Восстановление деталей типа втулок
Детали данной группы могут быть разделены по их назначению на следующие группы:
— детали, выполняющие функции рабочих цилиндров машин (гильзы цилиндров компрессоров, сменные цилиндрические втулки поршневых насосов и др.); рабочей поверхностью таких деталей является внутренняя;
— детали, выполняющие роль направляющих и опорных элементов в подвижных соединениях конструкций, например, втулки для установки подшипников, клапанов, сальников и др.; у таких млей основной базовой поверхностью является наружная цилиндрическая;
— детали, выполняющие функцию ориентирующих элементов, обеспечивающих требуемое положение какой-либо детали в машине или механизме, например, распорные втулки; у таких деталей основной базой может быть наружная или внутренняя поверхность и одна из торцевых;
— детали, выполняющие функции защитных элементов, предотвращающих изнашивание поверхности основной детали или коррозионное воздействие на неё, например, защитные рубашки на валах насосов;
— детали, выполняющие функции соединительных элементов, например, муфты насосных штанг, насосно-компрессорных и обсадных труб, ниппели и муфты бурильных труб, шлицевые муфты валов погружных агрегатов и др.; основная поверхность этих деталей — внутренняя или шлицевая.
По своей форме втулки могут быть гладкими, с буртами, с фланцами, разрезными, снабжёнными шпоночными пазами, шлицами, резьбой, имеющими смазочные канавки и т.п. По поперечным размерам, что имеет значение при ремонте, втулки бывают тонкостенными и толстостенными. Характерные дефекты деталей типа втулок: износ наружных и внутренних цилиндрических поверхностей, износ торцовых поверхностей, резьбы, шпоночных канавок, задиры и риски на поверхностях контакта, трещины.
При восстановлении втулок наиболее высоки требования к точности формы, размеров, прямолинейности оси относительно положения поверхностей предъявляются к деталям первых двух групп.
При ремонте деталей сначала устраняют трещины, если они появились, а затем наращивают изношенные поверхности наплавкой, металлизацией, гальваническими покрытиями. В отдельных случаях применяют способы ремонтных размеров, или дополнительных ремонтных размеров, или дополнительных ремонтных деталей. Для применения способа ремонтного размера втулки растачивают таким образом, чтобы после чистовой обработки внутренняя поверхность не имела пятен износа. Если втулка требует термообработки, то при расточке оставляют припуск, далее втулку подвергают закалке, а затем шлифуют или хонингуют. Таким образом реставрируются сменные цилиндрические втулки поршневых насосов, цилиндры компрессоров и различных пневматических устройств. Сильно изношенные втулки отбраковываются.
Крупногабаритные втулки иногда выполнены биметаллическими. При ремонте оборудования такие втулки, как правило, заменяют новыми. Для этого в стальной стакан, обычно из малоуглеродистых сталей 10, 20, запрессовывают втулку из цветных сплавов и проводят механическую обработку до требуемого размера. Такие втулки выполняют роль подшипников скольжения. Другой вариант подшипника скольжения — вкладыш, покрытый антифрикционным материалом и отключённый в корпус. Подшипники скольжения часто работают при значительных удельных нагрузках, при высокой частоте вращения вала, что приводит к их изнашиванию и, как следствие, ни возникновению вибрации вала, образованию задиров, выплавлению рабочих поверхностей, отслаиванию антифрикционного слоя от вкладыша, засорению и повреждению маслопроводящих каналов. Антифрикционный материал должен быть пластичным, способным удерживать смазку, обладать малым коэффициентом трения и невысокой температурой плавления. В качестве антифрикционных материалов используются баббиты, бронзы, чугуны, алюминиевые и цинковые сплавы, и пластмассы. Баббитами называются сплавы на оловянной и свинцовой основе, а сплавы на медной мне — это бронзы и латуни. Баббиты позволяют восстанавливать подшипники заливкой, т.к. температура их плавления небольшая — от 280 до 400°С. Среди баббитов на оловянной основе марки Б83, Б89, Б91, Б93 и др., на свинцовой основе — БС2, Б6, Б16, БН, БТ и др. Наилучшими антифрикционными свойствами из всех сплавов обладают баббиты на оловянной основе; они также выдерживают более нагруженные условия, чем свинцовые. Для тяжёлых режимов эксплуатации питы не пригодны вследствии быстрого изнашивания. В таких условиях применяются бронзы. В некоторых случаях (невысокая температура нагрева узлов трения, малая частота вращения) могут использоваться антифрикционные чугуны, цинковые сплавы. К более сложным условиям приспособлены алюминиевые антифрикционные сплавы. В нефтяной промышленности подшипники с вкладышами, залитыми баббитами, применяются в опорах различных центробежных насосов — секционных, магистральных и др. Такие вкладыши можно восстанавливать перезаливкой антифрикционного слоя.
Ремонт вкладышей включает следующие операции: удаление изношенного слоя антифрикционного сплава и подготовка поверхности вкладыша к заливке, подготовка антифрикционного сплава, заливка вкладыша, механическая обработка.
Изношенный слой баббита удаляют путём его выплавления газопламенными горелками, паяльными лампами или погружением подшипника в расплавленный сплав баббита того же состава, что и в подшипнике. При нагреве подшипника пламя направляют на тыльную сторону вкладыша; при этом в первую очередь расплавляется полуда, а баббит легко отстаёт от тела вкладыша. Поверхность вкладыша очищают металлической щёткой от остатков сплава и обезжиривают в кипящем 10%-ном растворе каустической соды в течение 2-5 минут, а затем промывают в горячей воде и сушат. Для лучшего соединения антифрикционного слоя с подшипником производят травление в 15%-ном растворе серной или 50%-ном растворе соляной кислоты с последующей нейтрализацией в 5-10%-ном растворе каустической или кальцинированной соды, подогретой до 80-90°С, промывкой в горячей воде и сушкой, Перед сушкой заготовку погружают в 3%-ный раствор буры с температурой 70-80°С для предохранения поверхности от окисления. Для лучшего сцепления сплава и вкладыша поверхность вкладыша подвергают лужению погружением его в расплавленное олово или баббит. Рабочую поверхность подшипника перед лужением покрывают флюсом для предохранения её от окислов и их удаления. Роль флюса выполняет нашатырь. Поверхности, не подлежащие лужению, покрывают мелом, разведённым в воде с небольшим количеством жидкого стекла. Заливка сплава производится литьём в форму или центробежным литьём. После остывания форму разбирают, поверхность в разъёме вкладыша очищают и растачивают. Минимальная толщина слоя баббита после механической обработки не должна быть менее 0,6 мм.
Смазочные канавки на рабочих поверхностях подшипников получают точением, фрезерованием, долблением, протягиванием, а также прорубают вручную. При этом кромки канавок должны быть сглажены, а сами канавки не должны доходить до торцов подшипников.
Источник
Изнашивание рабочих поверхностей втулок ремонт
Неисправности втулок цилиндров и способы их устранения
Трещины на втулке цилиндра.
Причины: чрезмерные механические напряжения, резкое охлаждение вследствие дефектов литья или структуры металла.
Способы устранения: трещины на зеркале цилиндра в исключительных случаях удалить разделкой (см. рис.); сквозные трещины в нижней части втулки заделать сшивкой, стяжками или хомутами; галтели опорных буртов с трещинами проточить (для наращивания металла использовать электродуговую наплавку).
Примечания: При проведенном висключительных случаях ремонте втулку подвергают гидравлическому испытанию со стороны огня на 1/3 длины втулки на давление 1,5 Рmax, со стороны воды — на давление не менее 0,68 МПа.
Откалывание верхнего посадочного бурта втулки цилиндра.
Причины: перекос втулки в блоке из-за низкой точности обработки, коррозии, попадания загрязнений под посадочную поверхность; несоответствие материала втулок; отсутствие галтели в переходе опорного бурта вследствие чрезмерных сил при затяжке крышек цилиндров; свободное колебательное перемещение втулок в нижнем опорном бурту, неравномерное охлаждение.
Способы устранения: точно обработать посадочные места втулки и блока, тщательно зачистить посадочные места перед постановкой, равномерно затянуть крышки цилиндра, индивидуально подогнать втулки к блоку, выбрать место перехода тела втулки в опорный бурт по радиусу (участок А на рис. а, б, в), изменить плечо опорной поверхности крышек на втулку и втулки на блок удалением металла (штрихпунктирные участки АБВГ) или переносом опорного бурта из плоскости Д в плоскость Е; проточить галтель и наплавить чугун по специальной технологии.
Примечания: Отклонение от перпендикулярности поверхности верхнего посадочного бурта оси втулки допускают не более, чем указано на чертежах и на рис. г в зависимости от отношения длины L втулки к ее диаметру D.
Износ и повреждение втулки цилиндров со стороны охлаждения.
Причины: Вибрационное разрушение от ударов поршня о втулку при перекладке, коррозия от действия охлаждающей воды; покрытие поверхности смазочным материалом.
Способы устранения: Язвенные разъедания заделать пластмассой, зачистить, произвести обработку охлаждающей воды хроматощелочной присадкой, уменьшить зазор между втулкой и поршнем для снижения силы удара при перекладке, использовать более стойкие материалы для покрытия.
Примечания: Если глубина кратеров разрушения достигает 10% толщины стенки втулки, необходимо произвести гидравлическое испытание втулок. Необходимо проверить состояние и зазоры в посадочных буртах и диаметры уплотнительных колец.
Повреждение резиновых уплотнительных колец втулок.
Причины: Высыхание, разрывы вследствие вибрационных колебаний и нарушения охлаждения, низкого качества материала колец; соприкосновение колец с острыми кромками или с кратерами, получившимися вследствие коррозии посадочных гнезд под кольца.
Способы устранения: Поднять и осмотреть втулки, восстановить канавки кольца проточкой, заполнить пластмассой кратеры, подобрать новые бесшовные кольца необходимого диаметра из маслостойкой и высокотемпературостойкой эластичной резины.
Примечания: Внутренний диаметр новых колец должен быть меньше на 5% диаметра выточки под кольцо. Наружный диаметр колец должен быть больше диаметра опорной поверхности блока на 20 — 25% толщины кольца.
Чрезмерный или неравномерный износ зеркала втулки цилиндра.
Причины: Низкое качество или несоответствие материалов, топлива и масла; попадание воздуха с высоким содержанием абразивных примесей; нарушение центровки движения, монтажных зазоров, подачи топлива в цилиндр, системы охлаждения; коррозия; наличие статического электричества и вибрации; большое число пусков, низкий уровень обслуживания и ремонтов.
Способы устранения: Расточить и отшлифовать цилиндровые втулки до размера ремонтного диаметра втулок поршней; применить хромовые гальванические покрытия, металлизацию, плазменную наплавку с последующим гидравлическим испытанием со стороны воды и огня; заменить поршни, поршневые кольца; твердость поршневых колец должна быть примерно на НВ 20 ниже, чем твердость втулки цилиндра.
Примечания: Предельно допустимые зазоры между тронком поршня и цилиндром (Δ — Dц— Dп) представлены на рисунке, где кривые 1 — 3 даны для дизелей с частотой вращения (с -1 ) соответственно 8,33; 2,5-8,33; 2,5.
Заедания поршня в цилиндре.
Причины: Отклонение размеров деталей ЦПГ от допустимых; нарушение системы смазывания, охлаждения; попадание кусочков кокса, поломанных колец между поршнем и цилиндром; прорыв газов из камеры сгорания и «сдувание» масляной пленки; неправильная сборка ЦПГ и центровка; вибрационные колебания и температурное расширение острых кромок выпускных окон.
Способы устранения: Осмотреть, провести дефектоскопию, необходимую обработку, проверить геометрические размеры, провести гидравлические испытания втулки и поршня со стороны воды и огня.
Примечания: Допустимое отклонение от цилиндричности втулки δ = 0,00082 D+0,37 мм для D=550÷600 мм; δ = 0,0021 D — 0,3 мм для D>600 мм.
Микрозадиры или микроизносы зеркала цилиндра.
Причины: Попадание воды со смазочным маслом; недостаточное количество масла; окисление масляной пленки кислородом свежего заряда и продуктами сгорания и ее разрыв; несоответствие сортов применяемых масел и применение высокосернистого топлива; нарушение системы охлаждения и центровки движения.
Способы устранения: Проверить и устранить причины возникновения дефекта, проконтролировать качество и соответствие смазочного материала, увеличить его количество.
Примечания: Способ измерения микрозадиров еще не найден.
Задиры зеркала втулки цилиндра.
Причины: Использование несоответствующего металла, смазочного материала; несоответствие геометрических размеров, шероховатости поверхности, режимов обработки; наличие острых кромок у поршневых колец, отслаивание покрытия поршневых колец поршня, деформация втулки вследствие тепловых или механических нагрузок; закоксовывание поршневых колец; недостаток смазочного материала и разрыв масляной пленки из-за попадания кокса. механических частиц или абразивов; смывание топливом смазочного материала, окисляемость поверхностей.
Способы устранения: Склонность к задирам можно уменьшить путем применения высококачественных масел с повышенными антизадирными свойствами, увеличением маслоемкости поверхностей трения благодаря обеспечению их оптимальной микрогеометрии и применению пористых материалов; не допускать отклонений форм деталей, в частности обеспечить точные геометрические размеры деталей ЦПГ; применять специальные покрытия (молибденирование, сульфоцианирование, фосфатирование, лужение, омеднение, сульфицирование, графитирование и т. п.); изготовлять детали из стойких к задирам материалов.
Примечания: Финишную обработку зеркала следует вести при определенной шероховатости, нужно создавать возможно большую опорную поверхность при обязательном наличии на обрабатываемой поверхности сетки углублений (микровпадин) для образования масляных карманов, обеспечивающих высокую маслоемкость поверхности трения.
Натиры на зеркале втулки цилиндра в районе выпускных окон.
Причины: Коробление втулки около перемычек окон вследствие перегрева; перекос поршня, нарушения пленки, смазочного материала.
Способы устранения: Проверить зазоры между поршнем м цилиндром; в районе выпускных окон произвести эксцентрическую расточку втулки цилиндра диаметром большим, чем основной (см. рис.).
Примечания: На некоторых дизелях отклонение от концентричности достигает 0,3 — 0,5 %.
Причины: Действие неравномерных монтажных сил, ударных импульсов во время работы; неравномерное температурное воздействие.
Способы устранения: Выпрессовать втулки; обмерить посадочные пояса и опорные бурты втулки и блока; проверить и заменить уплотнительные кольца; восстановить посадочные бурты.
Примечания: Требования к посадочным буртам приведены в конструктивных особенностях. Допустимо изменение системы охлаждения зарубашечного пространства для равномерного охлаждения втулки.
Наработок на зеркале цилиндра.
Причины: Отсутствие закруглений на кромках поршневых колец; образование нагара на поршнях и кольцах из-за плохого сгорания топлива, низкого качества и обилия смазочного материала.
Способы устранения: Проверить распыл форсунок, отрегулировать подачу смазочного материала для цилиндров; снять острую фаску с верхнего поршневого кольца.
Примечания: Форму поршневых компрессионных колец определяет дизелестроительный завод.
Ступенчатая выработка в зоне остановки верхнего поршневого кольца в ВМТ.
Причины: Естественное изнашивание; неудовлетворительное смазывание зеркала цилиндра; несоответствие металла колец и втулки; низкое качество распыла и сгорания топлива.
Способы устранения: Восстановить выработанный лоясок вместе со всей рабочей поверхностью втулки плазменным напылением, наплавкой или хромированием.
Примечания: Перед восстановлением проводят ультразвуковую дефектоскопию на отсутствие трещин и гидравлическое испытание.
Выкрашивание азотированного слоя, появление цветов побежалости и коррозии, наволакивание металла.
Причины: Перегрев вследствие заедания поршня в цилиндре.
Способы устранения: Шлифовать, хонинговать втулки цилиндра под ремонтный размер.
Примечания: Параметр шероховатости поверхности, отклонение от круглости и продольного сечения не должны превышать номинальных допусков.
Кавитационное выкрашивание металла опорного бурта перпендикулярно опорной поверхности.
Причины: Пульсирующее воздействие воды, водяных паров и воздуха с высокими температурой и давлением через относительно малый зазор вследствие отвода охлаждающей воды ниже опорного бурта.
Способы устранения: Установить резиновое уплотнительное кольцо, проточить по радиусу поврежденный участок или снять нижний слой опорного бурта и установить проставочное кольцо; сместить центр опоры крышки, проточив опорную поверхность под крышку на втулке; уменьшить плечо с опорным буртом.
Примечания: При установке резиновых колец необходимо проверить, соответствует ли теплостойкость резины температуре канавки.
Откалывание кромок продувочных и выпускных окон.
Причины: Задевание кромок поршневых колец за кромки окон, деформация втулки; попадание посторонних предметов или кусочков поломанных поршневых колец.
Способы устранения: Строго соблюдать размеры кромок окон.
Примечания: Схема закругления кромок окон показана на рис. а для выпускных окон, на б — для продувочных окон.
Размеры кромок окон во втулках цилиндров для некоторых тихоходных судовых дизелей должны быть (см. рис.) а≥15÷20; в 2÷3, g≥10÷20; l≥1÷3;
Обрыв втулки цилиндра.
Причины: Дефекты металла: неправильная центровка и обжатие.
Способы устранения: При каждом подъеме втулок проводить дефектоскопию, особенно верхнего посадочного бурта; при необходимости проточить бурт до чистого металла.
Примечания: Для некоторых дизелей типа ДКРН предусмотрено страхующее устройство на случай обрыва втулки (см. рис.).
Чрезмерная коррозия наружной поверхности втулки цилиндра.
Причины: Низкое качество воды для охлаждения дизеля; резкая смена температуры при переменных режимах; отсутствие или неисправность протекторов при охлаждении забортной водой.
Способы устранения: Очистить втулку с помощью химических средств при значительном разъедании, произвести поверочный расчет втулки на прочность; допускается антикоррозионное покрытие втулки.
Примечания: При глубине коррозии более 20% толщины стенки необходимо провести гидравлическое испытание со стороны огня. Зависимость интенсивности изнашивания втулки цилиндра от температуры охлаждения воды показана на рис.: 1, 2 — соответственно для двухтактных и четырехтактных дизелей.
Источник