Прочность коленчатых валов

В связи с перспективами дальнейшего повышения мощности дизелей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 при одновременном увеличении ресурса был проведен комплекс дополнительных работ по повышению усталостной прочности коленчатых валов. В результате был увеличен диаметр коренных и шатунных шеек соответственно с 105 и 85 мм до 110 и 88 мм при неизменных диаметрах постелей блоков цилиндров, что удалось осуществить, применив тонкостенные вкладыши.

После проведения ряда исследовании в качестве перспективного материала для коленчатых валов дизелей ЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 была выбрана хромованадиевая среднеуглеродистая сталь, имеющая хорошую прокаливаемость при допустимом минимальном содержании углерода, а также значительные стойкость против отпуска и усталостную прочность.

Были проведены также усталостные испытания нормализованных и улучшенных в поковке коленчатых валов из сталей 50Г и 50ХФА, а также улучшенных валов из стали 50Г после предварительной их механической обработки.

Из этих графиков следует, что усталостная прочность улучшенных в поковке коленчатых валов из стали 50Г на 29% выше, чем нормализованных валов, а усталостная прочность валов из стали 50ХФА на 14% выше, чем улучшенных валов из стали 50Г. Упрочнение накаткой галтелей улучшенных валов из стали 50Г повышает их усталостную прочность не менее чем на 15%.

Прочность коленчатых валов может быть еще более повышена путем азотирования. Так, при азотировании валов из стали 50ХФЛ усталостная прочность повышается на 50%. Изготовление коленчатых валов из стали 40X1НВЛ позволяет еще более увеличить эффект от азотирования. В случае применения азотирования коленчатых валов при недостаточной подаче масла в сопряжение шеек с подшипниками трещины не возникают, а при эксплуатации дизелей с коленчатыми валами, закаленными с нагревом т. в. ч., вероятность их появления не исключена, например, в условиях частых пусков и работы при низкой температуре. Кроме того, азотирование повышает износостойкость шеек коленчатого вала (в среднем на 22%).