Ремонт деталей типа валов
РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ И МЕХАНИЗМОВ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Ремонт валов и шпинделей
Вал — это деталь машины, передающая крутящий момент и поддерживающая вращающиеся детали. Ось — вращающаяся или неподвижная деталь машины и механизма, служащая для поддержания вращающихся частей, но не передающая крутящего момента.
Валы бывают прямые (рис. 53, а), эксцентриковые (рис. 53, б), коленчатые. Особую группу валов составляют шпиндели (рис. 53, в) — вращающиеся валы станков с устройством для закрепления заготовок (например, у станков токарной группы) или режущего инструмента (например, у сверлильных, фрезерных и других станков).
Рис. 53. Прямой (а) и эксцентриковый (б) валы и шпиндель (в): 1, 3 и 5 — посадочные поверхности; 2 и 4 — шейки; 6 и 7 — оси
Валы могут быть гладкими или ступенчатыми. Образование сту Износ, мм
Способы ремонта
Восстанавливают хромированием, при этом предварительно шлифуют шейку для устранения рисок и отклонения от цилиндричности
Более 0,15
Протачивают и шлифуют под очередной ремонтный размер с заменой сопряженной детали или запрессовывают на шейки валов компенсационные
Износ, мм
Способы ремонта
втулки, которые обтачивают и шлифуют на номинальный размер
Более 0,2 (на сторону)
Восстанавливают вибродуго вой наплавкой, осталиванием, электромеханическим способом и ферромагнитными порошками в магнитном поле
Погнутые валы выправляют горячим или холодным способом. (Горячей правке подвергают валы, диаметр которых больше 50 мм.) Холодная правка валов может выполняться вручную с помощью винтовых скоб, рычагов, приспособлений под прессом. Сущность ее заключается в том, что приложенное усилие вызывает остаточные деформации и деталь восстанавливается, приобретая первоначальные свойства. При холодной правке с помощью пресса или скобы вал располагают на двух опорах выгнутой стороной к нагружающему устройству (винту, ползуну) и нагружают так, чтобы его прогиб в противоположную сторону был примерно равен первоначальному прогибу (лишь затем восстанавливают его первоначальную точность по прямолинейности).
Скобу для правки валов (рис. 54) накладывают на вал 5 захватами 3 и 6 так, чтобы винт 1 своим упором 4 находился против места выгиба вала (захваты можно раздвигать на осях 2 гайки в пределах 70. 300 мм). Вращая винт, выправляют вал в этом месте и по индикатору (на рисунке не показан) проверяют его биение. Затем скобу последовательно перемещают на другие участки и повторяют операцию до тех пор, пока вал не будет выправлен.
Передвижной ручной пресс (рис. 55), также служащий для правки валов, располагают основанием 5 на направляющих токарного станка и по индикатору 9 находят место наибольшего прогиба вала 8. Балочку 3 с подвижными опорами 7 и 2 настраивают гайкой 4 так, чтобы опоры соприкасались с образующей рихтуемого вала.
Затем правят вал винтом 10 через про-кладку 1 из мягкого металла. Последовательное перемещение пресса по направляющим на другие участки осуществляется рукояткой 6.
Изогнутые валы диаметром до 30 мм можно править наклепом. Процесс состоит в том, что вал кладут выгнутой частью вниз на плиту (рис. 56) и легким молотком наносят частые удары, пока он не выпрямится. (Удары наносят с обеих сторон выгнутой части, ограниченной углом 120 град.)
Рис. 54. Скоба для правки валов:
1 — винт; 2 — ось; 3 и 6 — захваты; 4 — упор; 5 — вал
Рис. 55. Ручной пресс для правки валов:
7 — прокладка; 2 и 7 — опоры; 3 — балочка; 4 — гайка; 5 — основание; б — рукоятка; 8 — вал; 9 — индикатор; 10 — винт
Источник
Ремонт и монтаж валов
Ремонт валов
Вали и оси, применяемые в оборудовании, характеризуются большим разнообразием форм, размеров и материалов, из которых они изготовлены.
В процессе эксплуатации валов изнашиваются посадочные места шеек валов, шпоночные канавки, шлицы, резьба, появляется изгиб вала.
Способ ремонта изношенного вала выбирают в зависимости от характера и размеров дефекта, а также технической оснащенности ремонтной базы.
Шейки валов, имеющие небольшие царапины, риски, овальность до 0,1 мм, ремонтируют шлифованием. Если износ значительный, шейки валов протачивают и шлифуют под очередной ремонтный размер, при этом диаметр шеек при ударной нагрузке не должен уменьшаться более 5 %, а при спокойной нагрузке более 10 %.
В тех случаях, когда необходимо восстановить первоначальные размеры шеек, на шейки после их обточки напрессовывают переходные втулки, которые затем обтачивают и шлифуют. Изношенные поверхности валов можно ремонтировать также наращиванием металла металлизацией, хромированием, наплавкой и другими методами.
Рисунок – Способы наплавки поверхностей валов
а – вдоль вала; б – по спирали.
Трещины на валах заделываются сваркой. Для этого участок, охваченный трещиной, на всю глубину обрабатывают под сварку (снимают фаски, зачищают свариваемые поверхности). Сварку трещин следует проводить как можно быстрее, чтобы предотвратить закалку металла шва и околошовной зоны, иначе шов может оказаться хрупким.
Поломанные валы восстанавливают сваркой. Прочность восстановленного вала на участке сварки обычно не превышает 60 % прочности целого вала. Поэтому ответственные, сильно нагруженные валы при поломке не ремонтируются, а заменяют новыми.
Рисунок – Способы сварки поломанных валов
а – только с подготовкой шва; б – с центрирующим шплинтом; в – с центрирующей шпилькой; г – со вставкой.
Рисунок – Кондуктор для сварки поломанных валов
1 – поломанный вал; 2, 3 – крепежные планки; 4 – жесткая рама; 5 – центровочная линза
Погнутые валы выправляют механическим способом в холодном состоянии или при нагреве. Правку проводят в центрах с помощью пресса или домкрата.
Рисунок – Пресс для правки валов
1, 6 – подвижные винты; 2, 4 – призмы; 3 – выпрямляемый вал; 5 — рама
Незначительную погнутость небольших валов (до 0,05% длины) можно выправить молотком с шаровой головкой.
Валы больших диаметров можно выправить путем местного нагрева пламенем горелки до 200 – 600 °С. Температура нагрева и время выдержки при этой температуре должны быть тем выше, чем больше диаметр и прогиб вала. Нагревают только участок прогиба, остальные поверхности защищают от действия пламени горелок. Вал должен остывать медленно, поэтому его оборачивают асбестом. При исправлении больших прогибов методом нагрева восстановленный вал следует отжечь, чтобы снять остаточные напряжения.
Изношенные шпоночные пазы ремонтируют:
— обработкой пазов обеих деталей до следующего по стандарту большего размера шпоночного соединения (кроме пазов в ответственных деталях);
— заваркой шпоночных пазов электронаплавкой с обработкой новых в другом месте;
— заваркой стенок изношенных пазов больших размеров с последующим фрезерованием до стандартного размера.
При износе шлицев их можно ремонтировать путем раздачи зубьев вручную, на токарном или строгальном станках.
Сорванную и забитую резьбу на валу прорезают на другой диаметр, а если это сделать нельзя, то ее заваривают и нарезают новую. Возможна также посадка втулки на проточенное место и нарезание не ней резьбы прежнего размера.
Рисунок – Установка резьбовой втулки на вал
1 – вал; 2 – втулка; 3 – стопорный штифт
Монтаж валов
Валы и оси устанавливают при сборке таким образом, чтобы они занимали правильное положение в пространстве по отношению к базовой детали и другим валам и осям. Это обычно достигается правильной сборкой опор, в которых они покоятся.
Тяжелые валы устанавливают в опоры с помощью подъемных механизмов. При этом валы стропятся пеньковым канатом или стальным тросом, но обязательно с деревянными подкладками, что позволяет предохранить обработанную поверхность валов и деталей, закрепленных на них, от повреждений.
Установка и выверка валов почти всегда связаны с регулированием положения, а иногда и соответствующей обработкой (подшабриванием) подшипников. Одновременно с точным соблюдением положения оси вала добиваются такого сопряжения подшипников с валом, чтобы в пределах допустимых зазоров между ними он проворачивался вокруг своей оси легко и плавно. Шейки валов должны прилегать к соответствующим вкладышам равномерно по всей опорной поверхности. Равномерность контакта проверяют по отпечаткам как на вкладыше, так и на поверхности вала (проверка на краску).
При сборке машин очень важно точно выдержать взаимное расположение валов.
Параллельность валов проверяют штангенциркулем. С его помощью измеряют расстояние между образующими проверяемых валов в нескольких точках, добиваясь равенства результатов замеров путем регулировки положения осей, т. е. подшипников.
Перпендикулярность валов проверяют с помощью специальных угольников.
Горизонтальность валов проверяют уровнемером с призматической опорной поверхностью.
Вертикальность валов проверяют с помощью отвеса.
В монтажной и ремонтной практике часто приходится проверять соосность совместно работающих валов. Соосность валов может быть нарушена в результате радиального смещения осей валов, остающихся параллельными друг другу, или наклона осей, вследствие чего валы оказываются расположенными в разных плоскостях, пересекающихся друг с другом.
Выверка соосности валов называется центровкой. Плохая центровка является причиной быстрого выхода из строя подшипников, узлов уплотнения (сальников), деталей соединительных муфт и самих валов.
Центрируемые валы проверяют одновременно на радиальное смещение и перелом осей в месте соединения. Способ центрирования зависит от конструкции и размеров валов, а также от деталей, насаженных на их концы.
Если на стыкуемые концы валов насажены детали, наружные цилиндрические поверхности которых обработаны концентрично посадочным отверстиям (полумуфты, шкивы), достаточная точность центровки достигается с помощью линейки. К поверхности детали на конце одного из валов прикладывают жесткую линейку и измеряют расстояние между ней и поверхностью детали на другом валу и расстояние между торцами этих деталей в плоскости линейки по периферии. Если валы не смещены и являются соосными, то при совместном их проворачивании эти расстояния должны быть постоянными в любом положении.
Если на концах валов нет точно обработанных деталей, то для их центровки используют специальные приспособления.
Рисунок – Проверка соосности вала.
а – центровка вала по муфтам; б – центровка с использованием индикаторов;
Источник
Ремонт деталей типа «вал» и «втулка»
РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВАЛОВ
Большинство деталей этого типа в процессе работы воспринимают значительные крутящие моменты (валы, шпиндели) или знакопеременные осевые нагрузки (штоки, плунжеры и т.п.).
На валах, воспринимающих большие нагрузки, которые направлены перпендикулярно к оси, наблюдаются прогибы. Последние приводят к эксцентричному вращению вала и, как следствие этого, к быстрому изнашиванию опорных поверхностей. В местах посадки шестерен, шкивов или кулачковых муфт происходит разрушение или смятие шпоночного паза. Наиболее характерными дефектами валов являются:
1) износ поверхностей трения в опорах;
2) износ поверхностей, сопрягаемых с подшипниками качения;
3) разрушение или смятие шпоночных пазов;
4) изгиб оси вала;
5) износ резьбовых поверхностей.
У деталей, передающих нагрузки вдоль оси и работающих в направляющих втулках или сальниковых устройствах, основными дефектами являются:
1) износ трущихся поверхностей;
2) продольный изгиб вала;
3) износ резьбовых поверхностей.
В соответствии с систематизацией дефектов, встречающихся в деталях данного типа, можно обобщить и способы ремонта этих деталей. Восстановление размеров изношенных шеек вала ведется двумя путями — восстановлением первоначальных и введением ремонтных размеров. Так как в последнем случае может произойти ослабление вала, то наиболее правильным следует считать восстановление первоначальных размеров. Для этого применяют следующие способы ремонта: электродуговую наплавку, металлизацию, вибродуговую наплавку, хромирование, осталивание и полимерные покрытия.
Шейки валов буровых лебедок, насосов и трансмиссий силовых приводов, а также изношенные поверхности ствола вертлюга рекомендуется наращивать металлизацией, так как их изготовляют из сталей, чувствительных к перегреву.
Изношенные шпоночные пазы на валах восстанавливают несколькими способами. Если шпоночное соединение не должно фиксировать положение сопрягаемой детали относительно вала, то под некоторым углом к старому пазу размечают и фрезеруют новый паз по первоначальным размерам. Если шпоночное соединение строго фиксируется, то необходимо восстанавливать изношенный паз. Обычно наплавляют смятые кромки или шпоночный паз полностью, и фрезеруют новый паз на месте наплавки.
Вал с изношенной поверхностью или с наращенным слоем подвергают механической обработке для получения требуемой формы, размеров и шероховатости поверхности.
Установочными базами при механической обработке в большинстве случаев служат центровые отверстия и реже наружная цилиндрическая поверхность.
Наиболее сложно ремонтировать коленчатые валы. У большинства машин поршневого типа (насосы, компрессоры, двигатели внутреннего сгорания) это одна из наиболее ответственных и дорогостоящих деталей. Основными видами разрушения коленчатых валов являются износ рабочих поверхностей коренных и мотылевых шеек, а также изгиб вала и расхождение щек. Механическую обработку восстанавливаемых шеек коленчатых валов быстроходных двигателей осуществляют на специализированных шлифовальных станках. Коленчатые валы тихоходных двигателей, компрессоров, насосов с относительно большими габаритами обрабатывают, как правило, на токарных станках.
При обработке коренных шеек вал устанавливают в центрах токарного или шлифовального станка. Для придания жесткости валу щеки его распирают параллельно шатунным шейкам распорками или специальными домкратами. Установка вала на станке более усложнена при обработке шатунных шеек. Прежде чем установить вал на станке на первую и последнюю коренные шейки надевают специальные приспособления — центросместители, которые определяют новую линию центров, а затем вал с центросместителями устанавливают в центрах станка. На патроне передней бабки и на центросместителе со стороны задней бабки станка крепят контргрузы, масса которых уравновешивает часть вала, вращающуюся эксцентрично. Для повышения жесткости вал специальными винтовыми распорками распирается в патрон и центросместитель (рис. 11.1). После установки и выверки вала производят механическую обработку.
После заварки следует провести отпуск для снятия внутренних напряжений. Если это сложно для всего вала, то производят местный отпуск в зоне заварки трещины. Для этого газовой горелкой нагревают сварной шов и прилегающую к нему зону до температуры 150-200°С, а затем нагретые места быстро закрывают асбестом и медленно охлаждают. При глубоких трещинах в щеке вала, но без его поломки, на дефектную щеку устанавливают стальной бандаж, предварительно нагретый до 260°С. Бандаж, остывая, надежно стягивает и усиливает щеку вала. Перед установкой бандажа щеку стягивают при помощи фасонной шпонки.
Одна из часто встречающихся операций при ремонте валов оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи — правка. В зависимости от диаметра и прогиба валы можно править в холодном и нагретом состояниях. Обычно длинные валы диаметром 10-100 мм при местном прогибе до 0,008 от длины вала правят в холодном состояний. При большей величине стрелы прогиба и больших диаметрах править валы рекомендуется с нагревом.
Отремонтированный вал должен быть проверен магнитной дефектоскопией или другим методом на отсутствие внутренних трещин.
РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВТУЛОК
К деталям типа втулок относятся вкладыши подшипников, направляющие втулки, детали сальниковых уплотнений, гильзы цилиндров компрессоров, цилиндровые втулки насосов и др. Основные дефекты деталей этого типа — износ наружных, внутренних цилиндрических и торцовых поверхностей, износ резьб, задиры и риски на трущихся поверхностях, трещины.
При ремонте подобных деталей вначале устраняют трещины, а затем наращивают изношенные рабочие поверхности способами наплавки, металлизации, гальваническими и пластмассовыми покрытиями или заливкой антифрикционными сплавами. В отдельных случаях, например, при ремонте гильз двигателей внутреннего сгорания, цилиндровых втулок насосов и компрессоров применяют способ ремонтных размеров или дополнительных ремонтных деталей.
РЕМОНТ СМЕННЫХ ЦИЛИНДРОВЫХ ВТУЛОК
Сменные цилиндровые втулки обычно применяют в машинах поршневого типа — компрессорах, насосах, двигателях внутреннего сгорания, скважинных штанговых насосах и др. Характерным дефектом этих деталей является износ внутренней рабочей поверхности, что приводит к увеличению зазора между трущимися поверхностями поршня и втулки и, следовательно, к нарушению плотности сопряжения. Несмотря на то, что цилиндровые втулки различных машин могут отличаться формой и размерами, процесс их ремонта аналогичен.
Цилиндровую втулку обычно ремонтируют способом ремонтных размеров. В зависимости от размера втулки выбирают станочное оборудование. Для малогабаритных втулок — гильз используют вертикальные расточные станки, а окончательную обработку выполняют на специальных хонинговальных станках.
Крупногабаритные втулки обычно растачивают на горизонтальных расточных станках многорезцовыми головками, закрепленными на бортштанге. После расточки поверхность подвергают шлифованию и хонингованию.
При коррозионно-механическом разрушении наружных уплотнительных поясков или буртов рекомендуется перед растачиванием внутренней поверхности втулки предварительно нарастить пояски и бурты наплавкой. Следует иметь в виду, что высокая температура при наплавке может вызвать коробление, а иногда и образование трещин. Поэтому лучше применять металлизацию или газовую наплавку с использованием медных электродов и в качестве флюса — буру. После наплавки уплотнительные
Источник