Расчетная схема, используемая при определении запаса проч­ности по нормальным напряжениям, приведена на рис. 7.10. Для упрощения здесь принято, что кривошип симметричный и центро­бежные силы щек и противовесов лежат на одной линии.

Повышение усталостной прочности коленчатого вала может быть достигнуто как конструктивными, так и технологическими мероприятиями.

К конструктивным мероприятиям относятся:

• создание валов с перекрытием шеек (размер А на рис. 7.1);
• увеличение радиуса галтели или выполнение многорадиусной галтели с целью уменьшения концентрации напряжений при со­хранении неизменной опорной длины подшипника;
• увеличение толщины и ширины щеки;
• бочкообразная форма полостей в шейках;
• расположение маслоподводящего канала в шатунной шейке под углом 90°.

К технологическим мероприятиям, широко применяемым в на­стоящее время, следует отнести закалку шеек и галтелей вала ТВЧ при быстровращающемся вале с охлаждением под слоем жидкости с последующим низкотемпературным отпуском. При использова­нии среднеуглеродистых сталей и при закалке ТВЧ эффективным способом упрочнения галтелей являет­ся их пластическая деформация обкат­кой роликами (рис. 7.14).

Значительное повышение надежно­сти коленчатых валов достигается за счет азотирования, при котором уста­лостная прочность увеличивается в 1,5...2 раза и более чем на 20% воз­растает износостойкость шеек.

Недостатками процесса азотирова­ния являются высокая трудоемкость и ограниченная возможность перешлифовки валов при ремонте.

Применяют два способа азотирова­ния валов: 1) газовый; 2) жидкостный. Первый обеспечивает глубину слоя с высокой твердостью до 0,4...0,5 мм, но имеет существенный недостаток — большую трудо­емкость (около 60 ч). Второй, несмотря на ряд преимуществ (про­цесс длится 3 ч, высокая износостойкость поверхностного слоя и малая хрупкость его, возможность применения нелегированных и низколегированных сталей), резко снижает износостойкость при ремонтной перешлифовке, а также обладает высокой токсичностью солей и жидкостей, используемых в процессе.

Приведенные выше методы упрочнения коленчатых валов и вы­сокое качество технологических процессов изготовления позволяют повысить ресурс валов до 500...600 тыс. км пробега автомобиля. Коленчатые валы в сборе со всеми элементами подвергают стати­ческой и динамической балансировке. Величина допустимого дис­баланса увеличивается заводом-изготовителем.