Износы, повреждения и дефектация валопроводов

Судовой валопровод (рис. 18.1) испытывает сложные напряжения, вызываемые крутящим моментом двигателей, силой упора винта и массой валов.

 

     

Рисунок 18.1 - Схема валопровода с гребным винтом

В процессе эксплуатации судна валопровод и его отдельные детали подвергаются износу и различным повреждениям: неравномерное истирание, наработки, задиры трущихся поверхностей, трещины, прогибы и поломки валов, деформация соединительных болтов, кавитационный и коррозионный износы.

Причины возникающих дефектов валопровода: неточность при монтаже, неправильная центровка, изгиб корпуса судна, посадка на мель, неправильная нагрузка, постановка неотбалансированного винта и т.д.

Положение валопровода характеризуется прямолинейностью его оси, соединяющей центр фланца коленчатого вала ДВС с центром диска гребного винта. Нарушение прямолинейности называется расцентровкой, при которой происходит смещение (геометрические оси валов не лежат на одной прямой, но параллельны между собой) или изломом (ось вала отклонена от оси другого на какой-то угол) линии валопровода.

Перед ремонтом производят дефектацию валопровода. При этом проверяют маркировку на фланцах валов; вскрывают все крышки опорных подшипников и проверяют износ шеек валов и подшипников; проверяют затяжку болтов, крепящих подшипники к фундаментам; с помощью лупы осматривают все доступные места. После определения состояния валопровода проверяют с помощью индикатора его положение по отношению к корпусу судна. Затем измеряют посредством щупа масляные зазоры в подшипниках. Размеры расцентровки устанавливаются по изломам и смещениям отдельных фланцев валов, предварительно отвернув гайки соединительных болтов фланцев.

Разборка валопровода

Разбирают валопровод на плаву с дифферентованием судна, выморозкой в зимний период, в доке, на слипе и в кессоне. Начинают разборку валопровода с отсоединения коротыша, затем снимают крышки опорных подшипников и разбирают упорные подшипники. После этого раздвигают промежуточные валы с помощью стропов и талей.

Валы вынимают посредством талей и укладывают на деревянные подушки. Шейки валов тщательно предохраняют от механических повреждений. Гребной вал вынимается после снятия движителя. Существуют следующие способы снятия гребного винта:

а) с помощью клиньев, устанавливаемых между торцем ахтерштевня или кронштейна и ступицей гребного винта (рис. 18.2);

б) гидравлическим – масло подается под давлением на сопрягаемую

поверхность вала и винта, что уменьшает силы трения в 10…12 раз и позволяет с меньшими усилиями снять гребной винт;

в) с помощью стяжки с резьбой на одном конце и крючком – на дру-

гом для захвата за лопасть;

г) нагревом при сборке на эпоксидный клей.

 

 

Рисунок18.2 - Демонтаж гребного вала

После удаления гребных валов выпрессовывают дейдвудные втулки с помощью специальных приспособлений. Затем выпрессовывают вкладыш подшипника гребного вала (кронштейна).

После разборки валопровода детали, подлежащие ремонту и проверкам, доставляют в соответствующие цехи завода, где валы подвергают наружному осмотру, обмеряют толщину шеек и облицовки, проверяют биение вала в центрах станка, состояние резьбы и шпоночных гнезд. Также контролируется состояние упорных и опорных подшипников и узлов дейдвудного устройства.

 

Ремонт деталей валопровода

  18.3.1 Валы 

Рассмотрим ремонт на примере гребного вала.

Причинами появления трещин и поломок вала, а также их изгиба являются удары движителей о плавающие предметы, подводные препятствия, некачественный материал и нарушение технологии производства при изготовлении или укладки их. Сварку валов встык при изломах выполняют электрошлаковым способом. Трещины заваривают после тщательного осмотра и согласования с Регистром. Места заварки трещин предварительно подогревают до 250…300°С.

Изношенные шейки восстанавливаются электронаплавкой или металлизацией. Затем их подвергают поверхностному упрочнению – пластической деформацией или дробеструйной обработкой после механической обработки. При незначительном износе, эллиптичности и конусности шейки валов производят их проточку на токарных станках с последующей шлифовкой до ремонтного размера.

Шпоночные гнезда в случае их разработки или обнаружении трещин восстанавливают заваркой трещины и наплавкой изношенных поверхностей с последующей фрезеровкой. В ряде случаев разработанный паз для шпонки фрезеруют на большую ширину (увеличение до 10%).

Корродированные поверхности и разработанные отверстия во фланцах валов заваривают после предварительной вырубки поврежденной части. После наплавки и соответствующей механической обработки рассверливают отверстия для болтов.

Незначительные смятия резьбы гребного вала исправляют на станке с заменой гайки на новую. При значительном повреждении производят электронаплавку металла с последующей нарезкой новой резьбы.

При износе облицовок не более 50% первоначальной толщины и отсутствии сквозных трещин их протачивают с последующей полировкой. При больших износах облицовки заменяют на новые, которые запрессовывают с предварительным нагревом до 300…400°С, затем протачивают до необходимых размеров. В процессе эксплуатации участки гребных валов между облицовками необходимо предохранять от коррозии. Для этого валы покрывают слоем сырой резины с последующей вулканизацией или стеклотканью на эпоксидном компаунде.

Изогнутый вал правят в холодном состоянии или с местным нагревом.

 18.3.2 Дейдвудные устройства (дейдвудная труба, опорные подшипники и дейдвудная втулка)

В процессе эксплуатации увеличивается диаметр опорного подшипника (Рис. 18.3).

В результате дейдвудную втулку приходится ремонтировать или заменять на новую. Вкладыши дейдвудной трубки (подшипники) выполняют из резины, древеснослоистового пластика, текстолита или заливаются баббитом. После ремонта проверяется зазор между валом и втулкой.

 

Рисунок 18.3 – Дейдвудное устройство

18.3.3 Подшипники 

При ремонте вкладыши подшипников перезаливают, затем их растачивают по шейке вала и пригоняют.

При дефектах корпуса подшипника его ремонтируют аналогично ремонту крышек блоков цилиндров.

Вопросы для самоконтроля

1. Как производят дефектацию валопровода?

2. Опишите разборку валопровода.

3. Как восстанавливают изношенные шейки вала и шпоночные гнезда?

4. В чем заключается ремонт дейдвудной втулки? Подшипников?

 

Ремонт зубчатых передач

Основная особенность зубчатых передач приводов механизмов судовых дизелей состоит в том, что в большинстве случаев их изготавливают с поверхностно упрочненными зубьями (цементацией с поверхностной закалкой, азотированием и т.п.). Износы этих зубчатых передач относительно невелики.

Чаще всего ремонтируют зубчатые колеса из-за износов базовых поверхностей, например отверстий под валы, оси и т.д. Отсюда вытекает главное отличие построения технологического процесса ремонта, которое состоит в выборе установочных баз при механической обработке. В качестве таких баз принимают начальную окружность зубчатого колеса. Для материализации начальной окружности используют специальные приемы использования вспомогательных баз в виде шариков (роликов). После выверки детали на станке собственно механическая обработка базовых поверхностей практически ничем не отличается от шлифования или тонкого растачивания.

При сборке зубчатых передач контролируют боковой зазор и качество прилегания зубьев колеса и шестерни.

Боковой зазор проверяют щупами, свинцовыми выжимками и индикаторами часового типа (рис. 19.1, а). При оценке бокового зазора с помощью выжимок свинцовую проволоку, диаметром несколько большим ожидаемого зазора, вращением колеса протягивают через зацепление. Фактическая толщина проволоки, измеренная микрометрическими приборами, соответствует действительному размеру бокового зазора.

Измерения зазоров индикаторными приборами часового типа позволяют получать наиболее точные результаты. При этих измерениях поворотом одного колеса относительно другого боковой зазор фиксируют по показаниям индикатора. При чрезмерно больших значениях боковых зазоров зубчатые пары выбраковывают.

 

 

а)                           б)         в)         г)

Рисунок 19.1 - Схемы измерения бокового зазора (а) и контакта (б – г) в зубчатых зацеплениях

 

Правильность зацепления зубьев в передаче (качество прилегания) контролируют проверкой зацепления по отпечатку краски. Для этого в собранной и отрегулированной по боковым зазорам передаче на зубья ведомой шестерни наносят тонкий слой краски и после проворачивания пары вокруг своей оси визуально определяют характер прилегания. Полученные результаты сравнивают с эталонными отпечатками.

В конических передачах удовлетворительным считается такое расположение отпечатка (рис. 19.1, б), при котором по высоте зуба ведомой шестерни наиболее густое расположение краски находится у ножки зуба с постепенным ослаблением густоты к головке и полным отсутствием отпечатка на кромке головки. По длине зуба самый интенсивный отпечаток должен располагаться у узкого конуса со стороны вершины. Для отдельных зубчатых колес допускают постепенный и плавный перенос отпечатка к широкому конусу (рис. 19.1, г) через промежуточное положение, соответствующее рис. 19.1, в.

Иногда проверку качества прилегания контролируют в паре с эталонным зубчатым колесом. Несоответствие качества прилегания заданным требованиям чаще всего относят к браковочным признакам.

Повреждения зубьев в виде выкрашивания поверхностного слоя, трещины и тому подобных изъянов при дефектации обнаруживают визуально. Такие повреждения обычно появляются в результате усталостного разрушения и по техническим условиям на ремонт являются также браковочными дефектами.

Значения износов зубчатых передач всегда сопоставляют с техническими требованиями к ремонту базовых поверхностей, особенно по межцентровому расстоянию. Как при изготовлении, так и при ремонте для передач повышенной степени точности и плавности предельные отклонения межцентрового расстояния регламентируют в соответствии со стандартами или техническими условиями на ремонт.

При замене азотированных зубчатых передач новыми следует иметь в виду некоторое уменьшение бокового зазора между зубьями колеса и шестерни за счет изменения (роста) объемов азотированных поверхностей.

Вопросы для самоконтроля

1. Как контролируют качество прилегания зубчатых передач?

2. Перечислите основные дефекты зубчатых колес.

3. Какими методами производят дефектацию зубчатых передач?