Технология ремонта деталей валопроводов

Ремонт валов

Ремонт валов при износе рабочих шеек и конусов, предназначенных для посадки соединительных полумуфт, состоит в шлифовании или протачивании изношенных поверхностей.

Для обточки валы устанавливают на токарном станке с использованием люнетов. Положение их выверяют при помощи индикаторов часового типа, биение вала не должно превышать 0,05 мм.

Обрабатывают валы резцами с пластинками твердого сплава с обычным углом заточки при следующих режимах тонкого точения: скорость резания 100 - 200 м/мин, подача S до 0,01 мм/об, глубина резания t=0,05 ч 0,30 мм.

Рабочие шейки и конусы валов восстанавливают наплавкой. Допускается наплавка валов из углеродистой стали при содержании углерода в ней до 0,45 % и износе не более 1,5 мм. Для уменьшения напряжений вал в районе начала наплавки подогревают до 393 - 423 К.

При восстановлении рабочих шеек валов автоматическую и полуавтоматическую наплавку производят при закреплении валов на токарном станке наложение валиков на шейку по винтовой линии.

Восстановление изношенных конусов валов производят с наложением валиков вдоль оси вала до его цилиндрической части. Аналогичным путем наплавляют стенки изношенных шпоночных пазов.

После остывания конус вала протачивают по контршаблону, снятому с шаблона конуса полумуфты или конуса гребного винта в случае ремонта гребного вала.

Обработку шпоночных пазов производят на горизонтально-фрезерных станках дисковой или пальчиковой фрезой. При обработке шпоночных пазов для ликвидации концентрации напряжений у дна паза должны быть обеспечены радиусы закруглений (от 1,0 мм до 6,0 мм). Восстановление шпоночных пазов (при смятии более 25 % длины и 30 % глубины паза) можно производить без наплавки только механической обработкой - строганием или фрезерованием с увеличением ширины паза до 10 % от номинальной. В этом случае шпоночные пазы в ступице гребного винта или полумуфты также разделывают на соответствующую ширину. Допускается установка ступенчатой шпонки с разницей по ширине верхней и нижней части не более 5 % номинальной ее ширины.

Трещины, возникшие на валах во время эксплуатации, создают значительную концентрацию напряжений, и является недопустимыми дефектами. Их устраняют механическим способом или заваркой. Отдельные незначительные трещины на цилиндрической части вала или в шпоночных пазах удаляют, вырубая металл в районе трещины и разделывая вырубленные места для обеспечения плавных переходов к прилегающим поверхностям вала. При многочисленных поверхностных трещинах выполняют обтачивание участка вала в районе трещин при условии сохранения его прочностных размеров и обеспечивая плавный переход от меньшего диаметра проточки к остальной поверхности вала.

В отдельных случаях, если глубина трещин не превышает 5 % и длина - не более 10 % диаметра вала, их устраняют с помощью сварки. Перед заваркой металл в районе трещины тщательно вырубают до полного ее удаления.

Погибь валов, полученную в период эксплуатации судна, устраняют правкой. На судоремонтных предприятиях применяют следующие методы правки валов: в холодном состоянии за счет наклепа; в холодном состоянии наклепом, с выгибом в сторону, обратную вогнутости; местным нагревом с последующим отжигом; круговым местным нагревом и применением механических усилий.

Правка валов в холодном состоянии наклепом может применятся для валов при содержании углерода в материале не более 0,45 %, суммарного количества легирующих присадок не более 2,5 %, при стреле прогиба до 0,5 мм на 1 м вала. Вал устанавливают на токарном станке на двух люнетах, размечают место на вогнутой части вала и при помощи чекана наклепывают поверхность вала в этом месте. Под действием созданных напряжений происходит правка вала. Правка считается законченной, если биение вала не превышает 0,08 мм.

Правку валов в холодном состоянии с выгибом их в сторону, обратную деформации, а также правку местным нагревом с последующим отжигом производят в тех случаях, когда напряжения в материале вала не превышают предел текучести материала вала более чем на 15 %. При больших деформациях (напряжениях) валы правят круговым нагревом с последующим приложением механических усилий.

 

Рис 6.3 Правка вала.

 

Возможность правки вала этим способом определяют следующим образом. Прогиб ft вала, при котором в нем начинают возникать пластические деформации, определяют зависимостью

=

 

где - предел текучести материала вала, МПа;

W - момент сопротивления сечения вала, м3;

L - расстояние между опорами, м;

E - модуль упругости материала, МПа;

I - момент инерции сечения вала, м4. По измеренной стреле f прогиба вала рассчитывают напряжения изгиба по формуле

f / WL2

 

Полученные расчетом напряжения изгиба сравнивают с пределом текучести материала и, если их значение не превышает предел текучести материала более чем на 15 %, то можно применить правку вала по второму способу. Для этого деформированный вал устанавливают на токарном станке или в приспособлении. Гидравлическим домкратом в месте максимальной погиби вал выгибают в сторону вогнутости на значение f1 определяемое расчетом

=

 

где a и b - расстояния от опор до приложения усилия.

После достижения заданной стрелки выгиба вал обстукивают медной кувалдой в районе выгиба по выпуклой стороне и в таком положении выдерживают в течение нескольких часов (от 2 до 4 ч.) в зависимости от значения выгиба. После снятия нагрузки биение вала не должно превышать 0,08 мм.

Требуемую грузоподъемность Р домкрата определяют по формуле

 

Р=

 

Правка местным нагревом с последующим отжигом заключается в том, что место наибольшего выгиба вала, установленного на станке или приспособлении, нагревают до температуры 773ч823 К через вырез в листовом асбесте, покрывающем вал на длине не менее одного диаметра.

При нагревании металл стремится расширится. Однако соседние холодные участки вала препятствуют такому расширению и в металле возникают напряжения сжатия. Дальнейшее нагревание приводит к росту этих напряжений и при достижении ими значения предела текучести материала происходит местная пластическая деформация. Охлаждение вала приводит к появлению напряжений растяжения в холодной зоне, за счет которых и происходит устранение деформации вала.

После окончания правки вал в месте нагрева необходимо отжечь для снятия внутренних напряжений. С этой целью вал нагревают до температуры 600 К со скоростью не выше 150 К в час и выдерживают в течение двух часов. В месте нагрева вал покрывают асбестовым листом и в этом положении он остывает до температуры наружного воздуха.

 

Ремонт облицовок

Ремонт облицовок гребных и других валов заключается в их обточке на ремонтный размер или замене. Обточку облицовки на ремонтный размер производят при достижении предельного износа по всей рабочей поверхности или по отдельным участкам (менее 50 % ее расчетной толщины). При износе облицовок по всей рабочей поверхности более 50 % расчетной толщины, а также при ослаблении посадки на валу облицовки заменяют.

Перед посадкой на вал новую облицовку подвергают гидравлическим испытаниям на давление 0,15 МПа и нагреву до температуры 553 - 573 К. Температуру нагрева контролируют термокарандашами, термопарами или измерением внутреннего диаметра с помощью штихмасса. Качество посадки определяют по чистому звуку при обстукивании облицовки слесарным молотком после ее полного остывания. После установки на вал облицовку обрабатывают до заданного размера на токарном станке с обеспечением шероховатости поверхности Ra≤0.40 мкм, радиального биения не более 0,15 мм/м, и округлости не более 0,02 мм.