Ремонтопригодность оборудования

Ремонтопригодность входит в понятие надежности. Однако высокая надежность машины, не всегда означает высокую ремонто­пригодность.

Ремонтопригодность – это свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Ремонтопригодность характеризуется контролепригодностью, ремонто-доступностью и ремонтоспособностью.

Контролепригодность определяется возможностью удобного контроля состояния узлов и деталей.

Ремонтодоступность определяется доступностью и легкосъемностью узлов и деталей.

Ремонтоспособность определяется способностью машины к замене деталей и способностью деталей к восстановлению.

Основной показатель ремонтопригодности – среднее время восстановления (вынужденного простоя), необходимое для обнаружения и устранения отказа.

Основные требования к ремонтопригодности оборудования можно разделить на две группы.

К первой группе относятся требования, обеспечивающие ре­монтопригодность оборудования при осмотре и ремонте на месте:

- свободный доступ к узлам и деталям, подлежащим осмотру, ре­гулировке или замене;

- быстрая замена изнашивающихся деталей;

- наладка взаимодействия узлов и деталей, нарушенного в процессе работы;

- проверка качества смазки, ее замена или пополнение на месте работы оборудования;

- быстрое определение причин аварий и отказов в работе оборудования и их устранение.

Ко второй группе относятся требования, обеспечивающие ре­монтопригодность при ремонте оборудования в РМЦ предприя­тий:

- простота разборки и сборки узлов, а также их комплек­сов;

- применение простых средств механизации на операциях раз­борки и сборки;

- максимальная возможность восстановления но­минальных размеров изнашивающихся элементов корпусов, сложных и базовых деталей;

- экономически оправданная возмож­ность восстановления номинальных размеров изнашивающихся элементов остальных деталей;

- простота проверки состояния дета­лей и узлов после стендовых испытаний;

- возможность проверки взаимодействия всех частей оборудования после ремонта.

Износ оборудования

Уменьшение надежности и снижение долговечности оборудова­ния обусловливаются ухудшением его состояния, наступающим в результате физического или морального износа.

Моральный износоборудования определяется отставанием его технического и конструктивного назначения или состоятельности от уровня передовой техники. Причины морального износа – низкая производительность, низкое качество выпускаемой продукции, низкий коэффициент полезного действия, пониженная надеж­ность и т.д.

Под физическим износомследует понимать изменение формы, размеров, целостности и физико-механических свойств деталей и узлов, устанавливаемое визуально или путем измерений и анали­зов.

Физический износ подразделяют на:

- механический;

- коррозионный;

- тепловой.

Механический износ выражается в изменении размеров или формы детали, нарушении ее целостности, появлении задиров, царапин, трещин. Косвенными признаками механического износа являются снижение показателей работы машины, появление вибраций, заклиниваний и т.д.

Механический износ зависит от следующих факторов:

1) качества металла трущихся поверхностей;

2) чистоты обработки трущихся по­верхностей;

3) наличия и качества смазки деталей трущихся пар.

Коррозионный износ выражается в разрушении металлов при химическом или электрохимическом взаимо­действии их с окружающей средой. Металлы разрушаются при взаимодействии с жидкими и газообразными продуктами, а также в результате окислительно-восстановительных процессов взаимо­действия с окружающей атмосферой.

Для аппаратов химической промышленности коррозионный износ является наиболее частой причиной выхода их из строя.

По характеру разрушений коррозия может быть сплошной (по всей поверхности металла) и местной (в виде отдельных язвин, пятен, сквозных отверстий, трещин). При сплошной коррозии долговечность аппарата определяется припуском на коррозию; при местной коррозии долговечность аппарата может быть опре­делена только с помощью методов теории надежности.

В химической промышленности отказы аппаратуры распреде­ляются по видам коррозии следующим образом:

1) коррозионное растрескивание – 35 %;

2) дырочная коррозия – 20 %;

3) общая (равномерная) коррозия – 18 %;

4) межкристаллитная корро­зия – 16 %;

5) другие виды коррозии – 11 %.

В наибольшей степени коррозии подвержены:

1) места с высо­кой линейной скоростью среды (например, у входного и выход­ного штуцеров при большой скорости среды происходит разруше­ние защитных пленок металла);

2) участки с остаточными напря­жениями, в которых имеет место коррозионное растрескивание (чаще всего это сварные швы, а также штампованные или точеные детали, с которых не снято напряжение);

3) застойные зоны, в ко­торых может скапливаться жидкость (поэтому в аппаратах не­обходимо предусматривать сливные отверстия);

4) зоны нагрева (при повышении температуры скорость коррозии резко увеличи­вается);

5) узлы трения (механический износ при воздействии агрессивной среды усиливается, изменяются также свойства смазки).

Тепловой износ выражается в разрушении металлов под действием высоких температур.

глава 4

Ремонт и монтаж валов

Ремонт валов

Вали и оси, применяемые в оборудовании, характеризуются большим разнообразием форм, размеров и материалов, из которых они изготовлены.

В процессе эксплуатации валов изнашиваются посадочные места шеек валов, шпоночные канавки, шлицы, резьба, появ­ляется изгиб вала.

Способ ремонта изношенного вала выбирают в зависимости от характера и размеров дефекта, а также технической оснащенности ремонтной базы.

Шейки валов, имеющие небольшие царапины, риски, оваль­ность до 0,1 мм, ремонтируют шлифованием. Если износ значи­тельный, шейки валов протачивают и шлифуют под очередной ремонтный размер, при этом диаметр шеек при ударной на­грузке не должен уменьшаться более 5 %, а при спокойной на­грузке более 10 %.

В тех случаях, когда необходимо восстановить первоначаль­ные размеры шеек, на шейки после их обточки напрессовывают переходные втулки, которые затем обтачивают и шлифуют. Изношенные поверхно­сти валов можно ремонтировать также наращиванием металла металлизацией, хромированием, наплавкой и другими методами.

Рисунок – Способы наплавки поверхностей валов

а – вдоль вала; б – по спирали.

Трещины на валах заделываются сваркой. Для этого участок, охваченный трещиной, на всю глубину обрабатывают под сварку (снимают фаски, зачищают свариваемые поверхности). Сварку трещин следует проводить как можно быстрее, чтобы предотвратить закалку металла шва и околошовной зоны, иначе шов может оказаться хрупким.

Поломанные валы восстанавливают сваркой. Прочность восстановленного вала на участке сварки обычно не превышает 60 % прочности целого вала. Поэтому ответственные, сильно нагруженные валы при поломке не ремонтируются, а заменяют новыми.

Рисунок – Способы сварки поломанных валов

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

Рисунок – Кондуктор для сварки поломанных валов

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

Погнутые валы выправляют механическим способом в хо­лодном состоянии или при нагреве. Правку проводят в цент­рах с помощью пресса или домкрата.

Рисунок – Пресс для правки валов

1, 6 – подвижные винты; 2, 4 – призмы; 3 – выпрямляемый вал; 5 - рама

Незначительную погнутость небольших валов (до 0,05% длины) можно выправить молотком с ша­ровой головкой.

Валы больших диаметров можно выправить путем местного нагрева пламенем горелки до 200 – 600 °С. Температура нагре­ва и время выдержки при этой температуре должны быть тем выше, чем больше диаметр и прогиб вала. Нагревают только участок прогиба, остальные поверхности защищают от дейст­вия пламени горелок. Вал должен остывать медленно, поэтому его оборачивают асбестом. При исправлении больших прогибов методом нагрева восстановленный вал следует отжечь, чтобы снять остаточные напряжения.

Изношен­ные шпоночные пазы ремонтируют:

- обработкой пазов обеих деталей до следующего по стан­дарту большего размера шпоночного соединения (кроме пазов в ответственных деталях);

- заваркой шпоночных пазов электронаплавкой с обработкой новых в другом месте;

- заваркой стенок изношенных пазов больших размеров с по­следующим фрезерованием до стандартного размера.

При износе шлицев их можно ремонтировать путем раздачи зубьев вручную, на токарном или строгальном станках.

Сорванную и забитую резьбу на валу прорезают на другой диаметр, а если это сделать нельзя, то ее заваривают и нарезают новую. Возможна также посадка втулки на проточенное место и нарезание не ней резьбы прежнего размера.

Рисунок – Установка резьбовой втулки на вал

1 – вал; 2 – втулка; 3 – стопорный штифт

Монтаж валов

Валы и оси устанавливают при сборке таким образом, чтобы они занимали правильное положение в про­странстве по отношению к базовой детали и другим валам и осям. Это обычно достигается правильной сборкой опор, в которых они покоятся.

Тяжелые валы устанавливают в опоры с помощью подъемных механизмов. При этом валы стропятся пеньковым канатом или стальным тросом, но обязательно с деревянными подкладками, что позволяет предохранить обработанную поверхность валов и деталей, закрепленных на них, от повреждений.

Установка и выверка валов почти всегда связаны с регулиро­ванием положения, а иногда и соответствующей обработкой (подшабриванием) подшипников. Одновременно с точным со­блюдением положения оси вала добиваются такого сопряжения подшипников с валом, чтобы в пределах допустимых зазоров ме­жду ними он проворачивался вокруг своей оси легко и плавно. Шейки валов должны прилегать к соответствующим вкладышам равномерно по всей опорной поверхности. Равномерность контакта проверяют по отпечаткам как на вкладыше, так и на поверхности вала (проверка на краску).

При сборке машин очень важно точно выдержать взаимное расположение валов.

Параллельность валов проверяют штангенциркулем. С его помощью измеряют расстояние между образую­щими проверяемых валов в нескольких точках, добиваясь равен­ства результатов замеров путем регулировки положения осей, т. е. подшипников.

Перпенди­кулярность валов проверяют с помощью специальных угольников.

Горизонтальность валов проверяют уровнемером с призмати­ческой опорной поверхностью.

Вертикальность валов проверяют с помощью отвеса.

В монтажной и ремонтной практике часто приходится прове­рять соосность совместно работающих валов. Соосность валов может быть нарушена в результате радиального смещения осей валов, остающихся параллельными друг другу, или наклона осей, вследствие чего валы оказываются расположенными в разных плоскостях, пересекающихся друг с другом.

Выверка соосности валов называется центров­кой. Плохая центровка является причиной быстрого выхода из строя подшипников, узлов уплотне­ния (сальников), деталей соединительных муфт и самих валов.

Центрируемые валы проверяют одновременно на радиальное смещение и перелом осей в месте соединения. Способ центрирова­ния зависит от конструкции и размеров валов, а также от деталей, насаженных на их концы.

Если на стыкуемые концы валов наса­жены детали, наружные цилиндрические поверхности которых об­работаны концентрично посадочным отверстиям (полу­муфты, шкивы), достаточная точность центровки достигается с по­мощью линейки. К поверхности детали на конце одного из валов прикладывают жесткую линейку и измеряют расстояние между ней и поверхностью детали на другом валу и расстояние между торцами этих деталей в плоскости линейки по периферии. Если валы не смещены и являются соосными, то при совместном их проворачивании эти расстояния должны быть постоянными в лю­бом положении.

Если на концах валов нет точно обработанных деталей, то для их центровки используют специальные приспособления.

Рисунок – Проверка соосности вала.

а – центровка вала по муфтам; б – центровка с использованием индикаторов;

в – схема измерения

Подшипники скольжения

Ремонт

В процессе работы у подшипников скольжения на­рушается геометрическая форма трущихся поверхностей, появ­ляются риски и задиры, расслаивается и выкрашивается бабби­товый слой и т.д.

Рисунок – Подшипник скольжения

1 – корпус подшипника; 2 – маслоподающее кольцо;

3 – вырез в верхнем вкладыше; 4 – масло.

Когда износ трущихся поверхностей достигает предельно допустимой величины, вал и подшипник ремон­тируют (вал шлифуют, а у подшипника восстанавливают пра­вильную геометрическую форму).

Неразъемные (глухие) подшипники скольжения восстанавливают расточкой с последующей запрессовкой новой втулки.

Разъемные подшипники скольжения восстанавливают шабрением или перезаливкой вкладышей.

Если износ не большой, то выполняют шабрение. Шабровка осуществляется путем соскабливания неровностей с поверхности баббитовой заливки.

Рисунок – Крепление вкладыша подшипника к постели для шабрения

1 – прижим; 2 – постель; 3 – вкладыш

При значительном износе вкладышей или расслоении баббита их перезаливают.

Восстанавливая баббитовые вкладыши, необходимо удалить старый слой баббита. Для этого вкладыши подогревают до температуры 250 – 300 °С. Подогрев ведут с тыльной стороны вкладыша, чтобы уменьшить процесс межкристаллитной кор­розии баббита. После удаления старого баббита внутреннюю поверхность вкладыша тщательно очищают механическим пу­тем и протравливают в 10 –15 %-ном растворе серной или в 50%-ном растворе соляной кислоты, затем промывают теплой водой и обезжиривают 80%-ным раствором каустической соды с последующей промывкой и суш­кой.

Для получения качественной за­ливки баббита поверхности вкла­дыша лудят чистым оловом или третником (70% свинца и 30% олова), в результате чего поверх­ность вкладыша должна иметь чи­стый блестящий вид.

После лужения вкладыши собирают в заливочной форме, по­догревают до 200 – 250 °С и при строго определенной темпера­туре заливают баббитом.

Заливку подшипников осуществляют вручную или центробежным способом в специальной форме.

При ручном способе возможна одновременная заливка двух половинок подшипника в сборе или каждой половинки отдельно. Перед заливкой вкладыш прогревается на стальном листе до тем­пературы 180 – 200 °С. Расплавленный баббит, объем которого несколько больше объема заливки, перегревается на 25 – 50 °С выше температуры плавления и быстро заливается непрерывной струей. После заливки поверхность баббита протыкается нагре­тым докрасна стальным прутком для выхода газа.

При центробежной заливке оба вкладыша в сборе устанавли­ваются на специальных станках или приспособлениях. Заливка баббита ведется при вращении вкладышей. Центробежная заливка уменьшает газонаполнение слоя.

Рисунок – Приспособление для центробежной заливки вкла­дышей подшипников

1 – крепежная планшайба; 2 – торцевая крышка; 3 – вкладыш;

4 – задняя крышка; 5 – барабан; 6 – заливной бункер.

После остывания подшипники подвергаются контролю. По­верхность их должна иметь ровный серебристый цвет. Плотность сцепления баббита с поверхностью подшипника проверяют про­стукиванием молотком.

В залитых вкладышах фрезеруются смазочные канавки, свер­лятся смазочные отверстия, затем осуществляется шабровка.

Монтаж

При монтаже подшипников скольжения решающее значение имеет установление нормального зазора ме­жду верхним и нижним вкладышами. От этого зависит степень за­тяжки подшипника. На плоскость разъема кладут свинцовую про­волоку и затягивают подшипник до тех пор, пока не будет устранен люфт в сопряжении с валом при свободном проворачивании по­следнего. По толщине деформированной проволоки подбирают ме­таллическую прокладку, окончательно устанавливаемую при сборке.

Подшипники качения

Ремонт

В процессе эксплуатации за подшипниками качения должно быть установлено систематическое наблюдение. Основные фак­торы, характеризующие условия эксплуатации, – это темпера­тура корпуса, характер шума подшипников и эффективность уплотняющих устройств. При отклонении от норм эксплуатации необходимо остановить агрегат, вскрыть подшипниковый узел, выявить причины, вызвавшие дефекты в работе узла, и только после полного их устранения допустить агрегат к дальнейшей эксплуатации.

Подшипники качения в ремонтных цехах предприятий не ремонтируют, а только восстанавливают посадочные поверхно­сти деталей, сопрягаемых с подшипниками, т. е. корпусов и ва­лов.

При выявлении признаков усталостного износа на беговых дорожках и телах качения, выкрашивания бортов, деформации сепаратора, ржавчины на рабочих поверхностях подшипник следует заменить.

Монтаж

Поступающие на монтаж подшипники качения промывают бензином для удаления консистентной смазки, высушивают на воздухе и тщательно осматривают. При осмотре обращают внимание на то, чтобы на поверхностях деталей не было трещин, забоин, царапин и цветов побежалости. Кольца подшип­ника должны вращаться относительно друг друга легко, без заеда­ний и стука.

Монтаж подшипников выполняют в строгом соответствии с ра­бочими чертежами. Нельзя произвольно заменять подшипники только по признаку равенства монтажных размеров. Необходимо использовать подшипники только проектных номеров. Подшипник устанавливают в узел так, чтобы торец с клеймом был обращен наружу.

Порядок сборки подшипника следующий: сначала его насажи­вают на вращающуюся деталь, затем вместе с деталью, устанав­ливают на неподвижной детали.

Запрессовку колец в большинстве случаев осуществляют в хо­лодном состоянии. Однако при монтаже с большим усилием на­тяга подшипник (при посадке внутреннего кольца) или корпус (при посадке наружного кольца) нагревают в масляной ванне до 100 – 150 °С.

Подшипники устанавливают в корпус и на вал вручную с по­мощью медной выколотки и ручника, а также пресса.

Рисунок – Посадка подшипников качения

а – на вал; б – на вал и во втулку одновременно

1 – вал; 2 – оправка.

§ 3 Ремонт и монтаж зубчатых передач

Ремонт

В процессе эксплуатации зубчатые передачи могут иметь следующие дефекты:

- износ зубьев по рабочему профилю;

- излом одного или нескольких зубьев;

- трещины в венце, ступице или спицах;

- смятие поверхностей отверстия или шпоночной канавки в ступице;

- смятие шлицев, торцов зубьев;

- осповидные разру­шения на поверхности под действием контакт­ных напряжений.

Эти дефекты опре­деляют измерением и внешним осмотром.

Методы ремонта зубчатых колес выбирают в зависимости от назначения передачи, класса точности и условий производства. Зубчатые колеса можно ремонтировать наплавкой изношенных зубьев, установкой зубьев-шипов или зубьев-штифтов. Однако эти способы ремонта являются временными мерами.

Рисунок – Ремонт зубчатых колес

а – крепление зубьев винтами; б – крепление зубьев сваркой;

в – наплавка зубьев, ос­нова которых образована ввернутыми шпильками;

г – наплавка зубьев по медным шаб­лонам;

1 – крепежный винт; 2 – шпильки; 3 – вставной зуб;

4 – планка для соединения медных шаблонов;

5 – планки для соединения шаблонов с венцом шестерни

Ремонт трещин на ступице, ободе, спицах выполняют заваркой или стяжкой накладками и болтами. Однако эти способы ремонта следует применять лишь в ка­честве временной меры.

Рисунок – Восстановленная ступица

1 – ступица; 2, 3 – бандажи.

Изношенные зубчатые передачи сле­дует заменять новыми парами даже в тех случаях, когда одно колесо в заменяемой паре существенного износа не имеет (кроме зубчатых колес с большой разностью диаметров).

В червячных передачах наибольшему износу подвергаются зубья червячного колеса. Их ремонт не представляет значительных трудностей, так как у большинства колес бронзовый венец выпол­няется легкосъемным. Изношенный червяк заменяют новым.

Монтаж

Детали зубчатых передач работают в различных условиях. От точности монтажа деталей передач зависит их долговечность, а также долговечность других узлов обо­рудования (валов, подшипников).

Перед монтажом цилиндрических зубчатых колес проверяют: соответствие фактических размеров передачи данным чертежа; кон­центричность отверстия в ступице под посадку на вал и наружной поверхности (окружности, выступов); постоянство шага зацепления и высоты зуба; наличие необходимых фасок на торцах зубьев, а также посадочных отверстий.

Валы, на которые насаживают сопрягаемую пару цилиндриче­ских шестерен, должны быть строго параллельны, и расположены так, чтобы расстояние между их осями находилось в пределах до­пусков. Межцентровое расстояние проверяют штангенциркулем или ка­либрами.

Если сопрягаемая пара изготовлена и собрана правильно, то зубья приходят в контакт по всей их длине. Контакт зубьев про­веряют краской (на окрашенных поверхностях в местах хорошего сопряжения появляются отчетливые пятна). По краске можно узнать и качество контакта по высоте зуба. Радиальные и боковые зазоры в зацеплениях, проверяют щупом.

При монтаже конических шестерен требуется точное соблюде­ние угла между осями зацепляющейся пары, а также обязательное пересечение этих осей. Положение осей проверяют с помощью раз­личных приспособлений (в зависимости от конструкции сопря­жения).

Монтаж червячной передачи должен от­личаться высокой точностью. Важно соблю­дать межцентровое расстояние, ось червя­ка должна совпадать с осью средней пло­скости колеса. Совпадение осей легко опре­деляется по отпечаткам краски на зубьях червячного колеса после проворачивания червяка на несколько оборотов.