Восстановление изогнутых валов
Рассмотрим несколько примеров восстановления погнутых дета-
лей деформированием. Детали типа валы, штока, получившие в экс-
плуатации искривление восстанавливаются правкой. Для выпрямления
изогнутых валов существует несколько способов. Наибольшее распро-
странение получили три метода правки валов: механический, термоме-
ханический и термический.
2 5 .3.8.1.Механический способ правки валов
Механическим способом обычно правят валы небольших диамет-
ров до 100мм. Это валы лебедок, брашпилей, насосов. Вал устанавлива-
ется на токарный станок или другое приспособление для вращения в
Проверяется биение всех поверхностей вала через 100мм по
всей длине и на валу мелом наносят величину биения со знаком (+) вы-
пуклость и знаком (-) вогнутость.
Для правки над валом завешивается
приспособление, состоящее из жесткой балки, четырех шпилек с гайка-
ми и двух жестких поперечин, рис. 8.
Вал поворачивают выпуклостью вверх. Правку начинают с мест
наибольшего изгиба, где и устанавливают гидравлический домкрат. Ря-
дом для контроля устанавливают индикатор. Работая домкратом, кото-
рый упирается с одной стороны в вал, с другой в приспособление жест-
кую балку изгибаем вал в противоположную сторону изгиба. Контроль
ведем по индикатору.
2. 5.3.8.2.Термомеханический способ правки валов
Валы диаметром от 100мм до 200мм на холодную выправить
очень сложно в связи их значительной жесткостью. Поэтому правку ва-
лов производят, так же как и при механическом способе, но с нагревом
сечения вала в районе правки до температуры 500 – 600 оС (до появле-
ния темно-вишневого цвета на поверхности вала).
Контроль осуществляется по индикатору. Перегибать вал в противоположную сторону от
оси вращения при этом способе не нужно.
Рис. 8. Приспособление для правки валов.
2. 5.3.8.3. Термический способ правки валов
Валы диаметром 200 – 300 мм и более правят термическим спосо-
бом без применения приспособлений для правки и домкратов. Погну-
тый вал так же устанавливается на токарный станок для определения
места наибольшей кривизны, и поворачивают его выпуклостью вверх.
На участок вала наибольшей кривизны накладывают лист асбеста, смо-
ченный в воде, и ножом вырезают в нем отверстие размерами 30 μ
100мм. Устанавливают индикатор для контроля за исправлением оси вала.
Через вырезанное «окно» ограниченный участок вала резко нагревают газовой горелкой до температуры на поверхности 500-600 оС в течение 5 минут (до появления темно вишневого цвета).
Поверхностный слой вала в этом месте при нагреве расширяется и получает пластическую деформа-
цию кристаллической решетки. При остывании на месте где был нагрев,
возникают сжимающие напряжения, которые и выравнивают вал, прав-
да, незначительно (0,50мм). Но, смещая «окно» рядом, повторяя опера-
цию, добиваются выравнивания вала.
2. 5.3.8.4. Правка валов методом наклепа
Есть еще метод выравнивания валов методом наклепа поверхности
вала, используя растягивающие напряжения на вогнутой части вала. Вал
так же устанавливают на токарный станок. Находим по индикатору
наибольший изгиб и ставим вогнутостью вниз. Подпираем в этом месте
вал домкратом и наносим по не рабочей поверхности вала ударами мо-
лотка. От ударов на поверхности появляются небольшие вмятины, а в
металле в этом месте возникают растягивающие напряжения за счет уд-
линения волокон. За счет этих напряжений происходит выравнивание
Не зависимо от способа правки выпрямленные валы подвергают
отжигу для снятия внутренних напряжений, возникающих во время
правки. Под место правки вала подводят муфельную или индукционную
печь. Вал нагревают до 400 оС в течение 3-4 часов после чего медленно
охлаждают со скоростью 40-60 о/час до температуры окружающей сре-
ды. Если отжиг валу после правки не производить, то он должен отле-
жаться длительное время не менее 2 недель и пройти повторную про-
Источник
Прогиб вала способы восстановления
Характерными дефектами валов и осей, возникающими в процессе эксплуатации, являются прогиб, скручивание, изломы, образование забоин и трещин, износ шеек (цапф), износ или повреждение шпоночных канавок, шлицов, повреждение и износ резьбы.
При наличии погнутости вала (оси) и других дефектов в первую очередь устраняют прогиб.
Величину прогиба вала или оси устанавливают на токарном станке или на подшипниках, затем индикатором измеряют биение на различных участках, отмечая мелом места, которые дают наибольшее биение и потому требуют правки.
Более простой способ определения изгиба – при помощи стальной линейки. Ее прикладывают ребром по оси вала и щупом замеряют величину просвета на данном участке, соответствующую прогибу вала.
Допустимый прогиб валов при частоте вращения свыше 500 об/мин составляет 0,15 мм на 1 м, но не более 0,30 мм на всю длину вала; при частоте вращения менее 500 об/мин – 0,10 мм на 1 м, но не более 0,20 мм на всю длину вала.
Прогиб вала и осей величиной менее 0,5 мм устраняют шлифованием, а выше 0,5 мм – холодной правкой или правкой с нагреванием.
Холодную правку валов (осей) проводят несколькими способами: чеканкой, винтовыми приспособлениями и прессами.
При холодной правке чеканкой (рис. 23.1, а) вал 1 устанавливают на двух опорах вогнутой стороной вверх. Под место наибольшего прогиба устанавливают подкладку 6 из мягкой меди или дерева твердой породы.
Рис. 23.1. Правка вала:
а – холодная правка чеканкой; б – порядок ударов; в – правка с нагревом; 1 – вал; 2 – место наибольшего прогиба; 3 – индикатор; 4 – место наклепа; 5 – хомут; 6 – подкладки; 7 – опоры
Около места наклепа 4 закрепляют вал скобой или хомутом 5, оставляя на весу наибольшую часть вала (0,6–0,8) * l. Это необходимо для того, чтобы масса вала способствовала вытяжке вогнутых волокон. Для этого же на длинном конце вала проводят дополнительно равномерный нажим.
Наклепывание (чеканку) проводят над подкладкой 6, осторожно, ударяя молотком массой 1–2 кг по специальному медному или латунному чекану, пригнанному по форме вала (рис. 23.1, б).
По мере чеканки индикатором 3 измеряют стрелу прогиба вала.
При диаметре валов менее 60 мм их правят при помощи винтового пресса. Головка винта должна быть установлена над выпуклым местом вала и давить на него через медную или латунную прокладку. Одновременно следует постукивать по поверхности вала свинцовой или медной кувалдой или обыкновенным молотком по медной подкладке.
Правку с нагревом применяют для валов диаметром более 80 мм, а также при изгибах валов, достигающих нескольких миллиметров (рис. 23.1, в).
Вал 1 устанавливают на двух опорах 4 выпуклой стороной вверх. Затем нагревают газопламенной горелкой в месте наибольшего прогиба 2, отмеченном индикатором. Для этого вал обертывают с обеих сторон от места нагрева мокрым листовым асбестом, закрепляют его проволокой, оставляя открытым участок непосредственного нагрева. При этом принимают размеры открытого участка вала по длине 0,1–0,2 d, а по окружности – 1/3 d (где d – диаметр вала). Прогревание длится 3–5 мин при температуре пламени 500–550 °C. Температуру нагрева контролируют термопарой или по цвету побежалости стали (темно-бурый цвет каления). Нагретый участок быстро охлаждают сжатым воздухом. Операцию повторяют несколько раз. Вал выравнивается под воздействием внутренних напряжений, возникающих при местном нагреве и охлаждении. Таким способом можно править валы, изгиб которых достигает нескольких миллиметров, с точностью до 0,03–0,05 мм.
Прогиб вала проверяют индикатором 3 до начала и после прогрева, который повторяют, если вал не выпрямится от одного нагрева.
Устранение скрученности. Скрученные валы, как правило, выбраковывают. При скрученности валов Ø 50–60 мм до 10° ее устраняют рычажным захватом, а особо тонких валов или осей – зажимая один конец вала (оси) в тисках и поворачивая другой конец воротком в необходимую сторону. При этом подкладывают медные или свинцовые прокладки.
Угол скручивания (смещения) определяют замером линейкой с угломером или рейсмусом.
Заварка трещин. Валы, имеющие сквозные изломы или поперечные трещины глубиной до 0,10 диаметра вала, как правило, заменяют новыми.
Валы и оси, имеющие отдельные поперечные трещины глубиной до 0,10 диаметра вала и продольные трещины глубиной не более 0,15 диаметра вала, длиной не более 10 % от длины вала и не воспринимающие ударной нагрузки, могут быть отремонтированы электросваркой. При этом необходимо предварительно разделать все трещины до здорового места и снять фаски по 10–12 мм на сторону. Валы малых диаметров перед сваркой подогревают. После сварки правят, обтачивают и шлифуют.
Ремонт шеек валов. Поверхностные повреждения цапф (царапины, риски, заусенцы, неглубокие задиры), а также незначительные овальность, конусность или эллипсность шеек (не более 0,2 мм) устраняют вручную бархатным напильником с последующим полированием тонким наждачным полотном или специальными полировочными жимками. Жимок представляет собой две колодки, наложенные одна на другую, с отверстиями определенного диаметра. Внутренние стенки отверстия обтянуты кожей. При износах свыше 0,2 мм шейки перетачивают на токарном станке, а затем шлифуют под ремонтный размер.
Переточку выполняют в два или три перехода: первый – грубая обработка острым обдирным резцом; второй – обточка чистовым резцом; третий – отделка широким резцом.
Во избежание перенапряжения валов при относительно небольших выработках шеек рекомендуется ремонтировать их металлизацией. Допускается наращивание поверхности шеек хромированием и осталиванием.
При изменении диаметра шейки свыше 10 % переточка ее не допускается. В этом случае ремонт выполняют электронаплавкой с последующей проточкой до номинального диаметра.
Для того чтобы получить хорошую поверхность восстанавливаемой шейки и прочный слой наплавляемого металла, необходимо изношенную часть шейки проточить на 1,0–1,5 мм от номинального размера шейки, а после этого наплавить металл в определенном порядке. Наплавку металла на шейки цапф можно делать вдоль оси шейки или по окружности.
В первом случае (рис. 23.2, а) каждый следующий валик наплавляемого металла должен перекрывать на 1/3 по ширине предыдущий (соседний с ним) и заканчиваться на противоположной по диаметру стороне шейки (на рис. 23.2, а последовательность наложения валиков указана цифрами). Это делают для того, чтобы наплавляемую шейку не повело.
Рис. 23.2. Электронаплавка шейки вала: а – вдоль оси шейки; б – по окружности
Во втором случае (рис. 23.2, б) также остается в силе условие перекрытия на 1/3 каждым валиком ранее наплавленного валика.
После проверки отсутствия искривления шейки при наварке ее протачивают. В тех случаях, когда наплавку сделать трудно, шейки вала ремонтируют установкой ремонтных втулок. При этом способе ремонта отожженный вал обтачивают и напрессовывают втулку из того же материала, раскернивают ее по торцу или приваривают точечной сваркой. Втулку можно ставить на эпоксидном клее, обработав затем шейку до нужного размера.
Восстановление центровых отверстий. Проверку и восстановление центровых отверстий валов проводят на токарных станках. Для этого ремонтируемый вал устанавливают одним концом в самоцентрирующий патрон, а второй конец шейкой вала кладут на кулачки неподвижного люнета. Регулировкой кулачков люнета добиваются того, чтобы индикатор показывал биение на шейке вала не более половины допуска на изготовление.
После выверки вала проводят правку центров центровым сверлом, специальным резцом или шабером. Центр второго конца вала исправляют так же, как и первого. Качество правки центров проверяют на том же токарном станке, но вал устанавливают в центре, а контролируют шейки вала по индикатору.
Ремонт шпоночной канавки и шлицов. Сначала проверяют канавки (штихмасом, штангенциркулем и угольником). Если повреждения канавок не превышают 5 % от их ширины, то канавки ремонтируют напильником и шабером. При более значительных повреждениях, требующих расширения канавки от 5–15 %, ремонт выполняют прострожкой и фрезерованием канавки на станках и тем самым придают ей ремонтный размер, соответственно, изменяя при этом размер шпонки (допускается применение ступенчатой шпонки). Ремонтный размер паза не должен превышать номинальный более чем на 15 %. Шпоночные пазы, изношенные более чем на 15 %, восстанавливают под номинальный размер наплавкой вручную одной из стенок паза с последующей механической обработкой. Практикуется изготовление нового шпоночного паза под углом 120–180° по отношению к изношенному. При этом изношенный паз заваривают. Для неответственных соединений допускается наплавка изношенного паза с последующей обработкой (на прежнем месте).
Шлицевые соединения ремонтируют наплавкой шлицев с последующим отжигом, механической и термической обработкой. При небольших износах зубилом надрубают канавку вдоль шлица, при этом шлиц раздается по ширине. Полученную канавку заделывают наплавкой и обрабатывают.
Источник
Ремонт валов
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.
Источник
