Набережночелнинский институт (филиал) Казанского федерального университета, Набережные Челны, Россия:

Д. Т. Сафаров, доцент кафедры материалов, технологий и качества, канд. техн. наук, эл. почта: Safarov-dt@mail.ru
А. Г. Кондрашов, доцент кафедры конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производств, эл. почта: kondrashovag@mail.ru

ПАО «КамАЗ», Набережные Челны, Россия:

А. В. Чех, директор кузнечного завода, эл. почта: ChehAV@kamaz.ru

В статье рассмотрены требования к обеспечению балансировки коленчатых валов. Неуравновешенная масса коленчатого вала после механической обработки должна ориентироваться в определенном угловом секторе, в котором происходит удаление материала в противофазе по торцевой поверхности противовесов. Существующие расчетные методы обеспечивают заданные условия дисбаланса только на этапе проектирования поковки коленчатого вала путем перебора комбинаций геометрических показателей точности в пределах полей их допусков с одновременным расчетом положения неуравновешенной массы. Метод обеспечивает проектное положение неуравновешенной массы, но не распространяется на процесс изготовления поковок. Рассмотрено изменение положения базы механической обработки, обусловливающее перераспределение масс необрабатываемых элементов противовесов и попадание неуравновешенной массы в заданный угловой сектор. Смена положения базы обработки полностью перераспределяет припуск по коренным и шатунным шейкам, который не учитывается в процессе горячей объемной штамповки поковок коленчатых валов. Приведена расчетная схема, позволяющая учесть изменения положения базы механической обработки, а также математические зависимости, дающие возможность по данным измерений от крайних цапф поковки коленчатого вала, смоделировать распределение припуска по коренным и шатунным шейкам от базы механической обработки. Математические зависимости позволяют подобрать величину наладочных смещений штамповочного оборудования и обеспечить наличие припуска по всем угловым фазам коренных и шатунных шеек поковки коленчатого вала.

1. Dagna A., Delprete C., Gastaldi C. A general framework for crankshaft balancing and counterweight design // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, Iss. 19. P. 8997. DOI: 10.3390/app11198997.
2. Manring N. D., Ali M. Modeling the inertial torque imbalance within an internal combustion engine: Quantifying the equivalent mass approximation // Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, Transactions of the ASME. 2018. Vol. 140, Iss. 7. P. 1–7. DOI: 10.1115/1.4039282.
3. Zhou Q., Wang G., Shen L. Detection of cylinder imbalance in electronicallycontrolled diesel engine based on bandpass filtering // Qiche Gongcheng/Automotive Engineering. 2012. Vol. 34, Iss. 9. P. 825–829.
4. Wang X., Mu L. A virtual crankshaft dynamic balance measuring system based on VB // Trans. Tech. Publications Ltd. 2012. Vol. 500. P. 709–714.
5. Nazarov A. D. Reduction of wear of crankshaft bearings of V-8 engines by compensating the total unbalanced mass of the crank gear mechanism parts // Journal of Friction and Wear. 2011. Vol. 32, Iss. 5. P. 345–355. DOI: 10.3103/S1068366611050072.
6. Ba J., Sun Z., Sandstrom A., Hu K., Li C., Shi Z. NVH analysis and optimization of engine balance shaft module. — USA : SAE Technical Papers, 2021. — 5 p. DOI: 10.4271/2021-01-1032.
7. Zhou C., Ding L., Lin L. Online data analysis and optimization of crankshaft dynamic balance // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 646, Iss. 1. P. 1–7. DOI: 10.1088/1757-899X/646/1/012035.
8. Володин И. М., Чех А. В., Володин А. И. Исследование формоизменения поковки при обрезке облоя // Проблемы и перспективы развития машиностроения. Сборник научных трудов международной научно-технической конференции, посвященной 60-летию ЛГТУ. — Липецк , 2016. С. 330–335.
9. Мартюгин А. В., Володин И. М. Снижение влияния деформации при обрезке облоя на геометрическую точность и дисбаланс поковок коленчатых валов // Colloquium-journal. 2019. № 26-2. С. 91–94.
10. Мартюгин А. В. Технологическое обеспечение балансировки поковок коленчатых валов большегрузного автомобиля // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. № 11. С. 176–183.
11. Володин И. М. Моделирование процессов горячей объемной штамповки. — М. : Машиностроение-1, 2006. С. 199–215.
12. Мартюгин А. В., Володин И. М. Анализ результатов исследования дисбаланса поковок коленчатых валов с использованием нейросети // Colloquium-journal. 2019. № 26. С. 89–94.
13. Мартюгин А. В., Володин И. М., Володин А. И., Биктимирова Г. Ф. Совершенствование метода проектирования технологических процессов горячей объемной штамповки коленчатых валов с необрабатываемыми противовесами // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 5. С. 1–8.
14. Мартюгин А. В. Математическое исследование геометрической точности поковки при штамповке для обеспечения последующей балансировки коленчатого вала. — Новосибирск : Наука. Технологии. Инновации, 2018. С. 52–56.