Лекция №10. Ремонт типовых деталей и механизмов

Ремонт и сборка шпоночных, шлицевых и прессовых соединений

Шпоночные соединения.Одним из видов разъемных соедине­ний является соединение с помощью клиновых, призматических или сегментных шпонок.

Клиновые врезные шпонки забивают в паз на валу. Рабочей является широкая грань шпонки. Клиновые шпонки должны иметь уклон рабочей грани по длине 1/100.

Призматические шпонки имеют прямоугольное сечение. Их за­кладывают в пазы на валу и в насаживаемой на него детали. Если деталь должна свободно перемещаться по валу, шпонку крепят винтами. В этом случае она называется направляющей. Призмати­ческая шпонка воспринимает передаваемое усилие своими боко­выми гранями.

Сегментные шпонки имеют вид сегмента, круглой стороной их закладывают в гнездо вала или втулки. Эти шпонки применяют для передачи небольших усилий.

При ремонте в соединениях с помощью шпонок меняют сту­пицы детали, обтачивают валы и ставят компенсационные втул­ки, фрезеруют новые пазы для шпонок.

Шлицевые соединения.Шлицевые соединения образуются выс­тупами (шлицами) на валу и соответствующими впадинами (па­зами) в отверстии насаживаемой на вал детали. Шлицы на валу фрезеруют, а пазы в отверстии протягивают.

Подвижные шлицевые соединения обычно имеют посадку с зазором, а жесткие соединения — посадку с натягом.

Перед сборкой шлицевых соединений необходимо тщательно осмотреть собираемые детали, удалить с поверхности шлицов за­боины, заусенцы, запилить острые края и снять фаски на торцах вала и втулки. Сопрягаемые поверхности следует смазать.

Сборка прессовых соединений.Прессовые соединения являются неразъемными. Поверхности соединяемых деталей перед запрес­совкой необходимо тщательно осмотреть, снять заусенцы, чис­той ветошью удалить грязь и масло, затем вновь смазать. Процесс сборки заключается в том, что охватываемую деталь (вал) под давлением вводят в отверстие охватывающей детали (втулки, зуб­чатого колеса) или, наоборот, охватывающую деталь насаживают на охватываемую деталь. Для этой цели применяют прессы руч­ные (винтовые и реечные) с механическим приводом, пневмати­ческие и гидравлические. Детали небольших диаметров (штифты, шпонки) запрессовывают вручную легкими ударами молотка, выколотками или специальными молотками из мягких металлов. Широко применяется соединение с подогревом охватывающей детали или с охлаждением охватываемой. Так соединяют главным образом детали большого диаметра, когда требуется обеспечить натяг больше 0,1 мм. Детали равномерно прогревают в ваннах с кипящей водой или маслом (при температуре 70... 120 °С). Исполь­зуют также газовые горелки, нагревая ими деталь до 400 "С, или электрические печи.

Охлаждение охватываемой детали применяют при запрессовке небольших деталей в массивные. Детали охлаждают в специальных баках с двойными стенками, изолированными одна от другой шлако- или стекловатой. Баки наполняют твердой углекислотой, температура которой -78 °С. Охлаждают детали в холодильниках, кислородом или азотом до температуры -180 °С. Деталь берут кле­щами и помещают в бак или холодильник. Время выдержки дета­лей, например, в жидком азоте 7... 10 мин при толщине стенки 8... 10 мм и 12... 15 мин при толщине стенки 20...30 мм. Расход жидкого азота 0,8 л на 1 кг массы охлаждаемой детали.

Ремонт валов, осей и шпинделей

Технология ремонта валов, осей и шпинделей почти одинако­ва, поскольку эти детали относятся к телам вращения. Некоторые особенности ремонта тех или иных деталей обусловлены предъяв­ляемыми к ним требованиями.

При эксплуатации у валов, осей и шпинделей изнашиваются посадочные шейки, шпоночные и шлицевые пазы, резьбовые поверхности, центровые отверстия. Кроме того, валы и оси мо­гут быть изогнуты или скручены. Выбор способа ремонта этих деталей зависит от величины износа и возможностей ремонтной базы.

Очищенные от грязи и смазки валы (оси) сначала выправляют (скрученные валы, как правило, не ремонтируют, а изготавлива­ют заново, так как механические свойства таких валов в значи­тельной мере ухудшены). Правку производят винтовыми скобами или на прессах. Валы и оси диаметром более 60 мм правят с мес­тным нагревом. После предварительной правки в деталях зачища­ют центровые отверстия. Эту операцию осуществляют на токар­ном станке выглаживанием с помощью специального центра. Та­кой способ восстановления центровых отверстий эффективен, вы­сокопроизводителен, обеспечивает шероховатость 0,8...0,4 мкм.

Специальные центры для выглаживания изготавливают из вы­шедших из строя центров. Для этого рабочую часть центра отжига­ют и фрезеруют в ней паз, в который впаивают пластину из твер­дого сплава (например, марки Т15К6). Пластину шлифуют под углом 60° вместе с основным металлом, из которого изготовлен центр. Один конец вала (оси) закрепляют в патроне токарного станка, а другой — устанавливают на люнет. В пиноль задней баб­ки вставляют центр с пластиной из твердого сплава и включают станок. Центр направляют в центровое отверстие ремонтируемого вала или оси. Рабочая поверхность центра притирает забоины и царапины на конической части центрового отверстия ремонтиру­емой детали, заглаживая поверхность. После восстановления обо­их центровых отверстий вал (ось) устанавливают в центры и с помощью индикатора определяют величину биения шеек, затем производят окончательную правку.

Шейки валов (осей) ремонтируют различными способами, в зависимости от величины их износа. При значительном износе шейки протачивают и шлифуют под ремонтный размер или за­прессовывают в них компенсационное кольцо, которое обтачива­ют и шлифуют на номинальный размер. При износе до 0,15 мм на диаметр исходный размер шейки восстанавливают хромировани­ем, предварительно выполнив операцию шлифования для вывода рисок. Шейки валов (осей) с износом более 0,2 мм на сторону восстанавливают вибродуговой наплавкой, осталиванием, элект­ромеханическим способом и с помощью ферромагнитных порош­ков, при износе более 0,3 мм на сторону применяют наплавку, металлизацию или осталивание. Выбор способа наращивания по­верхностей зависит также от посадки — зазора или натяга. Меха­ническую обработку деталей после их восстановления осуществ­ляют по обычной технологии, в зависимости от требований к точ­ности и шероховатости поверхностей.

Шпоночные пазы у валов и осей восстанавливают фрезерова­нием на следующий ремонтный размер или под нестандартную ступенчатую шпонку. Иногда эти детали заваривают, затем пово­рачивают вокруг оси на 90° и фрезеруют в них новые пазы с но­минальными размерами. Шлицы восстанавливают по этой же технологии. При малом износе их хромируют. Резьбы при ремонте валов и осей обычно выполняют заново с изготовлением для них новых нестандартных гаек и болтов «по месту».

Ремонт подшипников

У подшипников скольжения изнашиваются трущиеся поверхнос­ти по отверстию втулки, что приводит к увеличению зазора в со­единении с валом, искажению геометрической формы отверстия, появлению задиров, отслаиванию поверхности и т.д. Когда в со­прягаемой паре вал — втулка подшипника величина износа выходит за пределы допустимого, необходим ремонт. Иногда изношенную шейку вала восстанавливать до прежнего (номинального) размера нецелесообразно. В этом случае вал шлифуют и изготавливают новую втулку по диаметру шейки отшлифованного вала.

Регулируемые подшипники скольжения в период эксплуатации сначала регулируют, а в том случае, если весь регулировочный ди­апазон выбран, их ремонтируют. Особое внимание при ремонте разъемных подшипников уделяют слесарным работам.

Важную функцию в подшипниках скольжения выполняют сма­зочные канавки. От их профиля и расположения в подшипнике зависит качество его работы. Смазочные канавки для удержания смазки выполняют не по всей длине подшипника, а_; не доведя до торца на 0,1 его длины. Ориентировочная глубина канавок 0,025, ширина — 0,1 от величины внутреннего диаметра подшипника.

Масляный зазор в разъемном подшипнике проверяют свинцо­выми пластинами (проволокой). Одну пластину ставят вверху между шейкой вала и вкладышем, а две другие — в разъемной части в стыках подшипников. При монтаже верхнего и нижнего вклады­шей пластины сплющиваются. Демонтируя подшипник, пласти­ны вынимают и замеряют их толщину микрометром. Разность между толщиной δ₁ верхней пластинами и толщинами δ₂ и δ₃ боковых пластин равна зазору h между валом и подшипником:

Окончательное шабрение вкладышей производят по световым бликам, получаемым прокручиванием вручную неокрашенного вала в подшипниках. Хорошо пришабренные подшипники при проверке окрашиваются равномерно по всей окружности на 70... 75 % поверхности.

Подшипники качения широко применяют в машино­строении, однако в условиях неспециализированных предприятий ремонту не подвергаются (не подлежат).

Ремонт шкивов и ременных передач

Для передачи крутящего момента от электродвигателя к ко­робке скоростей на металлорежущих станках применяют клиноременную передачу. От ведущего шкива на электродвигателе вра­щение передается на ведомый шкив коробки скоростей. Поверх­ности шкивов, сопрягающиеся с ремнями, должны иметь шеро­ховатость Ra 6,3... 3,2 мкм, наружный диаметр шкива должен точно соответствовать указанному на чертеже и обеспечивать требуемое передаточное отношение. Не допускаются надломы и трещины шкивов, а также их биение по наружному диаметру и торцам. Шкивы должны быть сбалансированы, т. е. уравновешены.

У шкивов под клиновые ремни изнашиваются прежде всего поверхности канавок. Этот износ иногда бывает настолько большим, что ремень опускается до дна канавки, происходит из­лом буртиков, нарушается балансировка шкива. У шкивов клиноременных передач поверхности обода и стенок канавок обтачива­ют до устранения износа, а дно канавок углубляют (все канавки должны иметь одинаковый профиль и размеры; их проверяют шаблоном или с помощью ремня, который должен располагаться в канавке так, как показано на рис. 8, б). Изломы и трещины после слесарной подготовки устраняют сваркой. Перед сваркой шкив из чугуна равномерно по всему диаметру нагревают для ус­транения на свариваемом участке металла внутренних напряже­ний, которые могут обусловить образование трещин в других ме­стах.

а — неправильно; б — правильно; 1 — контактная поверхность; 2 — клино­вой ремень; 3 — буртик шкива; 4 — дно канавки

Рисунок 8 - Схема расположения клинового ремня:

Для сохранения передаточного отношения между шкивами ре­комендуется обтачивать до соответствующего диаметра и второй шкив, не подвергавшийся ремонту. При ремонте шкивов допуска­ется изменение частоты вращения ременной передачи (повыше­ние пли понижение) не более чем на 15% от номинальной (при больших отклонениях изготавли­вают новые шкивы).

Валы, на которых расположе­ны шкивы ременной передачи, должны быть параллельными. Проверяют параллельность по торцам насаженных шкивов, ко­торые должны находиться в од­ной плоскости.

Отклонение длины ремней в одном комплекте не должно пре­вышать допуска, установленно­го ГОСТ 1284.1-80. При разно­сти длин ремней в комплекте даже в пределах 1... 2 мм не обеспечивается равномерная нагрузка на каждый ремень, что вызыва­ет быстрый износ перегруженных ремней и канавок шкивов, а следовательно, частую замену комплекта ремней и ремонт шки­вов.

Натяжение ремней регулируют промежуточным натяжным ро­ликом.

Стрела прогиба ветви ремня зависит от его длины: чем больше расстояние между осями, тем длиннее ремень и, следовательно, больше общая стрела прогиба даже при одинаковом натяжении.

При контроле натяжений используют данные, приведенные в табл. 5 (номинальные значения P и Q гарантируют натяжение в соответствии с техническими условиями).

Таблица 5 - Зависимость значений нагружения, стрелы прогиба и натяжения ветви клинового ремня от его сечения

Показатель	Сечение клиновидного ремня
		А	Б	В
Номинальное значение нагружения Q ветви ремня, Н
Номинальное значение стрелы прогиба ветви ремня, мм
Натяжение Р ветви ремня согласно техни­ческим условиям, Н

Ремонт зубчатых колес

Зубчатые колеса могут иметь следующие дефекты: износ рабо­чего профиля зубьев, скол части зуба или нескольких зубьев полно­стью, трещины на зубчатом венце, спице или ступице колеса, износ отверстия, шпоночного паза, шлицов в ступице, вмятины на торцах зубьев. Такие же дефекты могут быть и у червячных ко­лес.

По способу ремонта зубчатые колеса условно можно разделить на быстроходные и тихоходные, термически обработанные и «сы­рые», мелкие и крупные. К быстроходным относятся колеса, ра­ботающие при окружных скоростях 6... 10 м/с, к тихоходным — колеса, работающие при скоростях 2 м/с и менее. «Сырые» зубча­тые колеса — это колеса, изготовленные из стали без термообра­ботки. Зубчатые колеса с модулем более 5 мм относятся к круп­ным. Зубчатые колеса могут быть изготовлены из различных материалов: стали, чугуна, цветных металлов, неметаллических мате­риалов. Указанные различия и условия работы зубчатых колес оп­ределяют способы их ремонта.

Наиболее частый дефект зубчатых колес — износ рабочего про­филя зубьев. Как правило, зубчатые колеса с изношенными зубь­ями не восстанавливают, а заменяют новыми, за исключением колес, у которых износ толщины зуба не выходит за пределы до­пустимого (табл. 6). Если такие зубчатые колеса не существенно ухудшают работу механизма, то их можно не менять.

Таблица 6 - Допустимый износ зубьев зубчатых колес

Если диаметры пары зубчатых колес различаются более чем в два раза, то в такой паре значительному износу подвергается преж­де всего малое колесо. В этом случае целесообразно своевременно заменить малое колесо, а большое — не менять. Заменять только одно зубчатое колесо рекомендуется также в зубчатых парах, в которых одно колесо термообработанное, а второе — «сырое» (за­меняют «сырое» колесо, которое в зацеплении с более твердым термообработанным быстро обкатывается). Такая замена допусти­ма лишь в том случае, если износ термообработанного колеса не выходит за пределы допустимого.

Ремонт зубчатого колеса со шлицевым отверстием осуществ­ляют в соответствии с установленной технологической последо­вательностью: промывка зубчатого колеса, снятого со шлицевого вала ремонтируемого механизма; зачистка центра шлицевого вала; обточка (сточка) зубчатого венца на токарном станке; установка зубчатого колеса на снятом с механизма шлицевом валу, закреп­ление его; установка шлицевого вала с колесом (сборка) в цент­ры токарного станка, обточка колеса на диаметры 160f7 и 130j_s6 (рис. 9, а); выточка кольца по чертежу (рис. 9, б) с выдержкой размеров поверхностей (7), (2), (I) и (3); установка кольца на ступице, сверление шести отверстий под резьбу М10; разборка детали и рассверливание в кольце отверстия диаметром 10G7 под развертку; обточка винтов М10 (длина винта 16 мм; длина резьбо­вой части 10 мм; диаметр цилиндрической части 10g6); рассвер­ливание в кольце отверстия диаметром 10G7; сборка детали; уста­новка собранного колеса на шлицевой вал, закрепление его от осевого смещения; установка вала с колесом в центры токарного станка, обточка колеса до диаметра 216f7, торцовка и снятие фасок (2)и (3) (рис. 9,в); установка вала с колесом на зуборезный станок, нарезание зубьев (рис. 142, г); снятие зубчатого колеса со шлицевого вала; закалка зубчатого венца токами высокой часто­ты; обкатка зубчатого колеса.

I, 2, 3, 4 — поверхности зубчатого колеса, подвергаемые ремонту

Рисунок 9 - Последовательность ремонта зубчатого колеса

Ремонт зубчатых блоков выполняют заменой одной или двух шестерен новыми. Крепление новых шестерен на подготовленной ступице может быть различным: винтами, на шпонке с упорным кольцом на шпонке гайкой и на шпонке винтом.

Текстолитовые зубчатые колеса, составленные из набора тек­столитовых дисков, сжатых с двух сторон латунными или сталь­ными фланцами, временно восстанавливают путем поворота текстолитовых пластин на один-два зубца (рис. 10). Червячные ко­леса после износа зубчатого венца восстанавливают заменой вен­ца. Ремонт легко выполним, если колеса сборные (рис. 11).

а — сломанный зуб; б — зуб после ремонта; А, Б, В — пластины зубча­того

колеса с поломанными зубьями

Рисунок 10 - Временный ремонт сборного текстолитового зубча­того

колеса

а — с бронзовым (чугунным) венцом; б — с капроновым венцом; 1 — ступи­ца; 2 — зубчатый венец; 3 — винт; 4 — шайба

Рисунок 11 - Схема замены зубчатого венца червячного колеса

Ремонт винтов и гаек

Крепежные детали при ремонте оборудова­ния (болты, винты и гайки) восстановлению не подлежат и заме­няются новыми. Винты механизмов, преобразующих вращатель­ное движение в поступательное перемещение частей станка, и работающие с ними в паре гайки (ходовые винты и гайки меха­низмов токарных станков для подачи суппорта и поворотной ка­ретки, винты механизмов перемещения столов и др.) иногда це­лесообразно восстанавливать. Восстановлению подлежат винты только с трапецеидальной или треугольной резьбами.

Ремонт ходовых винтов начинают с зачистки или расточки центровых отверстий. Далее винт устанавливают в центрах токар­ного станка и проверяют его на биение. Искривленные винты рих­туют с помощью стяжек, рычагов или на прессах. Резьбовую часть винта протачивают или шлифуют по наружному диаметру, про­резают канавку резьбы и протачивают боковые поверхности тра­пеции или резьбы треугольного профиля, сохраняя при этом все параметры резьбы, кроме наружного и внутреннего диаметров. К винту по восстановленной резьбе изготавливают новую нестан­дартную гайку. Посадочные шейки винта шлифуют, а сопряжен­ные с ними втулки изготавливают заново.

Многозаходные винты прессов восстановлению не подлежат, так как в процессе эксплуатации они теряют механическую проч­ность.

Ходовые винты специального оборудования, постоянно эксп­луатируемые на небольшой длине, при ремонте переворачивают так, чтобы в работе находилась неизношенная часть винта. Шейки винтов протачивают или устанавливают на них новые переходные втулки.

Гайки, сопряженные с ходовыми винтами, ремонтируют в том случае, если винтовая пара работает с небольшими нагрузками, во всех остальных случаях гайки изготавливают заново по отре­монтированным винтам.

Ремонт резьбовой части нерегулируемой гайки путем заливки акрилопластом осуществляют в соответствии с установленной тех­нологической последовательностью: установка и выверка изно­шенной гайки в патроне токарного станка, расточка гайки с раз­мерами поверхностей 1 d₁ и 2 d (рис. 12, а) с полным сняти­ем старой резьбы (и дополнительно плюс 3 мм на сторону; Ra = = 12,5 мкм); расточка кольцевых канавок с поверхностями 3 и 4 для предотвращения осевого смещения затвердевшего акрилопласта; выточка двух шайб (рис. 12, б) с поверхностями 5,6,7,8 приготовление акрилопласта; обезжиривание расто­ченного отверстия гайки; покрытие поверхности винта и торцов шайб тонким слоем парафина или мыла; сборка гайки и винта, центровка их шайбами; герметизация канавки винта по торцам шайб пластилином; заливка акрилопласта под верхнюю шайбу

Зенковать

а — ремонт с расточкой резьбы: 1, 2, 3, 4 — ремонтируемые поверхности; d, d_1, d₂ — раз­меры резьбы; б — метод ремонта с помощью шайб: 5, 6, 7,8— обрабатываемые поверхно­сти;

а, b, с — размеры шайбы; в — ремонт гай­ки с помощью заливки акрилопласта:

1 — пла­стилин; 2 — каналы, для заливки

Рисунок 12 - Последовательность ремонта нерегулируемой гайки путем

заливки ак­рилопласта

Значение износа резьбы винта определяется как разность от­носительных смещений гайки и винта, измеренных на различ­ных участках резьбы винта.

Износ резьбы в виде легкого равномерного по всей длине гай­ки смятия (без рифлений) при сохранении точности шага счита­ется нормальным. Если износ винта превышает 0,04 мм, профиль резьбы выравнивают по всей длине шлифованием.

При техническом обслуживании и ремонте промышленного обо­рудования, особенно станков с ЧПУ, контролируют и регулиру­ют усилия затяжки резьбовых соединений, моменты вращения и перемещения исполнительных механизмов и узлов станков, пре­дельные моменты муфт приводов, предохранительных устройств и др., используя при этом специальные приспособления — дина­мометрические ключи.

Литература 1осн.[176-184], 1доп.[72-74]

Контрольные вопросы

1. Какие виды шпонок Вы знаете?

2. Что представляет собой сегментная шпонка?

3. Каким образом охлаждают детали при запрессовке небольших деталей в массивные?

4. Почему не ремонтируют скрученные валы?

5. Каким образом восстанавливают шпоночные пазы у валов и осей?

6. Каким образом поступают с изношенными подшипниками качения в условиях неспециализированных предприятий?

7. Какими дефектами могут обладать зубчатые колеса?

8. Каким образом восстанавливают крепежные детали при ремонте оборудования??