Ремонт вала при изгибе
Валы и оси изготавливают из углеродистых и легированных сталей. Большинство валов и осей подвергается улучшению, т. е. закалке с высоким отпуском, поверхностной закалке рабочих поверхностей.
Валы и оси имеют гладкие цилиндрические или конические поверхности (шейки), шлицы, шпоночные пазы, бурты, лыски и резьбовые поверхности.
В процессе эксплуатации машин и механизмов на этих поверхностях могут появляться различные дефекты: изгиб и скручивание, износ и смятие опорных и посадочных шеек и буртов; износ шпоночных пазов и шлицев; износ и повреждение резьбы и центровых отверстий; трещины и поломки в различных местах.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
При ремонте валов и осей вначале выполняют сварочные и слесарные работы, так как при их осуществлении возможны деформации детали и могут быть повреждены чисто обработанные поверхности. После сварочных и наплавочных работ валы и оси подвергают правке и предварительной механической обработке. Чистовая обработка рабочих поверхностей вала должна производиться в последнюю очередь.
Ремонт изогнутых валов и осей. Незначительные прогибы валов (менее 0,5 мм) устраняют проточкой или шлифованием. Валы диаметром до 50 мм, прогиб которых не превышает 0,01 длины вала, правят в холодном состоянии с помощью пресса или винтовыми скобами. В выпрямленном без нагрева валу с течением времени частично восстанавливается стрела прогиба.
Для обеспечения неизменяемости формы вала и снятия внутренних напряжений после правки производят термическую обработку, состоящую в выдержке вала при температуре 400—500 °С в течение 0,5—1 ч.
Значительные прогибы валов устраняют горячей правкой под прессом, для чего место изгиба вала нагревают до 600 °С в горне или пламенем газовой горелки. После правки необходимо повторно проверить вал на биение и, если изгиб полностью не устранен, повторить операцию правки.
Ремонт посадочных мест под подшипники и другие детали производят различными способами. Незначительные повреждения трущихся поверхностей в виде износов устраняют доводкой специальными пастами или шлифованием.
При больших износах, а также при наличии конусности и овальности восстанавление посадочных мест производят обработкой под ремонтный размер, а при отсутствии такой возможности—наплавкой, металлизацией или гальваническим способом.
Наиболее простым способом восстановления является обработка посадочных мест под ремонтный размер. Однако ремонтные размеры установлены на ограниченное число деталей машин. Поэтому часто обработку ведут под наибольший возможный размер, а сопряженные с валом подшипники скольжения изготовляют заново.
При износах более 2 мм восстановление валов и осей дорожных машин производят наплавкой.
Наращивание шеек валов хромированием, осталиванием и металлизацией при ремонте дорожных машин применяют на специализированных ремонтных предприятиях, так как это связано с применением специального оборудования. После наращивания одним из указанных способов посадочные места протачивают, шлифуют, а для получения особо чистых и гладких поверхностей полируют.
Ремонт шпоночных пазов и шлицев. Неисправности шпоночных пазов и шлицев могут проявляться в виде износа и смятия их поверхностей, выкрашивания металла на рабочих поверхностях.
При ремонте изношенных шпоночных соединений поврежденную шпонку заменяют новой нормального или увеличенного размера. В связи с этим ремонт шпоночных пазов на валу рекомендуется производить: расширением изношенного шпоночного паза (на 10— 15%) под шпонку увеличенного размера; фрезерованием шпоночного паза под шпонку нормального размера в другом месте, смещенном на 90 или 120° к поврежденному пазу; наплавкой стенок изношенных пазов с последующим фрезерованием их под нормальный размер.
Изношенные шлицы вала можно рекомендовать восстанавливать: раздачей шлицев; наплавкой изношенных боковых поверхностей шлицевых выступов; сплошной наплавкой шлицевых впадин и поверхностей выступов.
Независимо от способа ремонта окончательный размер шлицев получают механической обработкой под номинальный или увеличенный размер, позволяющий компенсировать износ шлицев в сопрягаемом отверстии.
При ремонте шлицев раздачей их отжигают, после чего раздают с помощью ролика, изготовленного из стали У6 или У7. В результате этого ширина шлицев увеличивается на 0,5—1 мм. В зависимости от величины износа раздачу шлицев производят по краю изношенной поверхности или по обоим краям выступа. Пазы, получившиеся на шлицах, заплавляют электросваркой и зачищают, а сами шлицы подгоняют по сопряженной детали механической обработкой.
Наплавку целесообразно производить электродами ЦН-250 или ЦН-300, обеспечивающими высокую износостойкость шлицев без последующей термической обработки. После наплавки вал протачивают до заданного размера, подрезают наплывы с торца и снимают фаску. Обрабатывают шлицы на зубофрезерных станках червячными фрезами или на горизонтально-фрезерных станках дисковыми или фасонными фрезами.
В небольших ремонтных мастерских шлицы обрабатывают на токарных станках с помощью специального зуборезно-шлиценарез-ного приспособления.
Ремонт резьбы на поверхности валов. Незначительно поврежденные резьбы исправляют на токарном станке или слесарной обработкой. Резьбу, потерявшую свой профиль вследствие износа или срыва, восстанавливают наплавкой. При этом старую резьбу удаляют проточкой на токарном станке, после чего полученную поверхность наплавляют, обтачивают и вновь нарезают резьбу требуемого размера.
Таблица 10
Если позволяет конструкция детали, изношенную резьбу удаляют и нарезают резьбу ремонтного размера. В отдельных случаях ту часть детали, которая имеет дефектную резьбу, удаляют, а на ее место ставят ввертыш, который затем приваривают к детали.
Рассмотрим в качестве примера групповой технологический процесс ремонта коленчатых валов двигателей различных марок (вариант одного маршрута). Коленчатые валы по размерам отнесены к группе крупных деталей, и в этот вариант маршрута входит следующее сочетание дефектов: прогиб, износы коренных и шатунных шеек (допускающие обработку под ремонтные размеры), износ шпоночных пазов и срыв резьбы в отверстиях.
Групповой технологический процесс ремонта валов для этого маршрута будет состоять из операций, указанных в табл. 10.
Источник
Ремонт вала при изгибе
Характерными дефектами валов и осей, возникающими в процессе эксплуатации, являются прогиб, скручивание, изломы, образование забоин и трещин, износ шеек (цапф), износ или повреждение шпоночных канавок, шлицов, повреждение и износ резьбы.
При наличии погнутости вала (оси) и других дефектов в первую очередь устраняют прогиб.
Величину прогиба вала или оси устанавливают на токарном станке или на подшипниках, затем индикатором измеряют биение на различных участках, отмечая мелом места, которые дают наибольшее биение и потому требуют правки.
Более простой способ определения изгиба – при помощи стальной линейки. Ее прикладывают ребром по оси вала и щупом замеряют величину просвета на данном участке, соответствующую прогибу вала.
Допустимый прогиб валов при частоте вращения свыше 500 об/мин составляет 0,15 мм на 1 м, но не более 0,30 мм на всю длину вала; при частоте вращения менее 500 об/мин – 0,10 мм на 1 м, но не более 0,20 мм на всю длину вала.
Прогиб вала и осей величиной менее 0,5 мм устраняют шлифованием, а выше 0,5 мм – холодной правкой или правкой с нагреванием.
Холодную правку валов (осей) проводят несколькими способами: чеканкой, винтовыми приспособлениями и прессами.
При холодной правке чеканкой (рис. 23.1, а) вал 1 устанавливают на двух опорах вогнутой стороной вверх. Под место наибольшего прогиба устанавливают подкладку 6 из мягкой меди или дерева твердой породы.
Рис. 23.1. Правка вала:
а – холодная правка чеканкой; б – порядок ударов; в – правка с нагревом; 1 – вал; 2 – место наибольшего прогиба; 3 – индикатор; 4 – место наклепа; 5 – хомут; 6 – подкладки; 7 – опоры
Около места наклепа 4 закрепляют вал скобой или хомутом 5, оставляя на весу наибольшую часть вала (0,6–0,8) * l. Это необходимо для того, чтобы масса вала способствовала вытяжке вогнутых волокон. Для этого же на длинном конце вала проводят дополнительно равномерный нажим.
Наклепывание (чеканку) проводят над подкладкой 6, осторожно, ударяя молотком массой 1–2 кг по специальному медному или латунному чекану, пригнанному по форме вала (рис. 23.1, б).
По мере чеканки индикатором 3 измеряют стрелу прогиба вала.
При диаметре валов менее 60 мм их правят при помощи винтового пресса. Головка винта должна быть установлена над выпуклым местом вала и давить на него через медную или латунную прокладку. Одновременно следует постукивать по поверхности вала свинцовой или медной кувалдой или обыкновенным молотком по медной подкладке.
Правку с нагревом применяют для валов диаметром более 80 мм, а также при изгибах валов, достигающих нескольких миллиметров (рис. 23.1, в).
Вал 1 устанавливают на двух опорах 4 выпуклой стороной вверх. Затем нагревают газопламенной горелкой в месте наибольшего прогиба 2, отмеченном индикатором. Для этого вал обертывают с обеих сторон от места нагрева мокрым листовым асбестом, закрепляют его проволокой, оставляя открытым участок непосредственного нагрева. При этом принимают размеры открытого участка вала по длине 0,1–0,2 d, а по окружности – 1/3 d (где d – диаметр вала). Прогревание длится 3–5 мин при температуре пламени 500–550 °C. Температуру нагрева контролируют термопарой или по цвету побежалости стали (темно-бурый цвет каления). Нагретый участок быстро охлаждают сжатым воздухом. Операцию повторяют несколько раз. Вал выравнивается под воздействием внутренних напряжений, возникающих при местном нагреве и охлаждении. Таким способом можно править валы, изгиб которых достигает нескольких миллиметров, с точностью до 0,03–0,05 мм.
Прогиб вала проверяют индикатором 3 до начала и после прогрева, который повторяют, если вал не выпрямится от одного нагрева.
Устранение скрученности. Скрученные валы, как правило, выбраковывают. При скрученности валов Ø 50–60 мм до 10° ее устраняют рычажным захватом, а особо тонких валов или осей – зажимая один конец вала (оси) в тисках и поворачивая другой конец воротком в необходимую сторону. При этом подкладывают медные или свинцовые прокладки.
Угол скручивания (смещения) определяют замером линейкой с угломером или рейсмусом.
Заварка трещин. Валы, имеющие сквозные изломы или поперечные трещины глубиной до 0,10 диаметра вала, как правило, заменяют новыми.
Валы и оси, имеющие отдельные поперечные трещины глубиной до 0,10 диаметра вала и продольные трещины глубиной не более 0,15 диаметра вала, длиной не более 10 % от длины вала и не воспринимающие ударной нагрузки, могут быть отремонтированы электросваркой. При этом необходимо предварительно разделать все трещины до здорового места и снять фаски по 10–12 мм на сторону. Валы малых диаметров перед сваркой подогревают. После сварки правят, обтачивают и шлифуют.
Ремонт шеек валов. Поверхностные повреждения цапф (царапины, риски, заусенцы, неглубокие задиры), а также незначительные овальность, конусность или эллипсность шеек (не более 0,2 мм) устраняют вручную бархатным напильником с последующим полированием тонким наждачным полотном или специальными полировочными жимками. Жимок представляет собой две колодки, наложенные одна на другую, с отверстиями определенного диаметра. Внутренние стенки отверстия обтянуты кожей. При износах свыше 0,2 мм шейки перетачивают на токарном станке, а затем шлифуют под ремонтный размер.
Переточку выполняют в два или три перехода: первый – грубая обработка острым обдирным резцом; второй – обточка чистовым резцом; третий – отделка широким резцом.
Во избежание перенапряжения валов при относительно небольших выработках шеек рекомендуется ремонтировать их металлизацией. Допускается наращивание поверхности шеек хромированием и осталиванием.
При изменении диаметра шейки свыше 10 % переточка ее не допускается. В этом случае ремонт выполняют электронаплавкой с последующей проточкой до номинального диаметра.
Для того чтобы получить хорошую поверхность восстанавливаемой шейки и прочный слой наплавляемого металла, необходимо изношенную часть шейки проточить на 1,0–1,5 мм от номинального размера шейки, а после этого наплавить металл в определенном порядке. Наплавку металла на шейки цапф можно делать вдоль оси шейки или по окружности.
В первом случае (рис. 23.2, а) каждый следующий валик наплавляемого металла должен перекрывать на 1/3 по ширине предыдущий (соседний с ним) и заканчиваться на противоположной по диаметру стороне шейки (на рис. 23.2, а последовательность наложения валиков указана цифрами). Это делают для того, чтобы наплавляемую шейку не повело.
Рис. 23.2. Электронаплавка шейки вала: а – вдоль оси шейки; б – по окружности
Во втором случае (рис. 23.2, б) также остается в силе условие перекрытия на 1/3 каждым валиком ранее наплавленного валика.
После проверки отсутствия искривления шейки при наварке ее протачивают. В тех случаях, когда наплавку сделать трудно, шейки вала ремонтируют установкой ремонтных втулок. При этом способе ремонта отожженный вал обтачивают и напрессовывают втулку из того же материала, раскернивают ее по торцу или приваривают точечной сваркой. Втулку можно ставить на эпоксидном клее, обработав затем шейку до нужного размера.
Восстановление центровых отверстий. Проверку и восстановление центровых отверстий валов проводят на токарных станках. Для этого ремонтируемый вал устанавливают одним концом в самоцентрирующий патрон, а второй конец шейкой вала кладут на кулачки неподвижного люнета. Регулировкой кулачков люнета добиваются того, чтобы индикатор показывал биение на шейке вала не более половины допуска на изготовление.
После выверки вала проводят правку центров центровым сверлом, специальным резцом или шабером. Центр второго конца вала исправляют так же, как и первого. Качество правки центров проверяют на том же токарном станке, но вал устанавливают в центре, а контролируют шейки вала по индикатору.
Ремонт шпоночной канавки и шлицов. Сначала проверяют канавки (штихмасом, штангенциркулем и угольником). Если повреждения канавок не превышают 5 % от их ширины, то канавки ремонтируют напильником и шабером. При более значительных повреждениях, требующих расширения канавки от 5–15 %, ремонт выполняют прострожкой и фрезерованием канавки на станках и тем самым придают ей ремонтный размер, соответственно, изменяя при этом размер шпонки (допускается применение ступенчатой шпонки). Ремонтный размер паза не должен превышать номинальный более чем на 15 %. Шпоночные пазы, изношенные более чем на 15 %, восстанавливают под номинальный размер наплавкой вручную одной из стенок паза с последующей механической обработкой. Практикуется изготовление нового шпоночного паза под углом 120–180° по отношению к изношенному. При этом изношенный паз заваривают. Для неответственных соединений допускается наплавка изношенного паза с последующей обработкой (на прежнем месте).
Шлицевые соединения ремонтируют наплавкой шлицев с последующим отжигом, механической и термической обработкой. При небольших износах зубилом надрубают канавку вдоль шлица, при этом шлиц раздается по ширине. Полученную канавку заделывают наплавкой и обрабатывают.
Источник