3. Ремонт вращающихся механизмов

3.1. Ремонт сборочных единиц вращающихся

МЕХАНИЗМОВ

3.1.1. Ремонт прессовых соединений

Широко применяющиеся в современной технике прес­совые соединения деталей являются одним из основных видов неподвиж­ных соединений. Почти в каждом механизме и каждой машине имеются прессовые соединения, отличающиеся друг от друга лишь деталями.

Во вращающихся механизмах теплотехнического оборудования котельных цехов прессовые соединения ис­пользуют при посадке подшипников качения на валы, установке различных втулок и т.д. Широко распространены также прессо­вые соединения в сочетании со шпоночными, например соедине­ния полумуфт, ступиц, маховиков, зубчатых и червячных колес с валами.

При использовании прессовых соединений обеспечивается точ­ное совпадение центров соединяемых деталей и необходимая прочность соединения. Преимуществом прессовых соединений пе­ред другими видами неподвижных соединений (на резьбе, бол­тах, сварке и др.) является простота изготовления, сборки, раз­борки и отсутствие лишних деталей.

Общий случай прессового соединения — соединение втулки с валом. Посадка втулки на вал может быть трех видов: с натягом, с зазором и переходная.

При посадке с натягом диаметр вала больше диаметра отвер­стия; чтобы посадить втулку на вал, надо приложить усилие или нагреть ее.

При посадке с зазором наименьший предельный размер от­верстия втулки всегда больше наибольшего предельного размера вала и между валом и отверстием имеется зазор, который опре­деляется заданной посадкой.

В переходных посадках в зависимости от соотношения допу­сков на размер отверстия и вала может быть как натяг, так и небольшой зазор. Если, например, отверстие изготовлено с мак­симальным плюсовым допуском, а вал – с максимальным мину­совым, в соединении будет зазор. И, наоборот, если в отверстии максимальный минусовый допуск, а на валу максимальный плю­совой, то в соединении образуется натяг.

Чтобы правильно осуществить при ремонте прессовое соеди­нение, измеряют с возможной точностью диаметры отверстия и вала и определяют натяг, от которого зависит усилие запрессовки.

Если фактический натяг значительно превышает средние зна­чения, его уменьшают до нормального значения, обрабатывая од­ну из сопрягаемых деталей на станке или вручную. Увеличивают диаметр отверстия или уменьшают диаметр вала на десятые или сотые доли миллиметра шлифованием.

Перед сборкой прессового соединения проверяют шерохова­тость сопрягаемых поверхностей, размеры шпоночных соединений и форму торцевых кромок. Сопрягаемые поверхности должны быть обработаны, а сопрягаемые детали смазаны. При сборке деталей небольших размеров используют молоток или кувалду. Чтобы не испортить детали, удары наносят через прокладки из мягких материалов или применяют молотки и кувалды со смен­ными бойками, выполненными из дерева, пластмассы, свинца, меди. При запрессовке ударами возможны перекосы, поэтому принимают необходимые меры предосторожности.

Использование механических или гидравлических прессов улучшает качество запрессовки и позволяет выполнять прессо­вые соединения деталей любых размеров и массы с любой по­садкой.

При сборке прессовых соединений нагревом шероховатость деталей и обработка кромок должны быть такими же, как и при механической сборке. Этот способ применяют для сборки деталей любых размеров и массы. Охватывающую деталь нагревают в горячем масле, печах, горнах, а в отдельных случаях – горелкой или паяльной лампой. Температура нагрева охватывающей де­тали определяется натягом. Недостаточный нагрев может приве­сти к преждевременному схватыванию и затруднениям при сбор­ке. Запрессовка нагретой детали должна производиться как мож­но более быстро.

Детали небольшого диаметра нагревают равномерно, так как увеличение размеров при нагревании идет от центра по радиусам. При посадке больших деталей, имеющих между ступицей и обо­дом массивный диск, нагрев начинают с обода и постепенно пе­ремещают к ступице. Если начинать нагрев со ступицы, диск и обод будут препятствовать расширению ступицы от центра, а так как металл ступицы расширяется, то возможно уменьшение отвер­стия вместо его увеличения.

Во всех случаях охватывающую деталь необходимо насаживать до упора, указанного в чертежах. После насадки на вал махови­ков, полумуфт, зубчатых колес, ступиц необходимо проверять тор­цевое и радиальное биения.

Шпоночные соединения применяют в тех случаях, когда необхо­димо передать вращающий момент с одной детали на другую, на­пример: с полумуфты (шестерни) на вал, с вала на полумуфту (шестерню) или с вала на ступицу рабочего колеса вентилятора или дымососа.

В механизмах котельных цехов используют преимущественно шпоночные соединения двух видов: напряженные, создаваемые клиновыми шпонками, и ненапряженные, создаваемые призматиче­скими шпонками. Соединения с клиновыми шпонками кроме вра­щающего момента могут передавать осевой момент, а соединения с призматическими шпонками — только вращающий момент.

Клиновую шпонку и паз в насаживаемой на вал детали выпол­няют с уклоном одной грани, являющейся рабочей поверхностью шпонки. Шпонка имеет вид клина и забивается в клинообразный паз, создавая натяг за счет смещения оси насаживаемой детали по отношению к оси вала на расстояние посадочного зазора.

Клиновая шпонка (рис. 3.1, а) должна плотно прилегать к дну паза вала и втулки и иметь зазоры по боковым граням. Уклоны рабочей поверхности шпонки и паза втулки должны совпадать. В этом случае не будет зазора с обоих торцов шпонки, когда она будет забита до отказа. Точность посадки шпон­ки проверяют щупом с обеих сторон ступицы.

Боковые зазоры между стенками паза и шпонкой (b₁ – b) не должны превышать 0,35 мм при ширине шпонки 12 –13 мм и 0,6 мм при ширине шпонки 60–100 мм. Уклон рабочей плоскости клиновой шпонки и паза в ступице выполняют равным 1 : 100.

Призматические шпонки не нарушают соосности (совпадения осей) вала и насаживаемой детали и обеспечивают хорошее центрирование сопрягаемых деталей. Они позволяют осуществлять как неподвиж­ные соединения, так и подвижные (скользящие). Во втором слу­чае шпонку закрепляют на валу или в ступице винтами.

В отличие от соединений с клиновыми шпонками при посадке призматической шпонки (рис. 3.1, б) в пазы вала и ступицы боко­вых зазоров не должно быть, а радиальный зазор обязателен. От­сутствие боковых зазоров и наличие радиального проверяют щу­пом с обоих торцов шпонки. В собранном соединении радиальный зазор k должен быть приблизительно 0,3 мм при диаметре вала 25 –90 мм; 0,4 мм – при диаметре 90 –170 мм; 0,5 мм – при диаметре 170 мм и более.

Рис. 3.1. Соединения с клиновой (а) и при­зматической (б) шпонками

Прессовые соединения стараются разбирать по возможности реже. При сборке и разборке соединений изменяются размеры по­садочных мест, что ведет к уменьшению натягов, увеличению зазо­ров и изменению характера посадки.

Прессовые соединения разбирают механическим способом, при­меняя выколотки или стяжные скобы. Для разборки более круп­ных деталей используют стяжные скобы.

Разборку деталей большого диаметра, посаженных с большим натягом, производят гидравлическими съемниками, в которых усилие создается или специальным гидравлическим домкратом, являю­щимся частью съемника, или серийным грузоподъемностью 100 или 200 т, устанавливаемым в съемник.

Для того чтобы облегчить разборку прессового соединения, ох­ватывающую деталь нагревают паяльными лампами или ацетиле­новыми горелками. Так же, как и при сборке прессовых соедине­ний, нагрев крупных охватывающих деталей при разборке начина­ют с наружных поверхностей и по мере прогрева приближают к внутренним поверхностям (центру).

При выпрессовке подшипника качения с вала его внутреннюю обойму поливают горячим маслом. Чтобы облегчить выпрессовку подшипника из корпуса, корпус прогревают горячим воздухом или паром. При­способления для снятия под­шипника качения с вала по­казаны на рис. 3.2, а–в.

Рис. 3.2. Приспособления для снятия под­шипника с вала с помощью разъемного кольца и четырех стяжных болтов (а), разъемного кольца и винтового съемника (б) и винтового съемника (в):

1 – вал, 2 – подшипники; 3 – разъемное кольцо, 4 – стяжной болт, 5 – траверса, 6 – отжимной винт, 7 – соединительный болт кольца, 8 – за­хват

Как и при установке под­шипников, усилия для выпрессовки должны переда­ваться на ту обойму, кото­рая посажена с натягом. Нельзя ударять молотком по обоймам, телам качения, сепаратору и передавать усилия на сепаратор и тела качения.