18.3 Ремонт валов

Гладкие и шлицевые валы и оси составляют большую часть номенклатуры восстанавливаемых деталей. Коэффициент их восстановления составляет 0,25-0,95.

Основные возможные неисправности цилиндрических валов – это износ и повреждение рабочей поверхности шеек, износ шпоночных канавок и шлицев, повреждение винтовой резьбы, центральных отверстий, изгиб, прогиб, скручивание и поломка. Чаще всего в результате износа шеек вала и цапф теряется первоначальная геометрическая форма. Поперечное сечение становится овальным, а продольное сечение приобретает конусность.

Способ ремонта выбирают в зависимости от характера и степени износа. Шейки валов, имеющие небольшие царапины, риски, овальность до 0,1 мм ремонтируют шлифованием. Если износ больше, шейки валов протачивают и шлифуют под очередной ремонтный размер, при этом диаметр шеек при ударной нагрузке не должен уменьшаться более 5 %, а при спокойной нагрузке более 10 %. В тех случаях, когда необходимо восстановить первоначальные размера шеек, то поверхности валов можно ремонтировать наращиванием металла наплавкой, хромированием и другими методами, а также напрессовкой втулок.

При наличии на вале излома, трещин на глубину более 10 % диаметра вала, при скручивании более 10° вал следует заменить. Продольные трещины глубиной до 10 % диаметра можно заваривать с разделкой кромок с последующим отжигом для снятия напряжений от сварки.

Погнутые валы исправляют холодным или горячим способами. Тонкие валы правят в центрах токарного станка или специального приспособления с помощью винтового нажима. При диаметре вала более 60 мм к стреле прогиба более 0,008 длины вала применяют горячую правку.

Правка вала в горячем состоянии, как правило, проводится в два этапа:

1) прогрев и нагружение вала;

2) выдержка в нагретом и нагруженном состоянии (1 – 3 часа)

Напряжения, возникающие при данном методе, всегда ниже предела текучести, поэтому опасных внутренних напряжений не возникает, а после правки остаточные напряжения отсутствуют, что обеспечивает стабильность формы вала.

Правка вала в холодном состоянии осуществляется приложением силы в месте максимального прогиба, таким образом, чтобы прогиб вала в обратном направлении превышал в 5-8 раз величину первоначального прогиба. Цикл нагружения повторяется 3 – 5 раз до устранения прогиба.

Износу в шпоночных соединениях подвергаются как шпонки так и шпоночные пазы. Шпонки обычно не ремонтируются, а заменяются новыми. Шпоночные пазы ремонтируют обработкой пазов обеих деталей до следующего по стандарту большего размера шпоночного соединения, или заваркой шпоночных пазов Электросваркой с обработкой новых в другом месте или заваркой стенок изношенных пазов больших размеров с последующим фрезерованием до стандартного размера.

Призматические шпонки подгоняются по боковым сторонам, добиваясь скользящей или напряженной, посадок. Клиновые шпонки подгоняют по верхней и нижней рабочим поверхностям (1:100).

При износе шлиц их можно ремонтировать путем раздачи зубьев вручную, на токарном или строгальном станках. После этого канавку заваривают, вал отжигают, шлицы обрабатывают под номинальный размер и подвергают термообработке. Если необходимо раздать шлицы в отверстиях, то через шлицы продавливают расшивку и затем протяжкой калибруют.

При изломе вала взамен отломившейся изготавливают новую часть вала с припуском на обработку. Старая и новая части вала могут быть при этом либо обработаны на конус и сварены в стык, либо может быть предусмотрена выточка хвостовика и соответствующего отверстия в другой части. Соединение частей производится в этом случае посредством горячей посадки после разогрева части вала, имеющей отверстие, до 200— 300° С. По месту стыка может быть наложен дополнительно сварочный шов. При сварке во избежание искривления вала должно быть обращено внимание на равномерный прогрев диаметрально расположенных частей вала. Ремонт поломанного вала может проводиться при помощи газовой, электрической или кузнечной сварки после предварительной обработки торцовых поверхностей соединяемых частей. Одну часть вала (надставку) вращают с частотой 500 – 800 об/мин и прижимается к неподвижной части вала. Вал и надставка нагреваются до белого каления. В момент появления искр горящего углерода вращение прекращают. После остывания образовавшееся утолщение протачивают.