Виправлення валів

Щоб правильно намітити способи виправлення викривленого валу, необхідно визначити місце, значення та напрямок прогину.

Для визначення значення та напрямки прогину необхідно провести індикування лінії валу. Якщо індикування проводиться не на верстаті, а на спеціальному стенді або безпосередньо в агрегаті, то слід стежити, щоб вал при провертанні не зміщувався ні в бічному, ні в осьовому напрямку. Перед вимірюванням биття розмічають вал по колу на 8 частин у кожному перерізі. Запис показань індикатора за кожним перерізом при провертанні ротор роблять у такому порядку: ніжку індикатора встановлюють проти першої позначки на валу; показання індикатора призводять до нуля; ротор провертають вручну або краном до збігу ніжки індикатора з другою відміткою, потім з третьою відміткою і так далі до першої позначки. Повторне вимір у першій точці є контрольним, тобто. повторне показання індикатора в першій точці повинно збігатися з початковим (повне нулю). Це показує, що індикатор під час прокручування не був збитий, а також ротор провертається без осьових або поперечних зсувів.

Після закінчення індикування валу визначають точку максимального бою. У контрольованих перерізах фіксують показання індикатора діаметрально протилежних точках. Визначають місце найбільшого биття та точку, де ця величина має позитивне значення. Це місце найбільшого прогину валу. Точне місце напрямку визначають побудовою кривої прогину, яку будують за виміряними значеннями радіального биття валу контрольованих перерізах. Якщо точки максимального биття розташовані по одній утворюючій валу, то має місце прогин без скручування валу, в іншому випадку буде мати місце прогин з одночасним скручуванням. У цьому випадку криву прогину будують для кожної з площин поздовжнього перерізу валу, нумеруючи їх відповідно до точок вимірювань.

При нормальній експлуатації прогин валу в будь-якому його перерізі не повинен перевищувати 0,08 мм, оскільки великий прогин знижує загальну надійність роботи насоса і його необхідно ліквідувати.

Застосовують такі методи виправлення валу: наклеп, термічний, термомеханічний та релаксації напруг. Усі перелічені методи, крім наклепу, пов'язані з нагріванням валу. Вибір того чи іншого методу залежить від значення прогину, діаметра, довжини та матеріалу валу.

Правку валу методом наклеп роблять наступним чином. Вал встановлюють у спеціальний пристрій увігнутою стороною вгору, жорстко закріплюють один його кінець і в місці прогину домкратом трохи знизу піднімають, створюючи у валу напругу. Потім, за допомогою зубила, що має ширину 30-40 мм і товщину 7-10 мм, завдають ударів по вибраному місцю. При наклепуванні поверхневі шари металу з увігнутої сторони прагнуть подовження, оскільки подовження немає, то них виникають зусилля, выпрямляющие вал.

У процесі карбування після 10-15 ударів звільняють домкрат та затискний пристрій, і, перевіривши вал по індикатору, визначають ступінь його випрямлення. Правка вважається закінченою, коли досягнуто прогину у зворотний бік на 0.03-0.04 мм.

Вал у випрямленому стані перебуватиме доти, доки внутрішні зусилля в металі валу не зменшаться. Недоліком цього методу є псування поверхні валу та можливість випрямлення валів, що мають відносно невеликі діаметри. Метод наклепу - найстаріший метод виправлення валів.

Найбільш поширений термічний метод виправлення валів, так як він простий і легко застосовується. Цей метод заснований на односторонньому місцевому нагріванні валу, що викликає його прогин. При правці термічним методом виробляють інтенсивне місцеве нагрівання опуклої сторони до пластичного стану на малу глибину. Інші перерізи валу повинні залишатися по можливості холодним. Внаслідок розширення нагрітої ділянки валу спочатку прогинання його збільшується. Внаслідок опору холодної частини валу у верхньому шарі виникають зусилля стиснення. При охолодженні пластично стиснутих волокон створюються зусилля, що випрямляють вал. Термічний спосіб редагування застосовується для валів, виготовлених з вуглецевих і низьколегованих сталей марок 35 і 40, при відносно невеликих прогинах. Цим способом можна правити вали на місці встановлення, без демонтажу. Необхідно мати на увазі, що при правці валів цим способом можливі такі дефекти: високі зусилля, що розтягують на межах місцевого нагріву і решти поверхні поверхні валу, що з'являються в результаті місцевого нагріву, що може привести в освіті дрібних, важко виявляються поверхневих тріщин; поверхневе загартування металу в місці нагрівання; поява місцевих напруг, що мають значення вище за межу міцності, що може призвести до руйнування валу.

Процес редагування термічним способом виробляють наступним чином. Після визначення значення прогину вал ставлять опуклою стороною нагору. Місце редагування щільно обгортають азбестовим листом, що закріплюється дротом. Для місцевого нагріву в листі вирізають отвір шириною 0.1-0.15 діаметра валу та довжиною приблизно 0.3 діаметра валу. Нагрів виробляють автогенним пальником №7. При діаметрі валу понад 400 мм слід застосовувати два пальники. Пальники дають різке нагрівання, не допускаючи в той же час підплавлення металу. Для цього язичок полум'я пальника має бути якомога ближче до поверхні металу валу, але в той же час не повинен хитатися його.

Нагрів починається з центру, а потім пальник повинен весь час пересуватися до країв отвору, вирізаного в азбестовому листі, і знову повертатися до центру, де дається максимальне нагрівання. Температура нагрівання не повинна перевищувати 650 0 С. У процесі нагрівання відбувається випучування валу, причому це випучування має контролюватись. Контроль здійснюється індикаторами, встановленими на деякій відстані від місця правки - зверху та знизу валу - таким чином, щоб деформація валу була досить ясно виражена їх показаннями. Якщо редагування проводиться далеко від місця опори валу, то індикатори найкраще встановлювати ближче до місця редагування, але так, щоб полум'я пальника не нагрівало індикатори; якщо ж редагування проводиться недалеко від точки опори, то в цьому випадку індикатор найкраще встановлювати з іншого боку опори. Час нагріву можна встановлювати за таблицею, де наведено орієнтовний час нагріву одного пальника залежно від діаметра валу та значення прогину.

Час нагріву одним пальником, мін, залежно від діаметра та прогину валу:

У цій таблиці передбачено нагрівання пальником №7. При редагуванні пальником №6 час необхідно збільшити приблизно в 1,5 рази. При виправленні двома пальниками час варто зменшити вдвічі. Під час нагрівання слід дуже уважно стежити за кольором розжареного металу і не допускати перегріву металу вище встановленої температури. Одночасно необхідно дотримуватися індикаторів за значенням деформації валу в процесі нагрівання для того, щоб призупинити нагрівання, коли прогин валу в місці нагрівання досягне чотирьох- або п'ятикратного значення прогину, що випрямляється. Після закінчення нагрівання місце обробки закривається шматком азбестового листа. У такому положенні вал протягом 3-4 годин охолоджується, потім знімається азбестова накладка і перевіряється значення прогину валу, що залишилося.

Недоліком цього методу виправлення валу є присутність залишкових напруг у металі валу, що може в процесі тривалої експлуатації призвести до часткового повернення викривлення валу. Цим методом не можна правити вали, виготовлені з високолегованих сталей і які працюють у сфері високих температур.

Правка валу методом релаксації полягає в тому, що при прогріванні ділянки валу по всьому колу і на глибину перерізу в місці викривлення вал одночасно піддають пружній деформації за допомогою натискного пристрою. У нагрітому та напруженому стані вал витримують протягом деякого часу в залежності від міцності сталі, значення викривлення та обраної температури правки. Під дією навантаження та підвищеної температури пружна деформація переходить у пластичну, одночасно знижуються внутрішні напруження. Це називається релаксацією.

Для здійснення правки вал укладається на спеціальний поворотний пристрій, покривається лускатим графітом, який змішується з машинним або лляним маслом по всій поверхні, крім місця вимірювання биття валу, і щільно обгортається азбестовим шнуром (бажано в 2 шари). Найбільш зручно застосовувати азбестовий шнур діаметром 12 мм.

Попередньо, до обгортання, необхідно укласти термоперетворювачі та вивести дроти до місця, де зручно буде вимірювати температуру нагріву. Термоперетворювачі та дроти необхідно обернути разом з валом азбестовим шнуром. Способи закладення термоперетворювачів не складні. Для вимірювання температури до 800 0 С повинні застосовуватись термоперетворювачі їх хромель-алюмінію. вони повинні бути проградуйовані до максимальної температури разом з гальванометром. Гальванометр градує таким чином, щоб мінімальний поділ шкали був не більше 20 0 С.

Розстановка термоперетворювачів проводиться таким чином, щоб можна було вимірювати температуру валу на місці нагріву та з усіх боків від місця нагріву, спостерігати за ступенем поширення температури по довжині валу. У місці нагрівання бажано ставити по два термоперетворювачі, діаметрально протилежно розташовані. Проводи їх, що проходять через нагріту зону валу, повинні бути ізольовані фарфоровими бусами або азбестовим шнуром, кінці їх виводяться біля шийки валу таким чином, щоб вони не заважали обертанню валу. У місці виведення можна кінці приєднати до розеток, закріплених на валу.

На вал у місці нагрівання намотується котушка індукційного нагрівача, яка жорстко закріплюється на рамі або якійсь спеціальній опорі. Котушки вибираються відповідно до діаметра валу в нагрітому місці. Так, для нагрівання валу діаметром 300 мм до температури 650 0 С потрібно котушка з магніторушуючою силою близько 20000А. Котушка робиться шириною 300-600 мм залежно від місця її розташування. Залежно від сили струму використовується кабель із площею перерізу від 60 до 200 мм 2 . Для котушки найкраще брати мідний багатожильний гнучкий кабель.

Найбільш доцільним є використання нагріву валу індукторів, які застосовуються для термообробки стиків трубопроводів після зварювання. Внутрішній діаметр індуктора визначається діаметром валу, товщиною шару ізоляції та розміром зазору (12-15 мм), що забезпечує вільне обертання валу. Вал встановлюється опуклою стороною вгору, збирається натискний пристрій і створюється натяг для виправлення валу.

Зовнішнє навантаження, що створює вигин валу в бік, зворотний наявному прогину, визначається викривлення валу, температурою нагріву, релаксаційною характеристикою сталі і часом витримки в напруженому стані. Допустима напруга при прогинанні для правки в один прийом обмежується небезпекою концентрації напруг у місці застосування навантаження для випрямлення і небезпекою утворення тріщин на волокнах металу, що розтягуються. Виходячи з цих міркувань рекомендується створювати такі напруги в металі, які не перевищували б половини тимчасового опору розриву або межі міцності при розтягуванні даної сталей за температури 600 0 С. У таблиці наводяться допустимі напруги для сталей окремих марок.

Допустимі напруги:

Якщо немає даних про межі міцності при розтягуванні, можна приймати максимальне допустиме напруга рівним 50 МПа. Зусилля, які має бути докладено для того, щоб напруга в перерізі валу не перевищувала 50 МПа, і відповідну напругу стрілу прогину визначають розрахунковим шляхом.

Зусилля Р підраховується за такими формулами:

де? - Внутрішня напруга (або допустима напруга при температурі 600 0 С, l - довжина валу між опорами, a,b - довжина плеч від опори до місця застосування навантаження Р, W - момент опору.

виправляється передній чи задній кінець валу, тобто. консольна частина валу, і зусилля Р прикладено на кінці валу:

Практичний додаток сили Р перевіряється стрілою прогину валу, яка виходить при згинанні валу натяжним пристосуванням. Ця стріла прогину підраховується за такими формулами:

зусилля Р прикладено над середині валу:

де Е – модуль пружності, J – момент інерції;

зусилля Р прикладено в середині валу:

зусилля Р прикладено на кінці валу:

Слід пам'ятати, що з прогинів валів менш як 0.2 мм необхідно враховувати під час правки їх прогинів від маси f c . В цьому випадку зусилля Р необхідно зменшити на зусилля Р з розрахованою за формулою

а стрілу прогину f - на прогин f c , розрахований за формулою

Якщо фактичне значення прогину, що підлягає виправленню, більш розрахованого значення f, то правка валу повинна відбуватися в кілька прийомів з таким розрахунком, щоб кожен додаток зусиль натискним пристроєм не викликав значення прогину більш розрахованого значення стріли прогину f, отже, напруги, що при цьому отримуються в перерізі валу не перевершуватиме допустимих.

При натиску при створенні пружного прогину валу під час редагування необхідно стежити за тим, щоб вал прогинався строго вертикально. Для цього натиск слід робити рівномірно, одночасною підтяжкою гайок натискного пристрою. Створивши необхідний натиск і проконтролювавши його по стрілі прогину, включають живлення індукційної котушки, нагрівають вал до обраної температури редагування і витримують його в напруженому і нагрітому стані. Температуру нагрівання та час витримки вибирають за релаксаційними характеристиками сталі цієї марки.

Якщо прогин валу великий (більше 0.5 мм), то температура редагування береться високою (близько 600 0 С). При початкових малих прогинах валу і при доведенні в кінці правки температура нагрівання приймається приблизно 530-550 0 З дотриманням невеликої (15-20 хв) витримки. Після закінчення витримки після зняття напруг від натискного пристрою вал ізолюють азбестом і охолоджують при його обертанні, інакше вал може отримати прогин. Після зупинки валу, охолодження його до температури навколишнього повітря та контрольної перевірки биття знімають теплову ізоляцію, видаляють термоперетворювачі, змивають графітове покриття та знімають остаточну криву биття валу.

Метод релаксації вигідно відрізняється від інших методів редагування тим, що після редагування в металі валу відсутні залишкові напруги, що забезпечують його стійку роботу при подальшій експлуатації.

Обточування шийок валу

Перед установкою пристроїв демонтують камеру робочого колеса, робоче колесо насоса, перехідний конус, обтічник, верхній та нижній напрямні підшипники та ущільнення валу. Після цього попередньо центруємо вас із вивіркою його загальної лінії. Потім на сегментах верхнього та нижнього напрямних підшипників електродвигуна встановлюються мінімальні зазори, що дорівнює 0,05-0,1 мм.

Малюнок 17 - Схема обточування шийок валу: 1 - Виправляючий апарат; 2 - центр, що обертається; 3 – Вал насоса; 4 - Пристрій для проточування; 5 - Головина; 6 – Електродвигун.

Спочатку для створення опори валу замість демонтованих направляючих підшипників встановлюється і прикріплюється до виправляючого апарату центр, що обертається. Аксіальним обертанням центру щодо корпусу здійснюють сполучення його робочої поверхні з поверхнею центруючого отвору валу. При цьому контролюється і не допускається усунення загальної лінії валу відносно вертикально осі агрегату.

Контроль здійснюється двома агрегатами, встановленими на нижній шийці валу в двох взаємно перпендикулярних площинах, а регулювання - регулювальними болтами, що знаходяться на опорах центру, що обертає. Потім проводять установку, вивірку щодо осі валу і закріплюють пристрої для обточування на посадкові місця демонтованого верхнього і нижнього напрямного підшипника насоса в горловині або виправляючому апараті.

Обточування шийки валу відбувається при одночасному обертанні валу електродвигуном насоса та переміщенні супорта з різцем за допомогою механізму подачі. При цьому різець встановлюється на задану глибину різання. Після кожного проходу проводиться зупинка обертання валу і здійснюється контроль діаметра шийки, що обробляється в декількох перерізах, а також параметрів шорсткості. Проточка шийки проводиться до найближчого ремонтного розміру. У процесі різання обов'язково рясно охолодження ріжучого інструменту водою.

Для того щоб проточці обробити поверхню шийки до шорсткості, що дорівнює 2,5-1,25 мкм, необхідно для кожного типорозміру валу експериментально підбирати подачу різця і глибину різання в залежності від лінійної швидкості різання.

Вали та осі мають такі основні дефекти: знос посадкових шийок, несправність канавок шпонкового типу і шліців, погіршення різьблення, скручування валів, поява тріщин і зламів.

Відновлення цих елементів відбувається за таким принципом: миття деталей, потім очищають і дефектують. Погнутий стан виправляють завдяки виправленню холодного або гарячого вигляду, а деякі моделі утилізують як шлюб. Якщо прогин невеликий, можна прошліфувати і проточити вал чи вісь.

Якісно та швидко виконати ремонтні роботи можуть фахівці компанії ГідроСпецТех. Тут працюють справжні професіонали своєї справи.

Виправлення валів згинанням

Вали, які підходять для редагування, розміщують в настановній призмі так, щоб увігнуте місце дивилося нагору. Далі відбувається згинання валу натискним пристроєм.

Якщо вал тонкий або довгий, то для редагування використовується токарний верстат. Вигинання відбувається завдяки упору верстата.

Для виправлення форми валу застосовують наклеп. Для цього виріб розташовують на перевірочній плиті, щоб прогин був знизу. Далі завдають ударів невеликої сили. Робиться це жваво.

Під час редагування часто утворюються тріщини, тому їх потрібно перевірити дефектоскопом. Якщо дефекти виявлено, потрібно провести термічне оброблення. Далі слід проточити та відшліфувати вироби.

Ремонт валу та осі нагріванням та охолодженням

Якщо вал деформувався, можна провести виправлення завдяки нагріванню. Для цього теплову обробку газовим полум'ям застосовують там, де є вигнутість. Індикатор дає змогу розраховувати ступінь деформування. Для заколювання використовується азбест та охолодження повітрям стисненого вигляду.

Ремонт посадкових шийок на цапфах можна відремонтувати завдяки відновленню номінального обсягу або обробці. Для цього метал піддають наплавленню та нарощуванню розмірів. Таким чином, можна збільшити обсяг за рахунок зменшення довжини або навпаки.

Невеликі задираки, тріщини та ризики легко усунути доведеннями пасти ГОІ або оліями з наждачним порошком. Все це робиться після закріплення елемента на верстаті, де проводять обертові рухи.

Ціни на будь-яку складність можете дізнатися у менеджерів компанії Гідроспецтех.

Під час опади територію посадкового місця валу можна нагріти до 900С. Далі виріб піддається охолодженню у водному середовищі. Після цього відбувається завдання ударів, в результаті вал стає ширшим. У торці валу свердлять отвір, який підходить для довжини посадкового місця.

Для ремонту валу можуть застосовуватись втулки-компенсатори. У даному варіанті цапфа проточується на менший розмір, в неї напресовується сталева втулка, торці якої приварені до торця цапфи. Закріплюють усі вироби між собою та проводять обробку зовнішньої поверхні. Розміри можна вибирати під будь-які вимоги.

Ремонт шпонкових канавок

Шпонкові канавки можуть бути відремонтовані під номінальний та ремонтний розмір. У першому варіанті, відбувається плавлення та нарізання виробу. У другому варіанті відбувається розширення до потрібних розмірів та обпилювання або фрезерування та стругання.

Якщо шпонкові канавки великі, проводять односторонню наплавку, далі обробку механічного типу до потрібних розмірів.

Шлицева частина валу чи осі відновлюється під впливом тупого зубила чи гострого ролика. Далі йде механічна обробка. Все це робиться за невеликих пошкоджень.

Якщо виріб зазнав великого зносу, то шліци розплавляють частинами або з боків. Далі нарізають необхідний розмір та шліфування. У деяких випадках пошкоджені частини відрізають та приварюють нові елементи.

При пошкодженнях різьблення можна скористатися прогонкою на верстатах або наплавкою з нарізуванням потрібної довжини. Також для ремонту може застосовуватися електрошлакове зварювання, кільцеве дугове зварювання. Для гантелей використовується тирса та проточування виробу. Для шпонкових з'єднань застосовуються затискні кільця.

Проведення ремонтних робіт можна замовити, звернувшись до спеціалістів компанії ГідроСпецТех. сайт знаходиться за посиланням.

У процесі експлуатації у валів зношуються посадкові шийки, шпонкові канавки та шліци, пошкоджуються різьблення та центрові отвори, вал отримує вигин.

Спосіб ремонту зношеного циліндричного валу вибирають після того, як відповідною перевіркою встановлять характер та ступінь зносу. Шийки валу, що мають знос (подряпини та ризики, нециліндричність до 0,1 мм), ремонтують шліфуванням. Але спочатку перевіряють, чи справні центрові отвори валу, за наявності вибоїн і вм'ятин насамперед проточуванням відновлюють центрові отвори. Потім правлять вали.

Шийки валів зі значним зносом обточують та шліфують під ремонтний розмір. При цьому допускається зменшення діаметра шийок іа 5-10% залежно від характеру навантажень, що сприймаються валом, зокрема від того, чи відчуває вал ударні навантаження. У тих випадках, коли необхідно відновити початкові розміри шийок, на шийки після їх обточування напресовують або встановлюють на 31-юксидному клеї ремонтні втулки, які потім обробляють точенням або шліфуванням. Зношені поверхні валів можна ремонтувати також нарощуванням металу вібродуговою наплавкою, металізацією, залишенням, хромуванням та іншими методами.

Погнуті вали виправляють холодним чи гарячим способом. Гарячій редагуванню піддають вали, діаметр яких більше 60 мм.
Холодне виправлення валів може виконуватися вручну за допомогою гвинтових скоб, важелів, але краще виправляти під пресом.
Сутність правки полягає в тому, що докладене зусилля викликає залишкові деформації, деталь відновлюється, набуваючи початкових властивостей.

При холодній правці пресом або скобою вал розташовують на двох опорах вигнутою стороною до пристрою, що навантажує (гвинту, повзуну) і навантажують так, щоб вал зігнувся в протилежний бік на величину, майже рівну початковому прогину, і лише потім відновлюють початкову точність по прямолінійності.

Вигнуті вали діаметром до 30 мм можна правити наклепом. Суть такої правки полягає в тому, що вал кладуть прогином вниз на плиту (мал. 61) і легким молотком наносять часті удари, доки вал не випрямиться. Удари завдають також з обох боків прогину, обмеженого кутом 120 °.

До шпинделів пред'являються особливо високі вимоги, тому посадкові шийки 1 і 2 (рис. 62 а) шпинделів обробляють шліфуванням. Співвісність їх має бути витримана з точністю 0,01 мм, допустима некруглість шийок – 0,01 мм, нециліндричність – 0,003-0,005 мм. Таким же вимогам повинна відповідати поверхня 3. Конічні отвори 4 і 5 шпинделя повинні бути концентричними шийкам; допускається биття 0,01-0,02 мм на 300 мм завдовжки.

У першу чергу у шпинделя зношуються шийки під підшипники, посадкові місця для зубчастих коліс та інших деталей, що обертаються. На них з'являються подряпини і задираки, що легко виявляються зовнішнім оглядом.

Шпинделі доцільно ремонтувати кілька разів, оскільки виготовлення нового шпинделя – справа складна та дорога. Однак у тих випадках, коли ремонт шпинделя тягне за собою ремонт і деталей, що з ним сполучаються, може виявитися вигіднішою заміна
зношеного шпинделя новим. Це питання вирішують порівнянням вартості ремонтних робіт та нового шпинделя.

Шпинделі, у яких зношування шийок по діаметру становить 0,01-0,02 мм, ремонтують притиранням на токарному верстаті, що виконується спеціальним інструментом - жимком (рис. 63). Жимок складається з кільця-хомутика 1, болта 2, втулки-притирання 3 зрізом і рукоятки-державки, яка на малюнку не показана. Втулку-притир виготовляють із чавуну, міді або бронзи, а отвір у ній виконують за розміром шийки, що обробляється.

Приступаючи до притирання шийки, накладають на неї тонким шаром суміш дрібного наждакового порошку та олії, після чого надягають жимок і злегка загвинчують болт 2. Пускають верстат, налаштувавши його на швидкість обертання шпинделя 10-20 м/хв. При обертанні шпинделя рівномірно водять жимком уздовж шийки, що обробляється. Іноді оновлюють шар порошку з маслом і підгвинчують болт 2.

Усунувши знос, промивають шийку шпинделя і притирають гасом, потім наносять на шийку тонкий шар довідкової пасти про гас і завершують її обробку.

При зносі шийок шпинделя більше 0,02 мм їх ремонтують шліфуванням з наступним притиранням під ремонтний розмір. Однак цей спосіб ремонту прийнятний лише тоді, коли є можливість відповідно змінити розміри отворів у підшипниках або інших деталях, що сполучаються зі шпинделем. Якщо такої можливості немає або зміна розмірів отворів недоцільно через велику трудомісткість операцій, відновлюють шийки шпинделя зі зносом до 0,05 мм нарощуванням хрому, а зношуванням більше 0,05 мм - вібродуговою наплавкою.
Шийки шпинделів з нарощеним на них хромовим шаром обробляють шліфуванням, якщо на шийки наносять інші метали відповідно великими шарами, ніж при хромуванні, шийки спочатку обточують, а тому шліфують. При цьому їм надають до заднього кінця конусність до 0,01 мм, щоб при шабрені підшипників шар фарби, нанесений на шийки, повністю використовувався для зафарбовування поверхні підшипників.

Зношені шийки шпинделів, на яких монтуються підшипники кочення або інші деталі з нерухомою посадкою, дуже зручно відновлювати електролітичним способом.

Шийки шпинделів (під підшипники ковзання, у тому числі з осьовими мікротріщин) відновлюють установкою на клеї тонкостінних компенсаційних наделок або вставок. Практика показує, що такі шпинделі служать ще довго, а в ряді випадків працюють краще за нові, якщо наделки («сорочки») і вставки (втулки) виготовлені з матеріалів з кращими експлуатаційними властивостями. При цьому досягається значна економія матеріалів та скорочуються витрати на ремонт.

Для встановлення компенсаційних наделок або вставок з поверхні шпинделя сточують шар металу з метою посадки відповідної деталі компенсатора у вигляді втулки з номінальним розміром або збільшеним ремонтним розміром поверхні, що відновлюється. При цьому шар металу, що знімається, повинен бути мінімальним, до 10-15% номінального діаметра суцільного перерізу валу або товщини стінки порожнистого шпинделя.

Для відновлення нерухомої посадки, наприклад поверхні шпинделя під підшипник кочення, компенсаційна наделка (втулка) може бути тонкостінною - від 0,5 до 2 мм, а при відновленні шийки шпинделя під підшипник ковзання товщина стінки наделки повинна бути не менше 2,5 мм.

Компенсаційні тонкостінні наделки виготовляють з металу, відповідного матеріалу валу, що ремонтується, або з матеріалу, що відповідає підвищеним вимогам.

Внутрішній діаметр виконують за місцем із зазором 0,05 мм по діаметру (шорсткість поверхні Rz 20), зовнішній діаметр роблять з припуском 3-5 мм. Остаточну обробку ведуть при інтенсивному охолодженні після встановлення втулки та затвердіння клею через 24 год.

Компенсаційні втулки товщиною 2,5-3,5 мм і більш доцільно виготовляти із сталі, що цементуються. Діаметр, що відновлюється, виконують з припуском 0,3 мм, а діаметр втулки, що сполучається з валом, шпинделем або віссю, обробляють з припуском 3-4 мм. Після цементації з цієї поверхні знімають навуглерожений шар металу і загартовують втулку до HRC58-60.

Незагартовану поверхню втулки обробляють на токарному верстаті за розміром підготовленої поверхні валу із зазором діаметром 0,05 мм (шорсткість поверхні). Загартовану поверхню втулки, що відновлюється, остаточно шліфують після установки її на вал і затвердіння клею.

На рис. 62 дано схеми ремонту шпинделів верстатів установкою на епоксидному клеї компенсаційних наделок і вставок. У шпинделя токарного верстата відновлена ​​задня шийка 1 (див. рис. 62 а) під підшипник кочення, опорна загартована поверхня 2 під підшипник ковзання і конічна поверхня 3 для патрона. Також відновлена ​​конічна поверхня 9 (див. рис. 62, б) для роликопод-шипника (серія 3182100) і направляюча 10 для патрона. Конічний отвір шпинделя відновлено вставкою 11 із загартованим отвором.

Шийки (див. рис. 62 б) шпинделя свердлильного верстата відновлені тонкостінними (менш 1 мм) наделками 6 і 8, при цьому наделка 6 виконана з двох напіввтулок, по краях яких поставлені на клеї по два штифти 7. При остаточній механічній обробці і вставок не можна допускати перегрів, тому що при цьому може зруйнуватися клейова плівка, тому операцію виконують з рясним охолодженням.

Перед обточуванням та шліфуванням проводять наступні підготовчі роботи. Виточують сталеві пробки і щільно вставляють їх в отвори 4 і 5 шпинделя, зачистивши попередньо місця посадки пробок. Після цього закріплюють шпиндель одним кінцем у патроні токарного верстата, а другий кінець встановлюють незношеним місцем у люнеті та вивіряють шпиндель на биття, яке не повинно перевищувати 0,005 мм; потім роблять у пробці центровий отвір. Після цього шпиндель переставляють, затискають його другий кінець у патроні, а перший - у люнеті та виконують другий центровий отвір. Тепер шпиндель встановлюють у центрах та перевіряють правильність центрування; биття незношених місць за індикатором має бути не вище 0,01 мм.

Виконавши описані операції, приступають до обробки шпинделя точенням та шліфуванням.

У разі пошкодження та зносу різьблення шпинделя при відновленні застосовується наплавлення з наступним нарізуванням різьблення до номінального розміру. Перенарізати різьблення на менший діаметр не рекомендується, оскільки воно стає нестандартним.

Зношений конусний отвір шпинделів ремонтують по-різному в залежності від величини зношування. При сильному зносі отвір розточують і потім у нього вклеюють або запресовують втулку. При невеликому зношуванні отвір (неглибокі ризики, незначні вибоїни) шліфують, знімаючи мінімальний шар металу.

Механічну обробку конусного отвору шпинделя можна виконувати, не знімаючи шпинделя зі верстата, що забезпечує хороше центрування осі отвору з віссю шпинделя. При обробці конусного отвору дома застосовуються пристосування.

Точність конічного отвору шпинделя перевіряють стандартним конусним калібром. Контрольна ризик на калібрі не повинна входити в отвір, між нею і торцем шпинделя повинна бути відстань в 1-2 мм. Якщо контрольна ризику калібру входить у конусний отвір і ховається, то допускається підрізка переднього торця шпинделя на 2-3 мм.

Вісь конічного отвору шпинделя перевіряють на биття індикатором контрольної оправки, вставленої в отвір. Допускається відхилення від осі 0,01 мм у торця шпинделя та 0,02 мм на довжині 300 мм. Поверхня шпинделя 4 може мати гранично допустиме биття 0,01 мм.

Вище йшлося про шпинделі з хромованими шийками. Встановлено, що такі шпинделі добре працюють тільки при відмінному підгоні до них підшипника, коли забезпечений зазор для змащування шийок. Нормальна величина цього зазору 0,006-0,02 мм залежно від точності верстата, найбільшої частоти обертання та діаметра шпинделя. При недбалому підгонці під час роботи верстата відбувається посилене місцеве нагрівання. Через це на хромованій поверхні утворюються дрібні тріщини, хром відшаровується, ушкоджується шийка шпинделя і поверхня підшипника.

Зберігання відремонтованих або нових валів та шпинделів повинно виключити можливість вигину та деформації. Недбало покладений вал може вигнути під дією власної тяжкості. Для запобігання цьому рекомендується вали поміщати у спеціальні стелажі-стійки у вертикальному стані. Найкращий спосіб зберігання це підвішене вертикальне стан.

Перед шліфуванням шийок колінчастий валпіддають виправленню.

Щоб встановити величину та напрямок прогину, деталь укладають на призми преса на другу та восьму корінні шийки та за допомогою індикатора вимірюють биття корінних шийок. Величину та напрямок прогину валу відзначають крейдою на щоках валу.

Викривлення колінчастих валів викликаються залишковою напругою в металі через:

1. холодного виправлення під пресом;
2. поверхневої термічної обробки та
3. механічної обробки зі зняттям нерівномірних припусків

При експлуатації валу залишкові напруги під впливом змінних навантажень знижуються. Зміна розподілу напруги може також викликати деформації валу.

В результаті правки колінчастих валівпри ремонті забезпечується:

1. збільшення числа ремонтів та загальний термін служби валу, тому що при шліфуванні правого валу знімається мінімальний шар металу;
2. зменшення трудомісткості механічної обробки валу та витрачання абразивних кіл.

На ремонтних підприємствах застосовують два способи правки колінчастих валів:

1. зовнішнім статичним зусиллям під пресом та
2. місцевою наклепом щік.

Основний недолік виправлення колінчастих валів під пресом наступний. Під дією згинальної сили, прикладеної до однієї шийки, відбувається місцева пластична деформація в найбільш податливому місці та зосередження залишкових напруг у жолобників; це спричиняє зниження втомної міцності. Тому цей спосіб виправлення застосовують лише за значного прогину колінчастих валів, мають достатній запас міцності; колінчасті вали з малим прогином правити під пресом не рекомендується.

Колінчасті валидизелів типу B2-300 і Д6, що мають прогин більше 0,3 мм, правлять під пресом за схемою, показаною на Мал. 108.

У тому випадку, якщо прогин корінних шийок валу розташований в одному напрямку і має найбільше значення у четвертій (IV) або п'ятій (V) корінних шийок, вал встановлюють на призми другої (II) та восьмої (VIII) опори ( Мал. 108, а) і правлять, додаючи навантаження до п'ятої (V) шийки. Призми зроблені роз'ємними. Підставка призми має широкий опорний майданчик та бічні щоки. В отвір однієї з них ввернуть фіксатор, що входить у гніздо преса бруса.

Верхня частина призми є окремою деталлю і може нахилятися щодо нижньої підставки на невеликий кут до вибору зазору між ними з однієї зі сторін. При такій конструкції призма розвантажується від горизонтальної складової зусилля, що виникає при виправленні валу.

Вал навантажують таким чином, щоб він прогнувся у зворотному напрямку на 3 мм. Після зняття навантаження знову перевіряють індикатором биття всіх шийок валу. У разі потреби деталь правлять повторно, збільшуючи пружний прогин до 5 мм.

Через пружність валу величину зворотного прогину приймають у 10-15 разів більше, ніж усувається. Під навантаженням преса вал витримують 1-2 хв.

Після виправлення вал піддають магнітному контролю на відсутність тріщин.

Для зменшення зміни форми правого валу в процесі експлуатації та при зберіганні вдаються до наступних заходів: деталі витримують задля забезпечення природного старіння; при правці валу застосовують невеликий зворотний компенсуючий прогин; застосовують низькотемпературну відпустку. Коли величина прогину зменшується до 0,3 мм, остаточну правку виконують методом наклепу щік. Нахил виробляють по щоках у місцях, показаних на Мал. 109. Мал. 109. Схема правки виа методом наклепу щік: а-б, c-d - осі шийок до виправлення; a"-b", з "-d" - осі шийок після виправлення.

Колінчасті вали з просторово зігнутою віссю (з биттям у кількох площинах) поділяють на дві групи:

Перша група - площини кривизни в окремих шийках зміщені одна щодо іншої на кут трохи більше 45°. Виправлення таких валів виробляють у середній площині, у перерізі з найбільшим биттям.

Друга група - площини кривизни зміщені одна щодо іншої на кут понад 45 °. Редагування валів цієї групи проводять послідовно в обох площинах викривлення, починаючи з більшої величини викривлення.

Після виправлення биття корінних шийок і шийок носка валу має бути не більше 0,1 мм та биття хвостовика – до 0,08 мм.

Вали

Основними дефектами валів відцентрових насосів є прогин, знос шийок, шпонкових канавок та різьблення. Аварії з валами насосів при перекачуванні нафти та нафтопродуктів призводять до серйозних наслідків, тому до вибору матеріалів, технології виготовлення та ремонту валів необхідно підходити дуже серйозно.

Викривлення валів зазвичай відбувається в результаті виходу з ладу підшипників або зачеплення частин ротора за нерухомі деталі насоса.

Зачеплення ротора можливе при зносі підшипників ковзання або неправильному радіальному і осьовому центруванні його в корпус, в результаті чого зазор між деталями, що обертаються, ротора і не обертаються деталями корпусу розподіляються неправильно. При виявленні зазначених несправностей необхідно перецентрувати ротора з доведенням зазорів до нормальних розмірів.

Шийки валу зношуються в основному в результаті попадання механічних домішок у вузол підшипника, а також при неякісному або недостатньому мастилі. Шийка валу виробляється нерівномірно, при цьому втрачається чистота поверхні.

Різьблення та шпонкові канавки зношуються в результаті багаторазового розбирання та складання від механічного впливу.

Спосіб та технологія ремонту валу в кожному конкретному випадку залежать від характеру та розмірів дефекту, а також технічної оснащеності ремонтної бази. Погнуті вали виправляють механічно в холодному стані або нагріванні. Перший спосіб простий і дозволяє досягти достатньої точності, проте при цьому на окремих ділянках валу виникають перенапруги, внаслідок чого помітно знижується втомна міцність. Правку роблять за допомогою преса чи домкрата.

Для термічного виправлення вал встановлюють у центрах токарного верстата опуклістю вгору. Ділянку валу, що має найбільший вигин, закривають азбестовим листом, який має вікно для нагрівання дефектної ділянки. Нагрівання із застосуванням пальників ведуть інтенсивно до температури 500-5500С (нагріта ділянка повинна прийняти ледь помітний темно-червоний відтінок). Нагріте місце валу закривають азбестом, щоб уникнути загартування. Якщо після цього вал не випростався, його повторно розігрівають.

Після закінчення правки валу його потрібно відпалити для ліквідації залишкових напруг. Відпал роблять пальниками, рівномірно прогріваючи вал по всій довжині. При цьому він повинен обертатися із частотою 15-20 об/хв. Після припинення прогріву вал необхідно обертати до повного його остигання.

Вал дозволяється використовувати, якщо його биття не більше 0,015 мм. Зношені шийки валу проточують на токарному верстаті з подальшим шліфуванням переносної шліфувальної головки, укріпленої на супорті токарного верстата, або просто шліфую, коли пошкодження шийки валу не значні і шар металу, що підлягає зняттю, не перевищує 0,4мм. Такий метод ремонту можна застосовувати доти, доки ремонтний розмір діаметра шийки валу не зменшиться більше ніж 5% від номінального діаметра шийки.

Сильний зношування шийок валу або необхідність відновлення їх до номінальних розмірів вимагає застосування методів нанесення металів на зношену поверхню, що може бути виконано наплавленням або металізацією.

Поверхню валу попередньо обробляють на токарному верстаті, знімаючи стружку на таку глибину, щоб вся поверхня, що наплавляється, виявилася обробленою. Це дозволяє забезпечити хороші умови для наплавлення і витримати однакову товщину шару, що наплавляється. Наплавку можна проводити вручну, проте при використанні машини досягається більша рівномірність та висока якість наплавленого шару.

Валики металу, що наплавляється, можуть бути спрямовані вздовж осі валу або по спіралі. При спіральній наплавці короблення валу зводиться до мінімуму. При спіральній наплавці вал, що наплавляється, повільно обертають в центрах токарного верстата, на супорті якого встановлено автоматична зварювальна головка. Наплавлення роблять під шарі флюсу.

Процес металізації полягає в розплавленні напилюваного матеріалу розпиленні його струменем стисненого повітря або газу та осадженні на поверхні виробів шляхом удару та деформації частинок. Залежно від джерела тепла, що застосовується, розрізняють газову, електродугову високочастотну, тигельну і плазмову металізацію. Напилюваний матеріал можна застосовувати у вигляді дроту, стрічки або порошку. Найбільшого поширення набули електродугові та газові металізатори дротяного типу.

Металізація не викликає деформації деталі, що відновлюється. Для отримання хорошого зчеплення шару металу, що наноситься, важливо правильно провести підготовку. Вона полягає в очищенні поверхні валу від бруду, олії, оксидів та створенні шорсткої поверхні.

Після нанесення будь-яким способом металу на зношені поверхні шийки валу їх проточують і шліфують, відновлюючи діаметр до номінального з урахуванням допусків згідно з технічними вимогами.

У разі вибоїн на різьбленні вал встановлюють у центрах токарного верстата і різьблення відновлюють різцем. При значних пошкодженнях різьблення ділянку валу з різьбленням проточують до її підстави, наплавляють до відповідних розмірів. Потім виробляють механічну обробку наплавленої ділянки та нарізування різьблення.

Зношені пази шпонки на валах відновлюють декількома способами. Якщо шпонкове з'єднання не повинно фіксувати положення деталі щодо валу, залишають зношений паз паз, зачистивши попередньо гострі кромки його, і під деяким кутом до старого паза розмічають, потім фрезерують новий паз за початковими розмірами.

Якщо шпонкове з'єднання суворо фіксоване, необхідно відновити зношений паз. Зазвичай це здійснюють електродуговою наплавкою зім'ятих кромок або заваркою паза шпонки повністю. На місці наплавлення розмічають та фрезерують новий паз.

Виконання наплавлення вимагає попередньої підготовки поверхонь, що наплавляються. Вони мають бути очищені від корозії та знежирені. Матеріал електрода підбирають відповідно до якості основного металу.

Наплавлений матеріал має підвищену твердість, що значно ускладнює обробку. Тому іноді вдаються до розширення зношеного паза, збільшуючи його розміри по обидва боки поздовжньої осі. Найбільше розширення паза не повинно перевищувати 15% первісної ширени. За розміром нового паза виготовляють шпонку, а на деталі у відповідь розширюють канавку під нову шпонку або шпонку роблять ступінчастою.

При серйозних дефектах валу - тріщини в тілі валу, неможливість виправлення прогину вказаним вище способом, неодноразове відновлення шийок і різьблення, а також шпонкових пазів - його замінюють новим.