Ремонт износа шеек вала

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Ремонт — шейка — вал

Ремонт шейки вала , сопрягаемой с опорой, основывается восстановлением задаваемой сборочной посадки узла. Поэтому прежде чем приступить к восстановлению шейки вала, производятся замеры трущихся поверхностей шейки вала и втулки или вкладышей подшипника, а также изучается состояние поверхностей трения. По результатам замеров определяется степень износа шейки вала или вкладыша втулки, а по состоянию поверхности определяется, каким способом лучше восстанавливать изношенные поверхности. [1]

Металлизацию целесообразно применять для ремонта шеек валов , бронзовых втулок, восстановления посадочных мест сопряженных деталей, а также в тех случаях, когда ремонт детали необходимо выполнить на месте, без разборки оборудования. [2]

Независимо от используемого технологического оборудования ремонт шеек вала состоит из следующих основных операций. [4]

Вкладыши с уменьшением внутреннего диаметра на — 0 05 устанавливают в случае износа подшипников без ремонта шеек вала первого стандарта при условии, что их конусность и эллипсность не превышают допустимой величины 0 05 мм. Вкладыши с уменьшением — 0 30 применяют аналогично для шеек второго стандарта. Вкладыши остальных размеров применяют после шлифования шеек вала. [5]

В дизеле ЯАЗ-204 при износе свинцовистой бронзы в двух крайних втулках и рабочей поверхности алюминиевых вкладышей средних шеек вала производится развертывание их в случае ремонта шеек вала хромированием или металлизацией. [6]

Расточке и шлифовке шеек подлежат валы, у которых овальность или конусность выходят за пределы, указанные в таблице ИЗ, или если продольные риски имеют глубину более 0 1 мм. После ремонта шейки вала должны иметь овальность не более 0 02 мм. [7]

Поэтому наиболее правильным следует считать ремонт шейки вала , когда восстанавливаются ее первоначальные размеры. [9]

В ходе шлифования осуществляют контроль за центровкой вала по его Обработанной нерабочей поверхности. Размер, до которого необходимо шлифовать шейки вала, определяется наименьшим диаметром шеек, причем допуск на отклонения диаметра шеек друг от друга одного вала не должен превышать 0 05 мм. Если ремонт шеек вала осуществляется несколько раз, то перед последующим ремонтом необходимо производить проверочный расчет-шеек на прочность. Приблизительно считают, что не следует уменьшать диаметр шейки вала больше чем на 3 % от ее начального размера. [10]

Для правильного шлифования вала необходима выверка опорных подшипников, чтобы исключить биение вала. В ходе шлифования осуществляют контроль за центровкой вала по его обработанной нерабочей поверхности. Размер, до которого необходимо шлифовать шейки вала, определяется наименьшим диаметром шеек, причем допуск на отклонения диаметра шеек одного вала друг от друга не должен превышать 0 05 мм. Если ремонт шеек вала осуществлялся несколько раз, то перед последующим ремонтом необходимо производить проверочный расчет шеек на прочность. Приблизительно считают, что не следует уменьшать диаметр вала больше, чем на 3 % от его начального размера. [11]

Для правильного шлифования вала необходима выверка опорных подшипников, чтобы исключить биение вала. Шлифовальный круг 3 устанавливают по верхней образующей шейки вала 2, а вал компрессора вращают вручную в сторону, противоположную вращению шлифовального круга. В ходе шлифования осуществляют контроль за центровкой вала по его обработанной нерабочей поверхности. Размер, до которого необходимо шлифовать шейки вала, определяется наименьшим диаметром шеек, причем допуск на отклонения диаметра шеек одного вала друг от друга не должен превышать 0 05 мм. Если ремонт шеек вала осуществлялся несколько раз, то перед последующим ремонтом необходимо производить проверочный расчет шеек на прочность. Приблизительно считают, что не следует уменьшать диаметр вала больше, чем на 3 % от его начального размера. [12]

Для правильного шлифования вала необходима выверка опорных подшипников, чтобы исключить биение вала. Шлифовальный круг 3 устанавливают по верхней образующей шейки вала 2, а вал компрессора вращают вручную в сторону, противоположную вращению шлифовального круга. В ходе шлифования осуществляют контроль за центровкой вала по его обработанной нерабочей поверхности. Размер, до которого необходимо шлифовать шейки вала, определяется наименьшим диаметром шеек, причем допуск на отклонения диаметра шеек одного вала друг от друга не должен превышать 0 05 мм. Если ремонт шеек вала осуществлялся несколько раз, то перед последующим ремонтом необходимо производить проверочный расчет шеек ка прочность. Приблизительно считают, что не следует уменьшать диаметр вала больше, чем на 3 % от его начального размера. [13]

Для экономичной и надежной работы двигателя необходимо обеспечить соответствующее сжатие рабочего тела в цилиндрах. С течением времени вследствие износа поршневых колец и потери плотности клапанов утечки рабочего тела из цилиндра возрастают, сжатие уменьшается, и работа двигателя ухудшается. Во избежание этого периодически производят ремонт ( притирку) клапанов и замену поршневых колец. Из числа прочих деталей двигателя наибольшему износу подвержены вкладыши подшипников коленчатого вала и его шейки, а также втулки рабочих цилиндров. Уход за вкладышами состоит в поддержании правильного зазора между вкладышем и шейкой ( перетяжка подшипника) и в замене изношенных вкладышей новыми. Ремонт шеек вала состоит из шлифовки их для устранения неровностей. Втулки рабочих цилиндров при ремонте также либо шлифуются, и тогда требуется установка нового поршня большего диаметра, либо заменяются новыми, меньшего диаметра, в соответствии с износом поршней. [14]

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 валов

В буровом и нефтепромысловом оборудовании детали этого класса весьма многочисленны; сюда относятся валы лебедок, редукторов, коробок перемены передач, оси кронблоков и талевых блоков, стволы вертлюгов, пальцы крюков, оси центробежных насосов, плунжеры и штоки буровых, цементировочных и других насосов объемного действия и т. п.

Функционально детали этого класса могут работать в различных условиях нагружения: передавать значительные крутящие моменты (валы), служить для поддержки вращающихся деталей (оси), преобразовывать вращательное движение в возвратно-поступательное (коленчатыке валы), воспринимать знакопеременные осевые нагрузки (штоки, плунжеры).

По конструкции валы подразделяются на несколько групп: гладкие, ступенчатые, шлипевые, со шпоночными канавками, с резьбой, полые, с коническими поверхностями и др. Широкое распространение получили валы, в которых сочетаются разные виды поверхностей. Из валов общего назначения в нефтяном машиностроении наиболее распространены ступенчатые валы — это валы редукторов станков-качалок, роторов, центробежных насосов, буровых лебедок и пр. Валы имеют диаметр 50-150 мм. Применяются также длиннномерные валы длиной 7000-8000 мм, в основном, в скважинном оборудовании (валы турбобуров, центробежных погружных насосов и др.).

В зависимости от характера соединения валов со смежными деталями, степени нагруженности, качества смазки и других факторов после некоторого периода работы у валов появляются различные дефекты. Наиболее характерны следующие дефекты: износ трущихся поверхностей; I изгиб или скручивание вала; износ резьбовых поверхностей; нарушение плотности посадки со-пряженной детали на вал; нарушение креплений (поломка фиксирующих штифтов или винтов); поломка вала. У деталей, передающих осевые нагрузки, возможен также продольный изгиб.

Способ ремонта валов выбирают после установления характера и степени дефекта, руководствуясь технико-экономическими соображениями, сроком службы отремонтированных деталей и наличием необходимого оборудования.

Несмотря на разнообразие конструкций валов, при их восстановлении возникают общие технологические задачи, в числе которых:

— выбор технологических баз;

— обеспечение нормированных технической документацией размеров, геометрической формы и шероховатости восстанавливаемых поверхностей;

— обеспечение соосности посадочных поверхностей;

— обеспечение параллельности боковых поверхностей шлицевых и шпоночных пазов оси вала;

— ограничение радиального и торцового биения;

— получение необходимой твердости рабочих поверхностей детали;

— достижение прочности сцепления нанесенных слоев покрытия (если применяется такой способ восстановления).

В начале ремонта валов устанавливают возможность использования технологической базы завода-изготовителя, которой в большинстве случаев являются центровые отверстия. В случае повреждения этих отверстий их исправляют на токарных станках с помощью центровочных сверл.

После исправления центровых отверстий проверяют и при необходимости исправляют криволинейность вала.

Наиболее часто дефекты у валов появляются на посадочных поверхностях под подшипники. Рекомендуется поверхности под подшипники восстанавливать при износе более 0,017-0,060 мм, поверхности неподвижных соединений (места под ступицы деталей) — при износе более 0,04-0,13 мм, поверхности подвижных соединений — при износе более 0,4-1,3 мм, под уплотнения — более 0,15-0,20 мм, шлипевые поверхности — при износе более 0,2-0,5 мм, боковые поверхности шпоночных пазов — при износе 0,065-0,095 мм.

Ремонт изношенных шеек валов возможен двумя путями: введением ремонтных размеров или постановлением первоначальных. В обеих случаях неправильную форму шеек (овальность, конус­ность) и дефекты их поверхности (выработка, задиры, царапины) устраняют проточкой на токарных станках и, при необходимости, последующей обработкой на шлифовальных станках или шлифовальными головками на токарных станках. В случае незначительного износа шеек закаленных валов их обрабатывают только шлифованием.

Шейки валов, имеющие значительный износ или другие дефекты, обтачивают под ремонтный размер, если это позволяет конструкция сопряженной детали и ее прочность. II зависимости от нагруженности вала допускается уменьшение диаметра шеек на 5-10%. В других случаях для восстановления номинальных размеров применяют различные виды наплавки (вибродуговую, в среде углекислого газа и пр.), металлизацию, хромирование, осталивание и другие методы.

Для восстановления поверхностей неподвижных сопряжений применима электроконтактная приварка металлического слоя (ленты, проводки), а при износе таких поверхностей из сырых сталей 10 0,4 мм и термообработанных до 0,2 мм эффективно электромеханическое высаживание и выглаживание, т. к. при этом не требуется дополнительного материала, упрочняется поверхностный слой, повышается износостойкость и усталостная прочность. Для высадки применяют пластину из твердого сплава с шириной фаски 0,3-0,4 мм.

Поверхности шеек вала под наплавку восстанавливают преимущественно при износах более 0,5 мм. Для этого их обтачивают так, чтобы наплавляемый слой металла имел одинаковую толщину по всей длине шейки вала, т. к. различная толщина слоя наплавки приводит к его отслаиванию. Выбираемый электрод должен обеспечить необходимую твердость наплавленного слоя. Для наплавки шеек валов из конструкционных сталей рекомендуются электроды с покрытием ОММ-5, МЭЗ-0,4, УМ-7, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85.

Для наплавки поверхностей валов высокой износоустойчивости применяют электроды марок ЭНХ-20, ЭНХ-25, И1Х-30, ЭНХ-45, ЭНХ-50. Наплавку ведут с перекрытием валиков швов на 30-50% (рисунок 111, а). Толстые короткие валы наплавляют вкруговую, как это показано на рисунке 112, а. Тонкие валы наплавляют продольными швами, накладывая их поясами шириной 50-60 мм поочередно с диаметрально противоположных сторон, причем, в определенной последовательности, указанной на рисунок 112, б

а — правильная; б — неправильная

Рисунок 111 — Схема наплавки поверхности вала

а — круговая; б — продольная

Рисунок 112 — Последовательность наплавки металла на вал.

Детали из закаливающихся сталей требуют перед наплавкой подогрева до 250-300° С. Восстановленные валы могут быть упрочнены закалкой нагревом ТВЧ, которая повышает усталостную прочность восстановленных наплавкой деталей более чем на 100%, а поверхностную твердость Щ до 200%.

Шейки валов, выполненных из сталей, чувствительных к перегреву, рекомендуется наращивать; металлизацией. Это относится, например, к валам буровых лебедок, буровых насосов, трансмиссий силовых приводов и др. Металлизацию можно применять для восстановления шеек и цапф валов, если толщина наносимого слоя не превышает 10 мм. Поверхность участка вала под металлизацию предварительно должна быть подготовлена нарезкой для улучшения сцепления наплавляемого металла с основным.

Первоначальные размеры шеек и цапф валов могут восстанавливаться осталиванием. При небольшой величине износа, не превышающей 0,10-0,15 мм на сторону, для восстановления размеров применимо хромирование.

Изношенные поверхности валов можно восстанавливать применением ремонтных втулок. Втулка насаживается на вал прессовой посадкой или в горячем виде, подогретая до 480-500°С, а затем обрабатывается до необходимого размера обточкой, шлифованием или другими требуемыми способами. На шейки коленчатого вала устанавливают составные втулки из двух половин; их предварительно крепят к валу электрозаклепками, затем обваривают места стыка и, наконец, приваривают к валу и подвергают механической обработке.

Ремонтные втулки могут восстанавливаться с применением эпоксидного клея. Для этого цапфу или шейку вала протачивают так, чтобы остающаяся после обработки толщина втулки была не менее 2 мм. После подготовки сопрягаемые поверхности вала и втулки покрывают клеем и сажают втулку на место, не поворачивая ее. Применение этого способа требует растачивания сопряженной детали (подшипника) до соответствующего наружного диаметра втулки.

Конические поверхности валов при износе восстанавливают хромированием и осталиванием. При значительном износе таких поверхностей их наваривают, обтачивают и шлифуют.

На валах часто присутствует наружная крепежная резьба. Состояние резьбы проверяют внешним осмотром, калибрами и резьбомерами. Основными дефектами резьб являются срыв ниток, износ по диаметру, промывы, вытягивание. При незначительном повреждении двух-трех ниток их можно выправить с помощью плашек и напильника. Резьбу со значительными дефектами о полностью удаляют, а затем наплавляют (наваривают) этот участок вала с последующем использованием резьбы номинального размера, либо удаляют токарной обработкой и нарезают новую резьбу ремонтного размера. Дефектную резьбу на ответственных валах, подвергающихся большим нагрузкам, не рекомендуется восстанавливать наплавкой, т. к. прочность вала вследствие процесса наплавки может оказаться пониженной.

Резьбы, расположенные на концах валов, можно восстанавливать путем укорачивания вала на длину резьбы и нарезкой резьбы номинального размера. Таким способом, например, ремонтируют стволы вертлюгов.

В конструкции валов нередко предусмотрены крепежные отверстия (валы редукторов и центробежных насосов), отверстия под смазку (валы компрессоров, оси кронблоков и талевых блоков), обычно снабженные резьбой. Методы восстанавливания таких отверстий изложены в отдельном разделе данного справочника,

Многие валы снабжены шпоночными пазами, которые в зависимости от вида посадки на вал сопряженной детали (подвижная, неподвижная) изнашиваются или деформируются по боковым плоскостям. Ремонт шпоночных пазов возможен несколькими способами: наплавкой, заваркой введением ремонтных размеров, образованием нового паза, а при незначительном повреждения кромок пазов — зачисткой напильником и шабером.

Изношенные и смятые стенки шпоночного паза можно наплавлять с последующей обработкой его фрезерованием или строганием. Паз можно заварить полностью с последующим образованием паза на месте заплавленного. При заварке шпоночных пазов нормальной длины рекомендуются сварные швы-валики укладывать от середины паза к обеим концам. При заделке очень длинным шпоночных пазов (длиной более 400 мм) рекомендуется иная последовательность операций: сначала необходимо заварить среднюю часть паза, а затем концевые.

При проведении наплавочных или сварочных работ выбор марки электрода, силы тока и скорости выполнения операций должны быть такими, чтобы не вызвать деформацию вала термические напряжения в нем и чрезмерные структурные изменения материала.

При реставрации наплавленного паза или получении нового допускается некоторая несоосность паза с осью вала в пределах 0,05-0,10 мм по длине паза.

Если прочность вала позволяет дополнительное ослабление и при этом не требуется строго фиксирование сопрягаемой с валом детали по окружности, то на валу делают новый паз под некоторым углом к старому, а старый заваривают.

Шпоночный паз можно исправить обработкой боковых поверхностей до ремонтного размера. Увеличение ширины паза допускается не более чем на 15% от первоначальной. При этом требуется применение ступенчатой шпонки, поскольку в сопрягаемой детали размеры шпоночной канавки! сохраняются нормальными.

На шлицевых валах наряду с устранением дефектов, характерных для гладких валов, необходимо восстанавливать шлицевые поверхности. Основным дефектом шлицев вала является износ, в результате чего уменьшается ширина шлицев и увеличиваются зазоры в сочленении.

Наиболее широко для восстановления шлицевых поверхностей применяют дуговую наплавку. Толщина наплавленного слоя должна быть не менее 3 мм. Наплавку ведут проволокой Нп-30ХГСА диаметром 1,6-2,0 мм под слоем флюса АН-348А током обратной полярности. Торец нового участка вала перед наплавкой следует защитить от оплавления медной шайбой. После наплавки требуется проверка вала на прямолинейность и в случае необходимости правка, а также нормализация, токарная обработка, фрезерование шлицев, термическая обработка (закалка и отпуска до необходимой твердости), шлифование. Таким образом, технологический процесс восстановления получается трудоемким и поэтому не всегда выгодным. Шлицы можно наваривать только с изношенной стороны или полностью заваривать. Шлицевые поверхности могут также восстанавливаться электроконтактной приваркой металлических полос.

При небольшой степени износа для восстановления шлицевых участков рекомендуется холодное пластическое деформирование. При износе шлицев по толщине до 0,5 мм на их нерабочей наружной поверхности с помощью шлиценакатной головки и гидравлического пресса формируют технологическую канавку. Металл, вытесненный из канавки, заполняет боковую изношенную поверхность шлица и увеличивает наружный диаметр вала, обеспечивая необходимый припуск для механической обработки рабочей поверхности.

Если износ шлицев по толщине составляет 0,5-1,2 го на их наружной поверхности наплавляют валики металла и осаживают на гидравлическом ее с помощью шлиценакатной головки. При осадке наплавленные валики внедряются в основной металл, увеличивая ширину шлицев и обеспечивая необходимый припуск под механическую обработку. При износе шлицев по толщине сверх 1,2 мм наплавляют их боковые и наружные поверхности и подвергают механической обработке без применения деформирования.

Вдавливание шлицев можно осуществлять на токарном станке при помощи оправки с конусным роликом. Схема установки вала на станке показана на рис. 39, а схема деформирования ила — на рис. 40. Оправку укрепляют в резцедержателе суппорта станка. Продольную подачу осуществляют самоходным винтом, поперечную — вручную. После вдавливания одного шлица до требуемого размера патрон с валом поварачивают и начинают обработку следующего шлица. Результаты операций проверяются калибром, шаблоном или универсальным мерительным инструментом.

Для вдавливания шлицев роликом можно использовать поперечно-строгальный станок. На станках такого типа можно также при помощи делительного приспособления обрабатывать шлицы после их наплавки.

Закаленные валы перед операцией пластического деформирования отжигают, а после вдаваливания шлицев подвергают термообработке с целью придания им необходимой твердости. После и ого производят шлифование боковых поверхностей шлицев.

Наибольшую сложность представляет ремонт коленчатых и кривошипных валов. Это ответственные и дорогостоящие детали насосов, компрессоров, двигателей внутреннего сгорания. Основная причина их выхода из строя — износ коленчатых и шатунных шеек. Износ шеек в различных плоскостях неодинаков, в результате чего появляются овальность и конусность. Как правило, и таких валов обрабатываются под ремонтный размер на специализированных шлифовальных станках. Крупногабаритные валы тихоходных машин обрабатывают на токарных станках с применением уравновешивающих грузов. Шейки вала восстанавливают также наплавкой под слоем флюса с последующей нормализацией. После токарной обработки шейки закаливают токами высокой частоты, шлифуют, полируют.

Рисунок 113 — Схема установки шлицевого вала на станке

Некоторые валы снабжены специальными поверхностями типа кулачков, эксцентриков, сфер и т. п. Для восстановления таких поверхностей требуются либо специальные станки, либо копиро­вальные приспособления к универсальным станкам. Изношенные поверхности перед механической обработкой обычно наплавляются, например, сплавом сормайт 2.

Валы, поступающие на ремонт с трещинами, как правило, отбраковываются. Если вал неответственный, т. е. несет небольшие нагрузки, то он может быть отремонтирован заваркой трещин на всю глубину. Прочность восстановленного таким образом вала можно увеличить, если место заварки подвергнуть отжигу и проковать.

В отдельных случаях допускается ремонт коленчатых и кривошипных валов с трещинами в щеках. Для этого на концах трещины сверлят отверстия, трещину вырубают с разделкой кромок и заваривают, после чего производят общий или местный отпуск для снятия внутренних напряже­ний. Изношенную шатунную щеку обычно полностью удаляют, а на вал устанавливают неподвиж­ной посадкой новую, изготовленную с припуском под окончательную обработку.

Одна из часто встречающихся операций при ремонте бурового и нефтепромыслового оборудования — правка валов. В зависимости от диаметра и величины прогиба валы правят в холодном и нагретом состоянии. Валы диаметром до 50 мм или длинные валы диаметром до 100 мм при местном прогибе до 0,008 от длину вала правят в холодном состоянии. Величину прогиба определяют по просвету на контрольной плите, с помощью индикатора на призмах или в центрах токарного станка.

Рисунок 114 — Схема образования шлица вдавливанием ролика

Известно несколько способов холодной правки валов. Вал можно выправить вручную ударами молотка через оправку из мягкого металла. Вал можно править с помощью винтовой скобы (рисунок 115). Винт вращают вручную. Скобу перемещают на разные места вала, добиваясь прямолинейности оси вала. Такая правка выполняется достаточно быстро и обеспечивает, например, для нала диаметром 40 мм при его длине около 2-х метров точность до 0,1 мм на 1 м длины вала. В холодном виде валы можно править с помощью пресса, а при небольшом их диаметре — с мощью рычага, установленного в центре токарного станка.

Рисунок 115 — Правка вала винтовой скобой

Правка вала в нагретом состоянии производится после его установки на двух опорах. Вал закрепляют выгнутой стороной вниз, а на вогнутую сторону накладывают мокрый асбест и закрепляют его. Далее нагревают вогнутый участок газовой горелкой до 500-550° С, производят правку и дают валу остыть.

Более сложна и ответственна операция правки коленчатых валов, которая производится г помощью пресса и пневматического молотка в несколько приемов. После восстановления вала его подвергают балансировке и дефектоскопии (на отсутствие трещин).

Поломанные валы при необходимости могут восстанавливаться с помощью газовой или электрической сварки, а также резьбы. Части вала свариваются либо без подготовки, либо концы их обрабатываются под конус. При электросварке наплавленный, еще не остывший, металл проковывают. Покоробленный в результате термического влияния сварки вал выпрямляют одним и) указанных ранее способов. Вероятность коробления значительно уменьшается при подогреве мала до температуры 300-400° С. Иногда вместо отломанной или деформированной части вала к основной присоединяется новая изготовленная часть; это делается либо с применением сварки, 1ибо с помощью резьбы.

Поломанные валы могут быть отремонтированы также при помощи дополнительных деталей. При этом возможны различные варианты соединения частей вала, показанные на рисунке 116.

Если отломана значительная часть вала, то деформированный торец вала подрезают, изготавливают надставку, высверливают в обеих заготовках отверстия и нарезают резьбу. Затем вал и надставку собирают с помощью шпильки (рисунок 116, а), обваривают по окружности, обтачивают, при необходимости и шлифуют. Если обе части сломанного вала можно использовать, то их торцы подрезают, высверливают и нарезают резьбу. Затем изготавливают надставку с цилиндрическими выступами с обеих сторон, на которых также нарезают резьбу. После сборки (рисунок 116, б) оба стыка по окружности обваривают и вал подвергают необходимой окончательной механической обработке.

Ширина гладкой части надставки должна компенсировать сокращенную в результате подрезки длину вала, восстановив ее до первоначальной. Если сломана цапфа вала, то ремонтную надставку соединяют с валом так, как показана на рисунок 116, в. При этом торец вала также подрезается и снабжается резьбовым отверстием. После приварки цапфы вал подвергается механической обработке. Вал и ремонтную надставку можно соединить без резьбы (рисунок 116, г), если надставка имеет хвостовик, резервы которого обеспечивают нужную посадку его в отверстие вала. Хвостовик надставки вставляют в отверстие вала и соединение сваривают, а затем производят механическую обработку.

Детали типа валов, передающих нагрузку вдоль оси, восстанавливаются гальваническими способами, правкой и некоторыми другими, аналогичными изложенным для группы валов.

К деталям типа валов относится один из основных элементов металлорежущих станков — шпиндель. Металлорежущие станки, широко применяемые при ремонте нефтяного оборудования, сами периодически подвергаются ремонту, в т. ч. связанному со шпинделем и требующему особой точности операций. Допускаемое биение шеек шпинделя 0,003-0,010 мм. Конусность шеек не должна превышать 0,01 мм по всей их длине.

Правильность изготовления конусного отверстия проверяют калибром и с помощью оправки; допустимое биение оправки должно быть в пределах 0,003-0,010 мм на 300 мм длины. Очень важно при обработке шпинделя добиться соосности опорных шеек, конических и цилиндрических поясов и других поверхностей. Допустимые отклонения от соосности не должны превышать 0,005-0,030 мм на длине 300 мм. Допускаемое биение резьбы, измерение по среднему диаметру, не должно превышать 0,025 мм. Биение опорной плоскости головки шпинделя не должно превышать 0,01 мм.

Рисунок 116 — Способы восстановления поломанных валов с применением сварки при помощи: шпильки (а), вставки (б), надставки (в,г).

Шпиндели изготовляют из сталей 45, 20Х, 40Х, 12ХНЗ и др. Для восстановления шпинделей применимы следующие способы. При незначительном износе поверхностей ремонт выполняют на токарном станке при помощи абразивного порошка или путем хромирования, которое не рекомен­дуется для восстановления быстроходных станков. При значительном износе шеек их можно обточить на меньший размер, прошлифовать и отполировать. Шейки шпинделя можно восстановить металлизацией. Посадочные места шпинделя для вращающихся деталей можно вос­становить шлифованием, обточкой, металлизацией с последующей механической обработкой и другими способами, применяемыми при восстановлении валов.

Конусное отверстие шпинделя при малой выработке можно восстановить шлифованием, которое лучше всего проводить на самом ремонтируемом станке. При большой выработке конусное отверстие растачивают под переходную втулку с внутренним отверстием, соответствующим стандартному конусу. Конусную втулку цементируют на глубину 0,5-0,8 мм, закаливают и запрессовывают в коническое отверстие шпинделя с помощью пропущенного через шпиндель затяжного винта. Изношенная резьба шпинделя может быть отремонтирована наплавкой и восстановлением первоначальных размеров. Разработанные шпоночные пазы можно расширить фрезерованием и подогнать нестандартные шпонки. Можно также пазы заварить и выфрезеровать новые номинальных размеров.

Источник