Особенности ремонта типовых узлов оборудования.

Валы и оси. Характер и виды износов. Основные дефекты. Способы ремонта. Установка и вывертка. Центровка. Ремонт шпоночных пазов.

Валы предназначены для передачи вращающего момента и, как правило, поддержания установленных на них деталей. Кроме вращающих моментов валы нагружены обычно поперечными силами и изгибающими моментами.

Различают валы прямые и коленчатые, ступенчатые и гладкие, сплошные и пустотелые, цельные и составные, а также гибкие проволочные. Чаще всего валы выполняют ступенчатыми, состоящими из участков различных диаметров, называемых монтажными шейками и служащих для установки на них различных деталей. Крепление деталей на валах во избежание проворота осуществляется с помощью шпонок, шлицев, штифтов и клиньев, а для предотвращения осевого перемещения - втулками, запорными кольцами, винтами и прочее.

Оси обеспечивают вращательное движение закрепленных на них деталей, нагружены поперечными силами и изгибающими моментами, а вращающих моментов не передают. Оси бывают вращающимися и неподвижными.

Опорные участки осей и валов называются цапфами. Цапфы могут быть цилиндрическими, коническими, шаровыми. Цапфа, расположенная на конце вала, называется шипом, промежуточные цапфы называются шейками. Цапфа, воспринимающая осевые усилия и расположенная перпендикулярно к оси вала, называется пятой. Пяты могут быть плоскими, кольцевыми и гребенчатыми.

Материал валов и осей должен иметь хорошую обрабатываемость, способность подвергаться термической обработке, высокую износостойкость. Этим требованиям отвечают стали 20, 30, 35, 40, 45 (применяются чаще других), Ст3, Ст4, Ст5, а также модифицированные чугуны. Тяжело нагруженные валы в целях обеспечения минимальных диаметров и повышения износостойкости цапф изготовляют из легированных сталей различных марок.

Технические требования к валам: отсутствие износа, забоин и задиров монтажных шеек; наличие заданных размеров и правильной геометрической формы монтажных шеек; перпендикулярность опорных уступов и буртиков осп вала; прямолинейность оси вала и отсутствие его скрученности; отсутствие трещин, изломов; отсутствие износа и смятия рабочих поверхностей шлицев, шпоночных пазов, резьбы.

Основные дефекты валов и способы их ремонта:

1. При незначительных повреждениях (забоины, задиры), износе или нецилиндричности шеек до 0,1 мм производят:

- доводку специальными пастами или шлифование;

- восстановление пластическим деформированием электромеханическим способом;

- восстановление хромированием с последующим шлифованием.

2. При износе шеек более 0,1-0,2 мм конусности или овальности производят:

- обтачивание и шлифование под ремонтный размер (уменьшение в пределах 5-10%); сопряженную деталь при этом заменяют;

- наращивание металла металлизацией, осталиванием, а при значительном износе - вибродуговой наплавкой с последующим обтачиванием и шлифованием;

- обтачивание отожженного вала, напрессовка или установка на эпоксидном клее ремонтной втулки, протачивание и шлифование шейки до нужного размера.

3. При прогибе вала до 0,3 мм на 1 м длины его шлифуют. Валы диаметром 60-80 мм с прогибом до 6-8 мм на 1 м длины правят в холодном состоянии с помощью прессов или винтовых скоб. Валы большего диаметра и с большим прогибом правят с нагревом до температуры 600 °С. При прогибе вала до 2-4 мм на 1 м длины возможна правка местным наклепом. После правки для снятия внутренних напряжений вал подвергают термообработке: нагреву до 400-450 °С с последующей выдержкой при этой температуре в течение от 0,5 до 1 часа.

4. При износе шлицев, шпоночных пазов, резьбы применяют способы ремонта, приведенные в предыдущем разделе. Перед началом ремонта следует проверить состояние центровых гнезд и при необходимости восстановить их шабером или обработкой на токарном станке. Валы, треснувшие и поломанные, а также скрученные более чем на 0,25° на 1 м длины, как правило, не ремонтируют а сразу отправляют на переплавку.

Способы ремонта валов.

Основные возможные неисправности цилиндрических валов – это износ и повреждение рабочей поверхности шеек, износ шпоночных канавок и шлицев, повреждение винтовой резьбы, центральных отверстий, изгиб, скручивание и поломка. Чаще всего в результате износа шеек вала и цапф теряется первоначальная геометрическая форма. Поперречное сечение становится овальным (эллипсным), а продольное приобретает конусность.

Ремонт изношенной поверхности вала проводится механической обработкой, наплавкой или металлизацией. Неправильная форма шеек и цапф, а также повреждения поверхности устраняются шлифованием.

Правку валов проводят различными способами. Валы простой конфигурации из недефецитных сталей или значительной величине прогиба изготавливаются заново. Валы небольшого диаметра и довольно большой длины правят в центрах токарного станка или особого приспособления с помощью винтового нажима.

Валы большого диаметра, которые не удается выправить механическим способом, правят комбинированным способом чеканки и механического нажима. При этом методе чеканят вогнутую сторону с одновременным механическим нажатием в сечении максимального прогиба. По окончании правки место чеканки запиливают и зачищают. Вал после правки не нуждается в термообработке.

При прогибе вала (не менее 1 мм), изготовленного из обычной стали, можно использовать термический метод правки. При этом вал устанавливают в центры или в свои подшипники для возможного контроля биения в процессе правки. Вал на выпускной части изогнутой оси, против места максимального прогиба, прикрывают асбестовым листом, в котором вырезают окно, способствующее охлаждению этой зоны. Далее ведут нагрев вогнутой зоны до температуры 550-650°С (темно-вишневый цвет). После первого нагрева площадка на валу закрывают и дожидаются полного охлаждения. После этого проверяется биение. При последнем нагреве вал перегибают на 0,10-0,15 мм в обратную сторону. Этот перегиб исчезает при отжиге, который проводится в накладной электрической печи. Нагрев отжигаемого вала ведут в течение 4-5 часов до 600-650°С при его вращении с n=5÷20 об/мин и затем выдерживают при этой температуре около 1 часа. После этого печь отключают и засыпают молотым асбестом. Остывание вала происходит также при вращении.

Ремонт поломанного вала проводится при помощи газовой, электрической или кузнечной сварки после предварительной обработки торцевых поверхностей соединяемых частей. Совпадение осей частей вала обеспечивается выставлением в центрах и на люнетах токарного станка. Одну часть вала (наставку) вращают с частотой 500-800 об/мин и прижимают к неподвижной части вала. Вал и наставка нагреваются до белого каления. В момент появления искр горящего углерода вращение прекращают. После остывания образовавшееся утолщение протачивают.

При соединении частей вала требуется термообработка после сварки и проточка наставки после удлинения.

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