Технология ремонта шпоночного паза

Шпоночные соединения, дефекты, ремонт

Шпонка — деталь, устанавливаемая в разъем двух соединяемых деталей и препятствующая их взаимному перемещению. Применяется чаще всего для передачи вращающего момента. По характеру работы различают ненапряженные (призматические и сегментные) и напряженные (клиновые и тангенциальные) шпонки, а также неподвижные и подвижные шпоночные соединения.

Призматические шпонки бывают нескольких видов и конструкций, но в общем и целом, их можно разделить на следующие типы:

обыкновенные, предназначенные для неподвижных соединений ступиц с валами.

направляющие, с креплением на валу, применяемые при необходимости перемещения ступицы вдоль вала.

скользящие (ГОСТ 12208-66), перемещающиеся вдоль вала вместе со ступицей, с которой соединены посредством цилиндрического выступа.

Для обеспечения посадок призматических шпонок предусмотрены поля допусков: на ширину паза вала — Н9, N9 и Р9; на ширину паза втулок — D10, Js9 и Р9; на высоту шпонки 2-6 мм — h9 и свыше 6 мм – h11; на длину шпонки h14 и на длину паза — H15.
Сегментные шпонки по ГОСТ 24071-80 применяют при необходимости частого демонтажа узла. Клиновые шпонки по ГОСТ 24068-80 представляют собой самотормозящийся клин с уклоном 1 : 100; они крепят ступицу также и в осевом направлении, из-за возникающих при эксплуатации перекосов эти шпонки применяют только для тихоходных, неответственных деталей. Тангенциальные шпонки по применяют при значительных динамических нагрузках. Возможные дефекты шпоночных соединений и способы ремонта последних приведены в таблице:

Технические требования к шпоночным соединениям предусматривают:

правильность формы и размеров шпонки и пазов вала и ступицы по всей длине;

отсутствие заусенцев и забоин на рабочих поверхностях шпонки и пазов;

параллельность оси шпонки и осей вала или отверстия ступицы;

симметричность боковых поверхностей пазов вала и ступицы относительно диаметральной плоскости;

тщательную пригонку рабочих поверхностей шпонки и пазов; наличие зазоров по высоте для призматических и сегментных шпонок и по ширине для клиновых шпонок.

Порядок сборки соединений с обыкновенной призматической шпонкой представляет собой подготовку нужной шпонки (из чистотянутого прутка). Далее следует пригонка шпонки по пазу вала (припиливание или шабрение по краске). Затем делается запрессовка шпонки в вал прессом, струбцинами или ударами медного молотка. В конце на особо ответственных деталях проводится проверка щупом на предмет отсутствия зазора между боковыми сторонами шпонки и паза; Также возможна пригонка ступицы к боковым сторонам шпонки с минимальным зазором для неподвижных соединений и с гарантированным зазором для подвижных.

При сборке соединений с клиновой шпонкой готовят нужную шпонку; смазывают шпонку и пазы вала и ступицы машинным маслом; ступицу надевают на вал, пазы их совмещают; шпонку вводят в паз и ударом по широкой торцовой части или головке заклинивают, при этом головка шпонки не должна доходить до ступицы, что гарантирует наличие натяга в соединении; при наличии зазора (проверяется щупом с обеих сторон ступицы), который образуется при несовпадении уклонов шпонки и ступицы, соединение разбирают и соприкасающиеся поверхности пригоняют.

Дефекты шпоночных соединений и способы ремонта

Источник

Технология ремонта шпоночного паза

Ремонт шпоночных и шлицевых соединений

Шпоночное соединение. Шпоночное соединение служит для передачи вращения валу от насаженной на него детали (шкива, зубчатого колеса, втулки). Соединительной деталью является шпонка. Шпоночные соединения делят на две группы: ненапряженные (призматические и сегментные) и напряженные (клиновые и тангенциальные).

Призматические шпоночные соединения бывают обыкновенные — для передачи вращающего момента, а также направляющие и скользящие, служащие, кроме того, для направления при осевом перемещении. Направляющие шпонки крепятся на валу (ГОСТ 8790—79) для устранения повышенного трения и износа, связанного с перекосом шпонок (рис. 42, а). Скользящие шпонки (ГОСТ 12208—66) перемещаются вместе со ступицами вдоль вала и имеют цилиндрические выступы, которые входят в соответствующие отверстия в ступицах (рис. 42, б). Сегментные шпонки (ГОСТ 24071 — 80) применяются при необходимости частого демонтажа сборочной единицы (рис. 42, в). Клиновые шпонки (ГОСТ 24068—80) способны передавать не только крутящий момент, но и осевое усилие (рис. 42, г). Однако из-за возникающих при эксплуатации перекосов они применяются для тихоходных, неответственных деталей. Тангенциальные шпонки (ГОСТ 24069 — 80) используются при больших динамических нагрузках.

Материал шпонок — углеродистая или легированная сталь с модулем упругости а не ниже 500 МПа.

Дефекты шпоночных соединений и способы их ремонта приведены в табл. 17.

Таблица 17
Основные дефекты шпоночных соединений и способы их ремонта

Способы ремонта

Смятие или срез шпонки

Замена шпонки. Новая шпонка должна иметь припуск 0,1 . 0,2 мм для последующей пригонки по пазу вала

Износ, смятие шпоночного паза вала

1. Обработка паза под шпонку до следующего стандартного размера.

При этом устанавливается либо ступенчатая

Способы ремонта

шпонка, либо обычная шпонка с расширением паза ступицы.

1. Изготовление нового шпоночного паза под углом 90. 120° к старому; изношенный паз заваривается.

2. Наплавка изношенного паза с последующей обработкой (для неответственных соединений)

Износ шпоночно­го паза в ступице

Обработка шпоночного паза под следующий стандартный размер на долбежном станке или вручную. В последнем случае сначала опиливается дно паза, а затем боковые стороны с обеспечением симметрич­ности относительно диаметральной плоскости

Рис. 42. Виды шпоночных соединений с помощью направляющих (а), скользящих (б), сегментных (в) и клиновых (г) шпонок

Способы восстановления шпоночных пазов различны (рис. 43). При большем износе шпоночный паз ремонтируют наваркой грани (рис. 43, а) с последующим фрезерованием. При этом выдерживают размер паза, установленный стандартом. Возможен и такой вид ремонта: паз расширяют и углубляют, полностью устраняя следы износа, а затем к нему изготовляют ступенчатую шпонку (рис. 43, б). Однако этот способ не обеспечивает высокого качества соединения, и поэтому его применяют в исключительных случаях (осмотры и текущий ремонт). Когда на чертеже нет указаний о фиксированном положении шпоночного паза, допускают изготовление его заново на другом месте без заделки старого паза (не более одного на сечение). Новый паз фрезеруют параллельно бывшему пазу в диаметральной плоскости, расположенной относительно последнего под углом 90, 135 или 180°.

При ремонте шпоночных соединений изношенные шпонки не ремонтируют, а изготовляют новые, подгонкой добиваясь их плотного сопряжения с боковыми поверхностями пазов соединяемых деталей. Исключение составляют клиновые шпонки: их загоняют в паз ударом молотка так, чтобы они заклинились по высоте. Клиновую шпонку следует, кроме того, забивать таким

образом, чтобы при ослаблении ее можно было осаживать. Между головкой шпонки и торцом детали должно оставаться расстояние, равное высоте шпонки.

Призматические шпонки при ремонте можно вынимать из пазов без повреждения, выполняя в средней части шпонки резьбовое отверстие и ввертывая в него винт. Когда он своим концом упрется в вал, его продолжают вращать, и шпонка при этом выходит из паза (рис. 44, а). При подгонке и сборке призматических шпонок в процессе ремонта рекомендуется выполнить специальный скос (рис. 44, б), а с обратной стороны сделать соответствующую пометку. Это позволит вынуть шпонку из паза с помощью молотка с выколоткой: выколотку упирают в помеченный конец шпонки со стороны скоса (показано стрелкой) и слегка ударяют по ней молотком. С этой стороны конец шпонки прижимают к основанию паза, а с противоположной приподнимают.

Рис. 43. Ремонт шпоночных пазов наваркой грани (а) и установкой ступенчатой шпонки (б)

Источник

Восстановление шпоночных пазов и шлицев

У шпоночных пазов изнашиваются боковые грани. При их небольшом износе пазы фрезеруют до выведения следов износа. Допускается увеличение ширины паза на 15 %. В этом случае в соединяемой детали также увеличивают ширину шпоночной канавки и при сборке устанавливают шпонку ремонтного размера. Иногда шпоночный паз соединяемой детали не обрабатывают, а устанавливают ступенчатую шпонку.

Если шпоночный паз невозможно восстановить обработкой под ремонтный размер, то его заваривают и фрезеруют паз номинального размера на новом месте. Однако менять положение паза на валу нельзя, если шпонка служит одновременно и для фиксации соединяемой детали в строго заданном положении (например, шпоночный паз распределительного вала).

Шлицы изнашиваются преимущественно по боковой поверхности. Их износ по ширине у деталей автомобилей составляет 0,4. 0,6 мм, иногда до 1,0 мм, тракторов — 1. 2, иногда до 3. 4 мм. У шлицевых валов, центрируемых по наружному диаметру, изнашивается также и эта поверхность. Износ по наружному диаметру обычно составляет 0,1 . 0,2 мм, но может достигать 0,6. 0,7 мм.

Изношенные шлицы восстанавливают следующими способами:

– ручной или механизированной дуговой наплавкой;

– электроконтактной наплавкой с одновременной осадкой (комбинированный способ);

– заменой шлицевой части детали.

Широко применяют дуговую наплавку шлицев. Ручная наплавка малопроизводительна. Поэтому чаще используют механизированную наплавку в среде углекислого газа, под флюсом и вибродуговую наплавку. Наплавку выполняют продольными валиками или по винтовой линии. При продольной наплавке шлицев шириной до 5. 6 мм впадину полностью наплавляют, а у крупных шлицев наплавляют только изношенную сторону шлица.

После наплавки вал при необходимости правят, протачивают по наружному диаметру, фрезеруют и шлифуют шлицы. При центрировании шлицевого соединения по наружному диаметру его после обточки шлифуют. Если по техническим требованиям необходимо обеспечить повышенную твердость шлицев, то после фрезерования шлицы закаливают в масле при нагреве до температуры 850°С, отпускают при температуре 200. 250 °С и шлифуют.

Источник

Шпоночные соединения — что это?

Главное назначение шпоночных соединений состоит в том, чтобы осуществлять надежную фиксацию вращающихся деталей на оси и способствовать передаче момента силы от вала к ступице или же в обратном направлении. Элементы для таких соединений изготавливаются из шпоночного материала, имеют продолговатый вид и называются шпонками.

Шпонка выполняется из калиброванной стали Ст45 в форме стального бруска. Существует несколько основных видов шпонок, применяемых во множестве областей промышленности. При этом, производство каждого из них имеет собственный госстандарт, в соответствии с которым устанавливаются ее видовые особенности и физические свойства.

Монтируются шпонки в специально отведенные для них пазы, которые получаются за счет фрезерования. Основное преимущество таких конструкций заключается в относительной простоте сборочно-разборочных работ. При этом, несмотря на то, что шпонки берут на себя переносимость всех ударных нагрузок, в конечном счете, именно они ослабляют вал.

Происходит это по нескольким причинам. Во-первых, шпонки уменьшают сечение вала. Во-вторых, из-за них происходит искажение центрирования колеса, что влечет применение еще одной шпонки на противоположенном конце. Кроме того, сам процесс изготовления таких метизов очень непрост, а для того чтобы добиться взаимозаменяемости шпонок во время ремонта, придется подгонять их вручную.

Производим ремонт шпоночного соединения

Выполнить ремонт шпоночных соединений или создать их самостоятельно не так уж и сложно, как сперва может показаться. Главное — уметь работать с инструментом и знать несколько особенностей.

Например, в случае больших нагрузок на механизм, должны быть установлены несколько шпонок, две или три, при этом их размещают друг от друга под углом в 180° или же 120° соответственно. Если замене подлежит вал со шпонкой, то паз следует нарезать заново. Для этого не обязательно иметь фрезерное оборудование. Достаточно проделать несколько выемок, в которые будут запрессованы штифты, но их размеры придется подгонять в ручную.

Сам процесс ремонта выполняется в несколько этапов. Для начала следует выбрать шпонку и подогнать ее по параметрам. Теперь ее и непосредственное место установки необходимо смазать машинным маслом. После этого, при помощи молотка происходит прессование. Затем, используя щуп, происходит проверка отсутствия зазоров в соединении. Если таковые имеются, то нужно разобрать конструкцию и произвести более тщательный подгон.

Источник

Ремонт резьбовых, шпоночных и шлицевых соединений

Резьбовые соединения являются наиболее распространенным видом разъемного соединения. Трудоемкость сборки резьбовых соединений составляет 25–40% общей трудоемкости сборочных работ. Наиболее часто применяемые резьбовые соединения: винтовые, болтовые, шпилечные.

Правильная затяжка резьбовых соединений при сборке играет существенную роль в повышении долговечности работы, создании жесткости станка. Винтовое крепление узлов к станине, особенно узлов, влияющих на точность, долговечность и жесткость станка, необходимо осуществлять с определенным и контролируемым усилием затяжки. При затяжке с моментом, создаваемым стандартным ключом, может быть достигнута необходимая осевая сила затяжки в резьбовом соединении, смазанном машинным маслом, а также при повторной затяжке. Контактная жесткость стыков повышается примерно в 2–2,5 раза при повторной затяжке болтов и винтов потому, что при первоначальной затяжке резьбовых деталей обминаются микронеровности контактирующих поверхностей, на что уходит большая часть усилия затяжки. Кроме того, часть усилия на ключе затрачивается на деформацию элементов резьбы, вызванную ее неточностью.

1. Сборка резьбовых соединений

В резьбовых соединениях с гайками болт обычно вставляют снизу, а затем навинчивают гайку. Гайки затягивают только тогда, когда поставлены все болты и гайки. Затягивают гайки постепенно. Сначала все гайки завертывают до соприкосновения с шайбами или с поверхностью детали, затем слегка затягивают и только в третий pаз затягивают окончательно.

Затягивают гайки не подряд одну за другой, так как при этом затяжка может оказаться неравномерной и повлечь за собой перегрузку отдельных гаек, смятие резьбы и даже oбpыв болта.

Гайки, расположенные по кругу, например на фланцах, крышках цилиндров и т.д., затягивают крест-накрест также в три приема. На длинных крышках, например на крышках редукторов, гайки затягивают от середины к краям. Затягивание гаек от краев к середине приводит к искривлению крышек. Эти рекомендации относятся также к резьбовым соединениям без гаек. Контроль усилия затяжки резьбового соединения осуществляется либо выбором соответствующей длины рукоятки ключа, либо применением предельных и динамометрических ключей. Следует учитывать, что применение ключей нестандартной длины может привести к разрыву стержня болта, срыву ниток резьбы и травмам.

Сборка болтового соединения заканчивается стопорением гаек. Соединения посредством шпилек в станкостроении применяются редко.

При установке шпилек необходимо выполнять следующие основные правила:

1. шпилька должна иметь плотную посадку в корпусе;
2. ось шпильки должна быть перпендикулярна к поверхности детали.

Категорически запрещается подгибать шпильки, если они не попадают в отверстия детали, так как они при этом деформируются у корня и могут лопнуть во время работы. Перекос шпилек можно исправлять только нарезанием новой резьбы в отверстии. Для ввинчивания шпилек в корпус существует несколько конструкций ключей. Наибольшее распространение получили эксцентриковые ключи.

Важным условием нормальной работы резьбового соединения является отсутствие изгибающих напряжений в теле болта или шпильки. В связи с этим неплотное прилегание гайки к торцу детали недопустимо. Гайки должны навертываться от руки до места посадки. При большом числе гаек рекомендуется завертывать их в определенном порядке. Общий принцип затяжки — сначала затягивают гайки, находящиеся в середине детали, затем попеременно по паре с каждой стороны. Гайки целесообразно затягивать постепенно, т.е. сначала затянуть все гайки на одну треть затяжки, затем на две трети и, наконец, на полную затяжку. Гайки, расположенные по кругу, следует затягивать крест-накрест и также постепенно.

Следует особо тщательно выбирать крепежные детали для крепления фланцев и крышек, прижимающих прецизионные подшипники шпиндельных узлов. Перекосы резьбы или торцов винтов и зенковок под головки винтов приводят к деформации фланцев и крышек и, как следствие, к перекосу самого подшипника. Большое значение в этих случаях приобретает также равномерность затяжки.

Концы винтов и шпилек должны выступать над гайкой не более чем на 0,5 диаметра, если они могут травмировать рабочего (оператора) или обслуживающий персонал и если ухудшают внешний вид станка.

2. Ремонт шпоночных соединений

Разрушенные и изношенные шпонки не ремонтируют, а заменяют новыми.

Смятые стенки шпоночной канавки в детали и на валу при небольшой разработке распиливают или обрабатывают на станке до получения канавки правильной формы; по размерам увеличенной таким образом канавки изготовляют новую шпонку. При этом увеличение ширины шпоночной канавки не должно превышать 15% первоначального размера.

Так как износ шпоночной канавки может быть несимметричным, то при исправлении канавки установка инструмента для ее обработки на станке должна производиться не по боковым поверхностям канавки, а по поверхности основания шпоночной канавки.

При обработке шпоночной канавки до ремонтного размера в качестве такового обычно принимается ближайший больший размер шпонки по стандарту, но в отдельных случаях при незначительных износах крупных шпонок можно допустить обработку до размера, не предусмотренного стандартом.

Увеличение ширины шпоночной канавки при ремонте следует делать в обеих соединяемых деталях. Установка фасонных (ступенчатых) шпонок может допускаться лишь в исключительных случаях при текущем ремонте. При этом ступени шпонки должны располагаться строго симметрично.

Сильно разработанные шпоночные пазы не обрабатывают, а заваривают и в другом месте вала прорезают новый паз под углом 90, 135 или 180°. Если заварка старого паза является нежелательной, из-за возможности поводки вала, то допустимо оставлять его незаваренным. В таком случае в старый шпоночный паз следует запрессовать, припаять или закрепить на винтах предварительно пригнанный к пазу стальной вкладыш. Допускается также изготовление шпоночного паза на новом месте без заделки старого паза (не более одного).

Наплавление рабочих поверхностей шпоночной канавки с последующей механической обработкой производят, когда смятие рабочих поверхностей канавки сопровождается выкрашиванием отдельных участков, так как в этом случае обработка до ремонтного размера требует значительного увеличения ширины канавки. Наплавление производят электросваркой.

Этот способ следует применять возможно реже, как не обеспечивающий восстановления детали на длительный срок и связанный с заметными деформациями вала при наплавке.

3. Сборка шпоночных соединений

Сборка шпоночных соединений при ремонте является ответственной операцией. При правильной подгонке деталей призматическая шпонка боковыми поверхностями должна соединяться по посадке с боковыми поверхностями и без зазора с дном шпоночного паза вала. Призматическая шпонка должна соединяться по посадке с боковыми поверхностями и с обязательным зазором между шпонкой и дном шпоночного паза охватывающей детали. Неправильное шпоночное соединение приводит к перекосу зубчатых колес и звездочек, сопряженных с валом, и вызывает неправильное зацепление зубьев колес и ускоряет износы звездочек и цепей. При чрезмерно тугой посадке деталей на шпонку могут происходить разрывы их ступиц.

Погрешности расположения шпонки на валу, перекос оси шпоночного паза на втулке приводит к тому, что шпоночное соединение не собирается.

Пригонка шпонки для компенсации перекоса и смещения оси пазов на валу и во втулке без контроля сопряжения боковых сторон пазов и шпонки может привести к резкому уменьшению площади контакта поверхностей, увеличению напряжения смятия. Увеличение бокового зазора из-за смятия шпонки приводит к нарушению посадки втулки на валу, появлению шума и стука в узле и в результате может привести к преждевременному износу или поломке узла.

Поэтому очень важно в процессе изготовления и сборки шпоночного соединения контролировать детали и сопряжение.

Шпонки и паз вала устанавливают с помощью молотка с медными наконечниками или под прессом. При установке шпонок под прессом необходимо следить за тем, чтобы не было поперечного перекоса шпонки и врезания ее кромки в тело вала.

4. Ремонт шлицевых соединений

Шлицевые соединения по сравнению со шпоночными имеют меньшие напряжения смятия на гранях шлицев и большую прочность валов. При сборке шлицевых соединений не требуется пригонки. Наибольшее распространение имеют шлицевые соединения с прямобочной формой шлицев, в некоторых случаях стали применяться шлицевые соединения с эвольвентной формой шлицев, которые обладают по сравнению с прямобочными повышенной прочностью.

Сборку шлицевых соединений следует начинать с осмотра состояния шлицев обеих деталей. Забоин, задиров или заусенцев в шлицевом соединении допускать нельзя.

В неразъемных шлицевых соединениях целесообразно перед напрессовкой охватывающую деталь нагреть до 80–120 °С. После установки охватывающей детали на шлицах соединение следует проверить на биение. Легкоразъемные и подвижные шлицевые соединения, кроме проверки на биение, проверяют еще на качку. Сопряжение шлицев ответственных соединений проверяют также «на краску».

Источник