Наиболее распространенным способом восстановления деформированных деталей, не имеющих трещин и износа поверхностей до недопустимых пределов, является куз­нечная правка. Чаще других деформируются (изгибаются) детали машин, имеющие малые размеры по сечению и толщине и большие по длине и ширине. К таким дета­лям относятся валы, оси, рычаги, ободы, балки, швел­леры рам и т. п. Правку их выполняют в холодном или в горячем состояниях. Холодную правку применяют только для малоответственных деталей, так как после правки они со временем теряют свою первоначальную форму и снова изгибаются. Для снятия внутренних напря­жений, образовавшихся при холодной правке, ответ­ственные детали, если позволяют их размеры, подвергают среднему отпуску (см. рис. 8.2), т. е. нагревают до тем­пературы 400 °С, а затем медленно охлаждают на воздухе или в песке.

Правят детали и сборочные единицы на наковальнях или правильных плитах (см. рис. 7.12, е) кузнечными молотами и с помощью специальных приспособлений и стендов.

Способы холодной правки валов и осей показаны на рис. 12.1. Валы или оси укладывают в призмы выпук­лостью вверх и выправляют их с помощью ручного при-приспособления (рис. 12.1, а) или винтового пресса (рис. 12.1, б). Валы или оси из низкоуглеродистых и сред-неуглеродистых сталей выправляют двойной правкой. Для этого вал или ось укладывают в призмы выпуклой стороной вверх (рис. 12.1, в) и изгибают их на //i (рис. 12.1, г) в несколько раз больше первоначального

Рис. 12.1. Способы правки стержней и валов

прогиба Н. После снятия нагрузки прогиб вала в обрат­ную сторону будет приближенно равен первоначальному прогибу Н. Затем вал поворачивают на 180° (рис. 12.1, д) и гнут его до устранения прогиба (рис. 12.1, е).

Валы диаметром более 30 мм, изготовленные из высоко­углеродистых сталей, сначала нагревают в местах прогиба в горне или газовой горелкой до температуры 750 ... 800 °С (светло-вишневый цвет каления), а затем выправляют с помощью кувалды и обжимок с достаточно большой точностью.

Валы, изготовленные из труб, для предохранения от смятия перед правкой засыпают сухим песком, а в торцо­вые отверстия забивают деревянные пробки. Правку следует вести осторожно, чтобы не допустить раскрытия шва трубы. Небольшие местные деформированные места устраняют в холодном состоянии. Если же шов раскро­ется, то его заваривают газовой сваркой.

Скрученные валы в средней части нагревают до тем­пературы 830...900°С (красный цвет каления). Один конец вала зажимают в тисках, а другой поворзчивают в направлении, противоположном направлению скручи­вания (см. рис. 7.17). Если вал термически обработан,

то после правки с нагревом нагреваемые участки необ-" ходимо снова термически обработать. |

Погнутые закаленные валы или валы из среднеугле-родистой стали выправляют способом холодного наклепа. ] Для этого вал укладывают на наковальню выпуклостью вниз (рис. 12.2, а) и носком небольшого молотка наносят частые, но не сильные удары по валу, начиная от середины к концам его. Молоток должен быть с клинообразным задком (см. рис. 3.2, в) без забоин. В результате образо­вания наклепанного слоя вал выпрямляется (рис. 12.2, б). После такого выпрямления получают почти нулевое бие­ние и термическая обработка в этом случае не требуется."

Раскосы, поперечины, косынки и другие детали, легко снимаемые с рам и других частей машины, правят на нако­вальне или правильной плите (см. рис. 7.12, е) в холод­ном и горячем состояниях.

Небольшие детали с прямоугольным сечением можно выправлять так же, как валы и оси, или с помощью простейшего винтового приспособления, показанного на рис. 12.3, а.

Изогнутые крупные детали и сборочные единицы из проката в виде балок обычно выправляют с помощью домкратов и несложных винтовых приспособлений.

В приспособлении <рис. 12.3. б) выправляют балки рам 3 усилием от домкрата 6. Домкрат устанавливают на брус /, к которому прикреплены хомуты 2, между хому­тами на домкрат укладывают погнутую балку рамы 3, выше ее в отверстия хомутов вставляют пальцы 4 и между полками устанавливают шпильки 5 с гайками, которые предохраняют полки балки от дополнительной дефор­мации.

Приспособление, показанное на рис. 12.3, в, состоит из винтового механизма 7, коробки 8, сваренной из двух швеллеров, и хомутов 9. Место прогиба у швеллера10

нагревают до температуры 800 °С (светло-вишневый цвет каления), с помощью хомутов приспособление устана­вливают на швеллер и винтовым механизмом швеллер

выправляют.

Приспособление для правки отогнутых полок швел­лера показано на рис. 12.4. Оно состоит из стойки /, зажимной накладки 4 и болта^З. Швеллер 2, нагретый до температуры 650 ... 750 °С (вишневый цвет каления) в ме­сте деформации, устанавливают на стойку и прижимают с помощью зажимной накладки и болта, а затем ударами кувалды выправляют деформированное место швеллера.

Скрученный швеллер 3 рамы (рис. 12.5) можно пра­вить на правильной плите / со шпильками 2 с помощью приспособления, состоящего из скобы 6 и изогнутого рычага 4, на который, для создания большого усилия,

насаживают трубу 5.

Такие приспособления можно использовать для правки швеллеров и других прокатных профилей, не отделяя их от рамы или других частей машины.

Технологию правки фасонных деталей можно показать на примере правки металлического обода колеса сельско-

Рис. 12.3. Приспособление для правки изделий типа балок

Рис. 12.4. Правка отогнутой Рис. 12.5. Правка скрученного стенки швеллера швеллера

хозяйственной машины. Сечения таких колес бывают са­мых разнообразных форм: плоской прямоугольной, низ-кокорытной, кругложелобчатой, плоскожелобчатой и др.

Деформированный обод колеса правят в кузнице. Если обод очень деформирован и не поддается правке в холод­ном состоянии, то его предварительно надо нагреть до температуры 800 ... 850 °С в горне или с помощью газовой горелки. Обод с плоским прямоугольным сечением пра­вят на наковальне гладилкой и кувалдой. Обод со слож­ным профилем правят в специальном приспособлении (рис. 12.6), состоящем из плиты /, откидной скобы 4, оси £ и сменных обжимок 2 с рабочей поверхностью, вы­полненной по форме обода. Нагретый деформированный обод 5 устанавливают между обжимками и ударами ку­валды 3 по откидной скобе выполняют правку обода, поворачивая его по мере необходимости. Поворот осуществляется свободно благодаря откидной скобе.

Погнутые спицы колеса выправляют на подставке ударами молотка или кувалды. При значитель­ном изгибе спиц их на­гревают в кузнечном гррне или газовой горелкой до температуры 750 ... 800 °С (светло-зишневый цвет ка­ления) и правят на нако­вальне.

Рис. 12.6. Приспособление для правки обода колеса

Выправленные детали из профилей и фасонные детали после правки можно укрепить косынками, ребрами жёст­кости и накладками, иначе они будут снова деформиро­ваться при приложении усилия.

Валы

Основными дефектами валов центробежных насосов являются прогиб, износ шеек, шпоночных канавок и резьб. Аварии с валами насосов при перекачке нефти и нефтепродуктов приводят к серьезным последствиям, поэтому к выбору материалов, технологии изготовления и ремонту валов необходимо подходить очень серьезно.

Искривление валов обычно происходит в результате выхода из строя подшипников или задевания частей ротора за неподвижные детали насоса.

Задевание ротора возможно при износе подшипников скольжения или неправильной радиальной и осевой центровке его в корпус, в результате чего зазор между вращающимися деталями ротора и не вращающимися деталями корпуса распределяются неправильно. При выявлении указанных неисправностей необходимо произвести перецентровку ротора с доведением зазоров до нормальных размеров.

Шейки вала изнашиваются в основном в результате попадания механических примесей в узел подшипника, а также при некачественной или недостаточной смазке. Шейка вала вырабатывается неравномерно, при этом теряется чистота поверхности.

Резьбы и шпоночные канавки изнашиваются в результате многократной разборки и сборки от механического воздействия.

Способ и технология ремонта вала в каждом конкретном случае зависят от характера и размеров дефекта, а также технической оснащенности ремонтной базы. Погнутые валы выправляют механически в холодном состоянии или при нагревании. Первый способ прост и позволяет добиться достаточной точности, однако при этом на отдельных участках вала возникают перенапряжения, вследствие чего заметно снижается его усталостная прочность. Правку производят с помощью пресса или домкрата.

Для термической правки вал устанавливают в центрах токарного станка выпуклостью вверх. Участок вала, имеющий наибольший изгиб, закрывают асбестовым листом, который имеет окно для нагрева дефектного участка. Нагрев с применением горелок ведут интенсивно до температуры 500-5500С (нагретый участок должен принять едва заметный темно-красный оттенок). Нагретое место вала закрывают асбестом во избежания закалки. Если после этого вал не выпрямился, его повторно разогревают.

По окончании правки вала его нужно отжечь для ликвидации остаточных напряжений. Отжиг производят горелками, равномерно прогревая вал по всей длине. При этом он должен вращаться с частотой 15-20 об/мин. После прекращения прогрева вал необходимом вращать до полного его остывания.

Вал разрешается использовать, если его биение не более 0,015мм. Изношенные шейки вала протачивают на токарном станке с последующей шлифовкой переносной шлифовальной головки, укрепленной на суппорте токарного станка, либо просто шлифую, когда повреждение шейки вала не значительны и слой металла, подлежащий снятию, не превышает 0,4мм. Такой метод ремонта можно применят до тех пор, пока ремонтный размер диаметра шейки вала не уменьшится больше чем 5% от номинального диаметра шейки.

Сильный износ шеек вала или необходимость восстановления их до номинальных размеров требует применение методов нанесения металлов на изношенную поверхность, что может быть выполнено наплавкой или металлизацией.

Поверхность вала предварительно обрабатывают на токарном станке, снимая стружку на такую глубину, чтобы вся наплавляемая поверхность оказалась обработанной. Это позволяет обеспечить хорошие условия для наплавки и выдержать одинаковую толщину наплавляемого слоя. Наплавку можно производить вручную, однако при использовании машины достигается большая равномерность и высокое качество наплавленного слоя.

Валики наплавляемого металла могут быть направлены вдоль оси вала или по спирали. При спиральной наплавки коробление вала сводится до минимума. При спиральной наплавки наплавляемый вал медленно вращают в центрах токарного станка, на суппорте которого установлено автоматическая сварочная головка. Наплавку производят под слое флюса.

Процесс металлизации состоит в расплавления напыляемого материала распылении его струей сжатого воздуха или газа и осаждении на поверхности изделий путем удара и деформации частиц. В зависимости от применяемого источника тепла различают газовую, электродуговую высокочастотную, тигельную и плазменную металлизацию. Напыляемый материал можно применять в виде проволоки, ленты или порошка. Наибольшего распространения получили электродуговые и газовые металлизаторы проволочного типа.

Металлизация не вызывает деформацию восстанавливаемой детали. Для получения хорошего сцепления наносимого слоя металла важно правильно провести подготовку. Она заключается в очистки поверхности вала от грязи, масла, окислов и создании шероховатой поверхности.

После нанесения любым способом металла на изношенные поверхности шейки вала их протачивают и шлифуют, восстанавливая диаметр до номинального с учетом допусков согласно техническим требованиям.

В случае забоин на резьбе вал устанавливают в центрах токарного станка и резьбу восстанавливают резцом. При значительных повреждениях резьбы участок вала с резьбой протачивают до ее основании наплавляют до соответствующих размеров. Затем производят механическую обработку наплавленного участка и нарезание резьбы.

Изношенные шпоночные пазы на валах восстанавливают несколькими способами. Если шпоночное соединение не должно фиксировать положение детали относительно вала, оставляют изношенный шпоночный паз, зачистив предварительно острые кромки его, и под некоторым углом к старому пазу размечают, затем фрезеруют новый паз по первоначальным размерам.

Если же шпоночное соединение строго фиксированное, необходимо восстановить изношенный паз. Обычно это осуществляют электродуговой наплавкой смятых кромок либо заваркой шпоночного паза полностью. На месте наплавки размечают и фрезеруют новый паз.

Выполнение наплавки требует предварительной подготовки наплавляемых поверхностей. Они должны быть очищены от коррозии и обезжирены. Материал электрода подбирают в соответствии с качеством основного металла.

Наплавленный материал имеет повышенную твердость, что значительно осложняет обработку. Поэтому иногда прибегают к расширению изношенного паза, увеличивая его размеры по обе стороны от продольной оси. Наибольшее расширение паза не должно превышать 15% первоначальной ширены. По размеру нового паза изготовляют шпонку, а на ответной детали расширяют канавку под новую шпонку или шпонку делают ступенчатой.

При серьезных дефектах вала - трещины в теле вала, невозможность исправление прогиба указанным выше способом, неоднократное восстановление шеек и резьб, а также шпоночных пазов - его заменяют новым.

Правка валов

Чтобы правильно наметить способы правки искривленного вала, необходимо определить место, значение и направление прогиба.

Для определения значения и направления прогиба необходимо произвести индицирование линии вала. Если индицирование производится не на станке, а на специальном стенде или непосредственно в агрегате, то надо следить, чтобы вал при проворачивании не смещался ни в боковом, ни в осевом направлении. Перед измерением биения размечают вал по окружности на 8 частей в каждом проверяемом сечении. Запись показаний индикатора по каждому сечению при проворачивании ротор производят в следующем порядке: ножку индикатора устанавливают против первой отметки на валу; показания индикатора приводят к нулю; ротор проворачивают вручную или краном до совпадания ножки индикатора со второй отметкой, затем с третьей отметкой и так далее до первой отметки. Повторное измерение в первой точке является контрольным, т.е. повторное показание индикатора в первой точке должно совпадать с первоначальным (должно равно нулю). Это показывает, что индикатор во время проворачивания не был сбит, а также ротор проворачивается без осевых или поперечных смещений.

После окончания индицирования вала определяют точку его максимального боя. В контролируемых сечениях фиксируют показания индикатора в диаметрально противоположных точках. Определяют место наибольшего биения и точку, где эта величина имеет положительное значение. Это является местом наибольшего прогиба вала. Точное место направления определяют построением кривой прогиба, которую строят по измеренным значениям радиального биения вала в контролируемых сечениях. Если точки максимального биения расположены по одной образующей вала, то имеет место прогиб без скручивания вала, в противном случае будет иметь место прогиб с одновременным скручиванием. В этом случае кривую прогиба строят для каждой из плоскостей продольного сечения вала, нумеруя их соответственно точкам измерений.

При нормальной эксплуатации прогиб вала в любом его сечении не должен превышать 0.08 мм, так как большой прогиб снижает общую надежность работы насоса и его необходимо ликвидировать.

Применяют следующие методы правки вала: наклеп, термический, термомеханический и релаксации напряжений. Все перечисленные методы, кроме наклепа, связаны с нагревом вала. Выбор того или иного метода зависит от значения прогиба, диаметра, длины и материала вала.

Правку вала методом наклепа производят следующим образом. Вал устанавливают в специальное приспособление вогнутой стороной вверх, жестко закрепляют один его конец и в месте прогиба домкратом немного снизу приподнимают, создавая в валу напряжение. Затем, с помощью зубила, имеющую ширину 30-40 мм и толщину 7-10 мм, наносят удары по выбранному месту. При наклепывании поверхностные слои металла с вогнутой стороны стремятся к удлинению, а так как удлинение не происходит, то в них возникают усилия, выпрямляющие вал.

В процессе чеканки после 10-15 ударов освобождают домкрат и зажимное устройство, и, проверив вал по индикатору, определяют степень его выпрямления. Правка считается законченной, когда достигнут прогиб в обратную сторону на 0.03-0.04 мм.

Вал в выпрямленном состоянии будет находиться до тех пор, пока внутренние усилие в металле вала не уменьшатся. Недостатком этого метода является порча поверхности вала и возможность выпрямления валов, имеющих относительно небольшие диаметры. Метод наклепа - самый старый метод правки валов.

Наиболее распространен термический метод правки валов, так как он прост и легко применим. Этот метод основан на одностороннем местном нагреве вала, вызывающем его прогиб. Пи правке термическим методом производят интенсивный местный нагрев выпуклой стороны до пластичного состояния на малую глубину. Остальные сечения вала должно оставаться по возможности холодным. Вследствие расширения нагретого участка вала сначала прогиб его увеличивается. В результате сопротивления холодной части вала в верхнем слое возникают усилия сжатия. При остывании пластически сжатых волокон создаются усилия, выпрямляющие вал. Термический способ правки применяется для валов, изготовленных из углеродистых и низколегированных сталей марок 35 и 40, при относительно небольших прогибах. Этим способом можно править валы на месте их установки, без демонтажа. Необходимо иметь в виду, что при правке валов этим способом возможны следующие дефекты: высокие растягивающие усилия на границах местного нагрева и остальной части поверхности вала, появляющиеся в результате местного нагрева, что может привести в образованию мельчайших, трудно выявляемых поверхностных трещинок; поверхностная закалка металла в месте нагрева; появление местных напряжений, имеющих значения выше предела прочности, что может привести к разрушению вала.

Процесс правки термическом способом производят следующим образом. После определения значения прогиба вал ставят выпуклой стороной вверх. Место правки плотно обертывают асбестовым листом, закрепляемым проволокой. Для местного нагрева в листе вырезают отверстие шириной 0.1-0.15 диаметра вала и длиной примерно 0.3 диаметра вала. Нагрев производят автогенной горелкой №7. При диаметре вала более 400 мм следует применять две горелки. Горелки дают резкий нагрев, не допуская в то же время подплавления металла. Для этого язычок пламени горелки должен быть как можно ближе к поверхности металла вала, но в тоже время не должен качаться его.

Нагрев начинается с центра, а затем горелка должна все время передвигаться к краям отверстия, вырезанного в асбестовом листе, и снова возвращаться к центру, где дается максимальный нагрев. Температура нагрева не должна превышать 650 0 С. В процессе нагрева происходит выпучивание вала, причем это выпучивание должно контролироваться. Контроль производится индикаторами, установленными на некотором расстоянии от места правки - сверху и снизу вала - таким образом, чтобы деформация вала была достаточно ясно выражена их показаниями. Если правка производится далеко от места опоры вала, то индикаторы лучше всего устанавливать ближе к месту правки, но так, чтобы пламя горелки не нагревало индикаторы; если же правка производится недалеко от точки опоры, то в этом случае индикатор лучше всего устанавливать по другую сторону опоры. Время нагрева можно устанавливать по таблице, где приведено ориентировочное время нагрева одной горелки в зависимости от диаметра вала и значения прогиба.

Время нагрева одной горелкой, мин, в зависимости от диаметра и прогиба вала:

В этой таблице предусмотрен нагрев горелкой №7. При правке горелкой №6 время необходимо увеличить примерно в 1,5 раза. При правке двумя горелками время стоит уменьшить вдвое. Во время нагрева следует очень внимательно следить за цветом накаленного металла и не допускать перегрева металл выше установленной температуры. Одновременно необходимо соблюдать по индикаторам за значением деформации вала в процессе нагрева для того, чтобы приостановить нагрев, когда прогиб вала в месте нагрева достигнет четырех- или пятикратного значения выпрямляемого прогиба. После окончания нагрева место обработки закрывается куском асбестового листа. В таком положении вал в течении 3-4 часов охлаждается, затем снимается асбестовая накладка и проверяется оставшееся значение прогиба вала.

Недостатком этого метода правки вала является присутствие остаточных напряжений в металле вала, что может в процессе длительной эксплуатации привести к частичному возвращению искривления вала. Этим методом нельзя править валы, изготовленные из высоколегированных сталей и работающие в области высоких температур.

Правка вала методом релаксации заключается в том, что при прогреве участка вала по всей окружности и на глубину сечения в месте искривления вал одновременно подвергают упругой деформации при помощи нажимного устройства. В нагретом и напряженном состоянии вал выдерживают в течении некоторого времени в зависимости от прочности стали, значения искривления и выбранной температуры правки. Под действием нагрузки и повышенной температуры упругая деформация переходит в пластическую, одновременно снижаются внутренние напряжения. Это явление называется релаксацией.

Для осуществления правки вал укладывается на специальное поворотное приспособление, покрывается чешуйчатым графитом, который смешивается с машинным или льняным маслом по все поверхности, кроме места измерения биения вала, и плотно обертывается асбестовым шнуром (желательно в 2слоя). Наиболее удобно применять асбестовый шнур диаметром 12 мм.

Предварительно, до обертывания, необходимо уложить термопреобразователи и вывести провода к месту, где удобно будет измерять температуру нагрева. Термопреобразователи и провода необходимо обернуть вместе с валом асбестовым шнуром. Способы заделки термопреобразователей не сложны. Для измерения температуры до 800 0 С должны применяться термопреобразователи их хромель-алюминия. они должны быть проградуированы до указанной максимальной температуры вместе с гальванометром. Гальванометр градуируется таким образом, чтобы минимальное деление шкалы было не более 20 0 С.

Расстановка термопреобразователей производится таким образом, чтобы можно было измерять температуру вала на месте нагрева и со всех сторон от места нагрева, наблюдать за степенью распространения температуры по длине вала. В месте нагрева желательно ставить по два термопреобразователя, диаметрально противоположно расположенные. Провода их, проходящие через нагретую зону вала, должны быть изолированы фарфоровыми бусами или же асбестовым шнуром, концы их выводятся возле шейки вала таким образом, чтобы они не мешали вращению вала. В месте вывода можно концы подсоединить к розеткам, закрепленным на валу.

На вал в месте нагрева наматывается катушка индукционного нагревателя, которая жестко закрепляется на раме или какой-нибудь специальной опоре. Катушки выбираются в соответствии с диаметром вала в нагретом месте. Так, для нагрева вала диаметром 300 мм до температуры 650 0 С требуется катушка с магнитодвижующей силой около 20000А. Катушка делается шириной 300-600 мм в зависимости от места ее расположения. В зависимости от силы тока используется кабель с площадью сечения от 60 до 200 мм 2 . Для катушки лучше всего брать медный многожильный гибкий кабель.

Наиболее целесообразным является использование для нагрева вала индукторов, которые применяются для термообработки стыков трубопроводов после сварки. Внутренний диаметр индуктора определяется диаметром вала, толщиной слоя изоляции и размером зазора (12-15 мм), обеспечивающим свободное вращение вала. Вал устанавливается выпуклой стороной вверх, собирается нажимное устройство и им создается натяжение для выправления вала.

Внешняя нагрузка, которая создает изгиб вала в сторону, обратную имеющемуся прогибу, определяется искривление вала, температурой нагрева, релаксационной характеристикой стали и временем выдержки в напряженном состоянии. Допустимое напряжение при прогибе для правки в один прием ограничивается опасностью концентрации напряжений в месте приложения нагрузки для выпрямления и опасностью образования трещин на растягиваемых волокнах металла. Исходя из этих соображений рекомендуется создавать такие напряжения в металле, которые не превышали бы половины временного сопротивления разрыву или предела прочности при растяжении данной сталей при температуре 600 0 С. В таблице приводятся допустимые напряжения для сталей отдельных марок.

Допустимые напряжения:

Если нет данных о пределе прочности при растяжении, то можно принимать максимальное допустимое напряжение равным 50 МПа. Усилие, которые должно быть приложено для того, чтобы напряжение в сечении вала не превышало 50 МПа, и соответствующую этому напряжению стрелу прогиба определяют расчетным путем.

Усилие Р подсчитывается по следующим формулам:

где? - внутренние напряжение (либо допустимое напряжение при температуре 600 0 С, l - длина вала между опорами, a,b - длина плеч от опоры до места приложения нагрузки Р, W - момент сопротивления.

выправляется передний или задний конец вала, т.е. консольная часть вала, и усилие Р приложено на конце вала:

Практическое приложение силы Р проверяется стрелой прогиба вала, которая получается при изгибе вала натяжным приспособлением. Эта стрела прогиба подсчитывается по следующим формулам:

усилие Р приложено не в середине вала:

где Е - модуль упругости, J - момент инерции;

усилие Р приложено в середине вала:

усилие Р приложено на конце вала:

Следует иметь в виду, что для прогибов валов менее чем на 0.2 мм необходимо учитывать во время правки их прогибов от собственной массы f c . В этом случае усилие Р необходимо уменьшить на усилие Р с, рассчитанной по формуле

а стрелу прогиба f - на прогиб f c , рассчитанный по формуле

Если фактическое значение прогиба, подлежащего выправлению, более рассчитанного значения f, то правка вала должна происходить в несколько приемов с таким расчетом, чтобы каждое приложение усилий нажимным устройством не вызывало значение прогиба более рассчитанного значения стрелы прогиба f, следовательно, получаемые при этом напряжения в сечении вала не будет превосходить допустимых.

При нажиме при создания упругого прогиба вала во время правки необходимо следить за тем, чтобы вал прогибался строго вертикально. Для этого нажим следует производить равномерно, одновременной подтяжкой гаек нажимного устройства. Создав необходимый нажим и проконтралировав его по стреле прогиба, включают питание индукционной катушки, нагревают вал до выбранной температуры правки и выдерживают его в напряженном и нагретом состоянии. Температуру нагрева и время выдержки выбирают по релаксационным характеристикам стали данной марки.

Если прогиб вала большой (более 0.5 мм), то температура правки берется высокой (около 600 0 С). При начальных малых прогибах вала и при доводке в конце правки температура нагрева принимается примерно 530-550 0 С с соблюдением небольшой (15-20 мин) выдержки. По окончанию выдержки с после снятия напряжений от нажимного устройства вал изолируют асбестом и охлаждают при его вращении, иначе вал может получить прогиб. После остановки вала, охлаждения его до температуры окружающего воздуха и контрольной проверки биения снимают тепловую изоляцию, удаляют термопреобразователи, смывают графитовое покрытие и снимают окончательную кривую биения вала.

Метод релаксации выгодно отличается от других методов правки тем, что после правки в металле вала отсутствуют остаточные напряжения, обеспечивающие его устойчивую работу при дальнейшей эксплуатации.

Обточка шеек вала

Перед установкой устройств демонтируют камеру рабочего колеса, рабочее колесо насоса, переходной конус, обтекатель, верхний и нижний направляющие подшипники и уплотнения вала. После этого предварительно центрируем вас с выверкой его общей линии. Затем на сегментах верхнего и нижнего направляющих подшипников электродвигателя устанавливаются минимальные зазоры, равное 0,05-0,1 мм.

Рисунок 17 - Схема обточки шеек вала: 1 - Выправляющий аппарат; 2 - Вращающийся центр; 3 - Вал насоса; 4 - Устройство для проточки; 5 - Головина; 6 - Электродвигатель.

Первоначально для создания опоры вала вместо демонтированных направляющих подшипников устанавливается и прикрепляется к выправляющему аппарату вращающийся центр. Аксиальным вращением центра относительно корпуса производят сопряжение его рабочей поверхности с поверхностью центрирующего отверстия вала. При этом контролируется и не допускается смещение общей линии вала относительно вертикально оси агрегата.

Контроль осуществляется двумя агрегатами, установленные на нижней шейки вала в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а регулировка - регулировочными болтами, находящимися на опорах вращающего центра. Затем производят установку, выверку относительно оси вала и закрепляют устройства для обточки на посадочные места демонтированного верхнего и нижнего направляющего подшипника насоса в горловине или выправляющем аппарате.

Обточка шейки вала происходит при одновременном вращении вала электродвигателем насоса и перемещении суппорта с резцом с помощью механизма подачи. При этом резец устанавливается на заданную глубину резания. После каждого прохода производится остановка вращения вала и осуществляется контроль диаметра обрабатываемой шейки в нескольких сечениях, а также параметров шероховатости. Проточка шейки проводится до получения ближайшего ремонтного размера. В процессе резания обязательно обильное охлаждение режущего инструмента водой.

Для того, чтобы проточке обработать поверхность шейки до шероховатости, равной 2,5-1,25 мкм, необходимо для каждого типоразмера вала экспериментально подбирать подачу резца и глубину резания в зависимости от линейной скорости резания.

Повреждение подшипников электродвигателей в наиболее тяжелых случаях сопровождается искривлением вала ротора. Искривление вала вызывается тем, что при выходе из строя подшипника из-за проседания или сильной вибрации ротора происходит задевание вращающегося вала за уплотнение подшипника. В первый момент вал задевает за уплотнение одной стороной. Это приводит к одностороннему нагреву вала, что вызывает в месте нагрева расширение внешних слоев металла и I изгиб вала, обращенный выпуклостью в сторону задевания. Появление изгиба в свою очередь увеличивает задевание и местный нагрев вала. Вибрация ротора усиливается. Искривление вала растет. Если электродвигатель не будет отключен персоналом, то неизбежно произойдет задевание бочки ротора за статор, заканчивающееся повреждением железа и обмотки статора и отключением электродвигателя от защиты.

Если задевание было не сильным И не продолжитель-ным, то после остывания вал может выправиться, или остаточное искривление будет незначительным. Прц сильных задеваниях остаточное искривление будет большим.

В некоторых случаях искривление вала происходит в результате нагрева вала из-за провертывания на нем внутреннего кольца подшипника качения.

Для определения величины искривления вала ротор устанавливается на токарный станок так, чтобы бон шеек на концах вала по индикатору не превышал 0,02- 0,03 мм. Затем индикатором проверяют бой вала вблизи места его нагрева и в местах ступенчатого изменения его диаметра. Проверяется также бой бочки ротора вблизи обоих торцов. При замере определяются и отмечаются точки окружности на валу, дающие наибольшее отклонение стрелки индикатора. Наибольшее отклонение стрелки индикатора по часовой стрелке соответствует максимальной выпуклости вала, а наибольшее отклонение против часовой стрелки - максимальной впадине вала в данном сечении.

Для роторов со скоростью вращения 3 000 об /мин допустимо искривление вала до 0,03 мм, т. е. бой вала по индикатору допустим до 0,06 мм. Для роторов со скоростью вращения 1 500 об /мин и ниже бой вала по индикатору допустим до 0,10 мм.

При небольших искривлениях вала (до 0,12 мм в электродвигателях со скоростью вращения 3 000 об /мин) в некоторых случаях вместо правки можно ограничиться балансировкой ротора. При искривлениях вала больше 0,12 мм могут оказаться недостаточными зазоры в уплотнениях подшипников, а увеличивать их не рекомендуется. Балансировка может быть затруднена невозможностью разместить на роторе балансировочный груз достаточного веса. Бой бочки ротора - и это, пожалуй, наиболее существенно - может привести к недопустимой несимметрии воздушного зазора между ротором и статором. Иногда бой бочки ротора устраняют проточкой ее. Но при этом уменьшается диаметр бочки ротора, увеличивается воздушный зазор между ротором и статором, повышается ток холостого хода и уменьшается пусковой момент. Поэтому прибегать к проточке бочки ротора не следует.

Правка вала может производиться путем местного нагрева, механическим или термомеханическим способом. При местном нагреве правка вала производится путем нагрева его с выпуклой стороны.

Ввиду сравнительно небольшого диаметра валов электродвигателей их правка при помощи местного нагрева без применения механического нажима при значительных искривлениях не всегда удается. Для механического нажима требуется изготовить раму с козлами и нажимное приспособление, что усложняет правку.

Поэтому правку валов электродвигателей наиболее целесообразно выполнять механическим способом.

Правка вала механическим способом. Ротор в этом случае устанавливают так, чтобы вогнутой стороной вал был обращен вверх. Под вал в месте его максимального прогиба подкладывают балку или другую жесткую опору.

Исправление вала производят наклепыванием его с помощью чеканки в месте максимального изгиба, с вогнутой стороны. При наклепывании наружные слои металла расширяются и заставляют вал изогнуться в сторону, противоположную первоначальному изгибу, т. е. выправляют его.

При наклепе поверхность вала теряет цилиндрическую форму, получает вмятины. Исправлять поверхность проточкой недопустимо, так как при этом будут сняты наклепанные слои и вал вернется в прежнее положение. Поэтому наклеп нельзя производить на рабочих шейках вала и в местах расположения уплотнений подшипников. Для этого выбираются ближайшие от места максимального искривления нерабочие участки вала, желательно в местах перехода одного сечения вала в другое.

Чеканку изготовляют из зубила, сточив его острый конец, как показано на рис. 36. Края рабочего конца чеканки закругляют.

Наклеп начинают от верхней точки вала и постепенно перемещают удары вниз по окружности то с одной, то с другой стороны от верхней точки. Наклеп должен занимать одну треть окружности. Если наклеп по одной окружности не выправит полностью вала, то, отступив по оси вала на 10-15 мм, производят наклеп по новой окружности.

Периодически следует проверять индикатором результаты правки. Целесообразно правку наклепыванием закапчивать после получения небольшого, но допустимого нормами изгиба вала от прямой линии в сторону, противоположную первоначальному изгибу.

Правка вала термомеханическим способом. В отличие от правки местным нагревом при этом способе вал нагревается по всей окружности и на все сечение до 600- 650° С и при нагретом состоянии изгибается в сторону, противоположную искривлению, при помощи нажимного приспособления.

Ввиду некоторой сложности и необходимости производить расчет по определению усилий нажатия на вал, при которых не были бы превышены максимально допустимые напряжения в нем, данный способ, как правило, для правки валов электродвигателей на месте их установки не применяется.

1. Неравномерное охлаждение неподвижного вала после остановки турбины. Нижняя часть вала охлаждается больше, чем часть находящаяся выше. Из-за неравномерности остывания волокон на нижней части вала сокращается сильнее, чем волокон в верхней части.

2. Неравномерное остывание цилиндра турбины. Причина: плохое качество тепловой изоляции, либо наличие застойных зон в защитной обшивке турбины.

3. Задевание за лабиринтовые, кольцевые или диаметральные

4. Неправильная посадка диска на вал.

5. Недостаточные осевые зазоры между деталями ротора турбины.

6. Большие механические напряжения. Могут происходить при резком торможении.

При наличии из одной указанной выше причин на вращающийся, что приводит к уменьшению радиальных зазоров, задеванию деталей ротора о неподвижные детали турбины. При таком задевании, возникает трение приводящее к нагреву и прогибу вала в сторону задевания.

а) вал при

охлаждении

а) вал при

В результате задевания это место вала нагревается и волокна металла стремятся расширится, соответственно и тем-ра нагрева, но этому препятствуют окружающие более холодные слои металла. В холодном металле возникают остаточные деформации.

Правка валов.

Производится в случае если прогиб превышает 0,06мм.

Перед правкой необходимо провести подготовительные операции:

Осмотр вала. Выявленное место дефекта зачищается и подвергается химической обработке с целью выявления трещин. При их обнаружении трещины выводят на токарном станке, путем снятия стружки. До тех пор пока трещина не выведена стружка в месте наличия трещины будет обрываться, окончание отрыва стружки свидетельствует о полном выведении трещины. Эту операцию согласовывают с заводом изготовителем. После выведения трещин вал подвергают повторному травлению и после этого приступают к работе.

Существует несколько видов правки валов:

1.Термическая правка.

Заключается в одностороннем местном нагревании выпускной стороны вала до тем-ры выше предела текучести. Нагреваемые волокна стремятся расширится, но получают сопротивление со стороны не нагретых участков, выпрямляются за счет упруго пластической деформации, т.е.делают обратную операцию при которой произошел прогиб.

2.Механическая правка.

Производится в холодном состоянии чеканкой в местах наибольшего прогиба. Сущность метода заключается в чеканке растянуть волокна вала сжатые в процессе работы.

3.Термомеханическая правка.

Комбинированный способ.

Метод релаксации напряжений заключается: участок вала подвергается нагреванию до тем-ры 600-650 0 С и с последующим прогибом его в сторону противоположную искривлению. Нагрев вала производиться с индукционных обмоток. Метод основан на явлении ползучести и релаксации напряжений и применяется в несколько этапов. Это есть усовершенствованный термомеханический метод.

Производство ремонта поломанных валов.

Поломанные части вала соединяются двумя способами: