СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СОПРЯЖЕНИЙ И ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ОБОРУДОВНИЯ
В процессе работы машины элементы сопряжений изнашиваются, т.е. изменяются их параметры, к которым относятся:
Восстановление посадок в сопряжениях деталей машин осуществляется тремя способами (рис.9):
1) – без изменения размеров детали;
2) – изменением первоначальных размеров;
3) – восстановлением первоначальных размеров.
При реализации первого способа 1)регулировка зазора применяется для легко доступных и малоответственных сопряжений .
Недостаток – не обеспечивается восстановление первоначального ресурса сопряжения, т.к. не устраняются изменения геометрической формы и изменение первоначальной шероховатости.
2)Перестановка деталей в другое положение основана на использовании симметричного расположения одинаковых по всем параметрам поверхностей, одна из которых всегда, или почти всегда работает вхолостую.
Недостаток – не обеспечивается полное восстановление первоначального ресурса сопряжения, т.к. новая неизношенная поверхность работает в паре с частично изношенной деталью.
Рисунок 9 – Способы восстановления посадок в сопряжениях
Второй способ (изменения первоначальных размеров) основан на применении ремонтных размеров и заключается в том, что одну из изношенных деталей сопряжения, подвергают механической обработке до заранее установленного ремонтного размера с целью придания ей правильной геометрической , а другую заменяют новой или заранее отремонтированной. При использовании свободного ремонтного размера для достижения начального зазора или натяга в сопряжении поверхность более дорогой детали обрабатывают до удаления искажения геометрической формы и изготавливают для комплектации соединения менее дорогую деталь под этот размер.
Преимущества способа свободных размеров – минимальная трудоемкость механической обработки и максимальное количество ремонтных размеров.
Недостатки– нельзя изготовить ответную деталь, пока не отремонтированна более трудоемкая и дорогая;
При использовании стандартного ремонтного размера поверхность более дорогой детали обрабатывают не только до выведенияследов износа, но и снимают еще некоторый слой материала с целью получения необходимой посадки с заранее изготовленной менее дорогой деталью, имеющей стандартный ремонтный размер. Пример – обработка шеек коленчатого вала до стандартных ремонтных размеров с целью комплектации вкладышами стандартных ремонтных размеров, расточка цилиндра до стандартного размера для комплектации с поршнем стандартного ремонтного размера.
Таким образом, сборка соединений со свободными ремонтными размерами всегда связана с подгонкой «по месту»
Преимущество стандартных ремонтных размеров перед свободными состоит в том, что есть возможность организовать массовое промышленное производство заменяемых деталей .
Третий способ – способ восстановления начальных размеров детали. Наращивание дополнительного слоя материала применяется для восстановления номинальных геометрических параметров и физико-механических свойств восстанавливаемой поверхности.
Применение дополнительных ремонтных деталей заключается в использовании новых деталей, которые закрепляют непосредственно на изношенной поверхности.
Недостатком данного метода ремонта является уменьшение механической прочности основной детали вследствие механической обработки.
Метод замены части детали заключается в удалении изношенной части детали и присоединении вместо нее дополнительной детали. Заменяемая часть детали соединяется с основной при помощи сварки, резьбы, клея или других способов, после чего производится ее окончательная механическая обработка для получения требуемой точности и шероховатости поверхности.
Недостатком способа является сложность ремонта термически обработанных деталей.
Источник
Способы восстановления сопряжений
Лекция N 13
СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ СОПРЯЖЕНИЙ И ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ
Способы восстановления сопряжений.
В процессе работы машины элементы сопряжений изнашиваются, т.е. изменяются их структурные параметры, к которым относятся: шероховатость поверхности, геометрическая форма, размер поверхности.Совокупно-сть изменений перечисленных параметров приводит к изменению основного структурного параметра сопряжения – посадки, что проявляется в увеличении зазора или уменьшении натяга в соединении.Восстановление посадок в сопряжениях деталей машин осуществляется тремя способами:
1) без изменения размеров деталей;
2) изменением первоначальных размеров:
3) восстановлением первоначальных размеров деталей.
Восстановление посадки без изменения, размеров деталей осуществляется следующими способами: регулировкой зазора, заменой одной из изношенных деталей или перестановкой ее в дополнительную рабочую позицию.
Способ восстановления посадки регулировкой зазора обычно применяется для легко доступных и малоответственных сопряжений и сводится к перемещению одной или нескольких деталей. В результате восстанавливается первоначальный зазор.
Однако этот способ не обеспечивает восстановления первоначального ресурса сопряжения, так как не устраняются искажение геометрической формы и изменение первоначальной шероховатости.
Регулировку зазора в сопряжениях подшипников, конических пар шестерен, рычажных механизмов в зависимости от их конструктивных особенностей выполняют одним из следующих приемов: удалением или постановкой прокладок; подтягиванием (регулировкой) резьбовых или клиновых соединений; автоматической регулировкой, например, пружиной и т.д.
Например, регулировка зазоров у конических роликовых подшипников производится за счет изменения толщины комплекта прокладок.
Начальный зазор в соединении подшипник–шейка вала восстанавливают уменьшением числа прокладок в стыке между полукольцами. Перемещением разрезной конусной втулки с помощью гайки относительно конусной поверхности внутреннего кольца подшипника восстанавливают исходный натяг в соединении этого кольца с шейкой вала. За счет изменения толщины комплекта прокладок регулируют зазор в зацеплении конических шестерен главных передач ведущих мостов тракторов, автомобилей и комбайнов.
Нередко конструкцией механизмов предусматривается автоматическое регулирование зазора, например, между тормозными колодками и тормозным барабаном колеса автомобиля. Здесь одна из соединяемых деталей (тормозная колодка) перемещается в сторону компенсации износа по мере его нарастания, поддерживая стабильный зазор. Упрощенный вариант автоматического регулирования зазора – автоматическое поддержание за счет пружины контакта деталей, например щеток и коллектора электрической машины.
Восстановление посадки регулировкой особенно эффективно в соединениях с резко меняющейся, особенно со знакопеременной, нагрузкой, поскольку энергия удара в зависимости от зазора в соединении возрастает по параболе.
Однако в соединениях типа вал – подшипник, рассчитанных на работу в условиях жидкостного трения, при простой регулировке зазора исходная надежность соединения не восстанавливается, поскольку не устраняется искажение геометрической формы работающих поверхностей. Зазор в соединении опять быстро достигает предельного значения. Этим объясняется тот факт, что конструкция соединения шейка коленчатого вала – вкладыш делается нерегулируемой.
Способ перестановки деталей в другое положение (позицию) основан на использовании симметричного расположения одинаковых по всем параметрам поверхностей, одна из которых всегда, или почти всегда, оказывается нагруженной и поэтому изнашивается, а другая всегда, или почти всегда, работает вхолостую. Например, две эвольвентные поверхности зуба шестерни, две поверхности цевочного зацепления зуба ведущей звездочки привода гусеничного полотна трактора и т. п. Поэтому при ремонте допускаются перестановка справа налево и наоборот пары шестерня – зубчатое колесо конечной передачи гусеничного трактора, перестановка ведущих звездочек гусеничного полотна, и т.п.
Способ эффективен при ремонте втулочно-роликовых цепей. Из-за одностороннего износа валиков и втулок цепь удлиняется в результате увеличения размера между соседними внутренними звеньями. Валики и втулки в пластинах поворачивают на 180 о относительно их прежнего положения для работы неизношенными поверхностями, благодаря чему шаг цепи восстанавливается практически до исходного, хотя при этом приходится полностью разбирать цепь.
Восстановление посадки заменой детали или ее перестановкой в дополнительную рабочую позицию не обеспечивает полного восстановления работоспособности сопряжения, так как в этом случае новая деталь или неизношенная поверхность старой (при перестановке ее в новую позицию) работает в паре с частично изношенной деталью и, следовательно, зазор S будет больше первоначального:
где Sн – первоначальный зазор; Smах – зазор в изношенном сопряжении; S – зазор после восстановления посадки заменой детали.
Частичное восстановление посадки целесообразно, если ресурс отремонтированного сопряжения достаточен для работы в течение очередного межремонтного периода.
Восстановление посадки изменением первоначальных размеров деталей осуществляется способом ремонтных размеров.
Сущность способа ремонтных размеров заключается в том, что одну из изношенных деталей сопряжения, обычно более трудоемкую, подвергают механической обработке до заранее установленного ремонтного размера с целью придания ей правильной геометрической формы и получения требуемой шероховатости поверхности, а другую деталь заменяют новой или заранее отремонтированной до этого же ремонтного размера, что обеспечивает первоначальную посадку в сопряжении.
В паре вал – подшипник ремонтные размеры сопрягаемых поверхностей будут меньше, а в паре цилиндр – поршень больше первоначальных размеров.
Применяют свободные и стандартные ремонтные размеры.
При использовании свободного ремонтного размера для достижения начального зазора или натяга в соединении поверхность более дорогой детали обычно обрабатывают до удаления искажения геометрической формы и изготовляют для комплектации соединения менее дорогую деталь под этот размер. Например, отверстие под втулку верхней головки шатуна растачивают до получения цилиндрической формы. Изготовляют втулку под полученный свободный размер с учетом ее посадки с требуемым натягом.
Преимуществами свободных ремонтных размеров являются минимальная трудоемкость механической обработки и максимальное количество ремонтных размеров.
Недостатки этого способа: 1) нельзя изготовить другую деталь сопряжения, пока не отремонтирована более трудоемкая; 2) исключается взаимозаменяемость деталей.
При использовании стандартного ремонтного размера для достижения начального зазора или натяга в соединении поверхность более дорогой детали обрабатывают не только да выведения следов износа, но и снимают еще некоторый слой материала с целью получения необходимой посадки с заранее изготовленной менее дорогой деталью, имеющей стандартный ремонтный размер. Так обрабатывают шейки коленчатого вала до стандартных ремонтных размеров с целью комплектации их с вкладышами стандартных ремонтных размеров, зеркало гильзы для комплектации с поршнем стандартного ремонтного размера и т.д.
Таким образом, сборка соединений со свободными ремонтными размерами всегда связана с подгонкой «по месту» и ее применяют в случаях, когда важно максимально сохранить материал дорогостоящей детали, а изготовление заменяемой детали не связано с большими технологическими затруднениями и оказывается возможным в условиях индивидуального производства. Заменяемую деталь в этом случае можно заранее подготовить только в качестве полуфабриката.
Преимущество стандартных ремонтных размеров перед свободными состоит в том, что в первом случае есть возможность организовать массовое промышленное производство заменяемых деталей и осуществлять ремонт машин по принципу частичной взаимозаменяемости, что существенно сокращает его продолжительность.
Ремонтные размеры валов и отверстий отличаются от номинальных, как правило, на доли миллиметра, т. е. находятся в одном интервале размеров, поэтому допуски остаются прежними. Требования к макрогеометрии, шероховатости, твердости и износостойкости поверхности не меняются.
Какую деталь надо заменить, и какую восстановить, решают, в основном, исходя из экономических соображений. Более дорогую деталь почти во всех случаях целесообразно оставить и обработать, а дешевую заменить. Следует заметить, что деталь с несколькими соединяемыми поверхностями может выступать в роли заменяемой или восстанавливаемой. Например, поршень по отношению к гильзе – заменяемая деталь, а по отношению к поршневым кольцам увеличенной толщины – восстанавливаемая. Канавки в поршне протачивают под кольца ремонтного размера по толщине. Отверстие в бобышках также может быть развернуто под палец большей размерной группы.
Стандартные ремонтные размеры широко используют для соединений коленчатый вал – вкладыш, гильза – поршень, поршень – поршневой палец, гильза – поршневое кольцо и др.
Число стандартных ремонтных размеров для соединений одного и того же вида, но для машин разных марок неодинаково и зависит от многих факторов: износа деталей, при котором должна быть прекращена эксплуатация соединения; однородности материала детали по глубине от поверхности; точности оборудования и инструмента, применяемого при обработке детали под ремонтный размер и изготовлении заменяемых деталей; конструктивной прочности деталей; ограничений, накладываемых рабочими процессами самих машин и пр.
Стандартные ремонтные размеры устанавливают заблаговременно, определяют их количество и численные значения. Под эти размеры выпускаются комплекты запасных частей.
Ремонтные размеры шейки вала определяются из следующих соотношений:
I ремонтный размер
II ремонтный размер
III ремонтный размер
где dн – первоначальный диаметр вала, мм; dр1, dр2, dр3 – ремонтные размеры вала, мм; δпр – максимальная величина износа вала на диаметр, мм; х – припуск на сторону на механическую обработку для получения ремонтного размера, мм; w – ремонтный интервал, мм
При назначении числа ремонтных размеров следует учитывать, что изменение размеров детали уменьшает ее прочность, жесткость и в некоторых случаях приводит к увеличению предельных нагрузок.
Число ремонтных размеров для валов
,
где dmin – предельно допустимый наименьший размер вала, мм.
При восстановлении шейки вала с односторонним износом необходима механическая обработка для придания изношенной детали правильной геометрической формы и удаления дефектного поверхностного слоя. В этом случае ремонтные размеры шейки вала будут:
Величина δпр определяется из уравнения
,
где 
– максимально допустимый зазор в сопряжении, мм; 
– начальный зазор в сопряжении, мм; ε – коэффициент, учитывающий, во сколько раз подшипник изнашивается быстрее, чем вал; 
– износ подшипника, мм.
Положительными сторонами способа ремонтных размеров являются: увеличение срока службы и простота технологии ремонта более дорогой и трудоемкой детали сопряжения; возможность заранее организовать изготовление заменяемых деталей сопряжения, что позволяет сократить сроки ремонта и снизить его стоимость.
К отрицательным сторонам этого способа следует отнести необходимость в замене сопряженной детали; наличие нескольких ремонтных размеров деталей, что помимо эксплуатационных неудобств вызывает необходимость иметь лишний резерв запасных частей. Несмотря на эти недостатки ремонт крупных и дорогих деталей бурового и нефтегазопромыслового оборудования часто производят способом ремонтных размеров.
Способ ремонтных размеров применяют при ремонте цилиндров компрессоров и двигателей внутреннего сгорания, цилиндровых втулок поршневых насосов, шеек коленчатых валов, зубчатого венца стола ротора и других деталей.
Способ восстановления посадки доведением размеров сопрягаемых поверхностей до первоначальных величин обеспечивает наиболее полное восстановление начальных структурных параметров сопряжения. При этом полностью восстанавливается его работоспособность.
Источник
