Ремонт деталей класса «Валы», «Втулки», «Диски». Восстановление шлицевых и шпоночных пазов
В процессе эксплуатации у валов и осей изнашиваются посадочные шейки, шпоночные канавки и шлицы, повреждаются резьбы, поверхности валов, центрирующие отверстия, а также происходит изгиб валов.
Способ ремонта выбирают после того, как соответствующей проверкой установят характер и степень износа.
Характерные дефекты валов:
1) износ пов-ти трения в опорах;
2) износ сопрягаемых пов-тей с подшипниками качения;
3) разруш-е или смятие шпоночных пазов;
4) изгиб оси вала;
5) повреждение или износ резьбовых соединений;
6) продольный изгиб вала.
Валы и оси выбраковываются, если в них есть трещины и изношены посадочные места сверх предельных размеров. Особое внимание при дефектовке уделяют контролю коленчатых валов. Трещины выявляют наружным осмотром или одним из методов дефектоскопии.Предельные размеры посадочных мест, шлицев, шпоночных канавок оценивают при помощи скоб, шаблонов, колец и др.
Выбор метода восстановления обусловливается технико-экономическими соображениями, сроками службы отремонтированных деталей и наличием необходимого оборудования.
Изношенные шпоночные пазы могут быть восстановлены следующими методами:
1) вводят ремонтный размер, увеличивая ширину паза, но не более чем на 15%, что при сборке с сопрягаемой деталью потребует применения ступенчатой шпонки;
2) фрезеруют новый паз под некоторым углом к старому, если это позволяет прочность вала или конструкция узла;
3) наплавляют стенки паза или заваривают его полностью, а затем фрезеруют по заданным размерам.
РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВТУЛОК
К деталям типа втулок относятся вкладыши подшипников, направляющие втулки, детали сальниковых уплотнений, гильзы цилиндров компрессоров, цилиндровые втулки насосов и др.
Подшипники скольжения, широко используемые в компрессорах, двигателях внутреннего сгорания, насосах и в других машинах, выполнены в виде вкладышей, покрытых антифрикционным материалом, а также в виде втулок из цветных сплавов или биметалла.
Для малогабаритных втулок — гильз используют вертикальные расточные станки, а окончательную обработку выполняют на специальных хонинговальных станках.
При восстановлении изношенных посадочных поверхностей в горловине способом дополнительных ремонтных деталей растачивают эти поверхности на больший диаметр с последующей запрессовкой втулок и расточкой их под посадочный размер стаканов подшипников Восстановление деталей класса «диски с гладким периметром».
К классу диски относятся детали с соотношением их высоты к наибольшему диаметру менее 0,5. К ним относятся маховики, диски сцепления, тормозные барабаны и т.п.Для их изготовления применяют в основном чугун или листовую сталь. Форма и конструкция данных деталей очень разнообразна. В зависимости от назначения они могут иметь торцевые, наружные и внутренние цилиндрические поверхности, гладкие и резьбовые цилиндрические отверстия. Установочными базами при механической обработке служат, как правило, наружные и внутренние цилиндрические поверхности и торец.
Типовой технологический процесс восстановления.
Последовательность типового технологического процесса восстановления следующая:
1. Подготовка поверхности под сварку и наплавку;
2. Подготовка поверхности под постановку ДРД;
3. Постановка ДРД и их фиксация;
4. Заварка отверстий ДРД и наплавка обломов;
5. Механическая обработка наплавленных поверхностей и установленных ДРД;
6. Обработка отверстий под ремонтный размер;
7. Точение и шлифование цилиндрических и торцевых рабочих поверхностей;
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
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