессовать в новом положении.

Блок цилиндров | Тепловозы ТЭП60 и 2ТЭП60 | Цилиндро-поршневая группа