книги из ГПНТБ / Боженов, Н. Б. Ремонт и монтаж оборудования заводов переработки пластмасс и резины учебное пособие для химико-механических техникумов

и детали приводного механизма, в эксцентриковых машинах — ползун, эксцентриковая втулка, шестерни приводного механизма,

вротационных — кулачки, ролики, копиры, эксцентриковые втулки

идругие детали механизма.

Износ деталей валковых, экструзионных и литьевых машин. Для вальцев и каландров характерно истирание рабочей поверх­ ности валков, износ цапф валков, деталей уплотнительных уст­ ройств, подшипниковых узлов и деталей привода.

В экструзионных машинах изнашиваются червяки, внутренние поверхности цилиндров или установленных в них втулок или гильз, валы, упорные подшипники и детали при­

верхности (риски, забоины).

Из мелких деталей пресс-форм значительно изнашиваются на­

На износ деталей оборудования в процессе эксплуатации влияют следующие факторы:

1)свойства материалов трущихся деталей;

2)качество изготовления деталей;

3)качество сборки;

4)смазка и выполнение правил технического обслуживания машин.

Рассмотрим кратко влияние каждого фактора на износ оборудо­ вания.

Свойства материалов трущихся деталей. При изготовлении дета­ лей оборудования для переработки пластмасс и резины применяют чугун, сталь, цветные антифрикционные сплавы, неметаллические антифрикционные и другие конструкционные материалы.

Чугунные детали хорошо работают на сжатие, трение и истира­ ние. Чугун более стоек в агрессивных средах (кислых и щелочных), чем сталь. Он используется в основном для изготовления станин машин, рам и траверс гидравлических прессов, валков каландров и вальцев, корпусов дробилок, мельниц, насосов, цилиндров насо­ сов и компрессоров, зубчатых колес, корпусов подшипников и дру­ гих деталей. ., ч. -.тс

40

Сталь широко применяется для изготовления деталей машин и емкостной аппаратуры. Она обладает высокой механической проч­ ностью в сочетании с пластичностью. Стальные детали изготавли­ ваются литьем, ковкой, горячей и холодной штамповкой и механиче­ ской обработкой листового и сортового проката.

Из стали выполняют валы, шкивы, поршневые штоки насосов и компрессоров, цилиндры высокого давления шнеки экструзионных машин и большинство более мелких деталей машин и механизмов. Из листовой стали выполняют емкости, емкостные аппараты, кор­ пуса сушилок, бункеров, циклонов.

Материалы для изготовления пресс-форм должны обладать высо­ кой износоустойчивостью, необходимой теплостойкостью, достаточ­ ной механической прочностью и устойчивостью к коррозионному действию перерабатываемых материалов. В лучшей степени этим требованиям удовлетворяют нержавеющие хромистые и хромо-нике­ левые стали, например 4X13, 12ХНЗА.

Пуансоны и матрицы пресс-форм, изготовленные методом холод­ ного выдавливания, выполняют из сталей, обладающих повышенной пластичностью, — марок 10, 20 или АРМКО.

Цветные антифрикционные сплавы применяются для изготовле­ ния подшипников.

Неметаллические антифрикционные материалы — слоистые и композиционные пластики в ряде случаев имеют лучшие эксплуата­ ционные качества, чем металлы и сплавы. Текстолит и пластифици­ рованная древесина отличаются низким коэффициентом трения, хорошо работают при высоких удельных нагрузках, имеют малую изнашиваемость.

Выбор материала для изготовления деталей существенно влияет на износ, надежность и долговечность их работы. При подборе мате­ риала деталей учитывают следующие факторы: величину усилия и виды деформаций (растяжение, сжатие, изгиб, кручение); условия трения (нагрузка и скорость); характер нагрузок (постоянная, дина­ мическая, знакопеременная); воздействие окружающей среды и ха­ рактер смазки.

Качество изготовления деталей. Износостойкость деталей зави­ сит не только от свойств материала. На износ существенно влияет метод изготовления детали, качество механической и термической обработки поверхности. Эксплуатационные свойства деталей зависят от структуры металла, наличия в нем пор и трещин, состояния обра­ ботанной поверхности. Точностью изготовления деталей прессформ и чистотой обработки их поверхностей определяется качество прессуемых изделий.

В процессе изготовления детали возникают остаточные напряже­ ния, влияющие на усталостную прочность металла и на разрушение детали.

Состояние поверхности детали существенно влияет на скорость коррозии. Например, поверхность, грубо обработанная напильником, разрушается от коррозии в четыре раза быстрее, чем полированная.

41

Качество сборки. Износостойкость деталей в значительной мере зависит и от качества сборки. Износ ускоряется при нарушении соосности валов, неправильной установке подшипников, неправиль­ ном сцеплении шестерен, плохой балансировке вращающихся деталей.

При нарушении соосности валов возникает неравномерная на­ грузка по длине подшипника, что приводит к перегреву в местах увеличенной нагрузки. Неправильная установка (перетяжка) под­ шипников также приводит к их перегреву. При неправильном сце­ плении шестерен (т. е. несоблюдении радиального и бокового зазо­ ров, непараллельности осей) возникает контакт на малой площади зубьев, увеличивается скольжение и ускоряется износ. Плохая балансировка вращающихся деталей вызывает вибрацию, быстрый и неравномерный износ валов и подшипников.

Смазка оборудования. Правильный выбор смазочных материалов, надежность работы смазочных устройств, соблюдение режима смазки оборудования — одни из основных условий сохранения работоспо­ собности оборудования. Рациональная смазка уменьшает износ деталей, удешевляет их ремонт, сокращает простои и способствует снижению себестоимости выпускаемой продукции.

§ 4. МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ДЕТАЛЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ

Неисправности в узлах оборудования могут быть обнаружены во время его работы, в процессе межремонтного обслуживания и при текущем ремонте без разборки машины.

с целью определения пригодности к дальнейшему использованию. Методы обнаружения неисправностей оборудования в процессе его эксплуатации и межремонтного обслуживания. О работе узлов и деталей машин и механизмов можно судить по характеру издавае­ мого ими шума. В машинах, имеющих коленчатые валы с шатунами (поршневые насосы, компрессоры, привод червячного осциллиру­ ющего смесителя), глухие стуки служат признаком износа в соеди­ нениях кривошипно-шатунного механизма. В эксцентриковых таблетмашинах такие стуки являются признаком износа деталей эксцен­ трикового механизма (эксцентриковой втулки, головки шатуна). В зубчатых передачах шум является признаком износа профиля зубьев. Износ деталей шпоночных и шлицевых соединений характери­ зуется глухими и резкими щелчками. Место возникновения стука определяется стетоскопом, представляющим собой металлический пруток, один заостренный конец которого прикладывают к корпусу машины, на другом конце имеется диск для прикладывания к уху. Стуки в цилиндре говорят об износе поршневых колец, ослабле­ нии поршневой гайки, загрязнении кольцевых канавок, износе поршневой втулки. Стуки в клапанной коробке появляются при

поломке клапанов, ослаблении или поломке пружин.

По характеру шума можно судить о работе узлов подшипников

42

качения. Для этого заостренный конец стетоскопа прикладывают к корпусу подшипника. При нормальной работе слышен слабый шум, при нарушениях в работе шум усиливается. Резкий шум (свист) служит признаком отсутствия смазки в подшипнике. Гремящий шум (частые звонкие стуки) означает, что на шариках, роликах или кольцах появились язвины или в подшипник попала абразивная пыль (грязь). При ослаблении посадки подшипника на валу возни­ кают глухие удары.

При несоосности опор вала, отсутствии или недостатке смазки и загрязнении подшипника происходит перегрев подшипников, который может быть обнаружен наощупь. Для этого к месту уста­ новки подшипника прикладывают наружную сторону кисти руки, которая безболезненно выдерживает температуру до 60 °С. Избыток масла или повышенная вязкость масла также могут вызвать перегрев подшипников.

Отсутствие соосности между валом и подшипником и слишком тугую посадку подшипника на валу или в корпусе можно обнару­ жить тугим провертыванием вала (усилие проворачивания воз­ растает).

Отклонение характеристик продуктов переработки от устано­ вленных норм также свидетельствует о неисправности рабочих дета­ лей оборудования для переработки пластмасс и резины. Например, увеличение размеров кусков дробленого материала говорит об износе щек и бандажей дробилок. Увеличение толщины пленки слу­ жит признаком увеличения зазора в подшипниках скольжения ка­ ландров. В экструзионной машине увеличение зазоров между шне­ ком и цилиндром приводит к снижению производительности, а износ поверхности' валков — к ухудшению качества пленки.

Повышенная шероховатость и матовость поверхности прессуемых изделий появляются при нарушении полировки формующих элемен­ тов пресс-формы. Изменение размеров изделия имеет место при износе пресс-формы, изменение формы изделия — при повреждениях прессформы.

В процессе межремонтного обслуживания и при текущем ремонте поверхностные дефекты деталей обнаруживаются внешним осмотром, обстукиванием и проверкой взаимодействия сопряженных деталей. При внешнем осмотре определяют наличие царапин, трещин, забоин, изломов, изгибов, значительных по форме и размерам износов. Выявляют течи в трубопроводах, неисправности уплотнительных узлов, износ и повреждение антикоррозионных покрытий. При обстукивании деталей мягким молотком по дребезжащему звуку обнаруживают глубокие трещины.

Проверка взаимодействия сопряженных деталей позволяет опре­ делить наличие и величину зазоров, плотность неподвижных соеди­ нений. Таким методом определяют зазоры в зубчатых и червячных передачах, величину мертвого хода червяка.

Методы обнаружения неисправностей оборудования в процессе его эксплуатации и межремонтного обслуживания описаны

43

в инструкциях по эксплуатации и техническому обслуживанию оборудования.

Методы дефектации деталей при ремонте оборудования. В резуль­ тате дефектации детали должны быть разделены на четыре группы:

1)детали, годные для дальнейшей работы в сопряжении с новыми деталями;

2)детали, годные для работы в сопряжении с деталями, бывшими в эксплуатации;

3)детали, подлежащие ремонту;

4)детали, негодные к эксплуатации.

Поверхностные дефекты деталей обнаруживают внешним осмот­ ром и обстукиванием, а также осмотром с помощью лупы.

При ремонте оборудования производится дефектация с помощью универсального измерительного инструмента, специальных шабло­ нов, калибров, приспособлений и магнитных дефектоскопов. В каче­ стве измерительных инструментов применяют измерительные ли­ нейки, штангенциркули, штангенглубиномеры, штангензубомеры, микрометры, индикаторы, щупы.

Контроль размеров деталей и сравнение этих размеров с перво­ начальными позволяет определить величину их износа и пригод­ ность к дальнейшей работе.

В табл. 2 приведены методы дефектации различных деталей оборудования.

Для обнаружения поверхностных дефектов (трещин) можно использовать метод керосиновой пробы или цветной метод. Метод керосиновой пробы состоит в том, что деталь погружают в ванну с керосином на 20—30 минут, а затем тщательно обтирают и покры­ вают тонким. слоем меловой обмазки. Меловая обмазка впитывает оставшийся в трещинах керосин и темнеет, обнаруживая трещины.

Цветной метод состоит в том, что на обезжиренную поверхность детали наносят ярко-красный анилиновый краситель в смеси с керо­ сином и бензином. Через 10—15 минут смесь удаляют растворителем, а на поверхность наносят тонкий слой белой нитроэмали. Нитро­ эмаль впитывает краситель из трещин, и через несколько минут на белой поверхности появляются красные очертания трещин.

Для выявления внутренних дефектов ответственных деталей оборудования применяют просвечивание рентгеновскими лучами. При этом можно обнаружить раковины, трещины, непровары в свар­ ных швах и шлаковые включения в отливках.

Трещины, раковины и газовые поры на поверхности и на глубине до 10 мм обнаруживают методом магнитной дефектоскопии. Этот метод основан на использовании магнитной проницаемости, которая зависит от плотности металла. При контроле детали магнитный по­ ток в приборе изменяется в зависимости от плотности металла.

44

П р о д о л ж ен и е т а б л . 2

с ГОСТ 2602—68 (ЕСКД) приводятся в руководстве по капиталь­ ному ремонту, в разделе «Технические требования на дефектацию

иремонт».

Вразделе «Ремонт составных частей» руководства по среднему ремонту приводятся операции и приемы дефектации.

Результаты всех проверок деталей заносятся в дефектные ведо­ мости.

§5. НОРМЫ ДОПУСКАЕМОГО ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ

Основной причиной потери работоспособности машин является износ кинематически связанных деталей. В большинстве случаев нормальная работа подвижных соединений нарушается из-за по­ явления зазоров, размеры которых превышают допустимые.

Для определения срока службы отдельных деталей и пригод­ ности их к дальнейшей эксплуатации необходимо знать и уметь установить величины предельных износов для различных деталей оборудования. Эти величины зависят от назначения деталей и предъ­ являемых к ним требований.

В технических условиях на дефектацию указаны размеры дета­ лей по чертежу, а также допустимые размеры или зазоры для новых и бывших в эксплуатации деталей.

Ниже рассмотрены нормы допустимых износов для некоторых деталей оборудования.

Для валов устанавливаются следующие допустимые величины дефектов: допустимый размер стрелы изгиба или биения поверх­ ности, нормы диаметра овальности и конусности шеек, нормы износа

Износ шеек валов, установленных в подшипниках скольжения без компенсирующих устройств, допускается в пределах 0,001—0,01 диаметра вала, в зависимости от требований к узлу в отношении точности. Соответствующие данные приведены в табл. 3.

46

Таблица 3. Допускаемые зазоры в узлах вал — подшипник скольжения (в мм)

Таблица 4. Допускаемый износ стальных зубьев

Допускаемый износ шпоночных пазов по ширине не должен превышать 15% первоначального размера. В зубчатых передачах величина допускаемого износа стальных зубьев по толщине устана­ вливается в % от номинальной толщины зуба на начальной окруж­

ности (табл. 4).

Для валка каландра с бомбировкой бочки максимальное отклоне­ ние от цилиндра составляет 0,127 мм. В шнековых машинах зазор между шнеком и цилиндром должен быть одинаковым по всей длине и не должен превышать 0,002 D для больших диаметров и 0,005 D для малых диаметров (D — диаметр шнека).

В эксцентриковых поршневых насосах термопластавтоматов наи­ больший допустимый диаметральный зазор между поршнем и цилин­ дром составляет 0,015—0,025 мм. В шестеренчатых насосах термо­ пластавтоматов зазор между шестернями и корпусом не должен превышать 0,07—0,12 мм, а торцевой зазор между торцами шестерен и втулок (суммарный) — 0,04—0,08 мм, что достигается соответству­ ющими размерами корпуса, шестерен, втулок и прокладок.

Допустимый износ деталей пресс-форм определяется требова­ ниями к точности прессуемых изделий. Предельное отклонение раз­ меров деталей пресс-форм, влияющих на точность сбора пакета,

47

пресс-формы (высоты опорных плит, высоты матриц, длины выталки­ вателей и т. д.) составляет 0,03—0,05 мм. Для деталей, обеспечива­ ющих смыкание пуансонов и матрицы пресс-формы, предельный износ регламентируется соображениями технологического порядка с учетом неспособности пресс-материала затекать в зазоры меньше

0,04—0,05 мм.

Методика определения предельно допустимого технического со­ стояния составных частей оборудования, рекомендуемых к эксплуа­ тации без ремонта, должна быть составлена предприятием-разработ- чпком ремонтной документации. Допустимые размеры деталей после износа, а также предельно допустимый зазор с сопрягаемой деталью указываются в технических требованиях на дефектацию и ремонт. Требования являются одним из обязательных разделов руководства по ремонту, входящих в комплект ремонтных документов, которые составляет предприятие-разработчик ремонтной документации

(ГОСТ 2602-68).

§6. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ТРЕНИЯ В МАШИНАХ

Вкаждой машине движущиеся и соприкасающиеся детали изна­ шиваются из-за трения, возникающего при воздействии усилий на детали. Трение различают по двум признакам: по характеру дви­ жения трущихся поверхностей и по характеру смазки этих поверх­ ностей.

Взависимости от характера движения трущихся поверхностей

различают два вида трения: скольжения и качения. Первое возни­ кает при соприкосновении тел по поверхности, по линии или в точке. Примером трения скольжения по поверхности может служить дви­ жение ползуна в направляющих, по линии — вращение вала по поверхности подшипника. Примером трения качения является дви­ жение шарика или цилиндра по поверхности без скольжения. Не­ редко оба вида трения совмещаются, например в зубчатых заце­ плениях.

Трение является основной причиной износа оборудования. Наи­ больший износ происходит при сухом трении, когда между трущи­ мися поверхностями отсутствует смазка. Поэтому для уменьшения сил трения и предотвращения преждевременного износа трущихся деталей применяют смазку.

Смазанные поверхности во время работы разделяются слоем сма­ зочного материала, в результате мельчайшие неровности не сопри­ касаются между собой. Уменьшению трения способствует и подвиж­ ность смазки. Масло хорошо отводит тепло и уносит частицы, обла­ дающие абразивным (истирающим) свойством. Смазка также предо­ храняет поверхность деталей от коррозии. Регулярная и правиль­ ная смазка трущихся поверхностей является основным условием уменьшения трения и защиты деталей машин от износа.

В зависимости от характера смазки различают следующие виды трения: жидкостное, полужидкостное, граничное, полусухое и

48

сухое. При жидкостном трении поверхности сопрягаемых деталей полностью разделены слоем смазки и нагрузка воспринимается смазочной пленкой. Коэффициент жидкостного трения равен 0,001 — 0,008.

Условиями возникновения жидкостного трения в подшипниках скольжения являются следующие: высокая окружная скорость вала, высокая степень чистоты трущихся поверхностей, оптимальный зазор между валом и подшипником, необходимая вязкость и чистота масла, оптимальная нагрузка на вал. Лишь при этих условиях про­ исходит затягивание масла в зазор между трущимися поверхно­

клин. С повышением скорости вращения в клиновом сужении вместе с увеличением удельного

давления масла увеличивается и величина зазора. Полужидкостное трение возникает в том случае, когда большая

часть сопряженных поверхностей разделена слоем смазки, но отдель­ ные элементы поверхностей соприкасаются. Коэффициент трения при этом равен 0,09—0,08. В условиях полужидкостного трения работают тяжело нагруженные валы при числе оборотов до 400 об/мин и детали, совершающие качательное и возвратно-поступа­ тельное движение.

Трение называется граничным, если скользящие поверхности разделены слоем смазки толщиной в несколько молекул. Оно харак­ теризуется особым физико-химическим взаимодействием смазки с по­ верхностью трения. Молекулы смазки должны иметь длинную структурную цепь и обладать полярностью. В этом случае смазка образует прочно удерживающуюся на поверхности металла адсорби­ рованную пленку. Молекулы смазки по причине полярности ориен­ тируются относительно поверхности в определенном направлении. Работа деталей и их износ в условиях граничного полужидкостного трения аналогичны. При недостатке или отсутствии смазки возни­ кает полусухое или сухое трение.

§ 7. СМАЗКА ОБОРУДОВАНИЯ И СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Смазка оборудования обеспечивает надежность его работы, умень­ шает износ и повышает долговечность. При смазке умень­ шаются нагрев трущихся деталей и усилия, затрачиваемые на их