Способы ремонта шеек валов осей

Способы ремонта шеек валов осей

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

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