Жуйков В.А. Эксплуатация и ремонт оборудования

Подождите немного. Документ загружается.

ляющей. Проверку ведут по уровню 2. Если размеры направляющих не позволяют помес-

тить между их образующими все опоры приспособления, то устанавливают только две

опоры, а остальные не используют. На рисунке 3.24 г показан случай такого применения

мостика, при котором опоры 3 раздвинуты на значительное расстояние между поверхно-

стями призматической направляющей станины.

При проверке плоских направляющих станины (рис.3.24 е) особенность установ-ки мостика

заключается в том, что одна опора 1 упирается в боковую поверхность, а другая и опора 3

располагаются на горизонтальных плоскостях. Таким образом, обеспечиваются устойчивые

показания уровня 2.

Применяя различные держатели для крепления индикатора, универсальным мостиком можно

контролировать параллельность оси ходового винта направляющим станины токарного

станка, а базовой плоскости для крепления коробки подач – кронштейну ходового винта.

Точность проверок универсальным мостиком зависит от точности уровня и индикатора.

Настройка приспособления занимает не более 5 минут, причем она доступна даже слесарю

средней квалификации, так как конструкция универсального мостика проста.

Износ валов

Износ валов проявляется возникновением различных дефектов: валы становятся изогнутыми,

скрученными, с трещинами, изломанными вследствие усталости материала (действия

динамических нагрузок), на шейках образуются задиры, цилиндрические шейки становятся

конусными или бочкообразными.

Износ подшипников качения

Подшипники качения работают в исключительно многообразных условиях, и, со-

ответственно, многообразны причины их износа. Основными видами повреждения по-

верхности качения подшипников являются:

• износ тел качения и беговых дорожек колец при проскальзывании;

• усталостные разрушения при циклическом нагружении деталей;

• разрушение материала многократным смятием его нормальными силами;

• разрушение материала в результате пластических деформаций, нагрева и струк-

турных превращений;

• разрушение материала при наличии дефектов его производства и дефектов из-

готовления деталей.

На рисунке 2222 представлены типичные примеры повреждений и разрушения подшипников

качения.

Усталостное выкрашивание на телах и дорожках качения происходит равномерно при

обеспечении правильной конструкции и смазки или ускоренно, при высоких скоростях, за

счет роста числа циклов контактных напряжений. Кроме того, разрушения происходят при

поверхностных дефектах металла, волнистости поверхности желоба внутреннего кольца,

недостаточной чистоте поверхности рабочих деталей, недостаточной точности самих

подшипников или их монтажа. Наиболее часто встречается образование питтинга на желобе

наружного (рис. 3.25, а) и внутреннего кольца (рис. 3.25 б), а также на телах качения.

Разрушение особо быстроходных подшипников происходит также в результате нагревания

подшипника выше допустимых температур, особенно при значительных нагрузках и

недостаточном охлаждении, сопровождающимися отпуском с последующим (иногда

мгновенным) заклиниванием подшипника на ходу. Встречаются шарики, получившие

питтинг в результате нагрева (рис. 3.25, и).

Рисунок 3.25 Характерные повреждения

деталей подшипников качения: а – питтинг

на желобе наружного кольца; б – питтинг

на желобе внутреннего кольца; в – износ и

разрыв сепаратора, направляемого бортами

наружного кольца; г – кольцевой износ

шарика бессепараторного подшипника или

подшипника с малыми зазорами; д – риски

на шарике при недостаточном преднатяге

от контакта их с замком; е – следы

гироскопического скольжения на шарике; ж

– шарик, испытавший защемление и сильно

пластически деформированный; з – износ

гнезд сепаратора; и – шарик, получивший

питтинг и отпущенный в результате

нагрева

Наблюдаются кольцевой износа шарика бессепараторного шарикоподшипника или

подшипника с малыми зазорами (рис. 3.25 г), риски на шарике при недостаточном предна-

тяге от контакта их с замком (рис. 3.25, д), следы гироскопического скольжения на шарике

(рис.3.25 е), защемление и сильное пластическое деформирование шариков (рис.3.25, ж),

в результате автоколебаний в гнезде сепаратолра происходит ускоренный равномерный

абразивный износ шарика.

Износ гнезд и направляющих бортов сепаратора (рис. 3.25, з) происходит особенно

интенсивно при неудовлетворительной смазке, наволакивании металла сепаратора на тела

качения, накоплении продуктов износа сепаратора и заклинивании подшипника.

Механическое разрушение сепаратора (массивного металлического, текстолитового или

из полиамида) происходит при неудовлетворительной его конструкции, погрешно-стях

технологии или дефектах материала, а также при неудовлетворительной смазке (рис. 3.25

в).

Кроме того, в ряде узлов срок службы высокоскоростных подшипников лимитиру-

ется снижением точности вращения смонтированных на них валов или же повышением

шумности подшипников сверх допустимого предела. Попытки использовать без сепара-

торные шарикоподшипники при высоких скоростях не привели к успеху ввиду кольцевого

износа шариков. Повышение класса точности изготовления подшипников и сопряженных

с ними деталей подшипниковых узлов, гарантирование соосности посадочных мест, каче-

ственной балансировки вращающихся деталей, надежной смазки и хорошего охлаждения

подшипников приводит к дальнейшему росту предельной скорости подшипников.

Для радиально-упорных шарикоподшипников часто применяются текстолитовые

сепараторы, базирующиеся по бортам наружных колец. Это облегчает доступ масла и

улучшает его распределение по рабочим поверхностям подшипников.

Упорные шарикоподшипники, обладающие большой осевой жесткостью, малопри-

годны на горизонтальных валах, так как в них отрицательно сказываются повышенные

гироскопические эффекты при работе на высоких скоростях. В настоящее время они ис-

пользуются лишь в тихоходных узлах. Их отчасти заменяют упорно-радиальные подшип-

ники, быстроходность которых значительно выше.

Иногда выход из строя особо быстроходных шарикоподшипников происходит из-за

ускоренного разрушения рабочих поверхностей шариков. Одним из методов устранения

этого недостатка является улучшение отвода тепла от шариков, для чего наиболее эф-

фективным средством является использование масляного тумана и струйная форсуночная

смазка с рациональным направленным потоком частиц масла и свободным сбросом или

отсосом масла из корпуса подшипника. Интенсивность прокачки масла должна быть для

тяжелонагруженных подшипников 0,5-1 л в минуту на 1 кг нагрузки.

Износ и повреждения подшипников качения могут быть вызваны неправильной культурой

их применения: грубыми нарушениями элементарных требований монтажа, смазки и ухода

за подшипниками, неправильной конструкцией подшипниковых узлов, несоблюдением

требований к соосности посадочных мест подшипников, неправильным назначением

посадок и, наконец, неправильным выбором подшипников для заданных условий работы по

нагрузкам и скоростям.

Значительное улучшение условий работы подшипника обеспечивает герметизация

подшипникового узла за счет использования смазки под давлением, масляного тумана или

консистентной смазки, которые в большей или меньшей степени способствуют предот-

вращению проникновения извне в корпус подшипника пыли, газов, влаги и других загряз-

няющих веществ.

В то же время скопление в корпусе чрезмерного количества смазки ухудшает работу

подшипника, ибо на ее перемешивание затрачивается избыточная энергия, переходящая в

тепло, что повышает температуру подшипника и узла в целом. Это имеет место и в случае

полной набивки корпусов консистентной смазкой. В таком случае подшипник при вращении

ломает и перемалывает «структурный каркас» консистентной смазки, вызывая отделение

из смазки жидкой составляющей. Она легко вытекает сквозь уплотнения, засыхающая

смазка образует твердеющий «шлам», не обладающий необходимыми смазывающими

свойствами.

В случае прокачки или струйной (форсуночной) подачи масла, при свободном его сбросе,

необходимо, чтобы отверстие для стока избытка смазки было в несколько раз больше того

отверстия, через которое масло поступает в корпус подшипника. В случае циркуляционной

смазки с водяным охлаждением отсос масла должен обеспечиваться достаточно мощным

насосом, исключающим скопление масла в корпусе подшипника, неизбежно вызывающее

повышенные барботажные потери.

Выбор масел по вязкости и температурным пределам должен быть увязан в величиной

контактных напряжений на рабочих поверхностях подшипников и со скоростями на

этих поверхностях. То же касается консистентных смазок, для которых существенна их

эксплуатационная стабильность в заданных температурных пределах.

Окисление (коррозия) поверхностного слоя поверхностей подшипников может быть

источником и причиной его выкрашивания. Химическая реакция, протекающая между

смазкой и материалом, может этот процесс ускорить или замедлить. Следовательно, на

износостойкость и долговечность подшипников оказывает влияние и химическая комби-

нация материала и смазки.

Известно, что более 80% подшипников качения выходят из строя в результате раз-

рушений усталостного характера. Поэтому основным критерием, определяющим долго-

вечность подшипников качения является контактная выносливость. Наряду с этим имеет-

ся ряд факторов, которые в значительной степени влияют на сокращение срока службы

подшипников. К ним следует отнести:

• абразивный износ, износ в результате коррозии, неточности изготовления деталей

и монтажа подшипников, разрушение сепараторов, неправильный выбор смазки, задиры и

наволакивания при отпуске металла, вызванном нагревом при защемлении подшипника в

случае недостатка смазки;

• наличие закалочных, шлифовальных и других трещин не усталостного проис-

хождения;

• шелушение, обусловленное выкрашиванием металла в местах, где имеются шлаковые

включения (сульфиды и оксиды), строчечные карбиды, мягкие пятна и т.п.

Рассмотрим подробнее отдельные виды износа деталей подшипников.

Усталостное контактное разрушение при трении качения.

При контакте каждый элемент поверхности в зоне дорожки качения испытывает переменные

напряжения. Перемещение зоны контакта по поверхности деталей вызывает циклические

изменения напряжений во всех микрообъемах материала вблизи траектории контакта. В

результате на рабочих поверхностях возникают усталостные трещины, приводящие к

усталостному хрупкому разрушению материала.

Преобладающим видом износа, вызванного контактной усталостью рабочих поверхностей

подшипников качения в нормальных условиях нагрузки, скорости и смазки, является

выкрашивание на них металла в виде мелких точек (язвин) или отслаивания (шелушения).

Оно возникает как при одновременном смятии и волочении поверхностных слоев металла,

т.е.при комбинированном трении скольжения и качения, так и при чистом качении в

присутствии смазки.

3.2.3 Методы и средства изучения износа

Наиболее удобным методом изучения износа является определение различного вида шумов

в механизмах коробок передач.

Наличие шума в зубчатых передачах говорит об износе профиля зубьев.

Глухие и резкие толчки ощущаются каждый раз, когда меняется направление вращения или

прямолинейного движения, особенно в случаях износа конусных и шлицевых соединений.

Износ в сборочных единицах станка можно установить не только на слух, но и по виду

поверхности обрабатываемой на станке детали.

Например, если при обработке поверхности на токарном станке на ней появляются через

равные промежутки кольцевые выступы или впадин, то это означает, что в фартуке станка

износились зубья реечной передачи.

Движение суппорта становиться прерывным, это в свою очередь свидетельствует об износе

направляющих станка и каретки суппорта, при этом нарушается соосность отверстий

фартука и коробки подач, через который проходит ходовой винт.

Следы дробления на обтачиваемой поверхности говорят об увеличении зазора между

шейками шпинделя и его подшипниками.

Если обтачиваемая поверхность получается конусной, то это износ переднего подшипника

шпинделя или направляющих станины, если же цилиндрическая поверхность получается

овальной, то это говорит об износе шейки шпинделя.

Детали коробок передач, работающие со знакопеременными нагрузками, для выявления

износа осматривая через лупу, проверяя, нет ли у них трещин, то есть могут служить

причиной поломки.

В некоторых случаях наличие появления мелких трещин устанавливают с помощью

молотка.

Дребезжащий звук наличие незначительных трещин.

О работе сборочных единиц с подшипником качения можно судить по характеру издаваемого

ими шума, это выполняется специальным прибором стетоскопом, при его отсутствии

пользуются металлическим прутком, который закругленным концом прикладывают к уху, а

заостренным – к месту нахождения подшипника.

При нормальной работе – слабый шум или равномерное тонкое жужжание.

Если работа нарушена, то слышны сильные шумы.

Свисти или резкий звенящий шум указывает на отсутствие в подшипниковом сопряжении

смазки.

Гремящий шум или частые звонкие стуки означают, что на шариках или роликах, или

беговых дорожках появились язвины или в подшипник попала грязь или абразивная пыль.

Глухие удары при работе подшипника говорят об ослаблении посадки подшипников. Для

обнаружения дефектов в деталях коробок передач, появляющихся в виде мелких трещин,

расслоение поверхности или обнаружения зоны трения используют различные виды

дефектоскопов на ультразвуковом, магнитном или полупроводниковом методе.

3.3 Предельные значения износов и повреждений

Установление предельно допустимых значений износа является чрезвычайно сложной

задачей, так как к деталям любого станка предъявляются самые разнообразные требования.

Методика расчета предельных износов разработана еще недостаточно. Однако при

каждом ремонте машины необходимо решить вопрос о возможности дальнейшей работы

изношенных деталей.

При занижении значений предельных износов происходит недоиспользование сроков

службы деталей; при их завышении происходит рост аварийных ремонтов, что приводит в

увеличению простоев станка и затрат на его ремонт.

Первой задачей при расчете предельных износов и по ним сроков службы деталей и узлов

является установление критериев (признаков) предельного износа. Эти критерии можно

установить в зависимости от того влияния, которое оказывает износ детали на работу

машины. Можно выделить три группы критериев (рис.3.26):

1. В результате износа станок не может больше функционировать (происходит поломка

детали, заклинивание механизма или механизм не выполняет своего назначения) (рис.3.26

а).

2. Износ приводит к попаданию станка и его деталей в зону интенсивного выхода из строя

(возникают удары, происходят интенсивный износ поверхностей и вибрации машины,

повышается температура узлов). Кривая износа во времени имеет зону интенсивного износа

(рис.3.26 б).

3. В результате износа характеристики станка выходят за допустимые или рекомендуемые

пределы (ухудшается качество продукции, понижается производительность, падает к.п.д.,

увеличивается шум) (рис.3.26 в).

На рисунке 2233 приведены также типичные примеры достижения предельных соотношений

в соответствии с перечисленными критериями.

Поломка зубьев тихоходных червячных колес, передающих движение в одном направлении

с достаточными нагрузками (например, в приводе распределительных валов автоматов),

может произойти при их износе до такой величины U=a0-a, когда их прочность становится

недостаточной (критерии первой группы).

Рисунок 3.26 Критерии предельных износов деталей оборудования

Попадание узла в зону интенсивного износа может произойти, например, при износе

цементированного слоя повышенной твердости. Это характерно для камней кулисных

механизмов (критерий второй группы).

Характерным примером критериев износа третьей группы для станков является потеря

точности при износе базовых поверхностей, например, направляющих.

Получена следующая формула для подсчета предельно допустимых износов направляющих

токарных станков (для участка с наибольшим износом) в зависимости от требуемой точности

обработки

max

= 320 . Δ/L, (3.3)

где Δ – предельное отклонение диаметра обрабатываемой детали;

L – длина обточки.

Значение Δ учитывает износ направляющих и не учитывает влияния на точность обработки

жесткости узлов, износа резца и других факторов. Формула показывает, что допустимый

износ направляющих непосредственно связан с требуемой точностью обработки и размерами

(длиной) обрабатываемой детали.

При больших допусках на диаметр и коротких изделиях допускаемый износ может быть

весьма значительным. Однако с точки зрения виброустойчивости суппорта, а также культуры

эксплуатации и ремонта не рекомендуется допускать значения износа больше 0,2 мм.

Изучение зависимостей между точностью обработки и износом направляющих элементов

станка позволяет разработать нормативы для значения предельных износов.

Критерии предельного износа в одних случаях зависят только от работы данного сопряжения

или детали, в других – от работы нескольких деталей механизма или узла.

Для большинства механизмов станка предельные износы кинематических пар определяют

из условия правильного функционирования механизма, например, обеспечения заданного

положения ведомого звена, создания требуемых усилий и др. При этом для большинства

случаев характерна следующая зависимость между износами отдельных поверхностей

кинематических пар U

допустимой величиной отклонения Δ ведомого звена от заданного

положения и величиной возможной компенсации износа механизмов e:

, (3.4)

где i

– передаточные отношения отдельных звеньев.

Из этого равенства определяют условие предельного износа механизма, выявляют звенья,

которые необходимо ремонтировать в первую очередь, и устанавливают их ремонтные

размеры.

Во многих случаях для отдельных моделей станков предельные износы основных деталей

можно установить, исходя из практики их ремонта и эксплуатации.

Допустимое значение износа U

доп

, начиная с которого при периодических ремонтах

необходимо ремонтировать деталь, равен

доп

= U

max

/(1+T

/T) (3.5)

где Т – время работы детали до ремонта, Т

– длительность межремонтного периода.

Если периодический ремонт является к-тым с момента последнего ремонта детали, то время

работы детали Т=к*Т

, и формула для подсчета допустимого износа примет вид

доп

= U

max

* к/(к+1). (3.6)

Например, деталь имеет глубину цементированного слоя 0,8 мм и предельный износ

max

= 0,65 мм (80% от глубины слоя). Определим, надо ли ремонтировать деталь, если при

ее измерении при третьем периодическом ремонте износ оказывается равным 0,55 мм.

Подсчитываем U

доп

по формуле (3.6):

доп

= 0,65* 3/(3+1) = 0,49 мм.

Следовавтельно, деталь надо ремонтировать, так как ее износ хотя и меньше, чем U

max

, но

она не дослужит до следующего периодического ремонта.

Приведем для примера нормы износа некоторых деталей, взятые из практики ремонтных

служб заводов.

Таблица 3.4 Допускаемые без ремонта зазоры в узлах вал-подшипник,.мм

Диаметр

вала, мм

Узлы

неответственные

Узлы ответственные, работающие при скоростях

вращения вала

менее 1000 об/мин более 1000 об/мин

и удельной нагрузке в кг/см

до 30 свыше 30 до 30 свыше 30

50-80

80-120

120-180

180-260

260-360

0,5;

0,8;

1,2

1,6

2,0

0,2

0,25

0,3

0,4

0,5

0,1

0,15

0,2

0,25

0.3

0,3

0,35

0,4

0,6

0,7

0,15

0,2

0,25

0,35

0,45

Износ направляющих считают предельным для станков повышенной точности (прецизионное

оборудование) 0,02…0,03 на длине 1000 мм, а для оборудования нормальной точности

0,1…0,2 мм на длине 1000 мм.

Износ шеек валов, работающих в подшипниках скольжения (втулках) без компенсирующих

устройств, в коробках подач, в фартук4ах и других подобных механизмах, допускается в

пределах 0,001…0,01 диаметра вала в зависимости от его точности (см . табл 33).

Допустимый износ шеек шпинделей – от 0,01 до 0,05 мм – зависит от точностных требований,

предъявляемых к станку. Износ шеек валов под подшипники качения не должен превышать

0,03…0,04 мм, а износ шлицев по ширине - 0,1…0,15 мм.

В зубчатых передачах допускаются величины износа зубьев по толщине, приведенные в

таблице 3.5

Таблица 3.5начения предельно допустимых износов стальных зубчатых колес

Режимы работы

Окружная

скорость, м/сек

Максимальный предельный износ в % к

номинальной толщине зуба на начальной

окружности при ремонте

малом среднем капитальном

Передача

мощности

в одном

направлении

без ударной

нагрузки

До 2

2…5

свыше 5

Передача

реверсивная

при ударной

нагрузке

До 2

2…5

Для чугунных зубчатых колес приведенные в таблице 34 данные уменьшаются на 30%.

Для ремонтируемой детали (при периодических плановых ремонтах) износ допустимый

меньше или равен износу предельному, т.к. деталь не должна выйти из строя в течение

последующего межремонтного периода, если длительность межремонтного периода

обозначить Т

, то за это время износ детали увеличится на величину

(3.7)

– отношение износа допустимого по всему врем. работы деталей до ремонта (скорость

изнашивания)

(3.8)

(3.9)

Если буквой К обозначим порядковый номер данного периодического ремонта, с момента

последнего ремонта детали и примем отношение, что Т= КТ

, то можно вычислить износ

доп.:

(3.10)

Признаки 3) группы критериев для определения uдоп. наиболее характерны для со-

пряжений современных станков, при этом предельное состояние станка часто наступает не

из-за поломки или возникновения недопустимых условий работы станка, а из-за снижения

значений его технических характеристик.

Расчёт предельно допустимого износа будет определять ресурс работы детали или станка в

целом.

4 Организация ремонта оборудования на предприятии

Ремонтная служба на предприятии возлагается на отдел главного механика. Основная задача

этого отдела и его цехов - поддержание оборудования в работоспособном состоянии.

4.1 Организация ремонтного хозяйства

4.1.1 Виды организации ремонта на предприятии

На машиностроительном предприятии существует 3 основных вида организации и

выполнения ремонтных работ:

1) Централизованная организация

2) Децентрализованная

3) Смешанная организация.

1) Централизованный вид организации ремонтных работ предусматривает выпол-

нение всех ремонтных работ на предприятии силами и средствами отдела главного меха-

ника и его ремонтно-механических цехов.

Такая организация типична для предприятий с небольшим количеством единиц оборудо-

вания.

2) Децентрализованная организация ремонтных работ состоит в том, что все виды

ремонтных работ: межремонтное обслуживание, периодические ремонты и капитальный

ремонт производятся цеховыми ремонтными базами. В состав таких цеховых ремонтных

баз входят ремонтные бригады. При такой организации ремонтно-механический цех от-

дела гл. механика осуществляет только кап. ремонт сложных агрегатов станков, а также

изготовляет и восстанавливает для цеховых ремонтных баз детали и сборочные единицы

оборудования, изготовление которых требует применения оборудования, отсутствующего

на ремонтной базе.

3) Смешанная организация характеризуется тем, что все виды ремонта, кроме

ка-питального, выполняются цеховыми ремонтными базами, а капремонт осуществляется

силами ремонтно-механического цеха.

Ремонтно-механические цеха отдела главного механика занимаются также модернизацией

действующего парка оборудования в процессе выполнения капитального ремонта, а также

изготовлением запасных деталей для отремонтированного оборудования.

В крупных ремонтно-механических цехах организуются так же специализирован-ные

отделения или уголки, осуществляющие восстановление и повышение износостойкости

ремонтируемых деталей с включением участков металлизации хромирования, цементации,

термической обработки и других способов восстановления и обработки деталей и сборочных

единиц, ремонтируемых на предприятии.

4.1.2 Система ППР

В нашей стране разработана и внедрена система ППР, которая отражает специфику

промышленности, способствует повышению долговечности при эксплуатации оборудова-

ния.

Основными положениями системы ППР является следующее:

1. Ремонт оборудования производится через равные, заранее планируемые промежутки

времени, называемые межремонтными периодами, обозначаются Т.

Такие ремонты составляют основной объём ремонтных работ по восстановлению ра-

ботоспособности станков.

2. Период времени от начала работы станка до его капитального ремонта называют

ремонтным циклом.

3. Структура ремонтного цикла, т.е. число периодических ремонтов в цикле, их вид и

чередование обуславливается системой ППР и одинакова для различных видов станков.

4. Длительность межремонтного периода является одной из основных характеристик

ремонтного цикла и устанавливается в зависимости от модели станка и условий его рабо-

ты.

5. Содержание и трудоёмкость ремонтных работ в плановом ремонте характеризуется

числом слесарных и станочных нормо-часов

6. Трудоёмкость ремонта станков определяется при помощи групп ремонтной сложности

станка.

7. Указанные в системе ППР объёмы ремонтных работ являются средними и допускают

отклонения как в сторону уменьшения, так и в сторону повышения , в зависимости от

фактического состояния станка.

8. Кроме периодических ремонтов предусматривается межремонтное обслуживание станков,

при котором кроме профилактических мероприятий

(смазка, очистка, промывка) производится малотрудоёмкий ремонт, т.е. замена быстрос-

менных деталей, регулировка механизмов, зачистка незначительных забоин, устранение

мелких повреждений, а также ремонт быстроизнашивающихся деталей.

9.Системой планируются также осмотры и проверки станка на точность и шум.

10. В Типовой системе ППР принята 9-ти периодная структура цикла:

М-М-С-М-М-С-М-М-К,

где М- малый ремонт

С- средний ремонт

К- капитальный ремонт.

При этом на каждую единицу ремонтной сложности станка предусматривается на

- малый ремонт- 6 нормочасов

- средний ремонт -23 –«-

- капитальный ремонт- 364 –«-

Кроме того, на осмотр и промывку станка отводится 1,7 нормочаса.

Длительность межремонтного периода в зависимости от типа станка и условий работы

колеблется в пределах 2600 до 5800 часов, отработанных станком.