16.3. Ремонт валів
До основних ушкодженням вала ставляться риски й задирки на посадкових поверхнях, задирки в шпонкових пазах, зміна форми й розмірів, зменшення діаметрів посадкових поверхонь під підшипник і осердя, овальність і конусність посадкових поверхонь, поломка, забиті центральні отвори.
Риски й задирки усувають шліфуванням, якщо їх загальна площа не перевищує 4% від загальної посадкової поверхні під підшипник і 10% – під муфту, шків, шестірню або шпонку. Шліфування проводиться оксамитовим напилком або шліфувальним наждаковим папером, трішки змоченим у маслі. Якщо розміри посадкових поверхонь виходять за розміри допусків, зазначених на кресленнях, або зона дефектів перевищує встановлені допуски, то дефекти усувають одним з таких методів: електродугове наплавлення, вібродугове наплавлення, газоплазмове напилювання, електромеханічний метод.
Ремонт із використанням електродугового наплавлення. Перед наплавленням уступи висотою 4 мм і більше проточують на конус під кутом 15...20 °. Вал або ротор встановлюють осердям на обертові ролики й здійснюють наплавлення, накладаючи шви в порядку, зазначеному цифрами на торці вала (рис. 16.5, а), який забезпечує мінімальні деформації. При цьому шов попереднього шару обстукують молотком і зачищають дротяною щіткою. Смуги наплавленого металу повинні виходити за межі відновлюваної поверхні на 0,5...0,11 і 1,0...1,5 діаметра d вала,чергуючись через один. При наявності шпонкового паза на відновлюваній поверхні наплавлення слід починати з нього. Після наплавлення проводять механічну обробку поверхні. Наплавлення зазвичай здійснюють електродами Э42 або ОММ-5.
Центральні отвори на торці вала відновлюють у такий спосіб. Наплавлення торця вала здійснюють від центра до периферії по спіралі (рис. 16.5, б). Потім на токарному верстаті обробляють торець, витримуючи загальну довжину вала, і засвердлюють центральні отвори. При відновленні центральних отворів базою служить зовнішня поверхня осердя ротора.
Розроблений шпонковий паз відновлюють електродуговим наплавленням з наступною механічною обробкою. Якщо шпонкові пази ушкоджені у валу й осерді, то слід зробити шпонкові пази більшого розміру й поставити нову шпонку. Якщо пошкоджено один шпонковий паз, то його фрезують на більший розмір і встановлюють східчасту шпонку або фрезерують новий шпонковий паз зі зсувом його щодо старого на чверть кола. Вибір способу ремонту залежить від можливостей ремонтного цеху.
Ремонт із використанням вібродугового наплавлення. Автоматичне й напівавтоматичну вібродугове наплавлення відкритою дугою в середовищі захисного газу застосовують для відновлення циліндричних деталей діаметром 8...200 мм. Це наплавлення не вимагає складного обладнання, забезпечує високу продуктивність і одержання твердої поверхні без її термообробки. Вібродугове наплавлення є різновидом електродугового зварювання й здійснюється електродом, що вібрує з частотою 20...100 Гц. Товщина наплавленого шару становить 3...5 мм.
Перед наплавленням поверхня вала повинна бути очищена від забруднень і масла, а шпонкові пази – забиті мідними або графітовими вставками, щоб останні виступали над чистовою висотою наплавленого металу на 1 мм.
Деталь затискається у патроні або центрах верстата й обертається зі швидкістю 0,7...4,0 об/хв, а зварювальна (вібродугова) головка переміщається вздовж цієї деталі зі швидкістю vпp. Перенесення металу відбувається невеликими краплями, що забезпечує формування щільних шарів наплавленого металу. Напруга джерела струму дорівнює 14...24 В, діаметр електродного дроту dе = 1,6...2,5 мм, зварювальний струм – 100...250 А. До місця наплавлення подають охолоджувальну рідину, через яку в дугу вводять іонізуючі солі, що підтримують стабільність її горіння.
Вибір режиму наплавлення залежить від типу застосовуваної головки й повинен задовольняти таким співвідношенням:
vпр/vп = 1,0..1,2; В = (1,2...1,7)dе,
де vп — швидкість наплавлення (до 1,5 м/хв); В – крок наплавлення.
Ремонт із використанням газоплазмового напилювання використовується при відновленні циліндричних поверхонь, що мають суцільний виробіток на глибину до 3 мм. При відновленні валів поверхню попередньо піддають механічній обробці, знежирюють, напилюють підшар (забезпечує міцний зв'язок основного металу з робочим шаром покриття й захист основного металу від окиснення), напилюють робочий шар і піддають його механічній обробці.
У ЦКБ Союзенергоремонт була розроблена установка для нанесення покриттів на вали діаметром до 250 мм. Ремонтований ротор 7 (рис. 16.6) одним кінцем вала затискається в патрон 2, а іншим опирається на регульовану роликову опору 8. Розпилювальна головка 3 газового металізатора МГИ-4П розташовується на супорті верстата. Дріт подається з котушки 4, а живлення здійснюється від балонів 1 із пропан-бутаном і киснем. Для відведення аерозолів металу й токсичних продуктів згоряння газів передбачена витяжна вентиляція (парасоля 6, встановлена у зоні пальника, і повітровод 5). Частота обертання вала при напилюванні становить 0,1...0,6 об/хв.
Попередньою механічною обробкою усувають шар металу, уражений корозією, і домагаються усунення ексцентричності вала, конусності й овальності в місцях напилювання. Для поліпшення зчеплення між напилюваним підшаром і поверхнею вала її потім обробляють різцем з кутом при вершині 55...60° і переднім кутом, рівним нулеві. Різець встановлюється нижче осі деталі з вильотом 100...150 мм, завдяки чому в процесі роботи він вібрує, утворюючи рвану поверхню вала (рис. 16.7). Підготовку поверхні до напилювання можна проводити й накаткою сітчастими роликами. На кінцях шийок вала проточують кільцеві канавки для виходу різця.
Після цієї підготовки напилюють підшар до перекриття вершин оброблюваної поверхні на 0,15...0,25 мм. а по закінченню напилювання накривають напиляну поверхню й прилягаючі до неї поверхні ротора азбестом і витримують до повного охолодження. Перерви між технологічними операціями процесу напилювання повинні бути мінімальними.
Електромеханічний спосіб ремонту. Оброблювану деталь встановлюють на токарний верстат, у зону контакту деталі й інструменту подають змінний струм 350...1500 А при напрузі 2…6 В. Один провідник підводиться до електроконтактного пристосування, що проводить струм до обертової деталі, інший – до ізольованого від корпуса верстата інструменту.
Електричний опір контакту «деталь -інструмент» великий через малу його площу, тому в місці контакту виділяється значна енергія, яка практично миттєво нагріває зону контакту до високої температури. Поверхня деталі під дією температури й радіального зусилля інструмента згладжується або висаджується (залежно від профілю інструмента). Об’єм деталі, що нагрівається, малий у порівнянні з масою деталі, тому охолодження поверхневого шару відбувається швидко за рахунок відведення тепла усередину деталі. При цьому відбувається загартування поверхневого шару.
Цей метод застосовують для чистової обробки поверхонь замість шліфування (чистота Ra = 0,63...0,32 мкм), для зміцнення поверхневого шару на глибину 0,2...0,3 мм і для відновлення зношеної поверхні до 0,4 мм без додавання металу й понад 0,4 мм із додаванням металу.
Ремонт складається із двох операцій: висадження поверхневого шару зношеної деталі (рис. 16.8, а) і згладжування (рис. 16.8, б). Висадженням одержують гвинтовий виступ на поверхні деталі діаметром D2, при цьому замість зрізання стружки відбувається пластична деформація поверхневого шару. Згладжування здійснюють радіусною пластиною до розміру D0, при цьому підвищується твердість поверхні на глибину 0,15 мм.
При зношуванні понад 0,4 мм після висадження приварюють метал у гвинтову канавку роликовим інструментом і піддають відновлену поверхню механічній обробці.
Відновлення посадкової поверхні вала під осердя ротора виконують після знімання осердя й визначення необхідного діаметра вала після ремонту. При величині проміжку між осердям і валом до 0,12 мм виконують поздовжню накатку посадкової поверхні, при більшому проміжку – додають метал одним з розглянутих способів.
Знімання осердя з короткозамкненою обмоткою на роторі труднощів не викликає. Наприклад, для зняття осердя фазних роторів спочатку видаляють із них обмотки, потім для запобігання зсуву листів осердя 2 (рис. 16.9) у два діаметрально розташовані пази встановлюють сталеві калібри 3, що мають форму пазів, (див. рис. 16.9). Після цього осердя затискають між масивними шайбами 1 і випресовують вал.
Виправлення кривизни вала здійснюють у такий спосіб (рис. 16.10). Повільно повертаючи ротор 3 у центрах або призмах, за показами стрілочного індикатора 2 визначають кривизну вала. Виправлення здійснюють при кривизні понад 0,02 його довжини без демонтажу осердя й контактних кілець.
Для цього ротор 3 встановлюють на призматичні опори 1 і в місці максимального вигинання діють пресом 4. Якщо це місце перебуває поза осердям, то опору із протилежної сторони розташовують максимально близько до осердя, а з боку вигнутої частини – максимально близько до торця вала. При цьому визначити зусилля натискання преса буває важко, тому виправлення проводять у кілька заходів, вимірюючи щоразу величину прогину індикатором 2 і підбираючи зусилля для наступного заходу. Виправлення припиняють при значеннях вигинання менших за 0,04...0,05 мм.
