книги из ГПНТБ / Балякин, О. К. Технология и организация судоремонта учеб. пособие

Второй способ может быть применен без ущерба для точности обработки рамовых шеек только в том случае, если коленчатый вал обладает достаточной жесткостью. Причем, понятие «достаточ­ ная» жесткость здесь является весьма условным, устанавливаемым экспериментально. Только получив, допустим, положительные ре­ зультаты на одном из коленчатых валов серийных двигателей, можно распространить этот способ на остальные валы. Это огра­ ничивает возможность применения второго способа обработки.

Рис. 89. Установка коленчатого вала на токарно-винторезном станке для проточки рамовых шеек

В случае протачивания рамовых шеек при выпрямленной оси (первый способ) вал 2 (рис. 89) устанавливают на станке в такое положение, при котором его ось совмещается с осью станка (ли­ нией, проходящей через передний и задний центры станка). Для этого одним концом вал устанавливают в патрон 1 станка, дру­ гим— на люнет 4 у задней бабки 3. Под средние шейки подводят один-два промежуточных люнета 6 (у шестиколенчатого вала подводят, как правило, два люнета). С помощью кулачков пат­ рона и люнета у задней бабки совмещают оси крайних рамовых шеек с осью станка. Перемещением промежуточных люнетов до­ биваются совмещения осей средних рамовых шеек с осью станка.

Положение крайней шейки у патрона проверяют по биению ин­ дикатором на стойке 5, а положение шейки у задней бабки — путем подведения центра задней бабки к центровому отверстию в торце вала. После проверки центр отводят. И в дальнейшем при обработке шеек его не поджимают, чтобы не вызвать деформацию коленчатого вала.

Величины упругих раскепов на щеках мотылей косвенно отра­ жают положение средних шеек и зависят от положения средних люнетов (в данном случае они должны быть не более 0,02— 0,03 мм).

У жестких валов вместо, упругих раскепов контролируют рас­ стояния осей средних рамовых шеек до станины станка, снимая замеры по индикатору на стойке. Стойку с индикатором при за­ мерах. устанавливают на станину станка в районе проверяемой шейки и при поперечном перемещении ее снимают замер от верх­ ней образующей шейки.

220

При втором способе протачивания рамовых шеек (по методу инженера Н. Ф. Рукавишникова) положение средних шеек фикси­ руют так же, как и в предыдущем случае, промежуточными лю­ нетами, но их подводят до соприкосновения с шейками при опреде­ ленном упруго изогнутом положении вала (например, при положе­ нии, когда после закрепления в патроне и центровки на крайнем люнете вал устанавливают первым мотылем от патрона в в. м. т.).

Независимо от способа протачивания после установки вала на станок сначала протачивают на средних шейках базовые пояски под люнеты, поочередно перенося промежуточные люнеты на со­ седние шейки. Затем окончательно устанавливают промежуточные люнеты и последовательно протачивают рамовые шейки, начиная обычно с шейки у патрона станка.

После протачивания проверяют биение шеек и, если оно не пре­ вышает 0,03—0,05 мм, в той же последовательности их шлифуют. Для шлифования часто применяют шлифовальные машинки, кото­ рые закрепляют на суппорте токарно-винторезного станка.

Мотылевые шейки протачивают с помощью центросмесителей или специальных резцовых головок.

При помощи центросмесителей протачивают мотылевые шейки небольших коленчатых валов. Концы коленчатого вала в этом слу­ чае вставляют в специальные оправки — центросместители, кото­ рые позволяют совместить осевую линию мотылевой шейки с осью токарно-винторезного станка. После этого валу сообщают враще­ ние относительно оси протачиваемой шейки и ее протачивают.

При протачивании мотылевых шеек средних и крупных колен­ чатых валов используют специальные резцовые головки (рис. 90). Резцовую головку устанавливают на направляющие каретки суп­ порта после проточки рамовых шеек и центруют ее по мотылевой шейке. Сообщая резцедержателю головки вращение и продольную подачу всей головке, протачивают мотылевую шейку.

Мотылевые шейки коленчатого вала подвержены более интен­ сивному износу, чем рамовые. Поэтому иногда у коленчатого вала главного двигателя мотылевые шейки достигают предельного из­ носа, а рамовые находятся в хорошем состоянии. В этом случае прибегают к ручной калибровке мотылевых шеек. Часто калибров­ ку выполняют » судовых условиях, не поднимая коленчатый вал с подшипников, если габарит картера двигателя позволяет произ­ водить работы.

Калибровку мотылевых шеек производят следующим образом. Опиливают шейку личными напильниками до выведения эллиптич­ ности, конусности и бочкообразное™ с контролем по микрометри­ ческой скобе. При этом проверяют (а при необходимости и устра­ няют) непараллельность и скрещивание осей мотылевой шейки и коленчатого вала.

По размеру опиленной шейки растачивают подготовленный ка­ либр, который представляет собой разъемную втулку, равную по длине мотылевой шейке. Калибр отливают обычно из легкого алю­ миниевого сплава. Разъем собирают на болтах. В разъем перед

221

расточкой устанавливают набор прокладок толщиной 0,5—1 мм, так как в процессе калибровки приходится уменьшать диаметр калибра.

Дальнейшую калибровку шейки ведут с проверкой по микро­ метрической скобе и по калибру на краску. Для этого калибр раз­ бирают, внутреннюю рабочую поверхность его покрывают краской,

Рис. 90. Резцовая головка к токарному станку для протачивания мотылевых шеек коленчатого вала:

собирают на шейке и несколько раз поворачивают. После снятия калибра опиливают окрашенные места. Эту операцию повторяют до тех пор, пока вся поверхность шейки не покроется ровным слоем краски. После этого шейку шлифуют.

Ручная калибровка мотылевых шеек — процесс очень трудоем­ кий и сложный,» поэтому здесь требуются рабочие высокой ква­ лификации.

Ремонт гребных валов. При ремонте гребных валов характерны работы, связанные с заменой облицовок и восстановлением изоля­ ции валов между облицовками.

Облицовки гребных и дейдвудных валов изготавливают из брон­ зы Бр.ОЦЮ-2 и (для валов небольших диаметров) из латуни ЛМц58-2.

222

Наибольший износ облицовки допускается не выше 25% пер­ воначальной толщины при условии прочного ее соединения с ва­ лом, что проверяют обстукиванием.

В условиях СРП изготовить новую облицовку большой длины (до 2 м и более) трудно. Поэтому облицовки изготавливают из

отдельных частей длиной 800—1000 мм и после насадки на вал сваривают.

Технология замены облицовки складывается из следующих ос­ новных операций: старую облицовку удаляют (разрубают по об­ разующей и стягивают с вала), отливают по частям новую, обра­ батывают предварительно части по наружным и внутренним поверх­ ностям, опрессовывают их на плотность избыточным давлением

2кгс/см2, окончательно обрабатывают по внутренней поверхности

иторцам, подогревают до температуры 200—250°С (до обеспе­ чения зазора между облицовкой и валом порядка 0,5 мм) и наса­ живают на вал, сваривают стыки и окончательно обрабатывают облицовку по наружной поверхности.

Судостроительные заводы освоили центробежную отливку и

Внутренний диаметр облицовки и посадочное место на валу обрабатывают с допусками по прессовой посадке второго класса точности, - причем допустимость максимального натяга проверяют расчетом. При расчете сначала определяют усилие, растягиваю­ щее облицовку и сжимающее вал, а затем рассчитывают напря­ жения, возникающие в облицовке. Допустимое растягивающее на­ пряжение в облицовке при этом ограничивают пределом пропор­ циональности, который для бронзы Бр.ОЦЮ-2 равен 650 кгс/см2. Напряжения рассчитывают по следующим формулам:

для усилия, растягивающего облицовку и сжимающего вал,

где Е — модуль упругости материала вала, кгс/см2; 3— наибольший натяг в сопряжении облицовки с валом, см;

2г — диаметр вала, см;

2R — наружный диаметр облицовки, см;

для напряжений, возникающих в облицовке,

223

Стыки составных облицовок сваривают под слоем флюса по­ луавтоматами типа ПШ-5 или ручной аргонодуговой сваркой пла- 4 вящимся электродом. В качестве присадочного материала обычно

используют проволоку из бронзы Бр. КМцЗ-1.

Способы соединения составных облицовок (подготовка под

сварку) показаны на рис. 91.

В целях экономии дефицитных цветных металлов практикуют установку стальных сварных облицовок из углеродистой стали, наплавленных нержавеющей сталью или бронзой, или наплавку нержавеющей сталью рабочих шеек гребных и дейдвудных валов.

Рис. 91. Соединение составных облицовок гребных валов сваркой без подкладно­ го кольца (а) и с кольцом (б):

/ — вал; 2 — облицовка; 3 — сварка; 4 — подкладное кольцо

Нержавеющую сталь наплавляют по винтовой линии полуавтома­ тами типа ПШ-5 под слоем флюса. В качестве присадочного ма­ териала используют нержавеющую проволоку СВ10Х16Н25М6 и

СВ08Х20Н9Г7Т.

При использовании стальных облицовок, наплавленных нержа­ веющей сталью, стальную облицовку обрабатывают по внутрен­ нему диаметру с допуском по прессовой посадке и насаживают ее на вал. Затем наплавляют ее наружную поверхность нержавеющей сталью и производят окончательную механическую обработку. Как показали исследования, при насадке облицовок до наплавки на вал по ходовой посадке сварочных напряжений оказывается доста­ точно для того, чтобы сжать облицовку и создать в сопряжении натяг в пределах прессовой посадки.

Так же наплавляют стальные облицовки бронзой. В этом слу­ чае стальную облицовку сначала наплавляют слоем медно-нике­ левого сплава марки МНЖКТ 5-1-0,2-0,2 высотой до 2 мм, а за­ тем— бронзой Бр.ОЦЮ-2 слоем 3—7 мм. Бронзовый слой наплав­ ляют порошковой проволокой марки ППБр.ОЦЮ-2.

Как известно, сжимающие напряжения отрицательно влияют на прочностные характеристики гребного вала, особенно в районе кормового торца облицовки (перехода цилиндрической части вала в конусную). Для снижения сжимающих напряжений у кромок в торцах облицовки и ступицы гребного винта протачивают раз­ грузочные канавки.

224

Как показывает опыт, эффективной мерой по снижению сжи­ мающих напряжений в гребных валах является посадка облицовок на эпоксидном компаунде (на танкерах типа «София»), В этом случае посадку облицовки выполняют следующим образом. Поса­ дочное место на валу и в облицовке обрабатывают с таким расче­ том, чтобы получить зазор в сопряжении 3 мм. Затем посадочное место на валу покрывают грунтом на эпоксидной шпаклевке ЭП-00-10 (толщина покрытия 0,3 мм) и выдерживают 30—40 мин. На грунт наносят 4—6 слоев стеклопластикового покрытия на ос­ нове эпоксидного компаунда К-153. В качестве армирующего ма­ териала применяют бесщелочную стеклоткань марки АСТТ(б)-С2-0, обработанную гидрофобно-адгезионным составом.

После окончания полимеризации покрытие протачивают обыч­ ным режущим инструментом до толщины 0,5 мм. На вал устанав­ ливают облицовку и после уплотнения стыков в кольцевой зазор под давлением 2—5 кгс/см2 запрессовывают эпоксидно-полиамид­

После запрессовки давление поднимают до 17 кгс/см2 и под­ держивают его до окончания полимеризации клея (примерно 6 ч). После этого окончательно обрабатывают облицовку по наружным поверхностям.

Глава XII

РЕМОНТ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ДИЗЕЛЕЙ. РЕМОНТ АВТОМАТИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ

§63. РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ

Кхарактерным дефектам деталей поршневого движения отно­ сятся физический износ рабочих поверхностей; обгорание и тре­

щины поршней от термических воздействий; тепловые деформации и деформации от механических воздействий поршней, штоков и ша­ тунов; усталостные разрушения шатунных болтов, поршн-евых пальцев, рабочих поверхностей подшипников, рабочих шеек и щек коленчатых валов и цапф крейцкопфов. Что касается усталостных разрушений, то, если они значительны, деталь заменяют. Незначи­ тельные разрушения (трещины) допускается устранить с помощью электросварки по технологии, согласованной с Регистром СССР.

При ремонте поршней ДВС характерны работы по устранению: чрезмерных зазоров между поршнем и втулкой цилиндра; обгораний и трещин головок поршней; износов боковых поверхностей канавок поршневых колец; дефектов юбки (тронка) поршня;

дефектов посадочных мест проушин поршней (у бескрейцкопфных двигателей).

Для устранения чрезмерных зазоров между поршнем и втулкой цилиндра изготавливают новый поршень соответственно увеличен­ ного диаметра или старый поршень наплавляют и обрабатывают по нужным размерам. Новыми изготавливают поршни чугунные или из алюминиевых сплавов. Стальные поршни чаще всего на­ плавляют электросваркой. Если поршень имеет стальную головку и чугунную юбку, то производят электронаплавку и соответствую­ щую механическую обработку головки и изготавливают новую юб­

ку поршня.

С помощью электронаплавки устраняют также обгорание и трещины стальных головок поршней; чугунные головки (или порш­

ни) заменяют.

В зависимости от размеров стальные поршни наплавляют вруч­ ную или автоматически под слоем флюса, используя те же мате­ риалы, что и при наплавке валов (электроды марки УОНИ-13/45, сварочную проволоку Св08).

При ремонте возникает необходимость восстановления первона­ чальной геометрической формы канавок поршневых колец, которую они утрачивают в процессе эксплуатации, или (если их ширина превышает предельно допустимую) восстановления их чертежных размеров.

В первом случае форму канавок восстанавливают проточкой боковых поверхностей перпендикулярно оси поршня на токар­ но-винторезном станке. Канавки у стальных поршней зава­ ривают электросваркой, а затем прорезают на станке новые в со­ ответствии с размерами чертежа. Остальные поршни (чугунные и из алюминиевых сплавов) в этом случае обычно заменяют.

Дефекты юбки поршня (эллиптичность, конусность, задиры) устраняют проточкой с последующим шлифованием на токарно­ винторезном станке. Обычно проточку юбки поршня и канавок поршневых колец выполняют с одной установки.

В процессе эксплуатации посадочные места проушин поршней бескрейцкопфных двигателей приобретают эллиптичность, перво­ начальная плотность посадки поршневого пальца утрачивается.

Для восстановления посадки сопряжения проушины подверга­ ют тонкой расточке до удаления эллиптичности и изготавливают новый поршневой палец увеличенных размеров по диаметру (или наращивают его хромированием). Для расточки поршень устанав­ ливают основанием и закрепляют на столе расточного станка или на полке приспособления, закрепленного в патроне токарно-винто- резного станка. Обе проушины растачивают с одной установки с точностью не ниже второго класса.

Если стальные головки поршней имеют противоизносные кольца (например, у поршней двигателей «Бурмейстер и Вайн»), то при ремонте их обычно заменяют (рис. 92); изготавливают их из чугуна Сч 24-44 или Сч 28-48. После изготовления в двух диа­ метрально противоположных местах их надрезают ножовкой или надрубают зубилом и разламывают для возможности установки на место. После установки кольцо зачеканивают, окончательно обра­

226

батывают по наружному диаметру заподлицо с поршнем и прота­ чивают торец кольца вместе с канавкой поршня.

Ремонт поршневых пальцев, как правило, связан с необходи­ мостью увеличения их размеров по диаметру. Характерными при ремонте поршневых пальцев являются работы, связанные с вос­ становлением первоначальной цилиндрической формы и увеличе­ нием размеров для восстановления посадки пальца в проушинах поршня.

Рис. 92. Замена противоизносных колец поршня:

сопряжение противоизносных и компрессионных колец

Первоначальную цилиндрическую форму восстанавливают шли­ фованием и полированием на круглошлифовальных станках. При­ меняют также суперфиниширование.

Размер (диаметр) поршневого пальца на небольшую величину (на 0,2-1-0,25 мм) увеличивают путем хромирования или раздачи пустотелых пальцев на специальных оправках. При необходимости большего увеличения размера применяют электроимпульсную наплавку или палец заменяют. Пальцы подлежат замене на но­ вые и при наличии у них усталостных разрушений (трещин).

Поршневые пальцы изготавливают из легированных сталей ти­ па 40Х с последующей поверхностной закалкой токами высокой ча­ стоты и типа 12ХНЗА с последующей цементацией и закалкой. Поверхностная твердость закаленного слоя должна быть не ниже

HRC = 56.

У поршневых штоков и поперечин крейцкопфов в процессе ре­ монта рабочие поверхности протачивают и шлифуют с целью удаления следов износа (эллиптичности, конусности, задиров, ри­ сок). Рабочие шейки поперечин крейцкопфов тяжело нагруженных двигателей дополнительно подвергают суперфинишированию.

Деформацию поршневых штоков устраняют правкой (чаще все­ го механической или термической) с последующей механической обработкой веретена штока и торцев фланцев.

У поперечин крейцкопфов плоскости сопряжения с ползуном и фланцем поршневого штока пришабривают по плите на краску или шлифуют.

Новые поперечины крейцкопфов и поршневые штоки изготав­ ливают очень редко.

Ремонт ползуна крейцкопфа сводится к перезаливке слоя анти­ фрикционного металла (баббита) с последующей его механиче­ ской обработкой и шабрению рабочих поверхностей и плоскости сопряжения с поперечиной крейцкопфа.

При ремонте шатунов двигателей характерны работы, связан­ ные с:

устранением деформаций шатуна; заменой (или перезаливкой) и окончательной расточкой под­

шипников шатуна; заменой шатунных болтов.

Шатуны обычно подвергаются деформации в результате ава­ рии двигателя.

В зависимости от величины деформации применяют механи­ ческий, термический или термомеханический метод правки с последующей механической обработкой (проточкой, шлифовани-* ем, шабрением) поверхностей сопряжения с подшипниками и от­ верстий шатунных болтов.

Шатунные подшипники (в том числе головные втулки) оконча­ тельно растачивают по внутреннему диаметру после сборки с шатуном с целью снижения трудоемкости последующих пригоноч­ ных работ. При окончательной расточке подшипников на шатуне ликвидируются накопившиеся погрешности (например, от неперпендикулярности пяток шатуна, неперпендикулярности оси расточ­ ки посадочного места головной втулки оси шатуна и др.). Это и дает возможность в дальнейшем сократить или вообще избежать некоторых пригоночных работ по устранению перекосов осей голо­ вок шатуна и др. При этом стараются (если позволяет габарит шатуна и оборудования) расточить головной и мотылевой подшип­ ники с одной установки, оставляя небольшой припуск (0,1—0,15 мм) на пригонку подшипников по шейкам.

Для расточки подшипников из свинцовистой бронзы шатунов вспомогательных быстроходных двигателей используют специали­ зированные алмазнорасточные прецизионные станки, которые обес­ печивают одновременную расточку головного и мотылевого под­ шипников по достаточно высокому классу точности и чистоты (со­ ответственно не ниже A, V7). После такой расточки шатуны посту­ пают на сборку без пригонки.

Отверстия для болтов в шатунах при ремонте растачивают до­ вольно часто. После расточки изготавливают новые шатунные болты с обеспечением их необходимой посадки (скользящей или напряженной).

228

Причинами для расточки отверстий могут быть деформация отъемной головки шатуна после перезаливки антифрикционного металла, различные повреждения отверстий, утрата посадочными местами отверстия правильной цилиндрической формы и др.

Расточку отверстий выполняют на горизонтально-расточных станках следующим образом. Подшипник с шатуном собирают на монтажных (свободных) болтах. Шатун устанавливают на стол станка. Вынимают один болт и растачивают отверстие. По раз­ мерам расточенного отверстия обрабатывают посадочные места предварительно заготовленного нового болта и устанавливают его в отверстие. Затем удаляют следующий болт и поступают подоб­ ным же образом и т. д.

Шатунные болты являются ответственными деталями, во мно­ гом определяющими надежность двигателя. Поэтому их изготавли­ вают из прочных легированных сталей (40Х, 40ХН, 38ХМ).

§ 64. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ

При износе поршневых колец их заменяют. Материалом для колец главных и. вспомогательных ДВС и большинства вспомога­ тельных механизмов служит серый легированный чугун марок СПЧФ 24-44 и СПЧФ 28-48 с повышенным содержанием фосфора. Поршневые кольца вспомогательных механизмов изготавливают также из различных бронз, латуней (Бр.ОФЮ-1, Бр.ОЦЮ-2, ЛК80-3, ЛМц58-2 и др.) и неметаллических материалов (текстоли­ та ПТК и ПТ, эбонита марок «А» и «Б»),

Существует несколько способов изготовления металлических поршневых колец: способ двойной проточки, одинарной проточки с использованием эллиптических заготовок, термофиксации замка, накатки.

Способы двойной проточки и накатки используют при изготов­ лении поршневых колец вспомогательных механизмов (например, различных поршневых насосов).

Способы одинарной проточки из эллиптической заготовки и термофиксации замка используют при изготовлении колец двига­ телей внутреннего сгорания и других механизмов.

Кольца из неметаллических материалов изготавливают методом сгибания полосовой заготовки в кольцо с предварительным разо­

22'Х