Методы восстановления посадок соединений деталей
Обновлено: 07.07.2024
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.
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.
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.
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
w = δпр + 2x.
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.
В результате процессов разрушения поверхностей (изнашивания) происходят изменения размеров, формы поверхностей, прочности и других свойств деталей.
Основной задачей при ремонте машин является восстановление посадок. В ремонтной практике применяются различные методы восстановления посадок.
Восстановление посадок за счет увеличения вала и отверстий
При этом методе форма отверстия исправляется за счет снятия слоя металла.
При этом методе ремонта удельные давления в сопряжении уменьшаются, что в большинстве случаев приводит к уменьшению износа. Уменьшается также и прочность детали, являющейся отверстием. В некоторых случаях изменяются и другие показатели отремонтированной машины (например, при ремонте сопряжения цилиндр — поршень увеличивается степень сжатия двигателя).
Восстановление посадок за счет уменьшения вала и отверстия
При этом методе уменьшается прочность вала и увеличиваются удельные давления, что в большинстве случаев приводит к увеличению износа.
Восстановление посадок за счет увеличения вала и уменьшения отверстия
При этом методе ремонта сохраняются нормальные удельные давления, восстанавливается прочность и не нарушаются все остальные показатели работы машины. В случае ремонта по первым двум методам требуется применение деталей ремонтных размеров, затрудняется взаимозаменяемость деталей и усложняется снабжение запасными частями. При последнем методе ремонта восстанавливаются нормальные размеры сопряжении и исключается необходимость иметь детали ремонтных размеров.
Недостатком этого метода является необходимость во время ремонта изменять размеры обеих сопрягаемых деталей (восстанавливать нормальные размеры), что иногда менее выгодно, чем применение деталей ремонтных размеров.
Во всех случаях выбор того или другого метода ремонта должен определяться экономической целесообразностью.
Восстановление формы, состояния поверхности и другим свойств
Форма детали может быть восстановлена снятием металла. Например, деталь, получившая бочкообразную форму, может быть восстановлена проточкой, шлифовкой и т.п., при которых снимается часть металла.
Форма детали может быть восстановлена также наращиванием или перемещением металла.
Применение того или иного способа исправления формы деталей определяется конструкцией последней, ее материалом и т.п. Все указанные способы восстановления формы деталей имеют широкое распространение.
При ремонте деталей должны быть восстановлены не только форма, поверхность, но и твердость, износостойкость, химическая стойкость и другие качества деталей.
Обработка резцами
К особенностям обработки резцами деталей машин при ремонте следует отнести:
- затруднения в выборе установочных баз;
- необходимость двойной проточки, независимой от толщины снимаемых слоев металла;
- особую повышенную точность установки деталей при обработке;
- обработку закаленных поверхностей;
- обработку наплавленных поверхностей, покрытых слоями различной твердости;
- обработку металлизированных поверхностей;
- обработку поверхностей при подготовке деталей к металлизации.
Отверстия под центр исправляют резцом, а затем центровочной зенковкой. Если изношенная деталь не имеет ни одного участка с сохранившимися первоначальными размерами, в качестве установочной базы используют наименее изношенные участки. Чаще всего за установочную базу принимают участки неподвижных сопряжений.
Необходимость двойной проточки вызывается неравномерным износом деталей, вследствие чего за один проход трудно получить правильную геометрическую форму детали.
Особая повышенная точность при установке деталей необходима для сохранения материала детали, так как каждый лишний снятый слой металла приводит к уменьшению срока службы детали. Поэтому изношенные детали при обработке резцами устанавливают с таким расчетом, чтобы при исправлении формы детали снимался минимальный слой металла.
Чтобы избежать повторной термической обработки, часто изношенную закаленную деталь обрабатывают без предварительного отжига.
С целью увеличения износостойкости деталей при ремонте широко применяется газовая или электродуговая наплавка. После наплавки поверхности приходится обрабатывать резцами. Вследствие больших неровностей и различной твердости для обработки наплавленных деталей приходится применять резцы из твердых сплавов и вначале вести обработку при небольшой скорости резания.
Абразивная обработка
Обработка деталей резцами при ремонте имеет существенный недостаток: при этом виде обработки приходится снимать значительный слой металла. Чтобы избежать этого, применяют различные виды абразивной обработки: шлифование, зачистку, хонингование, притирку абразивными пастами.
Для шлифования чугунных деталей применяют обычно карборундовые абразивные круги, для стальных деталей — корундовые. Обычно в ремонтных предприятиях применяют для шлифования абразивные круги зернистостью от 45 до 90.
Другие статьи по теме:
Категория: Технологические приемы процесса ремонтного производства
Читайте также: