Правка валов: Правка валов и полирование их поверхностей

Правка валов и полирование их поверхностей






Правка валов и полирование их поверхностей

Категория:

Практика слесарно-сборочных работ

Правка валов и полирование их поверхностей

Изогнутые валы удобно править на призмах, расположенных на столе, двумя рычагами, установленными на осях хомутиков, закрепленных гайками в плите на столе. Учитывая соотношение плеч А и Б рычагов, можно создать изгибающую силу до 1000—1500 Н. Пользуясь винтовым прессом, можно создать силу до 3000 Н. Вал укладывают на две призмы, установленные на столе. Стойки пресса имеют внизу Т-образные захваты с поперечными планками и двумя парами роликов, которые дают возможность прессу свободно перемещаться по столу и создавать винтом силу разгиба в любом месте вала.

Для правки крупных валов и цилиндрических деталей нередко требуется создавать значительные силы (до 15 кН и более). В таких случаях целесообразно править валы с помощью настольной пневматической прессовой головки, закрепленной между двух стоек на ртоле. Перед началом правки необходимо определить характер изогнутости вала и положить его на две призмы. Правой рукой поворачивают вниз рукоятку. В это время сжатый воздух через шланг поступает в камеру цилиндра головки пресса и создает давление на шток и прижим. Во время правки левой рукой вращают вал и периодически перемещают его по призмам. Опоры-призмы необходимо устанавливать на разных расстояниях от оси штока пресса.

При правке вала возникает опасность перегиба его в противоположную сторону. Во избежание этого под вал напротив штока и прижима следует устанавливать подкладки такой высоты, которые ограничивали бы большой изгиб вала.

Рис. 1. Правка вала вручную (а) и с помощью пресса (б, в)

На рис. 2 показан контроль прямолинейности вала с помощью индикаторного устройства и призмы.

Перед сборкой детали обязательно должны быть очищены и промыты, так как металлические опилки, мельчайшие кусочки стружки, остатки обтирочных материалов, абразивный порошок, попадающие в отверстия и каналы детали, могут впоследствии при работе машины попасть вместе со смазкой в подшипники и привести к нагреву и преждевременному изнашиванию подшипников, а нередко и к выходу машины из строя.

Полирование — отделочный процесс, который производят после чистовой обработки поверхностей опиловкой, зачисткой абразивным кругом и пр. После полирования поверхность детали становится чистой и блестящей. Полирование ведут последовательно: сначала полируют правую половину поверхности детали, затем переставляют ее и полируют левую половину от концов к середине. Направление полирования необходимо чередовать: вправо, влево (под углом 30 или 60°), затем продольное. Детали, имеющие форму тел вращения и сложный профиль, полируют главным образом наклонно вправо и влево.

Рис. 2. Контроль прямолинейности вала

В массовом и серийном производстве поверхности деталей полируют на специальных полировочных станках с частотой вращения шпинделя 2500—5000 об/мин. На рис. 3 показан способ полирования наружной поверхности цилиндрической детали войлочным кругом, установленным в шпинделе полировочного станка. В процессе работы на шпиндель (левая спиральная резба) надевают войлочные или матерчатые круги, а также оправки с кругами малых диаметров для полирования внутренних поверхностей деталей и закрывают их кожухами. Подводят деталь к полировочному кругу и, слегка нажимая на деталь и вращая в разные стороны, полируют ее. Для того чтобы на обработанной поверхности детали не сделать рисок и царапин, необходимо укладывать готовые детали в гнезда деревянной тары или на ветошь.

Труднодоступные места полируют специальными фасонными войлочными и кожаными кругами, закрепленными в металлических оправках, а также наждачной лентой. При полировании наждачной лентой используют сначала грубые ленты (зернистостью 240—280), а затем более тонкие (зернистостью 320—400). В качестве смазываю-ще-охлаждающей жидкости обычно применяют керосин.

Наиболее простой способ полирования поверхностей валов и других цилиндрических деталей на токарных станках. Вал вставляют в шпиндель передней бабки токарного станка и в центр задней бабки. При полировании накладывают на вал наждачную ленту и зажимают ее между двух деревянных жимков. Затем правой рукой захватывают жимки, шарнирно соединенные друг с другом петлей, и сжимают наждачную ленту. Включают станок. Опираясь ладонью левой руки (для опоры корпуса тела) на переднюю бабку, правой слегка сжимают жимки со шкуркой, перемещают их по поверхности вала и полируют его, периодически меняя направление движения жимков и заменяя наждачную ленту. Окончательно поверхности деталей полируют полосами кожи, сукна, замши или резины, смазанными мастикой из парафина с тонким полировальным порошком. Направление вращения вала при полировании должно совпадать с направлением его вращения в рабочих условиях.

Рис. 3. Полирование войлочными кругами цилиндрических поверхностей деталей на полировочном станке

Рис. 4. полирование цилиндрических поверхностей деталей на токарном станке

На рис. 5 показан прием зачистки вручную поверхности впадин зубьев червячного колеса деревянной пластинкой и наждачной лентой. В правую руку берут деревянную (буковую или березовую) пластинку и обертывают ее наждачной или коксовой лентой, затем большим и указательным пальцами правой руки прижимают их к поверхности впадин зубьев колеса и зачищают или полируют поверхность в продольном направлении, следя за тем, чтобы не образовались завалы в профиле зуба. При этом левой рукой, придерживая зубчатое колесо, слегка поворачивают его, создавая правильное направление пластинке с лентой в процессе обработки профиля зуба.

Рис. 5.

Зачистив все рабочие поверхности детали и убедившись, что на деталях нет жирных пятен, приступают к их полированию. В этом случае для деталей из стали применяют абразивные порошки зернистостью от М40 до М14, пасту ГОИ или окись хрома. Для полирования деталей из цветных металлов применяют крокус (окись железа Fe203), окись хрома, трепел (двуокись кремния—кремнезем), для полирования деталей из дерева, кожи — пемзу (продукт вулканического происхождения).

Для механизации зачистных и полировальных работ применяют специальные станки, производящие обработку бесконечными шлифовальными лентами на тканевой или бумажной основе. Качество поверхности после обработки зависит от зернистости абразивных порошков, износа ленты и применяемых смазочно-полирующих материалов.

Для предварительного полирования применяют круги из войлока или парусины, на поверхность которых наносят слой абразивного порошка различной зернистости. Абразивные порошки удерживаются на поверхности кругов с помощью клея (мездрового, казеинового и т. д.). По мере срабатываемости на круги наносят новый слой абразива, и таким образом поддерживается постоянная их работоспособность.

Для окончательного полирования применяют круги из войлока, фетра, или ткани, на поверхность которых наносят мелкозернистые абразивы, различные полировочные материалы или пасты. При полировании декоративных поверхностей деталей под хромирование применяют тонкие порошки или специальные пасты.

Реклама:

Читать далее:

Понятие о производственно-технологических процессах и механизмах машин

Статьи по теме:

  • Ременные передачи
  • Цепные передачи
  • Карданные передачи
  • Эксцентриковые, кулисные и кулачковые механизмы
  • Кривошипные механизмы






Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум







ПРАВКА КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ

Правка вала осуществляется на прессах или специальном оборудовании.  Существует несколько различных способов правки, в том числе путем приложения к валу усилия, перпен­дикулярного оси, растягиванием или сжатием деформирован­ных участков вала, а также созданием наклепа на поверхно­сти вала. Правка позволяет уменьшить деформацию вала (би­ение опорных шеек) обычно до 0,05+0,08 мм для последующе­го шлифования.

Базовыми поверхностями для правки являются опорные шейки и крайние вспомогательные поверхности вала, т.е. вал после правки должен иметь минимальные взаимные биения всех указанных поверхностей. Правиться могут валы, имею­щие биения опорных шеек от 0,05 мм и более (до 1,0-1,5 мм). Основным преимуществом правки является возможность ис­ключить балансировку коленчатого вала, если последующее шлифование выполнено качественно, т.е. без смещения осей поверхностей и взаимных биений.

Однако, несмотря на то, что правка является весьма эффективным средством ремонта валов, существует ряд ограни­чений. Необходимо иметь в виду следующее: Не каждый деформированный вал можно править. Так, вал, особенно чугунный, на котором обнаружены трещины скорее всего при правке сломается. Такие валы, следует ремонтировать, поскольку весьма вероятно поломка вала в эксплуатации после ремонта следует также править ранее уже бывшие в ремонте  валы и узнать были ли на них обнаружены большие несоостности опорных и вспомогательных поверхностей. Результаты правки сильно зависят от квалификации специалистов, выполняющих правку изношенной детали. Такие специалисты должны досконально знать технологию правки изношенных валов и уметь работать на оборудовании  для правки деталей. Некоторые способы правки приводят к возникновению внутренних напряжений.. Не исключено, что после  не продолжительной  работы  вследствие нагрева и при незначительных нагрузках вал может деформироваться.. Чтобы не произошло, вал следует термообработать для снятия усталостных напряжений.

Термообработка вала может быть проведена в печи при температуре порядка 180°С. После термообработки, нужно проверить деталь на наличие деформации и при необходимости устранить ее. Большинство способов по восстановлению (наварка, наплавка, нагрев) изношенных поверхностей вызывают деформацию всегда весьма значительную. Чем сильнее, разогревав при наплавке, тем больше остаточная деформация. Не исключено, что после некоторых способов восстановления (наплавка, наварка, нагрев)вал следует править и термообрабатывать. Остановимся более подробно на способах нанесения металлов на изношенные поверхности валов. Любое нанесение металла на изношенную поверхность является крайней мерой, когда другие способы восстановления исчерпаны. Например, не следует «варить» всю изношенную поверхность для того, чтобы использовать стандартные вклады подшипников в большинстве случаев можно найти вкладыши нужного размера. Другое дело, когда шейки имеют очень большие износы. В таком случае необходимо наваривать, наплавлять только эти шейки, а весь вал обрабатывать в следующий ремонтный размер ориентируясь на мало изношенные поверхности. Когда вал уже имеет большое ремонтное уменьшение шеек, тогда в этом случае его можно наваривать целиком до стандартного или первого ремонтного размера.

В то же время не известны случаи поломки после восстановления коренных шеек коленчатых валов; хвостовиков коленчатых валов; опорных шеек распределительных валов, если их диаметр меньше диаметра кулачков (рис 3.3.15)

Указанные особенности поведения валов после ремонта следует обязательно учитывать перед выбором способа ремонта, что бы не допустить существенного снижения надежности отремонтированного двигателя. Рассмотрим теперь, как может быть отремонтирован вал, имеющий довольно значительные биения, с помощью различных способов правки.

Установленный в центрах вал проверяется индикатором на биение у краев хвостовика — посадочного места шкива или биением хвостовика более 0,05 мм предполагают в обязательном порядке наплавку (наварку) слоя металла на поверхность хвостовика, поскольку хвостовик получает после притирки  переднего центра дополнительное биение 0,08-0,60 мм.

Рисунок 3.3.15 — Уменьшение биения опорных шеек правкой центровой фаски хвостовика на минимум биения первой опорной шейки:

а — до правки фаски; б — после правки фаски биения опорных шеек малы, но требуется наварка и шлифовка хвостовика

В результате удается не только значительно снизить баланс вала, но и уменьшить съем металла с шеек (ремонтное уменьшение размера). Так, при начальном биении в центре средних шеек порядка 1,2 мм данным способом можно обеспечить уменьшение диаметра шеек только на 0,75 mм и видно, что без исправления центровой фаски уменьшение диаметра шеек должно быть по величине не меньше биения.

Однако данная технология не может быть применена для валов, имеющих специальные поверхности. так, если на хвостовике есть, направляющие шлицы для привода маслонасоса, то исправление передней центровой фаски необходимо , и необходимо обеспечить из условия малого биения  шлицев. Для валов с шестерней любой ремонт вала должен обеспечивать от перекосов и биения на шестерне. Фактически это есть то, что без применения правки такой вал, если он деформирован, отремонтировать его нельзя. Биение шестерни, если останется, то приведет к быстрому износу и, возможно, paзрушению сопрягаемых деталей.

Ремонт деформированного вала

При ремонте деформированных валов необходимо выполнить целый ряд подготовительных операций: обработать  все торцевые поверхностей сопряженные с ответными деталями; прошлифовать наваренный минимальным слоем хвостовик от новой базы в прежний размер; обработать все опорные поверхности в ремонтный размер Таким образом, ремонт деформированных валов без применения правки оказывается существенно сложнее, и требует большого числа дополнительных операций.

Рисунок 3.3.16 — Схема правки центровой фаски при биении не более 0,05 мм (без последующей правки вала)

а — до правки фаски; б — после правки фаски биения на краях хвостовика уменьшены, но направлены в различные стороны

Наконечники для правки гнутой стали

Существует множество способов, при которых может произойти искривление вала. Одними из наиболее распространенных способов изгиба стальных валов являются повреждения во время транспортировки, в результате такелажа или эксплуатационных действий. Существует несколько методов выпрямления вала, которые при правильном проведении позволяют компании спасти вал, который в противном случае пришлось бы выбросить. Это может быть сложнее, чем кажется. Одной из основных причин того, что это может быть настолько сложным, является тот факт, что существует так много различных вариантов, которые необходимо учитывать, что выпрямление вала стало кульминацией искусства и науки.

Определение изогнутого вала

Итак, вот научная сторона уравнения. Когда вал совершенно прямой, центр поперечного сечения вала от конца до конца проходит по идеально прямой линии. Вал считается изогнутым, если его ось отличается от оси вращения.

Некоторые негативные последствия эксплуатации оборудования с изогнутым валом:

  • Вибрация оборудования из-за дисбаланса, вызванного погнутым валом
  • Усталость материала
  • Контакт и возможная блокировка движения с поверхностями с малым просветом
  • Значительное повреждение подшипника
  • Повреждение уплотнения и муфты
  • Перекос вала

Лучший метод выпрямления изогнутого вала

Здесь искусство соединяется с наукой. Со всеми технологиями и оборудованием, доступными сегодня, нет простого решения для выпрямления изогнутого вала. Существует так много переменных, которые необходимо учитывать, что шаблонный подход не работает. Это означает, что успешный метод выпрямления изогнутого вала в одном случае может не сработать в другом.

Вообще говоря, наиболее успешным методом будет тот, который требует выпрямления пресса и наименьшего количества шагов или исправлений для достижения желаемого уровня прямолинейности. Чем меньше манипуляции с валом, тем меньше нагрузка на вал. Чем больше нагрузка на вал в процессе правки, тем больше вероятность возникновения дополнительных проблем, которые полностью сведут на нет преимущества правки вала.

Когда идеальная правка вала выполнена, процесс фактически направлен на ослабление напряжений, которые в первую очередь привели к изгибу вала. Таким образом, это означает, что правка выполняется не только для восстановления прямой линии оси вала, но и для восстановления целостности вала. Если целостность вала не соблюдается во время выпрямления вала, это может привести к повторному отказу вала.

Что определяет возможность успешного выпрямления?

Существует ряд переменных, которые определяют возможность успешной правки вала. Некоторые из наиболее распространенных соображений:

  • Причина изгиба — это одна из самых важных переменных, которую следует учитывать. Например, вал, изогнутый из-за механической перегрузки, гораздо легче диагностировать и в конечном итоге выпрямить по сравнению с другими типами изгибов.
  • Тип изгиба — равное соображение. Необходимо также учитывать способ изгиба вала. Вал с одним прогибом ремонтировать намного легче, чем с несколькими изгибами.
  • Материал вала и конструкция — тоже важны. Тип материала, из которого сделан вал, может не выдержать нагрузки при выпрямлении. Конструкция также может препятствовать эффективному и точному выпрямлению.

Для выпрямления изогнутого вала требуется гидравлический правильный пресс, а также навыки, опыт и наблюдательность, которые можно создать только с опытом. Хорошая новость заключается в том, что значительное количество погнутых валов можно выпрямить. Беспокойство вызывает то, что не каждый может сделать это правильно.

Корпуса и механизмы – «Холодная правка» изогнутых валов

Gard News 197, февраль/апрель 2010 г.

ПОНИМАНИЕ 197, 2010

01 февраля 2010 г.

Корпуса и механизмы — «Холодная правка» изогнутых валов

Одобренная классом холодная правка изогнутых валов становится все более и более популярной из-за экономии времени и средств по сравнению с заменой на новые валы.

Некоторые несчастные случаи связаны с повреждением деталей машин, ремонт которых считается очень трудным или непоправимым. Сюда входят различные типы валов, такие как гребные валы и баллер руля. Валы большого диаметра подвержены изгибу, который может возникнуть в процессе изготовления, обработки или при последующем использовании. Такой изгиб может происходить при черновой ковке вала и при механической обработке до окончательных размеров. В динамичных поковках окончательный разрез под шпоночный паз или что-то подобное может привести к изгибам. В некоторых случаях валы могут погнуться после определенного периода использования или, например, если гребной винт натолкнется на препятствие.

Возможность ремонта вала иногда может вызывать разногласия между судовладельцами, изготовителями, ремонтниками, классификационными обществами и страховщиками и требует от всех сторон тщательного изучения различных методов ремонта, доступных на рынке. За последние несколько лет компания Gard приобрела опыт применения особого метода ремонта валов, известного как «холодная правка», который сэкономил судовладельцам и страховщикам значительное время и деньги.

Метод «холодной правки»
Технике холодного выпрямления уже более 40 лет, и с течением времени она развивалась и совершенствовалась. Новейшая технология позволяет выпрямлять валы всех размеров — от 20 мм до более 1000 мм в диаметре и длиной более 25 метров, а также выпрямлять валы с очень узкими допусками, даже более точно, чем когда вал был изготовлен в первое место. Оборудование для холодной правки в основном состоит из гидравлических прессов, оснащенных числовым программным управлением и датчиками для контроля размеров деталей.

Пример вала до ремонта холодной правкой.

Холодная правка не влияет на металлургию вала, так как фактически снимает напряжение с материала. Это отличается от других методов правки, таких как метод горячей точки, который использует тепло и создает нагрузку на материал, влияя на металлургию вала.

Метод холодной правки предпочтительнее из-за его точности и быстрой доставки. Наиболее распространенные валы можно выпрямить в течение 24–48 часов и всего за небольшую часть стоимости замены.

Вал после ремонта холодной правки.

Преимущества, связанные с методом холодной правки, включают следующее:
— Он полностью одобрен всеми основными классификационными обществами.
— Считается постоянным ремонтом.
— Результат эквивалентен новому валу.
— Это быстро и экономично.
— Металлургия материала вала не подвергается неблагоприятному воздействию.

Пример успешного ремонта «холодной правки»
В одном недавнем случае судно село на мель, и гребной вал был существенно изогнут, что в первую очередь считалось непоправимым. Однако стороны договорились передать карданный вал фирме, специализирующейся на холодной правке, для рассмотрения возможности ремонта вала перед принятием решения о замене на новый.

Еще один пример вала до ремонта холодной правкой.

Погнутый карданный вал
Судно получило значительные повреждения гребного вала и руля, когда столкнулось со скалой у норвежского побережья. Гребной вал успел повернуться только наполовину, когда его заблокировали и вытащили примерно на метр из ахтерштевня. Судно попало в воду, но его благополучно отбуксировали к причалу. Последующее обследование показало, что карданный вал сильно поврежден и сильно погнут (см. фотографию на стр. 14). Изготовление нового карданного вала потребовало бы более четырех месяцев, поэтому искали другие альтернативы. Была предложена холодная правка, которая оказалась намного дешевле и быстрее, чем ввод в эксплуатацию нового вала. Карданный вал был доставлен в ремонтную компанию, и в течение одной недели ремонт холодной правки привел к отклонению 0,01 мм от центральной линии, что было успешно завершено до полного одобрения класса как постоянный ремонт без каких-либо рекомендаций.