Технология ремонта и восстановления, приспособления и инструменты, сборка обкатка и испытание машины

 

К слесарно-механическим способам ремонта деталей относят: насадку деталей, компенсирующих износ; штифтование трещин; постановку заплат; переворачивание рабочих поверхностей; правку деформированных деталей; чеканку; замену отдельных изношенных частей; способ ремонтных размеров и др.

Насадка применяется при значительных износах деталей (станин, рам, корпусов, тяг грейферных кранов, шеек, валов). Добавочную ремонтную деталь (втулку) можно закреплять различными способами: прессовой посадкой, с помощью винтов, заваркой, клеем БФ. При износе шейки вала ее можно проточить на меньший диаметр и на проточенную шейку посадить втулку.

Штифтование применяется для восстановления герметичности (но не прочности) таких деталей, как корпус редуктора, резервуары и баки, если они имеют трещины и пробоины, а также при ремонте деталей, имеющих небольшие трещины.

Поверхность около трещины зачищают на ширину 10 мм с каждой стороны, выявляют концы трещины и высверливают в них отверстия под резьбу. Затем размечают и закернивают центры отверстия с таким расчетом, чтобы отверстиеперекрыло старые отверстия. По такому же принципу размечают центры остальных отверстий. После этого высверливают и нарезают отверстияв которые также ввертывают медные штифты. Таким образом, вся трещина заполняется перекрывающими один другой медными штифтами, которые зачеканивают молотком, опиливают и пропаивают мягким припоем.

Штифтование применяют главным образом как способ временного восстановления работоспособности деталей.

Постановка заплат эффективна в случае, если трещины имеют значительную длину. Поверхность ремонтируемой детали на участке трещины зачищают, а концы трещины засверливают. Затем изготовляют заплаты по форме, соответствующей форме трещины; размеры заплаты принимают такими, чтобы она перекрывала трещину по всему периметру на 15-20 мм. В качестве материала может быть использована красная листовая медь, алюминий, латунь или мягкая сталь. Толщина заплаты зависит от размеров и назначения ремонтируемой детали. По периметру вырезанной заплаты на расстоянии примерно 10 мм от краев высверливают отверстия диаметром 4-8 мм с последующей их раззенковкой. После этого необходимо пригнать заплату легкими ударами молотка, затем через отверстия заплаты, наложенной на трещины и закрепленной струбциной, высверливают отверстия в детали. После нарезания отверстий метчиком заплату привинчивают, предварительно обмазав суриком внутреннюю сторону. Для большей герметичности под заплату нередко ставят свинцовые или матерчатые прокладки. Последние предварительно проваривают в олифе и смазывают суриком или белилами.

Переворачивание деталей используют в тех случаях, когда у детали изнашивается одна сторона. При повороте такой детали на 180° включается в работу другая, неизношенная сторона. Если детали имеют достаточный запас прочности и работают всегда в одном направлении, то такой способ считается технически целесообразным и экономически выгодным. Так, при работе цилиндрического зубчатого колеса преимущественно в одном направлении искажается одна сторона профиля зуба, появляются удары и шумы. Если же зубчатое колесо повернуть на 180°, то можно вновь обеспечить бесшумную работу передачи. На рис. 33, в показаны конические зубчатые колеса гусеничного ходового механизма трактора. Так как трактор работает преимущественно передним ходом, то при износе зубцов конических колес профиль зуба искажается только с одной стороны. При перестановке конических колес (левой на правую, а правой на левую сторону) включается в работу другой, неизношенный профиль зуба).

Ремонт поверхностей деталей механической и слесарной обработкой. В процессе эксплуатации поверхности некоторых ответственных деталей постепенно деформируются и нарушается правильное положение сопряженных деталей. Ремонт последних сводится к выравниванию поверхности путем механической или слесарной обработки. Припиливание в этих случаях обычно весьма трудоемко и обеспечивает точность не выше 0,2 мм, шабрение дает более высокую точность (0,5-0,1 мм). Эти способы применяют лишь тогда, когда необходимо снять небольшой слой металла. Если же дефекты поверхности значительны, то их уничтожают строганием, фрезерованием и шлифованием.

Чеканка. В процессе работы сварочных швов, особенно в трубопроводах (цементопроводах, водопроводах), появляются мелкие трещины, наблюдается просачивание материала и жидкости. Для временного устранения производят чеканку - уплотнение поверхностных слоев с помощью зубила (угол заточки 60°) и молотка.

Правкой восстанавливают изогнутые и скрученные детали (валы, оси, шатуны, профильную и листовую сталь). В зависимости от величины деформации в холодном состоянии могут привести к возникновению наклепа и внутренних напряжений. Поэтому при больших деформациях целесообразнее править детали в горячем состоянии. При горячей правке деталь нагревают до конечной температуры, после чего ударами молота через подкладку или под прессом устраняют ее дефекты. Нагрев приводят к изменению структуры металла и его механических свойств, поэтому после правки детали отжигают и восстанавливают термически обработанные поверхности.

Пластические деформации. Восстановление деталей при помощи пластических деформаций основано на их способности изменять свою геометрическую форму без разрушения под действием внешних сил. Процесс деформирования металла при восстановлении деталей подчинен законам обработки металлов давлением с той лишь разницей, что в этом случае обрабатывается не заготовка, а готовая деталь с определенными размерами и формой.

В ремонтной практике с помощью пластических деформаций восстанавливают размеры изношенных деталей, а также исправляют их геометрическую форму при наличии изгиба, скручивания или смятия. Размеры детали восстанавливают перемещением части металла с нерабочих участков к изношенным поверхностям. Последствия изгиба, скручивания и смятия деталей устраняют правкой.

Ремонт изношенных деталей при помощи пластических деформаций требует специальных приспособлений и штампов, поэтому указанный способ является экономичным только в том случае, когда ремонтируется большое количество однотипных' деталей.

Чаще всего при восстановлении деталей применяют следующие виды обработки деталей давлением: осадку, раздачу, обжатие, правку, накатку. Пластические деформации при этих видах обработки могут производиться как в холодном, так и в горячем состоянии.

Стальные, термически необработанные детали с небольшим содержанием углерода, а также детали из цветных металлов и сплавов восстанавливаются без нагрева.

Вследствие простоты оборудованиями технологии, а также универсальности процесса, позволяющего восстанавливать изношенные валы, вкладыши, шестерни, резьбы, а также ликвидировать изломы и трещины, сварку широко применяют не только для соединения отдельных частей детали или узла, но и при ремонте изношенных деталей. Целесообразна она и при восстановлении первоначальных размеров детали путем наплавки взамен изношенного металла нового сплава, лучше сопротивляющегося истиранию, ударам, коррозии и т.п. При этом механические качества наплавленного металла и сварочного соединения обеспечиваются не менее нижних пределов тех же показателей восстанавливаемой детали либо свариваемого металла, а зачастую значительно выше. Более дорога газовая сварка, ее обычно применяют реже, например при ремонте деталей из цветных металлов; в последние годы все шире внедряется менее взрывоопасная и менее громоздкая, не уступающая по качеству ацетиленовой, сварка черных и цветных металлов парами керосина или бензина.

Наплавка деталей твердыми сплавамиимеет весьма важные преимущества перед другими способами наращивания изношенного слоя и упрочнения деталей. Этим способом можно получить поверхностный слой любого заданного состава, образующий по прочности сцепления как бы одно целое с основным металлом детали. Практика показала, что износоустойчивость деталей, наплавленных твердыми сплавами, по сравнению с износоустойчивостью ненаплавленных деталей, изготовленных из углеродистой стали, повышается в 3-4 раза, а в ряде случаев в 6-7 раз.

Сущность процесса металлизации состоит в нанесении металлических покрытий на поверхность материалов путем расплавления металла (в электрической дуге или в кислородно-ацетиленовом пламени) и последующего распыления его струей сжатого воздуха (давление до 7 атм) на мельчайшие частицы (15-20 мк). Частицы металла, летящие с большой скоростью (100-250 м/сек), ударяются о поверхность, проникают в ее поры и неровности и сцепляются с металлом, а также между собой. Это сцепление чисто механическое, сваривания частей или их плавления с основным металлом и между собой не происходит. Вследствие большой скорости полета и благодаря своему пластическому состоянию частицы металла деформируются и сравнительно легко заполняют поры и неровности поверхности.

Металлизация применяется для восстановления или исправления недостатков деталей, повышения срока их службы, защиты от коррозии и в качестве декоративного покрытия; устранения течи сварных швов, заделки раковин в литье и т.д.; наращивания изношенных поверхностей. Металлизации могут подвергаться рабочие поверхности валов, цапф, шеек осей, вкладышей, втулок, гнезд подшипников, направляющих, салазок и тому подобных деталей.

Металл покрытия подбирается в зависимости от требований, предъявляемых к металлизационному слою: сталь служит для восстановления и ремонта деталей оборудования и повышения износоустойчивости; сталь нержавеющую используют при ремонте насосов, перекачивающих нефтепродукты; цинк, алюминий, кадмий - для защиты металлов от атмосферной коррозии, действия воды, дымовых газов и т.п.; алюминий - для защиты стали от действия высоких температур. Несложность технологического процесса, позволяющего наносить покрытия на детали любой величины и конфигурации, простота оборудования, его относительно малый вес и габариты дают возможность вести ремонт на месте, причем в ряде случаев без демонтажа и разборки машины.

Большим достоинством этого способа является и то, что при нанесении покрытия деталь нагревается незначительно (температура летящих частичек в момент удара о поверхность не превышает 80° С). Вследствие этого не изменяются структура и свойства основного металла, не возникает опасности появления местных внутренних напряжений в детали, ее коробления или деформации.

Установка для металлизационного покрытия крайне несложна и может быть оборудована на любом заводе, следует лишь приобрести металлизационный аппарат. Для размещения всей установки необходима площадь 25-30 м².

Экономический эффект от металлизации весьма высок: при металлизации крупных деталей стоимость работ по восстановлению составляет от 2 до 10% стоимости детали. Уменьшение трудоемкости работ по восстановлению деталей, значительное сокращение их продолжительности, понижение расхода металла, повышение износоустойчивости деталей дает экономию до 60% стоимости новой детали.

Наряду с этим процесс металлизации имеет недостатки - относительно низкую прочность сцепления металлизационного слоя с основным металлом (от 8*10⁶ до 4*10⁷н! м^г). Пористость слоя наносимого металла (когда она нежелательна по условиям работы детали) требует увеличения толщины слоя покрытия для того, чтобы полностью защитить металлизируемую поверхность (например, от атмосферной коррозии). Однако при восстановлении втулок вкладышей, подшипников и т.п., когда требуются высокие антифрикционные качества покрытия, пористость слоя обеспечивает хорошую и устойчивую смазку. Смазка, заполняя поры, способствует более надежной работе сопряженных трущихся поверхностей.

Опыт показал, что заедание металлизационных шеек стального вала происходит при нагрузке вала, в 3-4 раза превышающей обычную. Установлено, что после прекращения подачи смазки заедание шейки вала начинается через 2,5-3 ч, в то время как заедание метал-лизованных шеек - через 10-12 ч. Это объясняется значительным поглощением масла высокопористым (10-15%) покрытием. При прекращении подачи смазки масло, находящееся в порах, обеспечивает некоторое время полужидкостное трение. Необходимо, однако, отметить, что в условиях, близких к сухому трению, при длительной работе ме-таллизационное покрытие изнашивается быстрее, чем основной металл. Прочность сцепления металлизационного слоя с поверхностью зависит от качества ее подготовки, свойств наносимого металла, температуры поверхности, толщины слоя и, наконец, от режима металлизации.

Прочность сцепления увеличивается с повышением шероховатости обрабатываемой поверхности и уменьшением толщины слоя покрытия

Электролитическое наращивание металла на изношенные поверхности детали основано на явлениях электролиза. Сущность процесса следующая. Электролит (раствор, способный проводить электрический ток) состоит из молекул, расщепленных на электрически заряженные частицы - ионы. При прохождении через электролит постоянного тока положительно заряженные ионы (металлы, водород) движутся к катоду - электроду, соединенному с отрицательным полюсом источника тока, а отрицательно заряженные ионы (кислотный и водный остатки) - к аноду - электроду, соединенному с положительным полюсом источника тока. При соприкосновении с анодом и катодом ионы теряют свой электрический заряд и выделяются в виде нейтральных атомов. Катодами являются изделия, подлежащие покрытию, а анодами различные металлы; в качестве электролита применяют раствор соли осаждаемого металла.

В ремонтной практике электролитическим наращиванием на изношенных поверхностях деталей создают слой хрома или железа. Электролитическое наращивание хрома называют хромированием, а железа - железнением или осталиванием. Хромовые покрытия обладают высокой твердостью, низким коэффициентом трения и большой износостойкостью, в несколько раз превышающей износостойкость стальных нехромированных деталей. Кроме того, хромовое покрытие прочно соединяется с основным металлом и имеет высокую коррозионную стойкость, а процесс хромирования не вызывает изменения структуры и физико-механических свойств основного металла. Наиболее часто хромирование применяют при восстановлении деталей с небольшим износом, измеряемым десятыми и сотыми долями миллиметра. Малая толщина хромового покрытия редко превышает 0,3-0,5 мм, что объясняется большой хрупкостью слоя хрома.

Осталивание в отличие от хромирования позволяет наносить слой металла значительно большей толщины (2-3 мм и более), имеющий мелкокристаллическую структуру и механические свойства, напоминающие свойства среднеуглеродистой стали. Скорость осталивания в 10-30 раз выше, а потребность в электроэнергии в 5-6 раз меньше. Кроме того, стоимость осталивания значительно ниже, чем хромирования.

Износостойкость и прочность покрытий, полученных осталиванием, могут быть повышены последующей цементацией или хромированием. Такая комбинированная обработка покрытий позволяет применять осталивание для восстановления деталей, подвергающихся большому износу. Ограниченное применение хромирования

промывкой в щелочном растворе и воде, сушкой) или механическим. Чтобы обеспечить наиболее прочное сцепление наносимого слоя металла с основным, поверхности различными способами придают шероховатость: нарезанием рваной резьбы или кольцевых канавок, накаткой, насечкой, пескоструйной обработкой. Рваную резьбу нарезают на деталях, имеющих форму тел вращения.

Нарезают ее на токарном станке резцом с отрицательным передним углом заточки при следующем режиме: окружная скорость 6-8 м/мин, подача резца (шаг) за 1 оборот 0,8-1,2 мм, глубина резания 0,5 - 0,8 мм. Резец с углом заточки 50-60° устанавливают ниже оси детали на 3-6 мм с вылетом по отношению к детали 150-175 мм; это вызывает вибрацию резца и дает рваную нарезку на поверхности детали. Аналогичные режимы применяют при строгании поверхности. Рваную резьбу нарезают за один проход без охлаждения или смазки. После нарезки резьбы гребни ниток рекомендуется несколько примять накаткой; при этом получаются своеобразные «шляпки», повышающие прочность сцепления.

Насечку получают при помощи зубила, которое в процессе работы устанавливают перпендикулярно поверхности или оси детали. Шаг насечки не более 1,5 мм, глубина не менее 0,8-0,1 мм. Пересекающихся насечек не должно быть, так как это приводит к выкрашиванию металла и снижению прочности сцепления. Угол заострения кромки зубила составляет при обработке стали 60-70, чугуна 50-60 и мягких металлов 40-50°.

Пескоструйную обработку поверхности проводят пистолетом, работающим на сжатом воздухе; для обработки применяют крупный кварцевый песок с острыми гранями, стальную или чугунную крошку. Песок должен быть просеян, промыт и высушен. После подготовки поверхности металлизировать деталь следует не более чем через 2-3 ч, с тем чтобы предупредить окисление, которое отрицательно сказывается на прочности сцепления.

Для получения покрытия надлежащего качества напряжение тока в среднем должно быть равно для стали 30 в, для латуни, цинка и алюминия - 25 в; давление сжатого воздуха - 4-5 атм; расстояние от сопла металлизатора до металлизуемой поверхности 75-100 мм. Для стальных изделий, имеющих форму тел вращения, окружная скорость детали должна быть равна 8-15 м/мин; продольная подача (перемещение) металлизатора за 1 оборот детали составляет 1,7 мм при диаметре 30-100 мм и 1,2 мм при диаметре 100-300 мм.

Толщина слоя наносимого покрытия при восстановлении детали колеблется в пределах 2-5 мм; если необходима последующая обработка металлизуемой поверхности, дается припуск 0,5-1 мм. Обработку металлизованной поверхности начинают с обточки (строжки). Режим обработки для покрытий из стали следующий: скорость резания 10-25 м/мин (для твердых покрытий принимаются меньшие значения); подача за 1 оборот 0,1 -0,4 мм; глубина резания 0,2-0,6 мм.

Обточка ведется проходным резцом с напаянной победитовой пластинкой, охлаждение эмульсией. После обточки металлизованные поверхности шлифуют кругами марки СМ (среднемягкие) с зернистостью 36-46 при следующих режимах: скорость резания 25-30 м/сек; величина подачи за 1 оборот 5-10 мм; глубина шлифования 0,015-0,03 мм; окружная скорость детали 0,17-0,35 м/сек.

Сборка.

Задача сборки сводится к соединению и фиксации узлов и деталей, обеспечению заданных посадок и относительного расположения узлов и деталей и, наконец, к контролю правильности и точности соединений. Работоспособность машины во многом зависит от качества и точности сборочных работ. Неправильно собранная машина требует повышенного расхода энергии и не обеспечивает точности выполнения рабочего процесса, вследствие чего понижаются ее производительность, качество выпускаемой продукции и долговечность машины.

В процессе сборки машин и механизмов проверяют взаимное относительное расположение различных поверхностей собираемых деталей, их пригонку и регулирование. Сборку машины начинают со сборки деталей в узлы; последовательность этого зависит от конструкции машины, а также от степени расчленений сборочных работ. Метод узловой сборки машины является наиболее прогрессивной формой технологического процесса ремонта, способствующей механизации и автоматизации сборочных работ.

В условиях ремонтных заводов машины после ремонта собирают тупиковым или поточным методом. Тупиковый метод заключается в том, что машина от начала и до конца сборки находится на одном месте, а детали и узлы подаются к ней на сборку. Метод нашел применение на большинстве ремонтных предприятий, ремонтирующих разнотипные машины. Поточный метод сборки основан на том, что основание машины (станина, рама) в процессе установки на нее деталей и узлов передвигается в сборочном цехе от одного поста к другому. Поточный метод сборки (по узлам) применяют на крупных специализированных ремонтных заводах.

При сборке узлов не допускают применения прокладок, клиньев и прочих компенсаторов, не предусмотренных в конструкции машины, а также наклепывания, накернивания и других подобных способов поднятия поверхности сопряжения.

Все вращающиеся узлы и детали должны поворачиваться на своих опорах без заедания с одинаковым усилием на протяжении всего оборота, если особенность конструкции или нагрузок механизма не вызывает изменения величины усилия. Быстро двигающиеся детали и узлы не должны вызывать вибраций вследствие неуравновешенности. Зубчатые, червячные, цепные и ременные передачи должны работать плавно, без заедания, рывков, повышенного стука и шума; переключение передвижных шестерен должно быть свободным при равномерном усилии перемещения, а механизм переключения должен обеспечивать фиксацию шестерен в заданном положении. Несовпадение торцов находящихся в зацеплении шестерен допускается в пределах: для шестерен шириной 30 мм - 0,05 ширины зуба, а для шестерен шириной более 30 мм - 0,03 ширины зуба.

Кулачковые и зубчатые муфты надо собирать так, чтобы при включении их обеспечивалось полное зацепление. Узлы и детали, двигающиеся прямолинейно (каретки и пр.), следует подгонять к направляющим без больших зазоров, чтоб они скользили легко, без заеданий. Клинья должны быть тщательно отрегулированы, а регулировочные винты надежно защищены от самоотвинчивания. Надо, чтобы конические контрольные штифты плотно входили в отверстия и выступали над поверхностью детали не более чем на 0,3 диаметра.

Все резьбовые соединения должны быть застопорены, с тем чтобы исключить отвинчивание в процессе работы машины. Необходимо, плотное прилегание опорных плоскостей болтов и гаек к плоскостям соединяемых деталей.

Соединения крышек с корпусами и резервуарами фланцев, тройников, колец и т.п. должны быть плотными и не пропускать находящихся в них жидкостей или газов. Сальниковые уплотнения заполняют непосредственно перед сборкой узла. Все устройства, картеры, плоскости и отверстия в деталях, предназначенные для подачи смазки, заполняют смазочными материалами в соответствии с картой смазки. Места изгиба труб должны иметь правильную форму (без сплющивания и разрывов стенок).

Обкатка и испытание машины.

Смонтированное оборудование принимается в эксплуатацию соответственно требованиям Строительных норм и правил.

По окончании монтажа следует тщательно проверить правильность и качество сборки машины, подтянув все болтовые и другие крепления, заправить подшипники и редукторы смазкой, смазать открытые шестереночные передачи, ползуны и другие места трения надлежащим сортом масла (по паспорту машины), проверить кинематику механизмов и правильность направления вращения при повороте приводного механизма вручную или с помощью рычага. В необходимых случаях оборудование (аппараты, резервуары, трубопроводы и др.) предварительно проверяют на плотность и прочность.

Затем устанавливают все ограждения и пускают машину для проверки на холостом ходу.

В период пробного пуска проверяют:

) надежность болтовых, клиновых, заклепочных и других креплений;

) исправную работу смазочных систем, состояние и нагрев узлов трения; температура масла в подшипниках не должна превышать 60°С;

) плавность работы зубчатой передачи; не должно быть ненормального шума, ударов и т.п. в зацеплениях и внутри корпусов машин; вибрация подшипников не должна превышать 0,1 мм при 1500 оборотов вала в 1 мин и 0,06 мм при 3000 об/мин; под нагрузкой величина вибрации подшипников уменьшается примерно на 30%;

) надлежащую плотность водяных, масляных и других систем и трубопроводов; все обнаруженные неплотности устраняют;

) надежность ограждения, защитных устройств, теплоизоляции и др.

При обнаружении каких-либо дефектов следует немедленно остановить машину и устранить их.

Содержание и продолжительность испытаний каждого вида машины и оборудования устанавливают соответственно техническим условиям на его монтаж. Агрегат (машину) под нагрузкой испытывают обычно в течение 24-72 ч, проверяя соответствие рабочих характеристик (скорость, производительность и т.д.) проектным показателям. Результаты испытания оборудования вхолостую и под нагрузкой оформляют актами с приложением актов промежуточной приемки фундаментов, скрытых и специальных работ, маслосистем, монтажных формуляров по сложному оборудованию, а также исполнительных чертежей на монтаж оборудования.

Агрегат сдают в эксплуатацию, если он после устранения всех дефектов, выявленных на холостом ходу, проработал нормально не менее указанного периода с полной нагрузкой.