Механического оборудования

В.А. Шишкин

Г.Е. Живлюк

Технологии судоремонта

Ч а с т ь 1

 

Технологический цикл ремонта механического оборудования судовой энергетической установки

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С.О. МАКАРОВА»

В. А. Шишкин, Г. Е. Живлюк

ТЕХНОЛОГИИ СУДОРЕМОНТА

Ч а с т ь 1

 

Технологический цикл ремонта механического оборудования судовой энергетической установки

Санкт-Петербург

 

УДК 629.892.004.18

ББК 39.471

Ж66

 

Р е ц е н з е н т

Кандидат технических наук, доцент кафедры СЭУ, ТС и Т

Государственного университета морского и речного флота

имени адмирала С. О. Макарова

А.И. Недошивин

 

 

Шишкин В.А. Живлюк Г.Е.

Ж66 Технологии судоремонта: Ч. 1: Технологический цикл ремонта механического оборудования судовой энергетической установки. Курс лекций: учебно-методическое пособие – СПб.: ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова, 2016. – 85 с.

 

 

В настоящем методическом пособии содержится информация, необходимая для изучения курса «Технологии судоремонта». Рассматриваются основные принципы организации и технологические последовательности проведения ремонтных мероприятий по восстановлению механического оборудования судовой энергетической установки (СЭУ).

Предназначено для студентов специальности 180407.65 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики», могут быть полезны для студентов специальностей 180405.65 «Эксплуатация судовых энергетических установок, а также для обучающихся по программам бакалавриата по направлению 180100.62 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» по профилям «Судовые энергетические установки» и «Кораблестроение».

 

УДК 629. 892. 004. 18

ББК 39.471

©Шишкин В.А., Живлюк Г. Е., 2016

©Государственный университет морского и речного

флота имени адмирала С.О. Макарова, 2016

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

 

ВГШ – верхняя головка шатуна;

ГБЦ – головка блока цилиндров;

ГРМ – газораспределительный механизм;

ДВС – двигатель внутреннего сгорания;

КШМ – кривошипно-шатунный механизм;

НГШ – нижняя головка шатуна;

СЭУ – судовая энергетическая установка;

ТНВД – топливный насос высокого давления;

ТВЧ – токи высокой частоты:

ТО – техническое обслуживание;

ЦПГ – цилиндро-поршневая группа;

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Современная судовая энергетическая установка (СЭУ) представляет собой комплекс сложнейших высокотехнологичных устройств, способных обеспечивать самые высокие требования по энергоэффективности, экономичности, надежности и экологичности.

Основные элементы СЭУ - главные и вспомогательные двигатели, автономные котельные установки, генераторы, насосы и пр. - в большинстве своем оказываются крайне тяжело нагруженными агрегатами, как в механическом, так и в термическом отношении. В следствие тому, возникающие высокие механические и термические напряжения в деталях таких агрегатов провоцируют существенные износы в процессе длительной эксплуатации. В свою очередь, образующиеся в процессе эксплуатации износы и микро разрушения структуры материала конструкций, под воздействием возникающих напряжений, неизбежно вызывают потребность в проведении ремонтных мероприятий с целью восстановления исходных характеристик и надежности оборудования.

Необходимо отметить, что современные методы расчетов и проектирования сложных технических устройств позволяют производителю максимально приблизиться к обеспечению условия равнопрочности выпускаемой продукции. Т.е. такое оборудование не приспособлено к выполнению ремонтов отдельных узлов и, по достижению обозначенной изготовителем наработки (выработки ресурса), требует агрегатной замены. Тем не менее, до настоящего времени вопросы ремонта, как отдельных узлов, так и всего агрегата, остаются актуальными, особенно в тех случаях, когда высокая стоимость нового агрегата обусловливает нерентабельность и нецелесообразность агрегатной замены.

Настоящее учебное пособие освещает главные аспекты технологической последовательности ремонтных процедур для оборудования СЭУ. Принимая во внимание то, что основные причины износов и аварийных поломок оборудования (в том числе электромеханического) в подавляющем большинстве случаев носят механический характер, рассмотрение отдельных этапов процедур ремонта и восстановления изношенных деталей, узлов и агрегатов механического оборудования, предложенное в пособии, полезно для будущих специалистов, обучающихся по специальностям 180407.65 «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики», 180405.65 «Эксплуатация судовых энергетических установок, а также для обучающихся по программам бакалавриата по направлению 180100.62 «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» по профилям «Судовые энергетические установки» и «Кораблестроение».

 

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА РЕМОНТА

Для любого профессионального эксплуатационника и, тем более, для ремонтника не является откровением тот факт, что любой механизм подвержен износу и после определенной наработки подлежит ремонту или замене. Каждый механизм рассчитан на определенное число срабатываний. Поэтому существует термин «наработка на отказ». Когда отказ оборудования происходит в период гарантийной эксплуатации, ремонт называют гарантийным. Когда ремонтные мероприятия предусмотрены регламентом завода-изготовителя, т.е. его можно предусмотреть в своих планах, такой ремонт называют плановым. Все остальное просто ремонт, сталкиваться с которым во время своей трудовой деятельности вы будете периодически. Такой ремонт не вписывается ни в какие планы и графики и его часто называют текущим и внеплановым.

Идеальный механизм это такой механизм, который не имеет подвижных деталей. Эта шутка ремонтников, не была бы актуальной, если бы техника такое допускала. К сожалению, такого не бывает, и результатом эксплуатации любого оборудования неизбежно является его ремонт. Поскольку ваше участие в гарантийном ремонте закончится составлением акта, а плановый ремонт подробнейшим образом прописан в инструкциях-руководствах изготовителей оборудования, уделим основное внимание внеплановому ремонту.

Очень часто необходимость ремонта связана с несоблюдением правил эксплуатации, которое способно не только сократить рабочий ресурс, но и создать аварийную ситуацию, когда оборудование моментально потеряет свою функциональность. Однако правильная и грамотная эксплуатация со строгим соблюдением всех этапов технического обслуживания (ТО) может позволить вам только отсрочить необходимость проведения ремонтных мероприятий, игнорирование которых также способно спровоцировать аварию – такова пессимистичная реалия нашей жизни. Поэтому возникает естественный вопрос, как избежать такой неприятной ситуации, как авария?

Для этого необходима точная и уверенная техническая диагностика состояния подконтрольного оборудования. Почему именно так? Да просто потому, что любое необязательное вмешательство в функционирование механизма почти всегда сокращает срок его службы. Ремонтники не зря говорят «не лезь в агрегат, не мешай ему работать». И в этой реплике есть своя правда. Во-первых, при разборке во внутрь ремонтируемого объекта неизбежно попадет некоторое количество пыли и/или технической грязи, что явно не поспособствует увеличению ресурса. Во-вторых, при сборке оказывается крайне затруднительно установить снятые детали на свои прежние приработанные места, а, следовательно, после сборки последует процесс приработки, который точно не добавит ресурса ремонтируемому агрегату.

Что нужно сказать в первую очередь по поводу диагностики и ее приборному обеспечению? В первую очередь, необходимо сказать, что самое удобное и безотказное оборудование – ваши органы чувств, умноженные на накопленный опыт и интуицию. Самое главное то, что это «оборудование» всегда безотказно и всегда при вас. Такой метод исследования технического состояния механизмов и машин даже имеет собственное научное название – органолептический.

Действительно, опытный механик всегда услышит посторонние шумы, возникающие в механизме и, досконально зная принцип работы и устройство, легко сможет эти шумы локализовать и идентифицировать. Ощупав поверхность корпусных деталей, легко найдет место перегрева и повышенных вибраций, визуально сможет определить правильность настройки и работы систем сложнейших агрегатов и т.д. Однако этот метод основан на собственном восприятии действительности и не обладает какой либо нормированной точностью. В некоторой мере с этой проблемой помогают бороться достаточно простые и компактные приборы для первичной диагностики, такие как переносные пирометры для измерений температуры поверхностей, рис. 1.1., фонендоскопы для прослушивания механизмов и локализации источников нехарактерных шумов, рис. 1.2., вибрографы для регистрации вибраций в механизмах, рис. 1.3. и др.

 

 

Рис. 1.1. Профессиональный переносной пирометр для бесконтактного измерения температуры поверхности.

 

Для более серьезных диагностических обследований оборудования служат специальные диагностические комплексы, которые способны выдавать информацию по контролируемым параметрам в виде протоколов. Правда, такие комплексы имеют высокую стоимость и не всегда доступны для владельцев.

 

 

Рис.1.2. Технический фонендоскоп (стетоскоп)

 

Рис. 1.3. Переносной виброграф

Тем не менее, не смотря на наличие любого уровня диагностического оснащения, основным первичным инструментом в поиске возможных неисправностей остаются ваши чувства и интуиция на основе накопленного опыта эксплуатации и диагностирования оборудования.

Выявленные на основе технической диагностики отклонения от нормальной работы оборудования необходимо проанализировать с точки зрения возможности дальнейшей эксплуатации вверенного вам оборудования. И в случае потенциальной опасности существенного усугубления дефекта вплоть до создания аварийной ситуации, принять неотложные меры по выводу оборудования из эксплуатации.

И так, преддверием ремонта всегда является техническая диагностика оборудования. Теперь допустим, что вы диагностировали неисправность, которую необходимо устранять методом ремонта. Очевидно, что агрегат должен быть корректно выведен из эксплуатации и на время ремонта, в случае необходимости, заменен аналогом (если агрегаты не дублированы). Далее необходима предварительная очистка ремонтируемого агрегата перед разборкой. Эта процедура крайне желательна из тех соображений, что при последующей разборке, в агрегат попадет минимальное количество технической грязи.

Следующим этапом ремонт является разборка агрегата. Процедура, вроде бы и не сложная, однако она требует от ремонтника пристального внимания, предельной аккуратности и пунктуальности.

Очень кстати в этой ситуации окажется заводская инструкция по ремонту (мануал). В этой инструкции будет указана и последовательность разборки – сборки изделия, и таблица контролируемых размеров, и перечень предельных допусков на износ и искажение геометрии деталей, и специальный инструмент и приспособления, необходимые для проведения работ.

Об используемом инструменте необходимо несколько слов сказать отдельно:

- никогда не пользуйтесь первым попавшим под руку инструментом – это может повлечь за собой получение травм и даже увечий;

- использовать следует только качественный и специальный инструмент;

- для разборки узлов с прессовой посадкой используйте специальные съемники, в противном случае возможно повреждение деталей.

В процессе разборки никогда не надо забывать, что агрегат придется в последствии собрать. Поэтому, в случае отсутствия ориентирующих сопрягаемые детали отметок, заметьте, как они были установлены, а, лучше нанесите свои метки. В том случае, если установлено несколько однотипных деталей, обязательно пронумеруйте их и, наконец, отметьте на снятой детали «верх» или «перед» («фронт»), если деталь можно установить не однозначно (деталь осесимметричная). Когда агрегат разобран, все комплектующие детали необходимо тщательнейшим образом очистить.

На процессе очистки деталей необходимо остановиться несколько более подробно. Как правило, детали работающего агрегата или механизма подвержены загрязнению продуктами износа, если механизм не герметичен, то в него попадает пыль, ну а если агрегат имеет жидкую смазку, то на поверхности деталей может присутствовать слой продуктов разложения масла, удалить который оказывается очень не просто. Поэтому мойка деталей это самая грязная, монотонная и неприятная, но при этом крайне необходимая работа. Конечно, можно взять ведерко с дизтопливом, кисточку и тазик или много ветоши, но это очень непродуктивный и опасный метод. В этой связи, процесс очистки деталей стремятся механизировать.

Очистка деталей в заводских условиях на ремонтных предприятиях производится в специальных моечных машинах. Такие машины выпускаются промышленностью и конструкции их достаточно многообразны. Очистка поверхностей от загрязнений в таких машинах производится разными способами. Все машины используют моечные составы, рецептура которых, в основном, зависит от состава загрязнений и материалов, используемых в конструкции. В некоторых случаях, мойка деталей производится в несколько этапов с использованием разных моющих составов. В моечных машинах могут быть использованы: щелочные моющие составы; моющие составы на основе углеводородных продуктов; растворы с большим содержанием поверхностно-активных веществ и др. Все моечные машины работают по замкнутому циклу оборота моющих веществ и представляют собой закрытые объемные пространства. А для вторичного использования составов используются очистные устройства, так что, очевидно, что промышленная мойка это целый комплекс сооружений.

Мойка методом погружения с растворением загрязнений оказывается не всегда эффективной, поэтому в большинстве случаев используется т.н. «грязевая фреза», когда на очищаемые поверхности моющий состав подается через форсунки под высоким давлением – 15 – 20 МПа. Может также применяться пневмогидравлический способ очистки. В этом случае моющий состав подается на очищаемую поверхность сжатым воздухом капельным способом.

В последнее время довольно широкое распространение получили ультразвуковые мойки. Это не только прогрессивный, но и весьма эффективный способ очистки деталей от любых загрязнений. Правда, такие мойки довольно дороги, энергозатратны и имеют ограниченные габариты.

Ну а что же делать, когда нет никакой возможности попасть со своими деталями на мойку? В самом общем случае, можно рекомендовать к использованию для удаления жирных загрязнений Очиститель двигателя Nekker (ОАО”Химик” г. Луга), рис. 1.4. и активную пену Тайфун (ТМ Sitranol, ООО Ситра-Т, г. Санкт Петербург), рис. 1.5. для смывки Очистителя и сухих загрязнений. Составы наносятся на поверхность либо пневмогидравлическим способом, ну а если нет оборудования, хотя бы «мовильницы», можно нанести кистью или «триггером».

Рис. 1.4. Очиститель двигателя Nekker

 

Рис.1.5. Универсальное моющее средство – активная пена «Тайфун»

 

В любом случае, нужно отдавать себе отчет, в том, что в технологическом цикле очистки деталей используются достаточно вредные для здоровья и экологически опасные ингредиенты и соблюдение мер предосторожности – не простая формальность.

Следующим этапом в череде ремонтных мероприятий является дефектация деталей. Целью выполнения этих работ является оценка состояния деталей ремонтируемого оборудования и определение возможности их дальнейшего использования. Дело в том, что в процессе работы образуются не только износы, но и происходит релаксация нормальных напряжений, заложенных в деталь в процессе ее изготовления. Эти процессы по иному называют старением и именно они при безаварийной работе являются причинами многих бед, таких как искажение геометрии деталей, потеря линии вала, изгибы валов, а также появление усталостных разрушений, трещинообразование и т.д. И именно эти процессы, в совокупности с процессами износа, являются причинами потери работоспособности изделия. Таким образом, дефектация призвана выявить все накопленные дефекты вверенного вам оборудования.

В чем состоит процесс дефектации деталей? Первым делом производят пристальный внешний осмотр чистых деталей (уже упомянутым ранее органолептическим методом) на предмет выявления:

усталостных механических или термических разрушений – сколов, трещин;

видимых деформаций;

износов – выработки;

натиров и надиров на рабочих поверхностях и пр.

В общем, анализируется и оценивается внешнее состояние деталей с выявлением всех подозрительных нюансов.

Дальнейшее обследование деталей производится приборными методами, поскольку степень износа, величину деформации и меру потери геометрии детали можно определить только путем измерений. На практических занятиях вами будут проделаны основные операции по определению размеров и отклонений геометрии деталей. Одновременно, в первом приближении, вам предстоит научиться пользоваться измерительным инструментом. А сейчас просто констатируем, что основным инструментом для точного измерения диаметров валов, и наружных линейных размеров является микрометр (цена деления шкалы одна сотая миллиметра – «сотка» или 10 мкм), рис 1.6.

 

Рис. 1.6. Микрометры на различные диапазоны размеров

 

Для измерения внутреннего диаметра отверстий и внутренних линейных размеров используются нутромеры микрометрические или индикаторные (точность измерений идентичная микрометру), рис. 1.7 и рис. 1.8.

 

Рис.1.7. Нутромер индикаторный

 

Рис.1.8. Нутромер микрометрический

 

Если требуется определить отклонение от плоскостности детали, применяют лекальные линейки, рис. 1.9., или поверочные плиты, а величину отклонения измеряют плоскими щупами (с точность до 20 мкм).

Рис. 1.9. Линейки лекальные

Как правило, точности таких измерений вполне достаточно для дефектации используемого нами оборудования. В тех редких случаях, когда точность измерений требуется более высокая, используются оптические методы измерений, измерительные микроскопы.

При определении величины изгиба вала, используют «призмы» в качестве опор для вращения и индикаторную стойку с часовым или рычажным индикатором, который устанавливается на поверхность вала между опорами и при вращении вала регистрирует искажение линии. Если в вале есть торцевые центрирующие сверления, можно установить вал «в конуса» и проверить биение вала от центров, правда, для этой процедуры потребуется либо станок (токарный, круглошлифовальный) либо специальное приспособление без вращателя с конусами для установки вала, рис. 1.10. Сложнее выглядит процедура проверки линии вала в корпусных деталях. В самом простом случае, при многоопорном вале, можно использовать лекальную линейку и набор щупов. Более точным и сложным методом проверки линии вала является оптический способ, с использованием лазерных лучей.

 

Рис. 1.10. Проверка биения (прогиба) вала, установленного «в центра» во вращателе

На практике очень часто приходится сталкиваться с поиском трещин или внутренних дефектов деталей. Как уже отмечалось ранее, усталостные трещины это основная причина искажения геометрии детали и потеря прочности. Помимо этого, в ряде случаев через эти трещины возможно протекание технических жидкостей или газов. Визуальный поиск трещин не всегда дает результат. Поэтому приходится прибегать к всевозможным ухищрениям. Самый простой и доступный способ выявления трещин называется капиллярным. Этот способ хорош тем, что не требует специального оборудования. Основан он на том принципе, что некоторые жидкости, например керосин, обладают высокой проникающей способностью в поры и трещины. Поэтому достаточно нанести керосин на обследуемую поверхность на некоторое время, затем поверхность обезжирить, высушить и можно замелить (покрыть слоем мела). Если на поверхности детали есть трещины, то керосин из трещины не удалиться при сушке детали и будет сочиться, что и будет заметно на слое мела – он потемнеет, рис. 1.11.

 

Рис.1.11. Выявление трещин методом капиллярной дефектоскопии

Аналогичный эффект используется при ультрафиолетовом способе обследовании. В проникающую жидкость вводят специальный состав – люминофор, светящийся в свете ультрафиолетовой лампы. Вымытую деталь освещают специальной лампой и в ультрафиолетовом свете в специальных очках все места остаточного скопления люминофора будут выявлены по характерному свечению. Особенно этот метод эффективен при поиске течей технических жидкостей (охлаждающая жидкость, фреон рефрижераторной установки и системы кондиционирования и т.д.) в труднодоступных местах. Если в эту жидкость ввести люминофор, то по его свечению место утечки может быть выявлено достаточно легко.

Капиллярным способом могут быть проверены поверхности детали, а также выявлены места разрушений с образованием течей из внутренних закрытых полостей (например, рубашка охлаждения деталей ДВС). Необходимо отметить, что поиск трещин, проникших в закрытые полости деталей, может быть произведен методом опрессовки деталей. Такой метод может оказаться более действенным из тех соображений, что в этом случае деталь может быть нагрета до рабочей температуры, когда трещины «раскрываются» и течь из них усиливается. Примером может служить процедура опрессовки на предмет отсутствия течей головок блоков цилиндров (ГБЦ) (крышек цилиндров). Выглядит это следующим образом. Берут лист прозрачного толстостенного высокотемпературного пластика (стекла), резиновыми прокладками герметизируют каналы системы охлаждения на фланцевой поверхности газового стыка ГБЦ, лист прижимают струбцинами. После этих подготовительных мероприятий в закрытой полости рубашки охлаждения создают давление воздуха, а всю подсборку опускают в бак с горячей водой (поскольку трещины имеют тенденцию расширяться при нагреве) или иной жидкостью и ищут места появления пузырей воздуха из мест пробоя рубашки охлаждения (если такие имеют место быть).

Наряду с капиллярным методом дефектоскопии используются и другие, которые оказываются в ряде случаев более действенными и уместными. Существует метод поиска дефектов чугунных и стальных деталей при помощи магнитной дефектоскопии. Следует отметить, что использование этого метода требует последующего размагничивания деталей, что в кустарных условиях сделать затруднительно. В противном случае эта деталь будет притягивать к себе всю железную пыль, что будет препятствовать качественной сборке изделия. Метод использует эффект искажения магнитного поля в зоне трещины, когда магнитные поля вынуждены замыкатся по воздуху и их концентрация на кромках трещины максимальна.

Рис.1.12 Эффект применения магнитопорошковой дефектоскопии трещины вала

Применяются и более сложные способы дефектоскопии, к которым следует отнести ультразвуковые, рентгенографические и гаммаграфические методы. Эти методы требуют применения серьезного и весьма дорогостоящего оборудования. Ультразвуковой метод выявляет поверхностные трещины при облучении поверхности деталей ультразвуковыми волнами. По времени прохождения отраженного от поверхности детали сигнала можно достаточно точно определить расстояние от излучателя до отражающей поверхности. При сканировании поверхности в зоне трещины, расстояние до поверхности отражения увеличивается, что отразится на времени прохождения обратного отраженного сигнала и будет зарегистрировано приборами. Метод позволяет достаточно точно регистрировать не только сам дефект, но и глубину его проникновения в объем материала (глубину раскрытия трещины). В ряде случаев это может оказаться крайне важно для выполнения дефектации, поскольку производитель может допускать наличие трещин (до определенной глубины раскрытия) или пор на поверхности деталей.

Остальные из упомянутых методов выявления дефектов деталей позволяют заглянуть в объем материала и выявить структурные изменения до того, как они проявятся визуально. Эти методы являются весьма дорогостоящими и применяются для выявления скрытых дефектов ответственных деталей механизмов, например, качества отливок, сварочных швов и т.д. К таким методам относятся рентгенография и гаммаграфическое обследование материала детали.

После проведения дефектации оформляются в удобном виде результаты и анализируются полученные данные. На основании данных дефектации после анализа результатов принимается ответственное решение о возможности, целесообразности и способах ремонта оборудования. По результатам дефектации составляется ведомость, которая передается по инстанции.

На этом первый, самый важный, сложный и ответственный, а поэтому и самый дорогостоящий в плане оплаты работ этап ремонта заканчивается. Далее следует замена или восстановление деталей, о чем речь пойдет в следующем разделе.

 

 

2. ТЕХНОЛОГИИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ

ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Ранее были рассмотрены технологические мероприятия, предшествующие основной фазе ремонта. Теперь вы хорошо понимаете, как важно принятое на основании дефектации решение, которое является основой дальнейших действий. Поскольку, как отмечалось ранее, следствием работы любого оборудования является его износ, то при проведении ремонтных мероприятий ремонтникам приходится постоянно сталкиваться с изношенными или/и поврежденными деталями. Конечно, самым оптимальным решением возникшей проблемы является замена изношенной или поврежденной детали, но очень часто из экономических соображений это оказывается неоправданным и тогда приходится изыскивать возможности восстановления детали, утратившей работоспособность.

Очевидно, что за время существования нашей машинной цивилизации “технари” накопили огромный опыт в ремонте и восстановлении изношенных механизмов, а также разработали достаточно большое количество методов восстановления геометрии и размеров деталей.

Самым простым методом ремонта является переход на ремонтные размеры деталей. Конечно, этот метод применим в том случае, если он предусмотрен заводом изготовителем и такие ремонтные детали поставляются в запасные части. Примером этому может служить узел подшипника скольжения. В паре трения (твердая поверхность вала - мягкий антифрикционный слой) безаварийный износ, как правило, образуется на более твердой поверхности. Это происходит потому, что в большинстве конструкций узел работает с принудительным протоком масла под давлением, а мягкая поверхность антифрикционного слоя подшипника адсорбирует мельчайшие загрязнения, в том числе, и абразивные частицы высокой твердости, присутствующие в смазывающем масле. В результате поверхность антифрикционного слоя подшипника превращается в абразивный материал – шаржируется и работает как притир. Таким образом возникает износ поверхности вала. Поэтому в большинстве случаев производитель предусматривает возможность ремонтного уменьшения диаметра шейки изношенного вала, поставляя ремонтные втулки или вкладыши подшипника скольжения с ремонтным увеличением толщины стенки, от + 0,125 мм и более (0,25 мм и более на диаметр).

Аналогичные процессы износа происходят и в других парах трения механизмов, например, поршень ДВС – стенка цилиндра, шток клапана – направляющая втулка и т. д.

Рассматривая механизм износа вала подшипника скольжения, нужно иметь в виду, что опорная поверхность вала – шейка всегда имеет поверхностное упрочнение для повышения износостойкости. Это может быть термическая или химико-термическая обработка на определенную глубину слоя – от 30 мкм до 1,5 – 2 и более мм с сохранением прочности основного материала вала.

Термическая обработка предусматривает возможность повышения твердости материала путем закалки. А вы знаете, что не каждая конструкционная сталь способна при резком охлаждении переходить в мартенситную структуру - к этому способны только высокоуглеродистые стали. В тех случаях, когда деталь изготовлена из высокоуглеродистой стали или высокопрочного чугуна, закалку шейки вала производят индукторами с разогревом тонкого слоя поверхности токами высокой частоты (закалка ТВЧ). После отключения индуктора происходит быстрое охлаждением разогретого слоя поверхности за счет отвода тепла теплопроводностью в массив материала вала.

Если материал, из которого изготавливается вал, не подлежит закалке, тогда прибегают к методам химико-термической обработки поверхности. При этом производят диффузионное насыщение поверхностного слоя углеродом (цементация), азотом (азотирование) или одновременно и тем и другим (цианирование). Процесс цементации может производиться в твердом карбюризаторе (насыщающей средой является древесный уголь) при температуре 900 – 950 ^оС; в газовом карбюризаторе (в среде газов, содержащих углерод); в кипящем слое (слое мелких частиц – 0,05 – 0,2 мм корунда, через который проходит восходящий поток эндогаза с добавкой метана); в растворах электролита, насыщенного углеродсодержащими веществами – донорами – глицерин, ацетон, этиленгликоль, сахароза и др. (анодный электролитный нагрев до 450 – 1050 ^оС с созданием парогазовой оболочки) или в пастах (нанесение на поверхность углеродсодержащих материалов в виде суспензии, обмазки или шликера и нагрев ТВЧ). Азотирование проводится в среде диссоциированного аммиака NH₃ при температурах нагрева 500 – 700 ^оС. Цианирование происходит в специальных ваннах с расплавом цианида натрия при температуре порядка 820 - 950^оС. Главной целью упомянутых мероприятий является создание тонкого слоя материала способного повысить твердость при дальнейшей закалке ТВЧ.

Необходимо отметить, что наибольшая глубина упрочненного слоя достигается при термической обработке высокоуглеродистых сталей и чугунов. С одной стороны это хорошо – конструкция ремонтабельна и есть возможность ремонтного уменьшения диаметра вала без дополнительной обработки на упрочнение. С другой позиции – плохо, потому что закаленный материал одновременно с повышением твердости и износостойкости приобретает хрупкость, а это значит, что в условиях циклического нагружения материал склонен к образованию трещин и к разрушению детали.

Рассматривая вопросы упрочнения деталей необходимо отдельно отметить тот факт, что при наличии термохимической обработки, переход на ремонтный размер возможен только в случае восстановления упрочненного слоя. Принимая во внимание чрезвычайную сложность процессов, требующих весьма специфичного оборудования и отлаженных технологий, можно констатировать, что такое мероприятие возможно только в условиях завода-производителя.

Внимание! В том случае, если завод не предусматривает ремонтное уменьшение вала, скорее всего, вал выполнен из низкоуглеродистой стали, а его поверхность подвергнута химико-термической обработке (с целью создания износостойкого слоя), глубина которой не позволяет произвести перешлифовку в ремонтный размер.

Помимо рассмотренного примера с валом подшипника скольжения, поверхностное упрочнение материала применяется для целого ряда деталей механизмов (штоков клапанов, втулок цилиндров, кулачков распределительных валов, поршневых пальцев, шестерен и др.)

Возникает вопрос: что делать, если деталь аварийно изношена, ремонтных размеров нет (или все выбраны предыдущими ремонтами), а по экономическим или каким либо другим соображениям ее не заменить? Тогда вам, как ремонтникам, придется принять сложное и ответственное решение о том, каким способом вы будете восстанавливать изношенную деталь. Таких способов достаточно много и мы познакомимся с основными.

Прежде всего необходимо отметить, что поиск ремонтных решений процесс творческий и требует всестороннего анализа ситуации для принятия оптимального решения. Самым простым способом восстановления износа, а скорее, приведение узла в работоспособное состояние, является использование специальных химических составов, замещающих изношенный материал. Так, можно рекомендовать к использованию специальные анаэробные клеи, выпускаемые, например, концерном ХЕНКЕЛЬ под торговой маркой ЛОКТАЙТ, рис. 2.1.

 

 

Рис. 2.1. Восстановление изношенной посадки подшипника с использованием Loctite 638

 

Что такое анаэробное соединение? Это такое жидкое или пастообразное вещество, которое полимеризуется при условии наличия металла и отсутствия воздуха, создавая достаточно прочный слой материала (до 0,25 и более мм). Этот продукт весьма удобен для восстановления посадочных мест подшипников качения, дистанционных втулок, шкивов, шестерен и т.п. Метод не требует сложных механических обработок и специальных подготовок поверхностей для нанесения анаэробов. Такой способ вполне приемлем, как временное решение многих проблем, связанных с ослаблением посадок деталей. Однако он не допустим для использования восстановления посадок обойм подшипников скольжения, особенно в случаях, когда подшипник разъемный.

Следующий по сложности и технологичности метод назовем методом завтуливания деталей. Этот метод заключается в том, что изношенный материал детали замещается аналогичным материалом, который устанавливается на изношенную цилиндрическую поверхность (внутреннюю или наружную). Метод предусматривает наличие металлорежущего оборудования (шлифовальных, токарных, расточных и др. станков) и заключается в следующем. Если позволяет конструкция (а для этого требуется отдельный анализ), изношенная поверхность детали предварительно обрабатывается «как чисто» в произвольный или назначенный вами размер для удаления искажений геометрии изношенной детали, после чего изготавливается втулка, которая запрессовывается (напрессовывается) в (на) обработанную деталь. Втулку желательно изготавливать с припуском под чистовую обработку в номинальный восстанавливаемый размер. Необходимо учитывать, что устанавливаемая втулка должна обладать собственной прочностью, в частности для поддержания прессовой посадки.

Очень близко по идеологии к вышеописанному методу находится так называемый метод «пластинирования». В этом случае ремонтная втулка изготавливается из специальной пластины определенной длины и требуемой ширины путем скручивания в вальцах и затем перепрессовывается из оправки в деталь (для отверстий) или закрепляется контактной сваркой на валу. Можно долго спорить о недостатках этого метода, но он оказывается достаточно эффективен в ряде безысходных ситуаций.

Что нужно иметь в виду при назначении этих методов восстановления? Никогда не следует забывать, что теплоотвод от детали в случае установки проставок оказывается нарушенным за счет образовавшегося барьера контактного теплоотвода. Поэтому, в тяжело нагруженных в тепловом отношении конструкциях, этот метод нужно применять с особой осторожностью.

Далее рассмотрим методы восстановления с использованием специфических процессов и первым рассмотрим метод «наплавки». Вы, наверное, представляете, как работает электродуговая сварка, когда за счет поддержания электрической дуги производят расплавление материала свариваемых заготовок с формированием «ванны» свариваемого металла, где образуется сплав с добавлением присадки в виде электрода (для электродной сварки) или сварочной проволоки (при сварке полуавтоматами и автоматами). С целью изоляции поверхности «ванны» от воздействия кислорода воздуха электроды имеют обмазку, которая под воздействием высоких температур образует инертную среду, укрывающую зону сварки, или в зону сварки принудительно вводят инертный газ (углекислый – СО₂ или аргон), препятствующий окислению металла. Этот же эффект используется и в методе наплавки для восстановления размеров и геометрии изношенных деталей.

Для реализации метода наплавки, помимо металлообрабатывающих станков, требуется специфическое и дорогостоящее сварочное оборудование. В частности, для наплавки цилиндрической поверхности потребуется вращатель и инверторный или трансформаторный агрегат для наплавки. В качестве присадки используется специальная проволока, а для создания инертной среды уже упомянутый аргон или СО₂. Деталь предварительно обрабатывается под наплавку, а после наплавки обрабатывается в требуемый размер. Технология процесса должна быть тщательнейшим образом подобрана, выверена и соблюдена, в противном случае, ни о каком качестве восстановления речи идти не может. Отдельно необходимо отметить, что процесс наплавки, в описанном виде, по сути своей, остается сварочным производством со всеми вытекающими из него негативными последствиями. Поэтому многие ремонтники его недолюбливают (и правильно делают), и применяют крайне ограниченно для определенных материалов. Это обусловливается тем, что, во-первых, при наплавке локально создаются высокие температуры (температура плавления стали около 1700 ^оС), что при остывании способно создавать высокие внутренние термоусадочные напряжения в массиве материала и вызвать деформацию детали, во вторых, наплавленный материал может содержать поры, которые потенциально являются концентраторами напряжений и источниками разрушения детали. Более того, наплавленный слой, в ряде случаев, склонен к образованию закалочных трещин, которые прорастают глубоко в тело детали и вызывают усталостное разрушение.

Негативных вышеупомянутых последствий можно избежать, если вместо наплавки для восстановления детали применить метод напыления. В то время как при наплавке происходит межмолекулярное перемешивание (диффузия) материалов детали и присадки в расплавленном металле, то при напылении это явление происходит лишь частично.

Напыление это самый дорогой, самый высокотехнологичный и самый сложный из всех рассмотренных процессов восстановления изношенных деталей. Напыление производится специальными порошками. Напылить можно практически любой материал, придавая покрытию самые разнообразные свойства (антифрикционные, противоизносные, теплоизоляционные, коррозионностойкие и др.). Гранулы напыляемого порошка разгоняются в потоке до больших скоростей, разогреваются и направляются на восстанавливаемую поверхность. При этом поверхность должна быть подготовлена – тщательно очищена, обезжирена и активирована путем пескоструйной обработки. При ударе гранул напыляемого материала о поверхность детали, происходит преобразование их кинетической энергии в тепловую, и предварительно разогретый в газовом потоке материал гранулы порошка сцепляется с поверхностью детали, обеспечивая тем самым адгезионную прочность покрытия. Тоже самое происходит с последующими слоями нанесенного покрытия, которые обеспечивают коггезионную прочность покрытия. Таким образом, напыленный слой материала не представляет собой целостный монолит спеченного материала, как это имеет место быть в наплавленном слое, а является пористой чешуйчатой структурой. При этом кажущаяся плотность покрытия редко достигает 80%.

Толщина напыленного слоя составляет 0,5 – 1 и более мм на сторону (1 – 2 мм на диаметр) С увеличением толщины напыленного слоя свыше 1 мм падает коггезионная прочность покрытия из за роста напряжений. Поэтому толщину слоя покрытия стараются ограничить 2 мм на сторону с учетом последующей обработки (чтобы толщина покрытия после мехобработки составляла 0,5-0,7 мм на сторону). Напыление это многослойная структура, состоящая, как минимум, из двух слоев материалов – материала «подслоя» и основного материала покрытия. Подслой обеспечивает высокую адгезию напыления к материалу детали, а основной материал – придает требуемые свойства поверхности.

Существенным преимуществом напыления является то, что деталь в процессе восстановления не подвергается высокому нагреву, и температура ее не превышает 300 ^оС (в основном 100 – 150 ^оС). Благодаря этому, удается избежать высоких внутренних термических напряжений в детали и, как следствие, ее деформаций. При этом практически не происходит изменения свойств материала восстанавливаемой детали за счет внедрения в ее поверхность инородных материалов (как это происходит при наплавке).

Напыление широко используется в машиностроительном производстве, но нас интересует в данный момент применимость метода для восстановления работоспособности деталей.

Для восстановления деталей применяют методы газотермического напыления, рис. 2.2.

 

Рис. 2.2. Газотермическое напыление

 

Самым эффективным и универсальным способом можно считать метод плазменного напыления, когда разогрев частиц порошка производится под воздействием газового потока, разогретого низкотемпературной плазмой. Для этого в состав установки для напыления включен плазматрон, который генерирует стабильный плазменный поток, в который дозатором подаются гранулы порошка для нагрева и последующего переноса на деталь, рис. 2.3. В качестве плазмообразующего газа, для удешевления процесса, часто используется воздух, хотя вряд ли это лучшая среда для организации процесса, поэтому, в отдельных случаях, могут применяться иные газы или их смеси, например, инертный азот или аргон. Разогнанные в плазменной струе до 100 – 150 м/с частицы порошка направляются на поверхность, создавая слой напыленного материала, который в последствии подвергается механической обработке с целью восстановления номинального размера. Универсальность метода заключается в том, что материалом порошка для напыления может быть не только металл, но и керамика, что принципиально позволяет создавать покрытия с уникальными свойствами.

 

Рис.2.3. Принципиальное устройство плазматрона

 

Широко апробированным (с 60-х годов прошлого века) и достаточно простым способом напыления признается метод электрометаллизации. Метод предусматривает использование специальной проволоки - электродов, а не порошка. К двум электродам подводят напряжение, в зазоре поджигается дуга, в которой проволока плавится и затем капли расплавленного материала воздушным (или газовым) потоком переносятся на поверхность детали, образуя напыленный слой, рис.2.4. Необходимо отметить, что такой метод, в отличие от плазменного напыления, обеспечивает равномерное распределение температуры напыляемого металла.

 

Рис. 2.4. Схема действия установки для электродугового напыления (электрометаллизация): 1- проволока для напыления (электрод); 2-кабели подвода напряжения; 3- направляющие ролики; 4-направляющие электродов; 5-воздушное сопло; 6-расплавленнный металл.

 

Более дешевым, простым и доступным способом напыления является газопламенное напыление, Используется метод, как и предыдущий, для нанесения металлов, причем напыляемый материал может быть как в виде порошка, рис.2.5, так и прутка (проволоки) рис.2.6.

 

Рис.2.5. Схема газопламенного напыления порошком

В этом методе разогрев и плавление материала для напыления производится под воздействием тепла, выделяющегося при сгорании в среде кислорода горючих газов (ацетилена, метана, водорода и др.), т.е. исключается необходимость использования дорогостоящей и энергозатратной плазменной или электродуговой установки. Капли или гранулы материала газовым потоком переносятся на восстанавливаемую поверхность, создавая напыленный слой, который в последствии также подвергается механической обработке. Как это всегда бывает в технике, простота и дешевизна процесса не всегда предопределяет высокое его качество – слабо контролируемый процесс горения провоцирует перенос продуктов неполного сгорания в напыляемый материал, что значительно снижает адгезионную и коггезионную прочность покрытия. Поэтому газопламенные покрытия, как правило, это покрытия с плохо нормируемым качеством.

 

 

Рис.2.6. Схема газопламенного напыления присадочной проволокой

 

Очень близок по природе к созданию газопламенных покрытий, но более эффективен и сложен процесс детонационного напыления. Как понятно из самого названия, это напыление производится посредством направленного взрыва смеси горючего газа с кислородом и инертным разбавителем (например, азотом). Взрыв производится в специальной упрочненной трубе. На выходе в газовый поток дозатором вводят порошок для напыления на поверхность детали, рис 2.7. Благодаря высокой энергии потока, гранулы развивают скорость 600 – 1000 и более м/с, а это, в свою очередь обеспечивает создание прочного и плотного напыленного слоя (плотность напыления максимально приближена к плотности спеченного материала).

 

Рис.2.7. Схема детонационного напыления

 

Существуют и другие виды напыления, однако на этом остановимся и поговорим о восстановлении деталей с использованием еще одного способа – метода создания гальванических покрытий. Как вам, наверное, известно, гальванизация является химическим процессом, протекающим под воздействием электрического тока в растворе и вызывающим осаждение химических элементов на поверхности электродов. Если в качестве одного из электродов использовать деталь, то за счет осаждения возможно наращивание слоя материала на ее поверхности для придания ей специфических свойств. Материалы, которые наносят посредством гальванизации достаточно разнообразны. Это может быть свинец или олово для образования приработочного антифрикционного слоя поверхностей вкладышей подшипника скольжения (гальваническое оловянирование); медь для придания антикоррозионных свойств деталям, работающим в высокотемпературных условиях (гальваническое меднение); хром, который вместе с антикоррозионными свойствами придает антифрикционные и противоизносные свойства (гальваническое хромирование); никель; цинк и т.д.

Методы создания гальванических покрытий могут быть использованы также для восстановления изношенных деталей. Метод хорошо применим для восстановления изношенных штоков клапанов, поверхностей втулок и др. деталей. Что нужно иметь в виду при выборе этого метода восстановления. Во-первых, создание гальванических покрытий это достаточно продолжительный по времени процесс. Во-вторых, для проведения процесса требуется специальная кропотливая и скрупулезная подготовка детали, в противном случае покрытие может «отшелушиться» в процессе работы и нанести непоправимый урон сопрягаемым деталям. В третьих, наращивание материала, в виду специфики процесса, может происходить достаточно неравномерно по причине неравномерного распределения заряда по поверхности детали сложной конфигурации (особенно на острых кромках). И, наконец, важно понимать, что гальваническое производство является крайне вредным и экологически небезопасным.

Перейдем к рассмотрению отдельных вопросов, связанных с восстановлением деталей, подвергнувшихся не износу, а разрушению. Аварийные разрушения могут носить достаточно многообразный характер и прежде чем приступать к устранению последствий, важно понять причину их возникновения. Конечно, самой распространенной причиной аварий при нормальной грамотной и квалифицированной эксплуатации оборудования является усталостное разрушение материала под воздействием переменных механических и/или термических нагрузок. И, если при разрушениях, носящих случайный характер, существуют методы их восстановления, то, необходимо констатировать, что в случае усталостных разрушений эти методы могут оказаться малоэффективны и вряд ли обеспечат долгосрочное решение проблемы. (Материал конструкции просто устал и требует замены.)

Самыми неприятными являются поломки корпусных деталей. В большинстве случаев корпусные детали изготавливаются из чугуна (серого или высокопрочного) или из алюминиевых сплавов методом литья. При разрушении этих, как правило, дорогостоящих деталей всегда первым побуждением ремонтника является их восстановление. Предпочтение при восстановлении следует отдавать самым разнообразным механическим методам (установка утраченных частей на резьбовые соединения, заклепки, штифты) и тут надо проявить незаурядную смекалку и воспользоваться всем своим опытом, в том числе и конструкторским. И только в крайних случаях, в безвыходных ситуациях можно применять восстановление методом сварки.

При сварке любых металлов совершенно невозможно избежать возникновения термоусадочных напряжений и, связанных с ними, деформаций. Если при изготовлении точных сварных изделий предусматриваются припуски на последующую финишную обработку сварных деталей, то при восстановлении, естественно, таких условий обеспечить невозможно. Поэтому нужно «сто раз отмерить» прежде чем прибегнуть к сварочным работам при восстановлении. Кроме того, нельзя забывать о том, что чугун это крайне сложно свариваемый материал. Сварка чугуна может производиться только после равномерного нагрева всей детали до температуры не менее 600 - 650^оС (малиново-красное свечение). После сварки для релаксации напряжений и восстановления структуры материала в сварочном шве деталь очень медленно остужают вместе с печью. В противном случае, чугун в месте сварки «отбелится», станет чрезвычайно хрупким и потеряет прочность.

Что касается сварки алюминия, то это тоже далеко не простой процесс. Алюминий это материал, обладающий высокой теплопроводностью, поэтому разогреть место сварки оказывается не просто. Кроме того, это высоко активный металл и при попадании кислорода к месту расплава, материал будет быстро окисляться. Поэтому сварку алюминия выполняют в среде инертного газа аргона (аргоновая сварка).

Для заделки трещин или каверн в деталях для восстановления герметичности (но не прочности!) может быть предложен старый проверенный способ установки ряда штифтов или шпилек. Для этого по контуру дефекта отсверливаются отверстия с шагом приблизительно 1,2 – 1,5 диаметра отверстий (наружных диаметров резьбы), рис. 2.7(а). В отверстия на специальный анаэробный уплотнитель резьб (уже ранее упомянутый Локтайт) устанавливаются штифты или шпильки (точнее вклеиваются), изготовленные из материала, аналогичного материалу ремонтируемой детали. После полимеризации герметика производится предварительная зачистка ряда установленных деталей и после этого между установленными шпильками сверлится следующий ряд отверстий, которые частично перекрывают установленные шпильки (штифты), рис 2.8(б). В отверстия опять устанавливаются такие же шпильки (штифты). В результате трещина оказывается наглухо закрыта рядом перекрывающихся цилиндрических деталей. Метод довольно трудоемкий, но оно того стоит!

 

Рис.2.8. Заделка трещин штифтами

 

Перейдем к вопросу ремонта резьбовых соединений. Резьбовые соединения это постоянная «головная боль» ремонтника. Не квалифицированное вмешательство в процесс обслуживания и проведение текущего ремонта очень часто заканчивается разрушением «срывом» резьбы. Ремонтники знают, что использовать можно только качественный крепеж требуемого класса прочности, поскольку установка и попытки обтяжки крепежного изделия с неполной резьбой однозначно повлечет за собой разрушение резьбы не на этой, а в ответной детали. Профессионал не постесняется использовать динамометрический ключ (см., например, рис. 2.9) при сборке, как бы не была «набита» его чувствительная рука, никогда не будет использовать разовый крепеж дважды и уж точно не допустит попадание в глухое резьбовое отверстие герметика или консистентной смазки. Но даже при правильном обращении с резьбой, она имеет тенденцию к износу и тогда возникает извечный вопрос.

 

 

Рис.2.9. Динамометрические ключи на различные диапазоны моментов затяжки.

 

Как правило, наиболее болезненными представляются проблемы, связанные с разрушением резьбы в корпусных или иных дорогостоящих деталях (фланцы, валы, шестерни и прочие). В первую очередь, для внутренних резьб болтовых соединений определитесь, нет ли возможности увеличить глубину резьбы. При благополучном стечении обстоятельств, резьбу дорезают в глубину и тогда, если допускает конструкция, целесообразно установить шпильку вместо болта, поскольку в этом случае внутренняя резьба нагружается более равномерно по всей длине. При установке шпильки уместно будет воспользоваться анаэробным резьбовым фиксатором Локтайт 270 сильной фиксации, который придаст дополнительную прочность соединению. Применение этого приема оказывается неприемлемым для подвижных вращающихся деталей, в случае возможного нарушения балансировки.

Если конструкция детали не допускает углубления резьбового отверстия, возможен переход на больший диаметр резьбы. Что нужно иметь в виду при выборе ремонтного размера? Диаметр отверстия под резьбу приблизительно можно определить из диаметра резьбы за минусом шага. Поэтому, к примеру, сорванную основную резьбу М6 можно заменить на М7х1(правда, такой крепеж нужно еще иметь), М8х1 – на М9х1, а вот М10х1,5 (основная) на М11х1,5 заменить нельзя, т.к. резьба в отверстии получится не полной. Потребуется рассверлить отверстие и нарезать М12. При этом не следует забывать о балансировке подвижных узлов и деталей.

В том случае, когда сорвана резьба под специальный крепеж (например, призонный болт) и переход на ремонтный размер резьбы не возможен, ситуация осложняется. Но главный лозунг ремонтников – безвыходных ситуаций не бывает! Проблема решается установкой футорки. Футорка - это ремонтная вставка в виде втулки, на внутреннем и внешнем диаметре которой нарезаны резьбы, рис. 2.10.

 

Рис2.10. Резьбовая футорка.

Футорки производятся серийно, например, для упрочнения резьбы в мягких или сыпучих материалах. При ограниченных габаритах для установки, футорку изготавливают индивидуально на токарно-винторезном станке «шаг в шаг», когда гребень внутренней резьбы совпадает с впадиной наружной (очевидно, что шаг резьб должен быть одинаковым). В этом случае для прочного материала футорки достаточно толщины стенки в 1 мм. В последнее время в продаже появились ремкомплекты резьб, состоящие из набора специальных сверл, метчиков и вставок в виде пружин, имеющих соответствующий шаг и профиль резьбы. Однако ремкомплекты ориентированы только на наиболее используемые размеры резьб, рис.2.11.

 

 

Рис.2.11. Набор для ремонта резьбовых отверстий

 

Крайне сложной представляется ситуация, когда требуется отремонтировать резьбовое соединение, во внутренней резьбе которого остался оборванный фрагмент крепежного изделия. Дело в том, что разрыву предшествует деформация и, следовательно, в месте разрыва шаг резьбы окажется изменен, а это значит, что оборванный фрагмент находится в резьбе в заклиненном состоянии. Единственным возможным путем ремонта в таком случае является высверливание заклиненного фрагмента. Правда, если снаружи остается какой то участок, можно рискнуть к нему привариться, но тогда существует реальная угроза нарваться на крупные неприятности. Очень часто ответственный крепеж изготавливают из углеродистой слаболегированной конструкционной стали, и после сварки сталь может стать хрупкой и увеличить твердость. При попытке отворачивания, может произойти излом приваренного элемента, а оставшийся закаленный фрагмент будет крайне сложен в дальнейшей механической обработке. Кроме того, нужно понимать, что одним из электродов (обычно – минусовой) при сварке окажется корпусная деталь и ток пойдет к поврежденной детали через резьбу, а, следовательно, произойдет контактная сварка фрагментов резьбы, что может усугубить ситуацию.

Поэтому можно сразу морально настраиваться на ответственную, аккуратную и неспешную работу. Сначала место излома нужно постараться зачистить, чтобы правильно разметить центр. Если есть возможность изготовить кондуктор для сверла, то его обязательно нужно изготовить. В качестве направляющей для кондуктора может быть использована ответная деталь. Сначала сверление производят сверлом малого диаметра с заданием направления и корректировкой центра. Это важный момент по той причине, что ошибка может привести если не к потере детали, то к очень большим хлопотам. Мы уже отмечали, что основными материалами корпусных деталей являются чугун и алюминиевые сплавы, которые не обладают прочностью стали и просты в мехобработке. При уводе сверла в материал корпуса, при потере направления или центра, скорректировать процесс уже не удастся, и сверло будет сбрасывать в более легко обрабатываемый упомянутый материал. Диаметр сверла выбирают из расчета того, что бы в отверстие можно было бы установить либо специальный инструмент – экстрактор, рис. 2.12, либо биту с шести (TORX) или двенадцатигранной звездочкой, рис. 2.13.

 

Рис.2.12. Набор экстракторов

 

Рис.2.13. Наборы бит.

Попытки отворачивания следует производить крайне аккуратно, поскольку удалить остатки обломанной биты или экстрактора, изготовленных из высококачественной инструментальной термообработанной стали простыми методами вам вряд ли удастся. При попытках отворачивания обязательно используйте «жидкий ключ» (самый распространенный – WD-40), который поможет высвободить резьбу и удалить фрагмент. Если попытка не удалась, рассверливание отверстия в следующий диаметр (увеличенный на 1-2 мм) следует производить левым сверлом. Дело в том, что по мере выборки материала, резьбовая часть постепенно теряет прочность и по этой причине возможно высвобождение фрагмента резьбы, а при рассверливании отверстий сверло имеет тенденцию «подкусывать», особенно на выходе, - в этот момент и происходит страгивание и удаление обломыша. На последнем этапе резьбу «прогоняют» метчиком или калибром для удаления остатков материала и/или коррозии.

Что касается разрушения наружных резьб, то это, в первую очередь, относится к хвостовикам валов. Сначала нужно оценить возможность восстановления: если резьба испорчена в месте захода, то это место исправляется относительно просто – можно убрать участок деформированной резьбы и прогнать (поднять) резьбу гайкой или леркой. Если резьба разрушена полностью, тогда самый простой способ восстановления вала – переход на ремонтную резьбу уменьшенного диаметра. Если такой вариант не возможен, тогда остается только произвести наплавку и нарезать резьбу заново. При этом нужно понимать, что достижение первоначальной прочности резьбового участка оказывается весьма проблематично.

И последнее – восстановление шпоночных пазов. Конечно же, методы восстановления узла зависят от масштабов разрушений. В том случае, если диаметр вала не пострадал и, в основном, сохранил свою геометрию можно рассмотреть вопрос о переходе на шпонку увеличенного размера или установить сегментную шпонку вместо призматической, а можно установить шпонку ступенчатую. Если шпоночный паз восстановить нельзя, всегда существует возможность перенести место расположения шпонки. Правда, в том случае, когда шпонка, помимо прочих, несет функцию ориентации (например, при фазировке), возникает необходимость переноса отметок, но с этим справиться легко. В том случае, когда нарушен диаметр посадки, диаметр либо восстанавливают методом завтуливания, либо наплавляют с последующей механической обработкой поверхности и восстановлением шпоночного паза, а при возможности, просто переходят на ремонтный уменьшенный диаметр вала. Ответную деталь узла также приходится ремонтировать в зависимости от принятого способа ремонта вала. Для этого в большинстве случаев ее растачивают и завтуливают с фиксацией втулки (фланцевым соединением, установкой на штифты, наконец, сваркой).

РЕМОНТ МЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

СЭУ

В предыдущих разделах были рассмотрены вопросы, связанные с первыми технологическими стадиями ремонта энергетического оборудования СЭУ. В настоящем разделе представлен весь комплекс технологических операций по проведению капитального ремонта самого сложного энергетического оборудования, которым является поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Рассмотрим этапы ремонта механизмов и элементов систем самой распространенной среднестатистической конструкции ДВС (классической).

После предварительной мойки агрегата в сборе производится разборка механизмов и агрегатов систем двигателя. Разборка двигателя должна производиться на специальных (или универсальных) монтажных стендах (рис. 3.1) с обязательным использованием специального инструмента и приспособлений. Снятые детали маркируют и тщательнейшим образом очищают от моторного масла и продуктов его разложения.

Рис.3.1. Монтажный стенд (стапель) для малоразмерного двигателя

Далее производится дефектация деталей. Что нужно иметь ввиду при визуальном осмотре деталей? Наиболее пристальное внимание следует уделять тем деталям и узлам, к работе которых были нарекания в эксплуатации. Так, бессмысленно искать трещины в блоке, крышке или гильзе цилиндра, если охлаждающая жидкость не уходила из системы, а масло не вытекало из картерного пространства; не стоит искать согнутых шатунов, если двигатель работал равномерно; нет нео