Оглавление
1). Постановка задачи;
2). Исходные данные;
3). Проведение цветометаллографии и ультразвукового исследования для определения положения и глубины трещин чугуна;
4). Разделка и укрепление трещин;
5). Укрепление бугеля;
6). Восстановление изношенных поверхностей посадок подшипников:
6.1). Разделка изношенных поверхностей;
6.2). Центровка накерниванием или на установочным винтах;
6.3). Формирование поверхности металлополимером;
7). Контроль выполненных операций, окончательная сборка;
8). Вывод.
1. Постановка задачи
Осуществить ремонт изношенных посадочных поверхностей для четырёх подшипников редуктора ЦОС-240.
Примечание: Ремонт усложнялся наличием трещин в корпусах бугелей и наличием закалочных поверхностей в следствии температур при трении скольжения (проворот подшипников).
2. Исходные данные
Мощность привода – 2МВт
Обороты привода – 100 об/мин.
Нагрузка – шаровая мельница, для измельчения породы при производстве цемента.
Рис. Редуктор в разобранном виде.
3. Проведение цветометаллографии и ультразвукового исследования для определения положения и глубины трещин чугуна
Планировалось - Для определения мест прохождения трещин проводится ультразвуковое исследование. В процессе определяются дефекты (газовые полости и каверны) в глубине деталей.
Практически выполнено – проведено два этапа исследования
Этап 1 - Цветометаллографическое исследование. Результаты цветометаллографического исследования показаны на рис. 1. В процессе исследования определены координаты концов трещин в бугеле и показана трещина в центральной части бугеля.
Этап 2 - Ультразвуковое исследование (УЗИ). При УЗИ исследовании определялись раковины и каверны в глубине исследуемого материала. На основании проведенных исследований был сделан вывод – трещины не носят усталостный характер.
Трещины образовались в результате сильного перегрева поверхности посадки наружного кольца подшипника (трением от заклинившего подшипника), местного расплавления и выноса металла в смазочные канавки. Трещины носят поверхностный характер. Внешний вид стружки при сверлении концов трещин показал, что поверхностный слой металла посадки наружного кольца подшипника закалился на глубину 3-7 мм.
Рис.1. Результат цветометаллографического исследования.
4. Разделка и укрепление трещин
Планировалось - выполняется засверливание каждые 50-75 мм начиная от концов трещины и далее к габариту детали см. рис.1. В отверстиях нарезается резьба. В резьбы вкручиваются болты с применением анаэробного фиксатора ТМ LOXEAL. Болты срезаются по внутренней поверхности детали, см. рис. 2.
Для укрепления трещин проводится местная пропитка пропиточным составом ТМ LOXEAL 70-14. Местная пропитка детали выполняется по оригинальной технологии.
Плюсы предлагаемого регламента
В процессе укрепления трещин деталь не подвергается температурному воздействию, края трещин не расходятся, новых трещин не образуется.
Засверловка в конце трещины останавливает ее дальнейшее развитие. Вкрученные в резьбу болты выполнены горячей прокаткой и имеют прочность, превосходящую порванный трещинами чугун.
Резьбы выполненные вдоль трещин дополнительно закрепляют края трещин от перемещения. Резьба дает увеличение площади контакта примерно в два раза от площади трещины, что дополнительно укрепит части бугеля друг относительно друга.
Рис.2.1. Общий вид верхней части бугеля перед укреплением трещины.
Рис.2.2. Общий верхней части бугеля после установки и обрезки резьбовых пробок.
Практически выполнено –
На концах трещин выполнены сверления, нарезана резьба М16 и вкручены резьбовые пробки. В процессе сверления подтвердились данные, полученные при аппаратном исследовании детали – трещины имеют глубину не более 5-7 мм, и не носят усталостный характер. Исходя из этого, были засверлены только концы трещин. По причине отсутствия перемещений краев трещин друг относительно друга, и их малой глубины, во внутренней части трещин сверления не выполнялись. Сверления выполнялись сверлильным станком с магнитной подошвой, установленным на специальный ложемент, позволяющий позиционировать станок относительно цилиндрической поверхности.
В трещины был закачан под давлением полимерный состав LOXEAL 70-14. Применение состава выполнялось по оригинальной методике.
Рис.3. Рабочий момент процесса обработки трещин в бугеле первичного вала редуктора ЦОС-240.
5. Укрепление бугеля
Планировалось - для увеличения общей прочности бугеля от действия разрывающих усилий предлагается установить на торце, выходящем во внутреннюю часть редуктора фасонную стальную пластину толщиной не менее 25-30 мм, см. рис. 4. Пластина на рисунке выделена красным цветом. Пластина устанавливается на клеево-болтовое крепление с применением металлонаполненного полимерного состава.
Плюсы предлагаемого регламента – Деталь не подвергается воздействию значительных термических нагрузок, отсутствуют причины образования новых трещин.
Не меняя геометрии верхней части бугеля проводится укрепление детали в направлении работы разрывающих напряжений. Нагрузка снимается деталью выполненной горячей прокаткой, прочность которой значительно превышает прочность чугуна ослабленного трещинами.
Нагрузка от разрывающих напряжений воспринимается чугуном на сжатие, и передается на стальную пластину, которая работает в предложенном варианте вдоль листа. Установка с применением металлополимера дает равномерную распределение нагрузки от чугунной детали ослабленной трещинами на стальную пластину(на рисунке 4 –красным цветом).
Рис.4. Общий вид верхней части бугеля с установленной укрепляющей фасонной стальной пластиной.
Практически выполнено – Работы проводились согласно представленного выше регламента. После аппаратных исследований проводились уточняющие прочностные расчеты. Расчет показал, что установка двух стальных пластин, сталь 40Х толщиной 10 мм в пакете, достаточно для укрепления бугеля и скомпенсирует потерю прочности от образования трещин. Рабочий момент установки усиливающих пластин и конечный результат показан на рис.5.
Рис.5. Рабочий момент установки усиливающих пластин и конечный результат.
6. Восстановление изношенных поверхностей посадок подшипников
6.1. Разделка изношенных поверхностей
Планировалось - для увеличения площади адгезии полимерного состава выполняется разделка изношенных посадочных поверхностей. Внешний вид детали после разделки показан на рис. 6. Идентично разделка выполняется и на корпусной части посадки подшипников.
Рис.6. Внешний вид бугеля после разделки восстанавливаемых поверхностей. Условно показана разделка одной изношенной поверхности.
Практически выполнено –
Работы проводились согласно представленного выше регламента. Рабочий момент выполнения работ показан на рис.7.
Рис.7. Рабочий момент выполнения разделки восстанавливаемых поверхностей.
6.2. Центровка накерниванием или на установочным винтах
Планировалось - для проверки соосности и взаимного положения шестерен редуктора на восстанавливаемых поверхностях выполняется одна из двух операций:
- кернение, если вязкость металла позволяет получить след от керна достаточной высоты и обеспечивает номинальное положение подшипника в бугеле;
- сверление и нарезка резьбы для вкручивания установочных винтов, если состояние восстанавливаемой поверхности вынуждает увеличить глубину разделанной зоны. Высотой установочных винтов задается положение подшипника относительно бугеля. Установочные винты фиксируются анаэробным составом ТМ LOXEAL в номинальном положении.
Кернение или установочные винты выполняются на обеих частях бугеля.
Плюсы предлагаемого регламента – возможность проведения контрольно – измерительных операций взаимного положения шестерен до начала работ по восстановлению посадочной поверхности подшипника. При закрепленных установочных винтах есть возможность холодной прокрутки первичного вала и контроль взаимного положения шестерен друг относительно друга в различных угловых положениях первичного вала.
Практически выполнено – На практике реализован метод центровки на маяках – установочных винтах. Сверления выполнялись сверлильным станком с магнитной подошвой, установленным на специальный ложемент, позволяющий позиционировать станок относительно цилиндрической поверхности. Рабочий момент операции сверления отверстий под нарезку резьбы для установочный винтов показан на рис. 8.
Рис.8. Рабочий момент операции сверления отверстий под нарезку резьбы для установочных винтов.
Контроль положения установочных винтов относительно цилиндрической поверхности выполнялся с помощью линейки лекальщика. Базирование линейки проводилось на поясах, оставшихся после обработки посадки подшипника на предприятии-изготовителе, и не подвергшихся износу. На рисунке 9 схематически показан процесс регулировки установочных винтов. Не изношенные поверхности выделены синим цветом, установочный винт показан красным цветом.
Рис.9. Схематическое изображение процесса регулировки установочных винтов относительно не изношенных поверхностей.
В результате, при проверке взаимного положения зубьев зубчатых колес на одной стороне шевронной передачи щуп 0,25 мм проходил, щуп 0,3 мм не проходил. С другой стороны щуп 0,25 проходил, щуп 0,3 проходил с большим усилием и на глубину не более 25-30 мм. При общей ширине передачи 1500 мм.
Внешний вид поверхности посадки подшипника, подготовленной к проверке взаимного положения зубчатых колес редуктора показан на рис.10.
Рис.10. (Слева) Внешний вид поверхности посадок подшипников подшипникового узла подготовленного к проверке совместного положения зубчатых колес редуктора.
Рис.10. (Справа) Внешний вид части корпуса редуктора с образцами анаэробных составов.
6.3. Формирование поверхности металлополимером
Планировалось - после выставления и контроля положения шестерен относительно друг друга выполняется нанесение металлополимера. Для последующего разъема частей бугеля на подшипник наносится разделительный состав минимального толщины (5-10 микрон). Использовался металлополимер класса ЭКС 221, ЭМС 523.
Установочные винты остаются в слое металлополимера, обеспечивая полученную точность установки шестерен до полной полимеризации металлополимера.
Практически выполнено – Работы проводились согласно представленного выше регламента. Перед нанесением полимера проводилась защита смазочной канавки, смазочных отверстий и поверхностей скольжения подшипника от случайного попадания полимера. Рабочий момент защиты подшипников и внешний вид подшипника с нанесенной защитой показан на рис. 11.
Рис.11. Рабочий момент защиты подшипников и внешний вид подшипника с нанесенной защитой.
Рабочие моменты нанесения полимера на восстанавливаемые поверхности и на подшипники показаны на рис. 12 и 13. Для удобства работы в условиях низкой освещенности в полимер был добавлен краситель, обеспечивающий контрастный вид для упрощения контроля нанесения и обработки.
Рис.12. Внешний вид восстанавливаемых поверхностей с нанесенным полимером.
7. Контроль выполненных операций, окончательная сборка
Планировалось - после полимеризации металлополимера и формирования посадочной поверхности выполняется очистка подшипников от разделительного слоя. Для компенсации толщины разделительного слоя окончательная сборка узла выполняется с применением анаэробного состава ТМ LOXEAL низкой вязкости.
Практически выполнено – Работы проводились согласно представленного выше регламента. Нанесены составы TM LOXEAL 53-11 и LOXEAL 52-03. Внешний вид части корпуса редуктора с образцами анаэробных составов показан на рис.13.
Рис.13. Внешний вид подшипников с нанесенным полимером в процессе восстановления посадочных поверхностей.
8. Вывод
Предлагаемый способ восстановления посадочной поверхности подшипников бугеля редуктора ЦОС-240 позволяет укрепить изношенные чугунные детали, повысить прочность в направлении действия разрывающих напряжений. Отсутствие влияния чрезмерных температур не создает термические напряжения в восстанавливаемых деталях. Метод позволяет производить метрологический контроль узла в сборе на промежуточных операциях.
|
