Технология ремонта типовых деталей и узлов основных видов технологического оборудования

Ремонт поврежденных деталей и узлов является очень ответст­венным процессом, так как в результате должны быть полностью вос­становлены все показатели, характеризующие надежность детали и узла.

   В первую очередь должны быть восстановлены прочностные свой­ства изношенных деталей, их износо- и коррозионностойкость, а также размеры, обеспечивающие необходимые посадки сопряженных деталей в узлах.

Если восстановлением первоначальных (номинальных) размеров деталей не обеспечиваются требуемые посадки, размеры одной или обеих сопряженных деталей изменяют в пределах ближайших ремонт­ных размеров, указанных в руководстве по ремонту данного обо­рудования. Наибольшее отклонение ремонтных размеров от номи­нальных устанавливают из условия прочности детали.

Восстановление деталей путем ремонта должно быть оправдано производственной и экономической целесообразностью или отсутствием запасных деталей заводского изготовления.

Способы ремонта деталей зависят от характера и величины из­носа, а также от технической оснащенности ремонтной службы предприятия.

2.1. Ремонт валов и муфт соединения

В процессе эксплуатации валы передают крутящий момент М_кр и воспринимают изгибающие усилия, основными дефектами валов являются: прогиб, износ шеек вала, износ шпоночных канавок рис.2.1.

Погнутые валы исправляют холодным и горячим способом на рис.2.2.        

Рис.2.1

1 - центры; 2 - вал; 3 - стойка индикаторная; S - величина прогиба.

Холодный способ рекомендуют для правки валов диаметром d_в < 60мм. Горячий способ применяют для выправления валов диаметром d_в > 60мм и пустотелых при нагреве до Т_ковки. Для этого вал устанавливают выпуклостью вверх, выпуклость обкладывают мокрым асбестом 5, оставляя открытым участок 40 - 70 мм. Открытое место нагревают горелкой 6 до Т = 500–550⁰С и быстро охлаждают сжатым воздухом. Операцию повторяют несколько раз.

Рис.2.2. Правка валов:

а) винтовым прессом; б) нагреванием; 1,2 – центры токарного станка; 3 – винтовой пресс;     4 - вал; 5 - асбест; 6 - горелка.

Износ шеек вала. Шейки вала при износе принимают форму вальности, онусности, бочкообразности рис.2.3. 

Рис.2.3

 

Шейки ремонтируют шлифованием. При этом допускается умень­шение. При необходимости шейки. Восстанавливают при помощи ремонт­ных втулок. Втулка напрессовывается и обрабатывается до нужных размеров.

Шейку вала восстанавливают также наплавкой, металлизацией и хромированием.

Износ шпоночных канавок. Незначительные повреждения шпоноч­ных канавок можно устранить (до 5 % ширины) опиливанием и шабрением. До S<15%, но >5 % строганием с увеличением ширины S до 15% S_номин. В соответствие с новым размером изготавливается новая шпонка на рис.2.4.

Рис. 2.4.

 

При большом износе шпоночной канавки можно ее заварить и повернув вал на 120 % на новом месте сделать новую канавку.

Термомеханическая правка может состоять из двух этапов: 1) прогрев и нагружение вала; 2) выдержка в нагретом и нагруженном состоянии. Продолжительность выдержки в нагретом состоя­нии может составлять 1 - 3 часа.

Напряжения [s] возникающие в материале при этом виде правки всегда ниже предела текучести [s]_т, поэтому опасных внутренних напряжений не возникает.   Трещины на валах заваривают сваркой. Для этого участок, охваченный трещиной обрабатывают на всю глубину сварки (сни­мают фаски, зачищают поверхности. Сварку нужно проводить как можно быстрее, чтобы предотвратить закалку металла шва и околошовной зоны, иначе шов будет хрупким. Поломка валов восстанавливается сваркой (преимущественно электродуговой).

После подготовки сращиваемых концов (рис.2.5а) поломанных частей валов они устанавливаются и устанавливаются на чугунных призмах или специальных кондукторах так, чтобы сохранить первоначальную длину вала, и заваривают шов на рис.2.3*.

Рис.2.3* Кондуктор для сварки поломанных валов:

1 – поломанный вал; 2,3 – крепёжные планки; 4 – жесткая рама; 5 – центровочная линза.

 

Прочность восстановленного вала на участке сварки не превы­шает 60% прочности целого вала. Поэтому поломанные валы от­ветственных, сильно нагруженных машин не реставрируют, а заменяют новыми.

В некоторых случаях на рис.2.5 а,б поломанные или сильно изношенные валы наставляют с помощью сварки и механических соединений.

Рис.2.5. Способы сварки поломанных валов:

а – только с подготовкой шва; б – с центрирующим штифтом; в – с центрирующей шпилькой; г – со вставкой.

Ремонт муфт. Соединительные муфты

Муфты служат для соединения валов, а также для включения и выключения отдельных механизмов без выключения всей машины: соединительные (жесткие, упругие), сцепные (управляемые). Жесткие соединяют валы неподвижно. Они не компенсируют несоосности валов и не смягчают удары (толчки). Применяют для соосных валов в тех случаях, когда положениеодного вала относительно другого можно регулировать.

К жестким муфтам относятся продольно-свертные на рис.2.6 и поперечно-свертные на рис.2.7. Продольно-свертная муфта состоит из двух половин 1 и 2, со­единяемых болтами 4, крутящий момент передается от одного вала 5 к другому 6 через шпоночное соединение 3. Соединительные болты устанавливают так, чтобы головки и гайки чередовались. Зазор между соединительными плоскостями должен быть в пределах 0,5 - 1,0 мм.

Рис. 2.6. Продольно-свертная муфта: 1,2 - полумуфты,

3 - болты, 4 - шпонка

Поперечно-свертная муфта (рис. 2.7) состоит из двух чугун­ных дисков 1 и 2, соединяемых болтами 3. Крутящий момент передается за счет сил трения возникающих между дисками стягиваемых болтов. Полумуфты центрируются при помощи выступа на од­ной из них. Плоскости фланцев должны быть перпендикулярны к оси валов, а центрирующий выступ должен входить в выточку с зазором 0,02 – 0,08 мм.

Рис. 2.7. 1, 2 - полумуфты; 3 - стяжные болты; 4, 5 - валы;

6, 7 - шпоночные соединения

Основным видом износа муфт (см.рис.2.6) является разра­ботка посадочного отверстия, шпоночного паза, шпонки. Муфты сильно изношенные заменяются.

Муфты (рис. 2.6.) имеют следующие дефекты: срез болтов, их изгиб, разработка посадочных отверстий, болтовых отверстий, шпонок, шпоночных канавок.

При ремонте производят развертку отверстий под болты, ста­вят новые болты большего диаметра или устанавливают переходные втулки. Полумуфты растачивают и запрессовывают новые втулки необходимых размеров.

Поперечно-свертная кольцевая упругая муфта (рис.2.8). Упругие муфты допускают смещение валов в продольном и поперечном направлениях и небольшой поворот их и смягчают толчки за счет упругих элементов.

Рис. 2.8. Поперечно - свертная кольцевая упругая муфта. 1, 2 - полумуфты;

3 - резиновые кольца; 4 - пальцы; 5 - гайки

 

Она состоит из полумуфт 1, 2, запрес­сованных на валы. Полумуфты соединяются при помощи пальцев 4 и резиновых колец 3. В одной полумуфте 1 гайками 5 крепятся пальцы. Во вторую полумуфту 2 свободно входят резиновые кольца 3. Поворот и перемещение валов осуществляется за счет деформации резиновых колец.

У кольцевой муфты изнашиваются отверстия, в которые входят резиновые кольца, а сами кольца начинают проворачиваться на пальцах. При ослаблении гайки происходит износ шейки пальцев и отверстия, приэтом появляется стук.

Ремонт заключается в расточке отверстий под пальцы и кольца большего размера. При расточке необходимо обеспечить совпа­дение центров отверстий под пальцы в обеих полумуфтах.

2.2. Ремонт подшипников скольжения и качения

Подшипники обычно устанавливаются в корпусах, конструктивно скоординированных с оборудованием (его базовой моделью), (рис.2.9).

Рис. 2.9.

Поэтому их положение в пространстве при монтаже определяется посадочными размерами, которые должны удовлетворять всем требованиям, заложенным в основу конструкции. На практике применяются подшипники двух типов: подшипники скольжения и качения.

Подшипники скольжения. Подшипники скольжения выполняют в виде сплошных втулок, разъемных вкладышей или секторов, (рис.2.10).

Сплошные втулки вставляют в гнездо полностью обработанными или с припуском на обработку после установки, их запрессовывают туго или устанавливают плотно, но без натяга и фиксируют сто­порами.

Разъемные вкладыши укладывают в гнезда свободно - сначала нижний, затем верхний (рис.2.10).

Рис. 2.10. Ремонт разъемных подшипников:

а – крепление вкладыша подшипника к постели для шабрения: 1 – прижим; 2 – постель;        3 – вкладыш; б – проверка масляного зазора в подшипнике: 1,2 – пластинки.

 

До окончательного монтажа во вкладышах, собранных в корпусе подшипника, прорезают канавки для смазки. В процессе сборки для необходимого сопряжения вкладышей с валом их можно лишь слегка шабрить.

В результате трения внутренние поверхности подшипников теря­ют геометрическую форму, отверстия становятся овальными, на тру­щихся поверхностях возникают риски и задиры. При очень большом износе становится невозможной регулировка натяга вкладышей. В подшипниках с заливкой баббитом может произойти расплавление или отслаивание баббита.

Технология ремонта подшипников скольжения зависит от конст­рукции, материала, из которого они изготовлены и характера из­носа. Для оборудования химических и нефтехимических заводов используют втулки и вкладыши из чугуна, бронзы, баббита, алюминиевых сплавов, металлокерамики древеснослоистых пластиков и пр.

Дляпроверки плотности прилегания рабочих поверхностей вкладышей к цапфе или шейки вала проверяют боковые зазоры у разъема подшипника (рис.2.10). Зазор между валом и верхним вклады­шем измеряют с помощью свинцовой проволокой диаметром до 2 мм, закладываемой по верхней образующей вала. После затяжки крышки подшипника до отказа (с учетом прокладок 7 между корпусом и крышкой). По толщине деформированной (снятой) проволоки устанавливают фактический зазор.

Существует много способов восстановления подшипников, но на­иболее часто применяют металлизацию, наплавку, заливку, запрессовку новой втулки.

Подшипники качения. На рис.2.11 показан характерный узел машины с подшипниками качения.

Рис. 2.11.

При ремонте узлов с подшипниками качения последние тщательно осматривают, проверяя размер радиального и осевого зазоров. Если обнаруживают шелушение рабочих поверхностей колец, шариков и роликов, возникшее в результате усталости материала.

При недостатке смазки подшипник во время работы может черезмерно нагреваться, тогда на кольцах и телах качения появляются цвета побежалости. В этом случае подшипник также заменяют новым.

Замену подшипника производят при обнаружении следующих дефектов: трещин, сколов, забоин и рисок на рабочих поверхностях, повреждении сепаратора.

Причинами этих дефектов могут быть перегрузка подшипника, чрезмерно плотная посадка, попадание посторонних частиц из-за плохого уплотнения, недостаточная смазка.

Монтаж подшипников выполняют в строгом соответствии с рабочими чертежами. Подшипник устанавливают в узел так, чтобы торец с клеймом был обращен наружу.

Очень важно соблюдение заданных посадок как для внутреннего кольца, так и наружного. На вал подшипник насаживают внутрен­ним кольцом поглухой,

напряженной или прессовой посадкам в си­стеме отверстий, а на оси – по скользящей или по посадке движения.

Наружным кольцом подшипник устанавливают по напряженной или скользящей посадке в случае неподвижного корпуса и по глухой или тугой посадке - в случае вращающегося корпуса.

Порядок сборки подшипника следующий: сначала его насаживают на вращающуюся деталь, а затем вместе с деталью устанавливают на неподвижной детали, т.е. вначале сопрягают детали узла, требующие взаимной запрессовки.

Изношенные подшипники качения снимают с помощью винтовых и гидравлических съемников и заменяют на новые. Их не ремонтируют на месте, а сдают на реставрацию в централизованном порядке.

В узлах машин, работающих в пыльной и грязной среде применяют различные системы уплотнения (рис.2.12)

Фетровые или войлочные уплотнения (рис.2.12.а,б) в этих уплотнениях должны плотно прилегать к шейкам вала 2, они могут работать при температурах до 90 ⁰С.

Лабиринтные уплотнения (рис.2.12.б) имеют шайбу 2, укреп­ленную на валу 3. На крышке уплотнения 1 сделаны выточки, в которые входят выступы шайбы. Между крышкой и шайбой создается зазор сложной формы, обеспечивающий уплотнение за счет затекающей в него смазки.

Рис.2.12.

Уплотнение манжетного типа (рис.2.12.в) выполняются из ко­жи или резины, манжету 1 помещают в металлический кожух 2 и закрепляют пружинной шайбой 3. Кромка манжеты 5 прижимается к валу витой пружиной 4, обеспечивающей постоянное и равномерное давле­ние на кромку. Манжетное уплотнение, как правило, работает надеж­но, обеспечивает равномерный износ манжеты, которую при ремонте заменяют.