Ремонт типовых деталей машин

Тема 6. Ремонт типовых деталей машин

Общие положения

Все детали машин делятся на подвижные и неподвижные. Под- вижные детали могут совершать вращательное и возвратно- поступательное движение. Лучшим признаком для объединения дета- лей в классы следует считать близость геометрической формы и оди- наковый характер износа. Таким образом, из всего разнообразия дета- лей можно выделить:

1) класс валов  –  длинные  цилиндрические  подвижные  детали, у которых изнашивается наружная поверхность. Это валы, оси и штоки;

2) класс втулок – детали трубчатой формы, у которых изнаши-

вается внутренняя поверхность. Это подшипники скольжения и гиль- зы насосов, двигателей внутреннего сгорания;

3) класс дисков – тела вращения сложной формы, у которых из- нашивается как наружная, так и посадочная поверхность на вал или

ось это шестерни, шкивы и муфты;

4) шатунно-поршневая группа, куда относятся поршни и шатуны. К основным неподвижным деталям машин относятся картеры и рамы.

Рекомендуемые материалы

Ремонт валов, осей и штоков

Эти детали являются наиболее распространенными и ответст- венными элементами нефтепромысловых машин. Валы передают кру- тящий момент шестерням, шкивам, полумуфтам и другим деталям через шпонки, шлицы и конусные поверхности. Сами валы вращают- ся в опорах качения и скольжения. Многократный монтаж и демон- таж сопряженных с валом деталей на посадках с натягом приводит к

износу посадочных мест. Появление зазоров нарушает центровку ва- лов, вызывая аварийный износ механизма.

Опоры скольжения изнашивают шейки валов, а набивки сальни-

ков интенсивно уменьшают диаметр вала. Знакопеременные динами- ческие нагрузки деформируют шлицы и шпоночные пазы, вызывая люфт и удары при реверсах.

Оси являются аналогичными по форме с валами деталями, но не

передают крутящий момент.

Шток тоже имеет круглую форму, длина его превышает диа- метр, как у валов и осей, но вместо вращательного он совершает воз-

вратно-поступательное движение, изнашиваясь в направляющих или

сальниках. Шток подвержен продольному изгибу, а его резьба – зна- копеременным нагрузкам. Близость формы и аналогичность характера

износа позволяют объединить эти детали в одну группу и рассмотреть

общие методы их ремонтов.

Выбор метода восстановления цилиндрических поверхностей во многом зависит от величины износа, которая равна разности диамет-

ров неизношенной и изношенной частей.

При незначительном износе иногда применяют метод ремонт- ных размеров, если это позволяет прочность и если модификация со- пряженной детали не требует больших затрат средств и времени. Раз-

меры малоответственных малогабаритных валов могут быть восста-

новлены металлизацией. Хромирование применяют для наращивания валов и штоков при износе, измеряемом долями миллиметра. Сильно изношенные цапфы и шейки валов и осей восстанавливают чаще все-

го наплавкой. Перед наплавкой изношенные поверхности очищают от

грязи и затем обезжиривают. Так как толщина наплавленного слоя после обработки должна быть не меньше 1,5–2 мм, поверхности с из- носом по диаметру 0,5–0,6 мм предварительно протачивают.

Перед наплавкой принимаются всевозможные меры для отвода

тепла от вала, чтобы предохранить его от перегрева, коробления и возникновения термических сопряжений.

Изношенные шпоночные пазы могут быть восстановлены сле- дующими методами:

1) введением ремонтного размера путем увеличения ширины паза не более чем на 15 %, что при сборке с сопрягаемой деталью по- требует применения ступенчатой шпонки;

2) фрезерованием нового паза под некоторым углом к старому;

3) наплавлением стенки паза или завариванием его полностью, а затем фрезерованием по заданным размерам.

Шпоночные пазы валов обрабатывают на фрезерных станках. Изношенные резьбы валов и осей удаляют на токарном станке, а за- тем точат резьбу меньшего диаметра или наваривают обработанный участок для получения резьбы прежних размеров. Качество резьбы проверяется резьбомером, резьбовыми калибрами.

Валы, поступающие на ремонт с трещинами и поломками, отбра- ковываются. Малоответственные валы, несущие небольшие нагрузки, могут быть отремонтированы заваркой трещины или сваркой поло- манных частей, концы которых обрабатывают на конус (рис. 2, а). Иногда такие валы ремонтируют методом добавления новой части взамен отломанной, присоединяя ее на резьбе или сварке (рис. 2, б, в).

а)

б)

в)

Рис. 2. Ремонт сломанных валов сваркой

а – сварка концов вала; б – установка цапфы на резьбе;

в – приварка выточенной резьбы цапфы; 1 – вал; 2 – цапфа

Одной из наиболее дорогих деталей машин с кривошипно- шатунным механизмом является коленчатый вал. Он преобразует вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное дви- жение поршней буровых насосов. Основным дефектом этих валов яв- ляется износ рабочих поверхностей коренных и шатунных шеек.

Вследствие больших перегрузок или неправильной эксплуата- ции коленчатый вал может иметь остаточные деформации изгиба или кручения. Ремонтируемый вал  подвергают  тщательному  контролю. С помощью магнитных дефектоскопов прежде всего выявляют нали- чие трещин. Микрометрами определяют величину и неравномерность износа шеек, для чего в сечениях вблизи шеек замеряют диаметры в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Изгиб вала проверя- ют на призмах.

Шейки коленчатых валов, овальность и конусность которых превышают нормы, обрабатывают под ремонтный размер шлифова- нием. Шейки вала также восстанавливают наплавкой под слоем флю- са с последующей нормализацией. После токарной обработки шейки

закаливают токами высокой частоты, шлифуют и полируют.

После окончательного контроля качества ремонта коленчатые валы балансируют. Смазочные каналы валов опрессовывают маслом.

Ремонт деталей класса «втулки»

Для бурения и эксплуатации нефтяных месторождений исполь- зуют поршневые машины. Поршень, совершая возвратно-поступа- тельные движения, трется своими уплотняющими элементами о стен- ку втулки, изнашивая ее поверхность. Особенно интенсивный износ наблюдается в насосах, перекачивающих абразивные жидкости, такие как глинистый и цементный растворы. Если втулки поршневых ма- шин изнашиваются возвратно-поступательным движением  поршня, то подшипники скольжения изнашиваются вращающимся в них ва- лом. Подшипники скольжения применяются в центробежных насосах и станках-качалках.

Сменные цилиндрические втулки поршневых машин ремонти- руют методом ремонтных размеров. Выпрессовка втулок осуществля- ется специальными приспособлениями. На рис. 3 показан съемник втулок буровых насосов. После снятия крышки цилиндра, извлечения коронки и поршня со штоком на гидравлическую коробку 5 устанав- ливают опору 4. Зацепами 3 упираются в задний торец цилиндровой втулки 6, и, завинчивая винт 1 в крестовину 2, извлекают втулку.

Рис. 3. Съемник цилиндровых втулок буровых насосов:

1 – винт; 2 – крестовина; 3 – зацеп; 4 – опора;

5 – гидравлическая коробка; 6 – задний торец цилиндровой втулки

Ремонт втулок заключается в расточке их внутренней поверхно- сти под следующий ремонтный размер поршня. После термической обработки внутренней поверхности ее шлифуют. Чистота обработки должна соответствовать  девятому–десятому  классу,  а  овальность и конусность находятся в пределах 0,05–0,1 мм.

Подшипники скольжения подвергаются перезаливке при износе сверх допустимой нормы, что приводит к ударам и вибрациям вала в случае выплавления баббита из-за недостаточной смазки. Переза- ливка подшипников производится непосредственно в ремонтных мас- терских. Ей предшествует ряд подготовительных операций, а именно: обезжиривание, промывка, удаление изношенного слоя, проверка подшипника и лужение. Вначале подшипник погружают на 10 мин

в раствор каустической соды, нагретой до 80–90

°C , затем промыва-

ют в горячей воде и сушат. Изношенный слой баббита удаляют вы-

плавлением,  помещая  подогретый  подшипник  в  тигель.  Проверка вкладыша заключается в замере высоты, наружного и внутреннего

диаметров. После контроля подшипник снова обезжиривают в горя- чем растворе соды, промывают и сушат. Лужение заключается в по-

крытии поверхности тонким слоем припоя, необходимого для лучше- го  сцепления  баббита  с  вкладышем.  Перед  лужением  поверхность

протравливают   50%-ным   раствором   соляной   кислоты.   Для   этого вкладыш погружают в кислотный раствор на 4–5 мин, затем нейтра-

лизуют в растворе едкого натрия и промывают горячей водой.

Последняя операция восстановления подшипника – это механи- ческая обработка с целью получения необходимого внутреннего диа-

метра. Вкладыши собирают в специальное приспособление с набором прокладок при установленном усилии стяжных болтов и растачива-

ются в два прохода.

Минимальная толщина баббита после обработки должны быть не менее 0,6 мм. Перед установкой во вкладышах вырезают канавки и окна для подачи смазки.

Подшипники качения при правильной эксплуатации работают длительное время, не требуя ремонта или замены. Основными причи- нами выхода из строя являются: дефекты монтажа, нарушение нор-

мальных условий смазки и перегрузка подшипника. В условиях ре-

монтных мастерских подшипники не ремонтируют, а заменяют но- выми. Подшипник отбраковывается при увеличенных сверх нормы

радиальных и осевых люфтах, когда на поверхностях беговых доро- жек, шариках или роликах наблюдается шелушение металла, появля-

ются мелкие углубления, а также при обнаружении трещин на коль- цах или элементах качения. Особенностью буровых машин является

использование   крупногабаритных   радиально-упорных   шариковых и роликовых подшипников, которые могут быть восстановлены шли-

фовкой изношенных беговых дорожек, сортировкой элементов каче-

ния в группы для дальнейшего использования и ремонтов сепарато- ров. Собранный и восстановленный подшипник контролируется на

параллельность  торцов   колец.  Отклонение   от   параллельности  не должно превышать 0,1 мм. Проверка осуществляется на контрольной

плите с помощью индикатора. Отклонение от прямолинейности уста- новочного  торца  проверяется  щупом.  Максимальное  отклонение  –

0,05 мм, а площадь качания не менее 75 %.

Ремонт деталей класса «диски»

Под термином «диски» подразумеваются детали цилиндриче- ской формы, вращающиеся на валах или осях. Это шестерни коробок скоростей, цепные колеса, шкивы клиноременных передач и талевых канатов. Все эти детали изнашиваются по наружной рабочей поверх- ности. Аналогично валам у этих деталей деформируются шпоночные и шлицевые пазы. Шпоночные пазы могут быть восстановлены так же, как на валах, то есть увеличивают размеры паза до ближайшего по ГОСТу размера шпонки, когда это допускает прочность и жесткость детали; для предохранения от коробления стенки изношенных пазов наваривают и механической обработкой доводят до первоначальных размеров; обрабатывают новые шпоночные пазы под углом 120–180º к оси старой канавки. Геометрию шпоночного паза в ступице тща- тельно проверяют и выдерживают в пределах допусков. Изношенные отверстия в ступице приводят к уменьшению натяга сборки узла или к чрезмерно большому зазору. Метод восстановления зависит от диа- метра отверстия и  длины  ступицы.  При  диаметрах  свыше  100  мм и длине в пределах диаметра внутренняя поверхность ступицы может

быть наплавлена электродуговой сваркой, а затем расточена до задан- ного размера. Длинные ступицы меньших диаметров могут быть вос- становлены: 1) методом ремонтных размеров, что ведет к необходи- мости увеличения диаметра вала и объема ремонтных работ; 2) рас- точкой отверстия на больший диаметр с последующей запрессовкой втулки, если наружный диаметр ступицы достаточно велик. После за- прессовки внутренний диаметр втулки растачивают до первоначаль- ного размера ступицы.

Шестерни могут иметь изношенные поверхности зубьев, пол- ную или частичную поломку одного или нескольких зубьев, а также

трещины в ободе или ступице. Причинами поломки зубьев шестерен

являются перегрузка, неправильный монтаж, что вызывает односто- роннюю  нагрузку,  попадание  между  зубьями  твердых  предметов.

Шестерни с изношенными и поломанными зубьями заменяют новы- ми, однако при поломке не более двух зубьев подряд в неответствен-

ных передачах шестерню можно восстановить следующими способа-

ми (рис. 4): креплением вновь изготовленного зуба к ободу винтами (рис. 4, а); заменой зуба с последующей сваркой (рис. 4, б); креплени-

ем двух замененных зубьев винтами (рис. 4, в); напрессовкой нового венца с последующей приваркой (рис. 4, д); насадкой венцов на блок

шестерен на шпонках или шлицах (рис. 4, е).

а)

б)                                                                                                    д)

в)                                                 г)                                               е)

Рис. 4. Методы восстановления шестерен

В червячных передачах чаще всего изнашивается бронзовый ве- нец червячного колеса, который в случае недопустимого износа пол- ностью заменяют новым. Лопнувшие обода шестерен восстанавлива- ют сваркой. Для этого кромки трещины разделывают механическим путем, затем обод стягивают хомутами и сваривают. Последующая термическая обработка позволяет снять внутренние напряжения в ме- талле.

При наличии трещины в ступице ее либо заваривают, либо уста- навливают бандажи (рис. 4, г), для чего ступицу 1 протачивают и на- саживают на нее два стальных бандажа 2 и 3, нагретых предваритель-

но до 400

°C . Остывая, бандажи крепко стягивают ступицу. В буро-

вых установках очень часто применяются цепные передачи. В про- цессе эксплуатации зубья шестерен изнашиваются по ширине. Износ

сверх допустимого может привести к поломке зубьев и тяжелым ава-

риям. Цепные колеса чаще всего ремонтируют путем установки ново- го венца подобно тому, как показано на рис. 4, д.

Шкивы клиноременных передач, имеющие износ ручьев, прота- чивают на карусельных станках до заданных размеров профиля кана- вок. Износ и качество восстановления проверяют шаблонами.

Канатные блоки талевой системы изнашиваются по желобу из- за проскальзывания стального каната. Аналогично шкивом клиноре- менных передач профиль желоба восстанавливают протачиванием, при этом возможно уменьшение номинального диаметра до 10 мм. После обработки профиль проверяют шаблоном, отклонение не должно превышать ± 0,5 мм. Биение оси дна желоба относительно оси вращения должно быть не более 1 мм, при этом ось профиля может быть смещена не более чем на 1,5 мм. Посадочные поверхности сту- пицы при износе растачиваются на больший диаметр, и в них запрес- совывают стальные втулки. Чтобы предотвратить проворачивание, ступицу вместе  с  втулкой  засверливают  в  торец,  нарезают  резьбу и устанавливают 2–3 штифта. Затем запрессованную втулку растачи- вают с допуском глухой посадки наружного кольца подшипника. По- сле ремонта шкивы и блоки подвергаются статической балансировке. Величина дисбаланса зависит от окружной скорости.

Ремонт шатунно-поршневой группы

Поршни буровых насосов и цементировочных агрегатов рабо- тают в абразивных средах при больших перепадах давления, что при- водит к их быстрому износу. Стальной сердечник поршня вновь обре-

зинивают в пресс-форме. Сменные резиновые манжеты в случае из- носа заменяют новыми.

Поршни с уплотнениями в виде разрезных колец бывают двух типов: дисковые и тронковые. Основными дефектами этих поршней являются: уменьшение наружного диаметра, увеличение ширины ка- навок под поршневые кольца, увеличение диаметра под поршневой

палец в тронковых поршнях и износ самих поршневых колец, кото-

рые бывают компрессионными, уплотнительными и маслосъемными.

Поршневые кольца – наиболее изнашивающиеся детали, поэто- му их необходимо менять при капитальном и среднем ремонте.

В процессе работы кольца не только истираются, но и теряют упругость, замок расходится, боковые стенки срабатываются, в ре- зультате чего между кольцом и канавкой образуется зазор, превы-

шающий  допустимый  (0,04–0,05  мм).  Все  это  ведет  к  нарушению

герметичности поршня в цилиндре. Поршни выбраковываются в слу- чае наличия трещин и обломов независимо от их расположения, а также при зазоре между поршнем и цилиндром, превышающем норму (0,5–0,57 % от диаметра). Изношенные канавки протачивают под ре- монтные кольца. Изношенные бобышки поршня развертывают под ремонтный размер пальца. Ось отверстия должна быть строго пер- пендикулярна оси поршня. При капитальном ремонте дисковые поршни могут быть в отдельных случаях отлиты под ремонтный раз- мер. К последующей механической обработке предъявляются сле- дующие технические требования: овальность и конусность наружного диаметра не должны превышать 0,04 мм; чистота наружной цилинд- рической поверхности должна быть не ниже шестого класса; биение плоскостей канавок под кольца не должна превышать 0,03 мм; не до- пускаются задиры, забоины и раковины на торцовых плоскостях ка- навок под поршневые кольца и перемычках между ними.

"32 Компетентная оценка результатов деятельности" - тут тоже много полезного для Вас.

Чугунные поршневые кольца нарезают в виде трубы с припус- ком по высоте. Косой замок выпиливают ножовкой, а ступенчатый получают на строгальном или фрезерном станке. После вырезки замка торцы тщательно припиливают. Затем кольцо сжимают, запаивают и в таком виде подвергают окончательной токарной обработке. Изго- товленные поршневые кольца не должны иметь: трещин, пор, рако- вин, следов шлаковых включений; коробление торцовых плоскостей колец не должно превышать 0,04–0,05 мм; чистота поверхности должна  быть  не  ниже  шестого  класса;  наружные  кромки  кольца

должны быть острыми. Кольца подбирают по канавке на поршне. Вы- сота кольца должна быть на 1 % меньше ширины канавки.

Поршневые пальцы изнашиваются в местах трения. Ремонт поршневых пальцев заключается в перешлифовке для устранения следов износа с последующим хромированием. Толщина хромового слоя должна быть 0,1–0,15 мм с учетом припуска на окончательную

обработку,  которая  заключается  в  шлифовании  и  полировании  на

нормальный размер. Выбраковке подлежат поршневые пальцы с от- слоениями цементного слоя или с трещинами. Последние могут быть обнаружены с помощью магнитного или акустического дефектоскопа.

Шатун  –   промежуточная  деталь   между   коленчатым   валом и поршнем. К коленчатому валу шатун присоединяется большой го- ловкой. Основными дефектами шатунов являются изгиб и скручива- ние его, увеличение диаметра посадочных отверстий под подшипники в малой и большой головках, увеличение диаметра постели под вкла- дыш в большой головке, а также износ самих подшипников и вкла- дышей. Способы восстановления изношенных посадочных мест и ме- тоды ремонта подшипников аналогичны рассмотренным выше. Изгиб и скрученность шатунов устраняют холодным способом, пользуясь прессами. При ремонте шатуна необходимо выдерживать межцентро- вое расстояние с точностью ±0,05 мм. Непараллельность осей отвер- стий под шатунные болты допускается не более 0,02 мм на 100 мм длины. Плоские разъемы шатуна и крышки большой головки зачи- щают и притирают. При значительном износе их наплавляют и обра- батывают.