Жиркин Ю.В. Надежность, эксплуатация и ремонт металлургических машин. Учебник. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.3.2. Технологический процесс восстановления гладких валов

Рис.3.3. Технологический процесс восстановления шлицевых валов

б) Замена зубчатого венца

Этот способ реализуется для червячных и крупногабарит-

ных зубчатых колёс со стальным зубчатым венцом.

в) Установка нового зуба

Этот способ применяется для восстановления отломивше-

гося зуба в тихоходных крупномодульных передачах.

г) Горячая объёмная штамповка

Зубчатое колесо нагревают и помещают в закрытый штамп.

Давлением металл перемещается в пластическом состоянии из

нерабочих участков на изношенные. В случае недостаточного за-

паса металла зубчатое колесо предварительно наплавляют по не-

рабочей (торцевой) поверхности и основной металл выдавливает-

ся на изношенные поверхности. После штамповки проводят все те

виды механической и химико-термической обработки зубчатых ко-

лёс, какие выполняют при изготовлении новых.

Недостаток – высокая себестоимость восстановления.

д) Ротационное пластическое деформирование

Изношенный зубчатый венец нагревают ТВЧ, раздают пуан-

соном или роликами и одновременно обкатывают зубчатыми на-

катниками, формирующими зубчатый венец с минимальными при-

пусками на последующую обработку.

е) Корригирование зубчатой пары

В крупногабаритных зубчатых передачах восстановление их

работоспособности может быть осуществлено высотным корриги-

рованием

При обработке большого колеса впадины зуба углубляются,

удаляется изношенный слой металла, в результате восстанавли-

вается эвольвентный профиль зуба. Восстановление фактически

сводится к уменьшению диаметра большого колеса и соответст-

венному увеличению диаметра малого колеса (шестерни). На рис.

3.4 представлена схема процесса восстановления зубчатых колёс.

3.3. Базовые детали

Основными причинами выхода из

строя базовых деталей

(корпуса, станины, направляющие и т.д.) являются:

- износ поверхностей трения,

- трещины, местные изломы,

- повреждения гладких и резьбовых отверстий.

Для устранения этих повреждений используется механиче-

ская обработка (шлифование мест разъёма в корпусах), сварка,

нанесение пластмасс, сшивание.

Рис.3.4. Схема технологического процесса

восстановления зубчатых колес

Для восстановления посадочных отверстий корпусных дета-

лей используется нанесение самотвердеющих пластмасс, метал-

лизация, установка тонкостенных колец.

Сущность последнего способа заключается в следующем:

Посадочные отверстия восстанавливаемого корпуса раста-

чивают на 0.9-1.1 мм на сторону, после чего в них нарезаются вин-

товые канавки треугольного профиля с углом при вершине 60-80

глубиной 0.35-0.45 мм. Скорость резания при растачивании 70-

100

мин ,

подача 0.13-0.16

мм

об .

Шаг винтовых канавок равен 3-

5 мм в зависимости от ширины посадочных отверстий.

После растачивания и нарезания винтовых канавок в отвер-

стия устанавливаются свертные кольца, изготовляемые преиму-

щественно из листовой углеродистой стали толщиной 1.3-1.4 мм.

После запрессовки свертные кольца в отверстиях раскаты-

вают многороликовыми дифференциальными раскатниками на

радиально-сверлильных, горизонтально-расточных или на

специ-

альных агрегатных станках. В процессе раскатывания металл ко-

лец деформируется и заполняет винтовые канавки, благодаря че-

му достигается высокая прочность соединений, обеспечивающая

надёжную работу сопряжений.

Минимальный натяг раскатывания назначают в зависимости

от материала колец и диаметра отверстий. С учетом допусков на

предварительно расточенные отверстия и на толщину листа натяг

раскатывания отверстий диаметром 80-160 мм при материале ко-

лец сталь Ст3, сталь 20, сталь 30 равен 0.18-0.53 мм; частота

вращения раскатников составляет 150-300

об

мин

(чем больше диа-

метр отверстия, тем меньше частота вращения раскатников).

Подачу раскатывания назначают в пределах 0.2-0.4

мм

об

Раскатывание свертных колец не обеспечивает требуемой

точности размеров и формы отверстий, а также их взаимного рас-

положения. Поэтому необходимо растачивание посадочных отвер-

стий, для чего оставляется припуск на чистовое растачивание

0.15-0.3 мм на сторону.

Для повышения класса чистоты восстановленных поверхно-

стей отверстий чистовое растачивание совмещают с упрочняющим

выглаживанием, т.е

. в гнездо борштанг последовательно за рез-

цом устанавливают одношариковый раскатник.

Припуск на выглаживание 0.01-0.02 мм, скорость резания

при чистовом растачивании 90-120

мин

, подача 0.08-0.1

мм

об

Предпочтительные размеры восстанавливаемых отверстий

50-210 мм, но могут быть восстановлены отверстия меньших и

больших размеров.

Такая технология восстановления корпусных деталей пред-

ставлена на рис. 3.5.

Рис.3.5. Схема технологического процесса

восстановления корпусных деталей

Глава 4. Сборка типовых узлов

4.1. Способы сборки узлов и соединений

В процессе сборки узлов важным является обеспечение со-

ответствующей точности сборки, т.е. обеспечение требуемых со-

пряжений, зазоров, натягов.

Требуемую точность можно обеспечить:

• применением карт измерений сопрягаемых поверхностей;

• пригонкой;

• применением компенсаторов;

• макетной сборкой.

Карты измерений, как правило, составляются при сборке уз-

лов, содержащих стандартные или унифицированные детали.

Особенно это касается сборки сдвоенных подшипников качения,

когда должна быть обеспечена минимальная разница диаметров

внешних колец в пределах существующих допусков.

В этом случае должна быть обеспечена высокая точность

измерений.

При использовании пригонки точность сборки

достигается

путем пригонки одного из заранее намеченного для этой цели зве-

на. Все остальные звенья при этом изготавливают с допусками,

экономически приемлемыми для определенных производственных

условий.

Для компенсации погрешностей, полученных при обработке

сопрягаемых деталей, и при их сборке во многих случаях исполь-

зуют компенсаторы. Компенсаторы подразделяются на неподвиж-

ные (прокладки, шайбы

, кольца, слой самотвердеющей пластмас-

сы и др.) и подвижные (клинья, втулки, пружины, эксцентрики, ре-

гулировочные винты и т.д.).

Этот способ широко используется при сборке зубчатых и

червячных передач.

При сборке крупногабаритных изделий иногда используется

макетная сборка. Например, при соединении штанги с большим

конусом доменной печи требуется высокая плотность сопряжения

поверхностей клина с конусом и штангой. В этом случае изготав-

ливается макет соединения конуса и штанги и на нем осуществля-

ется подгонка поверхностей клина.

На макетах осуществляется подгонка криволинейных участ-

ков трубопроводов циркуляционных смазочных систем, монтируе-

мых в подвальных помещениях.

4.2. Сборка резьбовых соединений

Резьбовые соединения в конструкциях машин составляют

15-25 % от общего количества соединений. Сборка их в процессе

монтажа оборудования (крепление крышек, полумуфт) в большин-

стве случаев выполняется вручную из-за отсутствия механизиро-

ванного инструмента или невозможности его применения. Эти

операции являются наиболее трудоемкими и в то же время требу-

ют высокой квалификации рабочего,

чтобы обеспечить необходи-

мое усилие затяжки. Примерно 80 % энергии, расходуемой на весь

процесс завинчивания, затрачивается на преодоление сил трения

и около 20 % на затяжку. Поэтому необходима разработка спосо-

бов, обеспечивающих значительное снижение трудозатрат на за-

тяжку болтовых соединений, особенно при монтаже металлургиче-

ских машин, где используются болты с резьбой от М10 до М

400.

Затяжка болтов может осуществляться двумя способами:

1) удлинение болта на величину, обеспечивающую необходи-

мое усилие, и затем довинчивание гайки на эту величину;

2) довинчивание гайки, обеспечивающее необходимое усилие

затяжки, с использованием механизированного инструмен-

та.

На работоспособность болтового соединения решающее

влияние оказывает правильно выбранное усилие затяжки.

Сила предварительной затяжки может быть найдена

из вы-

ражения:

11 2 2

зат

РРК ,

EF EF

⎛⎞

⋅

⎜⎟

⋅+ ⋅

⎝⎠

(4.1)

где Р - внешняя нагрузка на болтовое соединение, МН;

К - коэффициент, равный 0,75-1,0 и зависящий от конст-

руктивных особенностей соединения;

, Е

- модуль упругости материала болта и соединяемых

деталей соответственно, МПа;

, F

- поперечные сечения болта и детали (условного ци-

линдра), м².

При затяжке резьбового соединения вращением гайки необ-

ходимое усилие Р

КЛ

, приложенное к гаечному ключу на расстоянии

кл

от оси вращения, можно определять из зависимости

,)25,02,0(

кл

заткл

РР

⋅⋅−= (4.2)

где d - наружный диаметр резьбы.

Необходимая величина затяжки может быть достигнута по-

воротом на

определенный угол ϕ гайки после соприкосновения

стыковых плоскостей соединения.

360

2211

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

⋅=

⋅

FEFES

LР

зат

(4.3)

где L - длина болта или шпильки между опорными плоскостями, м;

S - шаг резьбы, м;

, E

- модули упругости материала соответственно болта и

детали, МПа;

, F

- площади сечения болта и скрепляемых деталей, м².

Затяжку резьбового соединения можно также контролиро-

вать, измеряя удлинение болта

зат

Р L

⋅

(4.4)

Напряжение растяжения в болте в этом случае не должно

превышать 0,5-0,7 предела текучести материала.

При монтаже стяжных болтов (соединение станин прокатных

клетей, мощных прессов и других машин), имеющих значительные

диаметры резьбы, при затяжке требуются большие крутящие мо-

менты на ключе. В ряде случаев создание таких моментов пред-

ставляет значительные трудности. В

распоряжении монтажных

организаций имеется гидравлический ключ УБС-200, рассчитан-

ный на затяжку болтов диаметром до 200 мм. Существует способ

затяжки резьбовых соединений, основанный на растягивании бол-

та гидроцилиндром с захватом за дополнительную гайку, установ-

ленную на болте. В этом случае основная гайка должна находить-

ся под небольшим натягом.

После растяжения болта основная

гайка должна быть по-

вернута на угол

ϕ, рассчитанный по зависимости (4.3). Но по кон-

структивным или технологическим условиям часто не может быть

использован гидравлический принцип растягивания болта. Тогда

применяют термический способ затяжки. Требуемая сила затяжки

заm

обеспечивается удлинением болта после предварительного

нагрева на величину

=λ

зат

Температура подогрева может быть определена из следую-

щего соотношения:

⋅

=∆

(4.5)

где

α -коэффициент линейного расширения материала болта;

- длина нагрева болта.

Контролируют нагрев измерением удлинения болта. После

нагрева гайку поворачивают до соприкосновения с деталью.

4.3. Сборка соединений с гарантированным натягом

В металлургических машинах соединения с гарантирован-

ным натягом имеют большое распространение: соединение полу-

муфты с валом, подшипника качения с валом, ступицы зубчатого

колеса с валом, зубчатого венца

со ступицей и т.д.

По способу получения нормальных напряжений на сопря-

гаемых поверхностях соединения с гарантированным натягом ус-

ловно делят на поперечно-прессовые и продольно-прессовые.

В поперечно-прессовых соединениях сближение сопрягае-

мых поверхностей происходит радиально или нормально к поверх-

ности. Такие соединения осуществляют одним из следующих спо-

собов:

нагреванием охватывающей делали перед сборкой;

- охлаждением охватываемой детали;

- путем пластической деформации (например, развальцовки);

- приданием упругости охватываемой детали;

- при использовании материалов, обладающих "памятью"

формы.

При продольно-прессовом соединении охватываемая деталь

под действием прикладываемых вдоль оси сил запрессовывается

в охватываемую деталь с натягом.

Сборку с нагревом охватывающей детали осуществляют то-

гда

, когда в соединении предусмотрены значительные натяги.

Минимальная температура после нагрева для стальных де-

талей:

i а

=±

(4.6)

где d - диаметр отверстия, мм;

- начальная температура детали, °C;