Валы и оси могут иметь в результате эксплуатации следующие дефекты: износ и задиры посадочных шеек под подшипники; износ и смятие рабочих поверхностей, шпоночных канавок, шлицев, резьбы и т.п.; погнутость и скручивание вала; трещины и изломы. Существуют различные способы ремонта валов и осей, которые зависят от вида дефекта детали.
Перед началом ремонта вала следует проверить состояние центровых отверстий на торцах и при необходимости восстановить их точением на токарном станке.
Скрученность вала более 0,25° на длине 1000 мм считается недопустимым и вал выбраковывается. Валы, оси и цилиндрические гладкие толкатели с дефектами в виде трещин, отколов, выкрашивания, больших задиров также выбраковываются.
Восстановление и правка валов
Прогиб вала или оси устраняют правкой в холодном состоянии или с нагревом. Валы диаметром до 60-80 мм с прогибом до 6-8 мм на 1000 мм длины правят в холодном состоянии с применением винтовых скоб либо под прессом. Валы большого диаметра и с большим прогибом правят в нагретом состоянии (Т=500-650°C). При прогибе вала до 2-4 мм на длине 1000 мм возможна правка способом местного наклепа. Незначительные прогнутости обточенных валов (0,1-0,2 мм на 1000 мм длины) устраняют шлифованием. После правки для снятия внутренних напряжений вал подвергают термической обработке (нагреву до Т=400-450°C с последующей выдержкой в печи при этой температуре в течении 0,5-1 часа).
Посадочные шейки валов восстанавливают до номинальных размеров путем наращивания наплавкой, металлизацией, электролитическим покрытием, полимерами, способами пластического деформирования, точением на ремонтный размер и напрессовкой втулки.
Наиболее распространен метод восстановления размеров шеек вала наплавкой слоя металла. Наплавка в большинстве случаев выполняется по винтовой линии. Не жесткие валы наплавляются продольно, реже наплавка ведется крест-накрест. После наплавки вал очищают от шлака, правят и подвергают термической обработке. Затем вал точится и шлифуется до номинального размера.
При восстановлении шейки вала напрессовкой втулки необходимо предварительно обточить вал так, чтобы толщина стенок втулки была не менее 3 мм.
Шлицевые поверхности валов могут иметь износ, смятие и выкрашивание рабочих поверхностей. Шлицевую часть вала диаметром более 80 мм наплавляют ручной или автоматической наплавкой продольными валиками. Для уменьшения деформаций вала наплавку ведут крест-накрест. Шлицевые поверхности с шириной шлиц до 5 мм чаще заваривают сплошь.
При незначительном износе по ширине (0,1-0,2 мм) шлицы валов восстанавливают раздачей шлицев или электроискровым наращиванием боковых поверхностей с последующим их шлифованием. В отдельных случаях сильно изношенную шлицевую часть вала отрезают, приваривают новый конец заготовки с большим диаметром, обтачивают и нарезают новые шлицы методом обкатки. При любом способе ремонта окончательные размеры шлицев получают механической обработкой.
Шпоночные пазы валов могут иметь такие же неисправности, как и шлицы. Шпоночный паз при износе менее 15% его ширины можно расширить под ремонтный размер фрезерованием. Если геометрическая форма шпоночного паза не восстанавливается фрезерованием, то фрезеруют новый паз, смещенный на 90-120° по отношению к поврежденному, а старый заваривают. На валах крупных размеров изношенный паз заваривают с одной стороны, а затем фрезеруют с противоположной стороны.
Резьба. При незначительном смятии витков и наличии заусенцев, резьбы исправляют прогонкой плашкой на токарном станке или слесарной обработкой вручную. При значительном износе профиля резьбы или при срыве витков резьбовую часть наплавляют с последующей механической обработкой шеек вала резанием и нарезанием новой резьбы номинального размера. В отдельных случаях старую резьбу срезают и на этом месте нарезается резьба меньшего диаметра.
Ремонт и монтаж валов
Ремонт валов
Вали и оси, применяемые в оборудовании, характеризуются большим разнообразием форм, размеров и материалов, из которых они изготовлены.
В процессе эксплуатации валов изнашиваются посадочные места шеек валов, шпоночные канавки, шлицы, резьба, появляется изгиб вала.
Способ ремонта изношенного вала выбирают в зависимости от характера и размеров дефекта, а также технической оснащенности ремонтной базы.
Шейки валов, имеющие небольшие царапины, риски, овальность до 0,1 мм, ремонтируют шлифованием. Если износ значительный, шейки валов протачивают и шлифуют под очередной ремонтный размер, при этом диаметр шеек при ударной нагрузке не должен уменьшаться более 5 %, а при спокойной нагрузке более 10 %.
В тех случаях, когда необходимо восстановить первоначальные размеры шеек, на шейки после их обточки напрессовывают переходные втулки, которые затем обтачивают и шлифуют. Изношенные поверхности валов можно ремонтировать также наращиванием металла металлизацией, хромированием, наплавкой и другими методами.
Рисунок – Способы наплавки поверхностей валов
а – вдоль вала; б – по спирали.
Трещины на валах заделываются сваркой. Для этого участок, охваченный трещиной, на всю глубину обрабатывают под сварку (снимают фаски, зачищают свариваемые поверхности). Сварку трещин следует проводить как можно быстрее, чтобы предотвратить закалку металла шва и околошовной зоны, иначе шов может оказаться хрупким.
Поломанные валы восстанавливают сваркой. Прочность восстановленного вала на участке сварки обычно не превышает 60 % прочности целого вала. Поэтому ответственные, сильно нагруженные валы при поломке не ремонтируются, а заменяют новыми.
Рисунок – Способы сварки поломанных валов
а – только с подготовкой шва; б – с центрирующим шплинтом; в – с центрирующей шпилькой; г – со вставкой.
Рисунок – Кондуктор для сварки поломанных валов
1 – поломанный вал; 2, 3 – крепежные планки; 4 – жесткая рама; 5 – центровочная линза
Погнутые валы выправляют механическим способом в холодном состоянии или при нагреве. Правку проводят в центрах с помощью пресса или домкрата.
Читайте также: Передача движения вала двигателя колесам
Рисунок – Пресс для правки валов
1, 6 – подвижные винты; 2, 4 – призмы; 3 – выпрямляемый вал; 5 — рама
Незначительную погнутость небольших валов (до 0,05% длины) можно выправить молотком с шаровой головкой.
Валы больших диаметров можно выправить путем местного нагрева пламенем горелки до 200 – 600 °С. Температура нагрева и время выдержки при этой температуре должны быть тем выше, чем больше диаметр и прогиб вала. Нагревают только участок прогиба, остальные поверхности защищают от действия пламени горелок. Вал должен остывать медленно, поэтому его оборачивают асбестом. При исправлении больших прогибов методом нагрева восстановленный вал следует отжечь, чтобы снять остаточные напряжения.
Изношенные шпоночные пазы ремонтируют:
— обработкой пазов обеих деталей до следующего по стандарту большего размера шпоночного соединения (кроме пазов в ответственных деталях);
— заваркой шпоночных пазов электронаплавкой с обработкой новых в другом месте;
— заваркой стенок изношенных пазов больших размеров с последующим фрезерованием до стандартного размера.
При износе шлицев их можно ремонтировать путем раздачи зубьев вручную, на токарном или строгальном станках.
Сорванную и забитую резьбу на валу прорезают на другой диаметр, а если это сделать нельзя, то ее заваривают и нарезают новую. Возможна также посадка втулки на проточенное место и нарезание не ней резьбы прежнего размера.
Рисунок – Установка резьбовой втулки на вал
1 – вал; 2 – втулка; 3 – стопорный штифт
Монтаж валов
Валы и оси устанавливают при сборке таким образом, чтобы они занимали правильное положение в пространстве по отношению к базовой детали и другим валам и осям. Это обычно достигается правильной сборкой опор, в которых они покоятся.
Тяжелые валы устанавливают в опоры с помощью подъемных механизмов. При этом валы стропятся пеньковым канатом или стальным тросом, но обязательно с деревянными подкладками, что позволяет предохранить обработанную поверхность валов и деталей, закрепленных на них, от повреждений.
Установка и выверка валов почти всегда связаны с регулированием положения, а иногда и соответствующей обработкой (подшабриванием) подшипников. Одновременно с точным соблюдением положения оси вала добиваются такого сопряжения подшипников с валом, чтобы в пределах допустимых зазоров между ними он проворачивался вокруг своей оси легко и плавно. Шейки валов должны прилегать к соответствующим вкладышам равномерно по всей опорной поверхности. Равномерность контакта проверяют по отпечаткам как на вкладыше, так и на поверхности вала (проверка на краску).
При сборке машин очень важно точно выдержать взаимное расположение валов.
Параллельность валов проверяют штангенциркулем. С его помощью измеряют расстояние между образующими проверяемых валов в нескольких точках, добиваясь равенства результатов замеров путем регулировки положения осей, т. е. подшипников.
Перпендикулярность валов проверяют с помощью специальных угольников.
Горизонтальность валов проверяют уровнемером с призматической опорной поверхностью.
Вертикальность валов проверяют с помощью отвеса.
В монтажной и ремонтной практике часто приходится проверять соосность совместно работающих валов. Соосность валов может быть нарушена в результате радиального смещения осей валов, остающихся параллельными друг другу, или наклона осей, вследствие чего валы оказываются расположенными в разных плоскостях, пересекающихся друг с другом.
Выверка соосности валов называется центровкой. Плохая центровка является причиной быстрого выхода из строя подшипников, узлов уплотнения (сальников), деталей соединительных муфт и самих валов.
Центрируемые валы проверяют одновременно на радиальное смещение и перелом осей в месте соединения. Способ центрирования зависит от конструкции и размеров валов, а также от деталей, насаженных на их концы.
Если на стыкуемые концы валов насажены детали, наружные цилиндрические поверхности которых обработаны концентрично посадочным отверстиям (полумуфты, шкивы), достаточная точность центровки достигается с помощью линейки. К поверхности детали на конце одного из валов прикладывают жесткую линейку и измеряют расстояние между ней и поверхностью детали на другом валу и расстояние между торцами этих деталей в плоскости линейки по периферии. Если валы не смещены и являются соосными, то при совместном их проворачивании эти расстояния должны быть постоянными в любом положении.
Если на концах валов нет точно обработанных деталей, то для их центровки используют специальные приспособления.
Рисунок – Проверка соосности вала.
а – центровка вала по муфтам; б – центровка с использованием индикаторов;
Привет студент
Технологический процесс восстановления вала
Курсовой проект
Технологический процесс восстановления вала
Пояснительная записка содержит 23 страницы, 9 источников. Графическая часть выполнена на 1 листе формата А3 и 2 листах формата А1.
В данном проекте изложена технология восстановления вала, представлены необходимые для восстановления расчеты режимов механической обработки и наплавки. В графическую часть проекта входят: рабочий чертёж лицевого вала, схемы технологических наладок и маршрутно-технологическая карта восстановления вала, которые выполнены при помощи графического редактора Компас 3D V13.
- Производство валов……………………………………………….5
- Назначение валов и предъявляемые к ним требования………. 8
- Анализ детали – вал……………………………………………….9
- Разработка технологического процесса восстановления вала…10
4.1 Способы наплавки изношенных посадочных мест вала..……….11
4.2 Составление маршрута технологического процесса и выбор
4.3 Разработка операций по восстановлению дефектов…………..13
4.4 Нормирование времени по операциям…………………………14
4.4.1 Нормирование времени при вибродуговой наплавке………14
4.4.2 Нормирование времени для токарной обработке…………….. 15
4.4.3 Нормирование времени для шлифовальной операции………..17
4.5 Определение основных технологических параметров
4.6 Режимы резания на токарную обработку………………………. 20
4.7 Режим резания на шлифование…………………………………. 21
Список использованной литературы…………………………………23
Целью курсового проектирования является приобретение навыков правильного применения теоретических знаний, полученных в процессе обучения и умение использовать практический опыт, полученный при знакомстве с предприятиями, для решения профессиональных технологических и конструкторских задач. Кроме этого, курсовое проектирование является важным этапом при подготовке к дипломному проектированию.
Читайте также: Компрессор кондиционера пежо 3008 150 л с
В соответствии с этим в процессе курсового проектирования решается задача расширения, углубления, систематизации и закрепления знаний по основам технологии восстановления деталей, основным технологическим и организационным задачам, решаемым в области ремонта, а также проектирования технологических процессов.
Валы — это металлические детали цилиндрической формы с круглым или квадратным сечением, используемые в различных устройствах и механизмах машин для передачи механической энергии. Валы передают крутящий момент и воспринимают действующие силы со стороны расположенных на них деталей или опор.
Производство валов – одно из направлений деятельности организаций, специализирующихся на обработке металлов и металлургическом производстве.
В зависимости от назначения, валы могут изготавливаться различных размеров и форм.
В соответствии с классификацией, по форме геометрической оси различают валы прямые, эксцентриковые (коленчатые) и гибкие. По форме валы делятся на гладкие, ступенчатые и полые.
Также различным бывает и материал, из которого изготавливаются валы: они могут быть сделаны как из алюминиевых сплавов, специальных жаропрочных сталей или титановых сплавов, наиболее часто валы производятся из качественной легированной стали.
В процессе изготовления валов стальные заготовки подвергаются большому количеству операций: первоначально заготовке придаются основные формы и размеры: обточка и расточка валов осуществляется на токарных станках с ЧПУ и прецизионными борштангами, что позволяет осуществить качественную обработку даже больших валов как изнутри, так и с наружной поверхности. В дальнейшем осуществляется сварка отдельных элементов вала и фрезерование шпоночных канавок и проточек. После этого почти готовые валы шлифуются для придания им особо точных размеров. Осуществить точную шлифовку валов на производстве помогают лазерные методы измерения размеров.
Для проверки качества все валы проходят динамическую балансировку: некачественный вал может создавать существенные потери при передаче энергии, а значит приводить к сбоям в работе оборудования.
Заключительным этапом обработки валов является нанесение покрытия на его поверхности. В зависимости от сферы применения вала покрытие бывает различным. Например, если валы будут использоваться в агрессивных средах кислот, солей, щелочей, в качестве антикоррозионной защиты используют гуммирование (обрезинивание), что позволяет существенно увеличить срок службы валов. Также для защиты от коррозии и для увеличения срока службы в агрессивных средах валы могут обрабатываться с помощью электродугового напыления, при котором две токоведущие проволоки, образующие электрическую дугу, перемещаются в зону горения, расплавляются и потоком сжатого воздуха распыляются на обрабатываемую поверхность валов. Еще одним способом повысить износостойкость валов и устойчивость к коррозии, а также способом снизить трение является хромирование. Хромирование валов — это диффузное насыщение поверхностей валов хромов, что в итоге позволяет увеличить твердость валов.
В случае если валы износились и требуют реставрации, для этого также используется гуммирование и электродуговое напыление, что позволяет восстановить форму валов или отдельных, наиболее износившихся поверхностей.
Валы используются в различных направлениях промышленности и производства, в том числе наиболее востребованы в полиграфии, производстве упаковки, деревообработке, текстильной промышленности и производстве целлюлозы.
Валы могут изготавливаться различными производителями как на основании чертежей, так и на примере изношенной детали.
Размеры и вес валов также бывают различными. При выборе производителя валов желательно учесть специфику и производственные мощности металлургического предприятия, чтобы выбрать партнера, наиболее соответствующего потребностям.
Производство валов – одно из востребованных направлений в металлургической промышленности. Производство валов может осуществляться как по государственным стандартам для техники и оборудования, регламентируемого ГОСТами, так и на основании индивидуальных чертежей и макетов для отдельных видов оборудования.
Производство валов осуществляется из различных материалов — легированной конструкционной стали, титана, пластмассы, алюминиевых или жаропрочных сталей.
Производство валов условно делится на определенные этапы:
- проектирование, конструирование вала, компьютерный дизайн и расчеты – в случае, если требуется разработка уникального вала;
- выбор и закупка соответствующего потребностям оборудования материала для производства валовв виде заготовки требуемого размера;
- обточка и расточка заготовки на токарных станках с ЧПУ для обработки как наружной, так и внутренней поверхности вала;
- сварка отдельных составляющих вала и фрезерование канавок и проточек является следующим этапом производства валов;
- точное измерение размеров валов и финишное шлифование являются очередным этапом в производстве валов;
- следующим этапом в производстве валовявляется динамическая балансировка вала;
- финишным этапом в процессе производства валовявляется нанесение защитного покрытия на наружную и внутреннюю поверхность вала для придания ему полезных или защитных свойств.
. Стальные валы — это вид поковок цилиндрической формы, имеющие сечение квадратной, прямоугольной или круглой формы.
Стальные валы выпускаются из стали различных марок в зависимости от того, в какой среде будет использоваться деталь. Наиболее востребовано производство валов из низколегированной углеродистой стали, однако для работы в агрессивных средах валы могут производиться из коррозионно-устойчивых марок стали.
- Назначение валов и предъявляемые к ним требования
Основными деталями в станках, осуществляющими вращательное движение, являются валы (рис. 1). Валы в процессе своей работы испытывают деформации кручения, изгиба, растяжения и сжатия. В коробках скоростей и подач чаще всего применяются шлицевые валы (рис. 1, б), которые обеспечивают плавное перемещение зубчатых колес и муфт вдоль вала. В целях уменьшения веса и габаритов сильно нагруженные валы станков изготовляются полыми. Кроме того, вал изготовляется полым, когда по условиям конструкции необходимо пропустить через него другой вал или какую-либо другую деталь, т. е. в тех случаях, когда это требуется условиями эксплуатации станка, как, например, шпиндели токарного, фрезерного и других станков. Детали, монтируемые на валу, укрепляют при помощи шпонок (рис. 1, а, в) либо шлицевых соединений, а чтобы зафиксировать вал в осевом направлении, используются уступы самого вала и стопорные кольца. Обычно валы осуществляют только вращательное движение в своих опорах, как, например, ходовые валики, валы коробок скоростей и подач, шпиндели токарных, шлифовальных, фрезерных и других станков.
Читайте также: Что может стучать в компрессоре холодильника при остановке
Помимо необходимости соблюдения условий прочности к валам предъявляют и другие требования.
- Валы должны обладать достаточной жесткостью. При несоблюдении этого условия возникает чрезмерный изгиб вала, что приводит к преждевременному износу подшипников, а также нарушает плавность зацепления зубчатых колес, расположенных на валах.
- Валы должны обладать высокой износостойкостью. Это относится прежде всего к шейкам валов, которые вращаются в подшипниках скольжения, а также к местам, где осуществляется прямолинейное перемещение шпинделей и валов (шпиндели сверлильных станков, расточных станков и др.) или установленных на них деталей.
- Валы должны быть виброустойчивы. Это требование предъявляется к скоростным станкам, особенно предназначенных для выполнения отделочных операций.
Перечисленные требования могут быть удовлетворены только при применении соответствующих материалов, из которых должны быть изготовлены валы. Помимо этого, должны быть соблюдены требования термической обработки, качественного изготовления, сборки и регулировки деталей узлов станка.
У валов наиболее часто дефекты появляются на посадочных поверхностях под подшипники и резьбовых поверхностях. Поверхности под подшипники восстанавливают при износе более 0,017 — 0,060 мм; поверхности неподвижных соединений (места под ступицы со шпоночными пазами и др.) за счет дополнительных деталей — при износе более 0,4 — 1,3 мм, под уплотнения — более 0,15 -0,20 мм. Шпоночные пазы восстанавливают при износе более 0,065 — 0,095 мм; шлицевые поверхности — при износе более 0,2 — 0,5 мм.
Из всей совокупности восстанавливаемых поверхностей валов 46% изнашиваются до 0,3 мм; 27% — от 0,3 до 0,6 мм; 19% — от 0.6 до 1,2 и 8% -более 1,2 мм.
Основное требование, которое необходимо выполнить при восстановлении валов, является обеспечение: размеров и шероховатости восстанавливаемых поверхностей, их твердости, сплошности покрытия, прочности сцепления нанесенных слоев с основным металлом, а также симметричности, соосности, радиального и торцового биений обработанных поверхностей зубьев шлицевых поверхностей и шпоночных пазов оси вала или образующим базовых поверхностей.
Стали имеют высокий предел текучести, малую чувствительность к концентраторам напряжений, в изделиях, работающих при многократном приложении нагрузок, высокий предел выносливости и достаточный запас вязкости. Кроме того, улучшаемые стали обладают хорошей прокаливаемостью и малой чувствительностью к отпускной хрупкости.
При полной прокаливаемости сталь имеет лучшие механические свойства, особенно сопротивление хрупкому разрушению — низкий порог хладноломкости.
Хромистую сталь 40Х применяют для средненагруженных деталей небольших размеров. С увеличением содержания углерода возрастает прочность, но снижаются пластичность и вязкость. Прокаливаемость хромистых сталей невелика.
- Разработка технологического процесса восстановления вала
Деталь, представляет собой вал, предназначенный для передачи крутящего момента от ступицы зубчатого колеса на внешнюю нагрузку, и изготовлен из стали 40Х ГОСТ 4543-71.
Этот вал нуждается в ремонте одного дефекта:
- ремонт поверхности посадочных мест
- Способы наплавки изношенных посадочных мест
- Контактная наварка металлической ленты.
Сущность способа заключается в приварке и изношенной поверхности детали стальной ленты мощными импульсами тока. Режимы работы: частота вращения шпинделя 5. 7 мин-1, подача каретки 3,0. 3,6 мм/об, сила тока 5. 5,5 кА. Оборудование : установка 011-1-02М «Ремдеталь».
- Механизированная наплавка в среде защитного газа.
В качестве защитной среды используется углекислый газ или водяной пар. Оборудование: выпрямитель ВСЭ-303, сварочный трансформатор ТДФ-500.
Режим работы: наплавку ведут на постоянном токе обратной полярности, толщина наплавляемого слоя 0,8. 1,0 мм, сила тока 85. 110 А, напряжение 18. 20 В, шаг наплавки 2,8. 3,2 мм.
Сущность способа состоит в привязке к изношенной поверхности металлической проволоки, при пропускании через нее мощного импульса тока. Режим работы: ток 1,2.. .2,5 кА, шаг 1.. .2,5 мм, усилие прижатия 0,6. 1,0 кН. Оборудование: установка УЭМО-2.
- Плазменная сварка и наплавка.
Наиболее распространенным и простым способом наплавки является наплавка по заранее насыпанному на наплавляемую поверхность порошку. Условия работы: наплавочный материал ПГ-УС25, толщина наплавляемого слоя 1.5 мм, напряжение 58 В, ток 140 А, скорость наплавки 0,17 м/мм. Оборудование: установка для плазменной наплавки УПН-303.
- Автоматическая вибродуговая наплавка.
Можно наплавлять детали диаметром от 10 до 400 мм. Рекомендуется применять режимы наплавки в следующих пределах:
Скорость подачи электродной проволоки . 14—22 мм/сек
Диаметр электродной проволоки . 1,5—2 мм
Электрическая дуга горит под слоем гранулированного флюса в газовом пузыре. Сварочный ток 150-200 А/мм 2 на единицу площади проволоки. Коэффициент наплавки в 1,5-2 раза выше чем при ручной электродуговой наплавке.
Наплавка выполняется металлическими плавящимися одиночными электродами, пучком электродов, лежачими пластинчатыми электродами и т.д. Для наплавки используют электроды диаметром 3-6 мм. Для обеспечения минимального проплавления основного металла при достаточной устойчивости дуги плотность тока должна составлять 11-12 А/мм 2 .
После перечисления основных способов восстановления детали, необходимо выбрать основной способ. Технологический критерий. Он оценивает каждый способ и определяет принципиальную возможность применимости того или иного способа восстановления. Отобранные по этому критерию способы восстановления должны удовлетворять двум условиям:
- по своим технологическим особенностям они должны быть приемлемы к данной детали;
- устранять имеющиеся дефекты.
Для восстановления посадочных мест рационально выполнить автоматическую вибродуговую наплавку.
Таблица 1. Коэффициент долговечности восстанавливаемой детали.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
источники:https://evakuatorinfo.ru/remont-vosstanovlenie-poverhnostey-valov