/
Author: Кондаков А.И. Ястребова Н.А. Спектор Б.А.
Tags: пневмоэнергетика машины и инструменты холодильная техника холодильное оборудование энергетика машиностроение механика ремонт компрессоры газовая динамика механика жидкостей и газа техническое обслуживание
ISBN: 5-217-01416-4
Year: 1991
Text
ehipmaker.ru
Chipmaker.ru
Н. А. ЯСТРЕБОВА
А.И КОНДАКОВ
Б.А СПЕКТОР
техническое
обслуживание
и ремонт
компрессоров
Chipmaker.ru
« МАШИНОСТРОЕНИЕ »
chipmaker.ru
Н. А. ЯСТРЕБОВА
А.И. КОНДАКОВ
Б. А. СПЕКТОР
Chipmaker.ru
техническое
обслуживание
и ремонт
компрессоров
МОСКВА
•МАШИНОСТРОЕНИЕ-
1991
chipmaker.ru
ББК 31.76-08
Я85
УДК 621.51.004
Рецензент И. И. Гальперин
Ястребова Н. А. и др.
Я85 Техническое обслуживание и ремонт компрессоров/
Н. А. Ястребова, А. И. Кондаков, Б. А. Спектор.—М.:
Машиностроение, 1991. —240 с.: ил.
ISBN 5-217-01416-4
Приведена классификация компрессоров, дан анализ технологичности
конструкции с точки зреиня ремонтопригодности. Указаны дефекты и
способы нх устранения.
Большое внимание уделено интенсификации ремонтных работ, сниже-
нию нх трудоемкости н стоимости. Экономически обоснованы формы орга-
низации ремонтных работ. При изложении технологии ремонта приведены
схемы оснастки и стендов, а также средства и методы контроля.
Для рабочих, обслуживающих и эксплуатирующих компрессорные
машины, а также для инженерно-технических работников.
2210010000—1ББ
Я 038 (01)—91 165-81 ББК 31.76-08
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ
Ястребова Надежда Александровна, Кондаков Александр Иванс~11,
Спектор Борне Андреевич
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ КОМПРЕССОРОВ
Редактор Н. П. Ошерова
[ереплет художника С. Н. Голубева
Художественный редактзр С. h Голубев
Технический редактор Л. А. Макарова
Корректор Т. В. Багдасарян
ИБ Я: 6624
Сд1 но в набор 19.10.90. Лодписаяов печсть 05.02.91. Формат 60 X 90/1 в.
Бумага офсетная № 2. Гарнитура литературная. Печать офсетная Усл. печ. л. 15,0.
Усл. кр.-отт 15,0. Уч.-изд. л. 17.06. Тираж 24000 экз. Заказ 202. Цена Б р.
Ордена Трудозогл Красного Знамени издательство (Машиностроение».
107076, Москва, Стромынский пер., 4.
Типография М 6 ордена Трудового Красного Знамени
издательства «Машиностроение»
при Государственном к митете СССР по пе . ни.
193144, Ленинград, ул. Моисеенко, 10.
ISBN 5-217-01416-4 © Н. А. Ястребова, А. И. Кондаков,
Б. А. Спектор, 1991
ПРЕДИСЛОВИЕ
Компрессорное оборудование, широко применяемое почти во
всех отраслях народного хозяйства, является дорогостоящим.
Останов компрессора на ремонт связан со значительными убыт-
ками, поэтому задача интенсификации ремонта весьма актуальна.
Уровень механизация ремонтных работ очень низок (примерно
23—2Е%) и значительно отстает от уровня механизации основного
производства. Производительность труда рабочих ремонтных
служб в 4—5 раз ниже производительности труда рабочих, занятых
в основном производстве. В книге изложен материал, используя
который, можно значительно интенсифицировать ремонтные ра-
боты. Приведен опыт организации технического обслуживания
и ремонта компрессоров отечественных компрессоростроительных
заводов и зарубежных фирм. Вопросы организации ремонтных
работ рассмотрены с учетом конструкции компрессоров, условий
их эксплуатации, числа изделий, ремонтируемых в течение года.
В книге приведены основные причины неисправностей (отка-
зов) компрессоров, пути их обнаружения и устранения. Рассмот-
рены системы технического диагностирования детачей и узлов,
повышающие надежность машин, исследованы возможности ре-
монта по фактическому состоянию изделий. Изложены различные
методы восстановления деталей сваркой, пайкой, напылением
и др В ходе изложения технологии ремонта подчеркивается поло-
жительное влияние технологичных конструкций компрессоров на
ускорение и удобство технического обслуживания и ремонта.
В книге подробно изложена методика технико-экономического
обоснования различных методов ремонта, даны примеры расчетов.
Отражен опыт работ по технической диагностике и организации
ремонта на московских заводах «Борец:, «Компрессор». Отражены
также разработки и исследования пр эектно-конструкторских инс-
титутов ВНИИХОЛОДМАШ, ВНИИКОМПРЕССОРМАП1 и дру-
гих организаций
Гл. 1 (п. 2 и 3) написаны Б. А. Спектором, гл. 1 (п. 1, 4),
гл. 2, 3, 4, 5 — А. И. Кондаковым и Н. А. Ястребовой.
chipmaker.ru
ГЛАВА I. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
И ТЕХНИКО'ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ РЕМОНТА
КОМПРЕССОРОВ
1. Классификация компрессоров и характер их производства
Компрессоры — важнейшее энергетическое оборудование, при-
меняемое в технологических процессах химической, нефтехимичес-
кой, нефтеперерабатывающей, газовой, металлургической, пище-
вой промышленности и ряде других отраслей.
Компрессором называют энергетическую машину или устрой-
ство для повышения давления и перемещения газа. Обычно к комп-
рессорам относят машины, обеспечивающие сжатие воздуха или
газа до избыточного давления не ниже 0,015 МПа. Начальное дав-
ление raja может быть менее атмосферного, равным или оолее
атмосферного.
Компрессорные машины разделяют на три класса: 1) вентиля-
торы — компрессоры, повышение дав тения и отношение давлений
в которых не превышают соответственно 0,01 МПа и 1,1; 2) нагне-
татели — машины с повышенным отношением давлений (до 1,3
и более) и без охлаждения среды в процессе работы; 3) собственно
компрессоры — машины, снабженные устройством для охлажде-
ния среды при работе (отношение давлений более 3).
По достижимому конечному давлению различают: 1) компрес-
соры низкого давления — с конечным давлением до 1 МПа;
2) компрессоры среднего давления — с конечным давлением от
1 до '0 МПа; 3) компрессоры высокого давления — с конечным
давлением от 10 до 100 МПа; 4) компрессоры сверхвысокого давле-
ния — с конечным давлением свыше 100 МПа.
Компрессоры могут эксплуатироваться в составе стационарных
или передвижных машин или установок Соответственно этому
различают стационарные, передвижные, переносные, прицепные,
самоходные, транспортные (авиационные,-автомобильные, судовые,
железнодорожные) компрессоры.
По применимости в газовой (рабочей) среде компрессоры разде-
ляют на: 1) газовые — для сжатия любого газа или смеси газов,
кроме воздуха; в зависимости от вида газа они называются кисло-
родными, водородными, аммиачными и т. д.; 2) воздушные — для
сжатия воздуха; значительную группу таких компрессоров состав-
ляют компрессоры общего назначения, предназначенные для сжа-
тия атмосферного воздуха до давления 0,8—1,5 МПа и выполнен-
ные без учета каких-либо специфических требований; 3) циркуля-
4
I Я о п ~п ~р
Chipmaker.ru
с о р ы \
Обьенного действия |
- Поршневые
нейронные бранные
- Роторные
Турбо-
юнпрессоры
Струйные
Поршневые
злектро-
нонпрессоры
_ Горизонталь-
ные
Пластинча-
тые
Аксиально
поршневые
Вертикаль
ные
_ Жидкостно-
кольцевые
_ Диагональ-
ные
_ С жидност-
~ нын поршней
-\(1ппозитные |
-| Винтовые |
-j Осевые |
Ценкзребежно-
- уентростре
нательные
Свободно-
поршневые
_ Прлноцголь-
ные
Шестерен-
ные
Центробеж-
ные
-| У- образные |
-]ЬУ-образные]
Раторно -
~| поршневые
I Осенен три
венные
С катяшин
ся ротор ос
| Визревые |-
Звездообраз
ные
Рве. I. Классификация основная типов компрессоров
ционные — для обеспечения циркуляции газа р замкнутом техно-
логическом контуре; 4) многоцелевые (специальные) — для попере-
менного сжатия различных газов; 5) многослужебные (специаль-
ные) — для одновременного сжатия различных газов.
Значительная часть компрессоров эксплуатируется в составе
устройств, предназначенных для изменения (понижения) темпера-
туры окружающей среды. Различают; 1) криогенные компрессо-
ры — специальные компрессоры, в которых сжимаемый газ хотя
бы на одной из стадий цикла имеет криогенную температуру
(О—120 К); 2) холодильные компрессоры.
Специальные компрессоры, предназначенные для откачки газа
с целью получения вакуума, называют вакуумными компрессорами.
Вакуумные компрессоры, у которых конечное давление больше
атмосферного, относят к компрессорам комбинированного приме-
нения.
Классификация компрессоров по принципу действия и основ-
ным конструктивным признакам приведена на рис. 1.
В компрессорах объемного действия рабочий процесс осущест-
вляется путем циклического изменения объемов рабочих камер.
Поршневыми компрессорами (ПК) называют компрессоры
объемного действия, в которых объем рабочих камер изменяется
с помощью поршней, совершающих возвратно-поступательное
движение.
ПК применяются в широком диапазоне: по объемной произво-
дительности — от нескольких см’/с до 12 м3/с; по конечному
5
chipmaker.ru
давлению — от сотых долей МПа до 300 МПа (в промышленном
исполнении) и до 2000 МПа (в научных исследованиях); по затра-
чиваемой мощности — от 10 Вт до 20 МВт. Основные типы произ-
водства ПК — серийное и крупносерийное. По конструктивному
расположению цилиндров различают схемы ПК: горизонтальную,
вертикальную, оппозитную, прямоугольную, V- и W-образные,
звездообразную.
Наиболее широко ПК применяют в химической, нефтехимичес-
кой и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности. Основ-
ные тенденции совершенствования конструкций ПК в этих отрас-
лях следующие: повышение быстроходности; широкая унификация
конструкций с использованием в качестве базовых в основном
V- и W-образных и оппозитной схем; совершенствование термоди-
намического процесса; снижение потерь производительности и
мощности; разработка систем прогнозирования работоспособности
ПК и предотвращения отказов; обеспечение надежности и ремонто-
пригодности. Так, например, освоено серийное производство ПК
4ВМ10—120/9 и 2ВМ10—63/9 с повышенной на 20% частотой
вращения. На унифицированной V-образной базе с усилием на
поршень 10 кН освоен выпуск семи модификаций компрессора
2ВУ1—2,5/13 и шести модификаций компрессора 4ВУ1—5/13.
Проведена модернизация ряда оппозитных компрессоров (4ГМ16—
14/15—105М; 4М16—22,4/23—64СМЗ и др.).
Расширена область применения ПК без смазывания и с ограни-
ченным смазыванием. Новые конструкции поршней и опорных
устройств (в том числе и многоразового использования) для гори-
вонтальных рядов компрессоров отличаются компактной опорно-
уплотнительной системой с развитой опорной поверхностью. Это
позволило значительно увеличить межремонтный цикл для этих
компрессоров. Так, например, новые опорные устройства крупных
поршней (массой более 1 т) проработали на компрессорах произ-
водства аммиака более 25 000 ч без замены. Подача масла была
уменьшена на 70%. На компрессорах 4М40—680/22—320 и 6М40—
320/320 новые конструкции уплотнений штоков отработали при
давлении 9 МПа без замены 27 000 ч без подачи смазывающего
материала в сальник и практически не изнашивая шток.
Для повышения долговечности деталей ПК, работающих в
условиях повышенного трения (поршневых колец, лабиринтно-
контактных уплотнений и т. д.), разработаны новые высокопроч-
ные антифрикционные материалы типа флубон и графелон.
В результате замены кольцевых клапанов клапанами с газовым
демпфером в ступенях среднего и высокого давления в 3—4 раза
увеличилась средняя наработка на отказ ПК.
Значительное число ПК используется в составе холодильного
оборудования:
холодильных машин общепромышленного назначения на базе
компрессоров с ходом поршня 70, 130, 150, 220 мм; потребитель —
пищевая промышленность, Минторг СССР, химическая, нефтехими-
6
ческая, нефтеперерабатывающая промышленность (производство
аммиака, химического волокна, шинное производство, производ-
ство пластмасс);
судовых холодильных машин в рыбопромысловом флоте, реф-
рижераторных судах;
холодильных установок для авторефрижераторов;
холодильных машин для предприятий торговли и обществен-
ного питания;
холодильных установок для рефрижераторных вагонов;
автономных кондиционеров (на базе малых поршневых комп-
рессоров);
холодильных машин специального назначения.
Конструктивные недостатки ПК (неполная уравновешенность
их движущихся частей, наличие большого числа пар трения и
т. д.), а также тяжелые условия эксплуатации ПК являются при-
чинами того, что в стране примерно половина численности обслу-
живающего холодильный парк и ремонтного персонала работает
на машинах и установках с ПК.
Большинство ПК ремонтируют на местах эксплуатации. Цент-
рализованному ремонту подлежат:
1) холодильные машины для предприятий торговли и общест-
венного питания — ремонт выполняется на ремонтно-монтажных
комбинатах Минторга СССР;
2) холодильные установки для железнодорожного транспор-
та — ремонт производится вагоноремонтными депо;
3) судовые холодильные машины — ремонт на судоремонтных
ваводах;
4) передвижные компрессорные станции — ремонт на специа-
лизированных ремонтных предприятиях.
В холодильной технике потребность в запасных частях дости-
гает по отдельным моделям ПК 70—80% номинального числа
деталей. Из-за недостатка запасных частей сменные узлы и детали
приходится изготовлять на месте эксплуатации, что увеличивает
стоимость ремонта.
Мембранные компрессоры (МК) — компрессоры объемного дей-
ствия, в которых объем рабочйх камер изменяется с помощью цик-
лически деформируемых мембран. МК с давлением нагнетания
до 40 МПа выпускаются серийно в одноступенчатом исполнении
(с одним и двумя мембранными блоками при отношении давлений
20) и в двухступенчатом исполнении (при отношении давлений до
400). Выпускаются также компрессоры на основе комбинирован-
ных схем, предназначенные для создания высоких и сверхвысоких
давлений при большой производительности блока. В таких ком-
прессорах первые ступени — поршневые, а последние — мембран-
ные (мембранно-поршневые компрессоры).
МК эксплуатируются там, где возникает необходимость сжатия
газа при обеспечении его высокой чистоты (например, в электрон-
ной промышленности), а также при работе с агрессивными газами.
7
r.ru
Компрессоры с конечным давлением до 150 МПа сведены в унифи-
цированные ряды по поршневому усилию (1,6; 4,0; 6,3 кН),
производительность от 10 до 80 мэ/ч Диаметры мембран 170,
210, 335, 470, 630 и 700 мм.
Разрабатываются МК для сжатия газов высокой чистоты до дав-
лений до 400 МПа. Ремонт МК производится на месте эксплуатации.
Роторными компрессорами (РК) называют компрессоры объем-
ного действия, в которых рабочая камера образуется расточкой
корпуса и размещенным в ней ротором (роторами), а объемы рабо-
чих камер изменяются ь результате вращения ротора (роторов).
РК имеют большую быстроходность, лучшую уравновешенность
и плавность подачи газа, чем ПК. Конечное давление в РК не
зависит от частоты вращения ротора, что расширяет диапазон
регулирования. Коэффициенты полезного действия РК несколько
меньше, чем у ПК.
В роторных пластинчатых компрессорах (РПЛК) ротор рас-
положен эксцентрично цилиндрической расточке корпуса и пред-
ставляет собой вал с установленными на нем продольными подвиж-
ными в радиальном направлении или гибкими в окружном направ-
лении пластинами, контактирующими свободными концами с по-
верхностью расточки. РПЛК выпускаются серийно и исполь-
зуются:
при сжатии и транспортировании воздуха и различных газов,
неагрессивных к материалам и смазочным материалам машин —
в стационарных установках;
при снабжении воздухом пневмоинструмента и пневматических
разгрузочных устройств сыпучих материалов — в передвижных
установках;
при получении чистого «сухого» газа — в холодильных уста-
новках. Производительность этих машин, как правило, менее
100 м3/мин. Компрессорное оборудование постепенно совершенст-
вуется на базе РПЛК. Так, например, налажено производство
модернизированной передвижной компрессорной станции ПР —
10/8М2 на базе РПЛК. Ремонт РПЛК производят чаще всего на
месте эксплуатации. Однако часть компрессоров, входящих в
состав передвижных и холодильных установок, ремонтируют
централизованно.
Жидкостно-кольцевой компрессор (ЖКК) представляет собой
пластинчатый компрессор, в котором пластины выполнены жест-
кими, неподвижно закреплены на валу и не контактируют с поверх-
ностью расточки корпуса, а зазор между концами пластин и поверх-
ностью расточки уплотняется с помощью жидкостного кольца, фор-
мирующегося при вращении ротора. Одним из вариантов реализа-
ции ЖКК является водокольцевой компрессор, в котором для
образования жидкостного кольца используется вода. ЖКК благо-
даря отсутствию механического трения в их рабочих плоскостях
используют при работе с токсичными, взрывоопасными, легкораз-
лагающимися и воспламеняющимися газами, паре- и газожидкост-
8
ными смесями, в том числе агрессивными и нагрязненными меха-
ническими примесями. Эти машины применяют в химической
целлюлозно-бумажной, пищевой, фармацевтической, горнодобы-
вающей, металлургической, текстильной, машиностроительной,
энергетической промышленности, в коммунальном и сельском
хозяйстве.
В СССР выпускается около 20 типоразмеров ЖКК производи-
тельностью от 0,75 до 300 мм8/мин при конечном давлении 0,1—
0,4 МПа. Увеличение конечного давления (до 0,8 МПа) может
быть достигнуто за счет увеличения окружной скорости или двух-
ступенчатости сжатия. ЖКК отличает конструктивная простота,
удобство в эксплуатации, высокая надежность и низкий уровень
шума при работе. К недостаткам ЖКК следует отнести: сложность
внутреннего процесса, обусловленную двухфазностью среды в
рабочей полости; большие потери на гидравлическое трение; труд-
ность создания «жесткого» жидкостного кольца из-за кавитации;
необходимость постоянного контроля температуры рабочей жид-
кости.
Основной тип производства ЖКК — серийное, чему способст-
вует последовательно осуществляемая унификация конструкций.
Ремонт ЖКК производится чаще всего на месте эксплуатации.
Винтовой компрессор (ВК) представляет собой РК с винто-
образными роторами. В К применяют в пищевой, химической, гор-
нодобывающей промышленности, в холодильной технике. В буро-
вых установках, в передвижных и переносных компрессорных
станциях, в холодильных установках судов вместо РПК и ПК
в большинстве случаев применяют только В К.
Постоянное расширение области применения ВК объясняется
рядом преимуществ, которые имеют В К по сравнению с компрес-
сорами других типов: высокая надежность; меньшие габариты и
масса; полная автоматизация в работе с плавным регулированием
производительности, полная заводская готовность; высокая дина-
мическая уравновешенность; хорошие акустические характерис-
тики; удобство транспортирования и монтажа. В К изготовляют
серийно. На базе В К производятся стационарные и переносные
воздушные компрессорные установки с объемной производитель-
ностью 4—50 м®/мин и давлением нагнетания 0,8 МПа; установки
для транспортирования попутного нефтяного газа с объемной
производительностью до 50 м’/мин и конечным давлением 0,5—
1,7 МПа; передвижные компрессорные станции производитель-
ностью 5—10 м8/мин, конечным давлением 0,8 МПа; установки
для сухого сжатия водорода, этилена и контактного газа с объем-
ной производительностью 100—180 м8/мин. Осваивается выпуск
12 типоразмеров ВК с конечным давлением до 2 МПа. Возросло
производство винтовых маслозаполненных компрессоров.
Не определены окончательно рекомендуемые области целесооб-
разного применения компрессоров разных типов и, в частности,
ВК и ПК. Это связано о их непрерывным совершенствованием.
8
r.ru
Так, например, созданы быстроходные (до 1500 об/мин) моноблоч-
ные бесфундаментные установки на базе ПК, в которых успешно
решена проблема подбора масла. При объемной производитель-
ности менее 2 м8/мин эффективнее ПК; в интервале 2—15 мэ/мин
целесообразно применение В К; свыше 15 м8/мин — требуется
технико-экономический расчет в каждом конкретном случае с уче-
том затрат на техническое обслуживание и ремонт ПК и В К,
затрат на энергию и разницы удельной мощности ПК и ВК.
Значительное число ВК применяется в холодильной технике.
Винтовые холодильные компрессоры (ВХК) экономически выгодны
в диапазоне холодопроизводительности от 150 до 1600 кВт (обще-
промышленное исполнение), 50—150 кВт (судовое исполнение) и
в каскадных одно- и двухступенчатых холодильных машинах и
установках [4]. ВХК работают г том же диапазоне холодопроиз-
водительности, что и поршневые холодильные блок-картерные
компрессоры П110, П220; оппозитные одноступенчатые АО1200П,
АО600П и двухступенчатые ДАО275, ДАО550, ДОН 175, ДАОН350.
ВХК в СССР выпускаются в основном в сальниковом исполне-
нии, двухроторными, горизонтальными, маслозаполненными, с
синхронной частотой вращения ведущего ротора 50 с-1. Каждый
ВХК имеет три модификации по геометрической степени сжатия
2,6; 4,0; 5,0 и может работать при разности конечного и начального
давлений до 1,8 МПа и конечном давлении не более 2,3 МПа.
Показатели надежности ВХК: ресурс работы до капитального
ремонта 50 000—60 000 ч; наработка на отказ более 5000 ч; ресурс
работы до текущего ремонта более 5500 ч.
Внедрение ВХК дает экономический эффект как при их произ-
водстве, так и при эксплуатации. При изготовлении ВХК сни-
жаются по сравнению с ПК:
расход металла, особенно при замене поршневых оппозитных
машин, более чем в 2 раза;
масса литых деталей в 3—7,3 раза;
масса стального проката на 30%;
трудоемкость изготовления — за счет использования высоко-
автоматизированного оборудования.
Внедрение ВХК производительностью 150—300 кВт, имеющих
высокую надежность, может привести к сокращению численности
обслуживающего персонала, а также снижению на 30% сопутст-
вующих капитальных затрат.
Выпуск холодильных агрегатов и машин с ВХК постоянно
увеличивается. Планируется снять с производства холодильное
оборудование с ПК П220, а также поршневые оппозитные компрес-
соры АО1200П, ДАО550, ДАОН350. Уменьшается выпуск оппо-
зитных компрессоров АО600П, агрегатов и машин с ПКП110.
Это позволит резко уменьшить численность обслуживающего и
ремонтного персонала.
Ввиду повышенных требований к качеству изготовления В К
наиболее целесообразен их ремонт на предприятиях-изготовителях.
10
Централизованно ремонтируют ВК, входящие в состав передвиж-
ных компрессорных станций. ВК, работающие в холодильных уста-
новках судов, ремонтируют на судоремонтных заводах. Ремонт В К,
входящих в состав стационарных компрессорных установок, выпол-
няется на месте эксплуатации.
Шестеренные компрессоры (ШК) представляют собой РК с дву-
мя роторами, имеющими зубчатые сопряженные профили. ШК
получили значительное распространение в народном хозяйстве.
Их объемная производительность — до 30—35 м8/с. Использую-
щийся в таких компрессорах процесс с внешним сжатием несовер-
шенен, и данные машины можно использовать лишь в случае,
когда потери от внешнего сжатия незначительны по отношению
к другим потерям. Для них характерны небольшие отношения дав-
лений (1,4—1,8), увеличение конечной температуры, высокий
уровень шума. Долговечность таких машин снижается за счет
возникновения ударных нагрузок от внутреннего давления, воз-
растающих с увеличением окружной скорости роторов, что приво-
дит к разрушению синхронизирующих шестерен, а затем и роторов.
Роторно-поршневой компрессор (РПК) представляет собой РК,
в котором расточка корпуса и ротор имеют специальные профили,
и ось вращения ротора совершает переносное вращательное движе-
ние вокруг оси, совпадающей с центром симметрии расточки
корпусов. \
Трохоидные РПК имеют две основные детали — корпус и ро-
тор. Теоретический профиль одной из этих деталей (исходный)
выполняется по эпи- или гипотрохоиде, другой профиль (сопря-
женный) — по внутренней и наружной огибающей семейства
соответствующих трохоид. Характеристики машины зависят от
выбранной схемы и числа вершин у ротора. На практике приме-
няют схемы с эпитрохоидной расточкой корпуса и ротором, грани
которого спрофилированы по внутренней огибающей.
Трохоидные РПК общего назначения выпускаются зарубеж-
ными фирмами в одноступенчатом исполнении с объемной произво-
дительностью 0,3—50 м8/мин при конечном давлении 0,3—
0,8 МПа и в двухступенчатом исполнении с объемной производи-
тельностью 12—50 м8/мин при конечном давлении 0,6—-0,8 МПа.
Компрессорами с катящимся ротором называют РК с двумя
рабочими камерами, образуемыми цилиндрической расточкой кор-
пуса, разделительной пластиной и ротором, который эксцентрично
расположен по отношению к корпусу и ось вращения которого
совершает переносное вращательное движение вокруг оси, совпа-
дающей с центром симметрии расточки корпуса. Конструкции
этих компрессоров с точки зрения технического обслуживания
и ремонта содержат многие элементы, характерные для конструк-
ций каждой из групп РК, рассмотренных ранее.
В компрессорах динамического действия рабочий процесс осу-
ществляется путем динамического воздействия на непрерывный
поток сжимаемого газа.
И
chipmaker.ru
Компрессоры динамического действия уравновешены, высоко-
производительны, по коэффициенту полезного действия несколько
уступают поршневым компрессорам. Экономичность применения
компрессоров динамического действия резко падает при объемной
производительности менее 100 м’/мин. Основным классом компрес-
соров динамического действия являются турбокомпрессоры. Среди
последних наиболее распространены в народном хозяйстве осевые
и радиальные, среди которых можно особо выделить центробежные
компрессоры.
В туобогампрессорах воздействие на поток сжимаемого газа
осуществляется вращающимися решетками лопаток. Турбоком-
прессор, в котором поток во вращающихся решетках лопаток в
меридиональной плоскости имеет в основном осевое направление,
называют осевым компрессором (ОК).
Центробежный компрессор (ЦБК) представляет собой турбо-
компрессор, в котором поток во вращающихся решетках лопаток
в меридиональной плоскости направлен от центра к периферии.
Компрессорные машины осевого и центробежного типов, обеспечи-
вающие большую производительность при малых отношениях
давлений (1,3—1,4), относят к вентиляторам (соответственно осе-
вым или центробежным).
ОК применяют при транспортировании природного газа, в
химической и металлургической промышленности. Так, например,
освоено производство нового ОК для газоперекачивающего агре-
гата ГТН-25 с массовой производительностью 172,5 кг/с, отноше-
нием давлений 12,5 и политропным КПД 90%.
ЦБК используют при добыче нефти (газолифтный способ);
при транспортировании нефтяного газа; в пневмосетях промышлен-
ных предприятий; в металлургии (кислородные конверторы боль-
шой мощности); в химической и нефтехимической промышленности.
Для широкого внедрения газолифтного способа добычи нефти
созданы мощные компрессорные установки на давление 0,5—
11 МПа с промежуточными холодильниками воздушного типа.
Создана установка газолифтной добычи нефти на базе компрессора
43ГЦ2—100/5— НОМ мощностью 6,3 МВт. Особое внимание уде-
ляется увеличению выпуска ЦБК высокого давления. Созданы
кислородные компрессоры с объемной производительностью
6—8 м?/с при конечном давлении 4 МПа.
Использование ЦБК гри малых объемных производительностях
затруднено из-за высоких частот вращения ротора (5250-
10 500 с"1).
Для центробежных компрессорных машин, работающих в силь-
но запыленных средах (тчгодутьевые машины), весома актуальной
является проблема их защиты от коррозионных повреждений.
Для этого используют противоизносные решетки, пилообразные
основные диски, съемные накладки на лопатки и т. д.
Турбокомпрессоры изготовляют, как правило, в условиях
единичного производства, по индивидуальным заказам и монти-
12
руют стационарно. Объясняется это многообразием типов машин,
большими габаритами, массой и ограниченной потребностью в
машинах каждого типа. При изготовлении турбокомпрессоров
трудоемкость слесарно-сборочных и пригоночных работ составляет
100—125% трудоемкости механической обработки деталей.
Ремонт и техническое обслуживание турбокомпрессоров про-
изводят на месте эксплуатации с применением доступных техниче-
ских средств. Эти машины, являясь высокоемкими энергетическими
агрегатами с большой частотой вращения ротора при их предельно
возможной прочностной нагрузке, требуют высококвалифициро-
ванной технической службы. Капитальный ремонт турбокомпрес-
соров производят непосредственно на заводе-изготовителе.
Основные задачи, решаемые при производстве современных
компрессорных машин, следующие: повышение экономичности
компрессорных машин (в первую очередь, машин, выпускаемых
серийно); повышение надежности; увеличение межремонтных сро-
ков; снижение металлоемкости машин; сокращение численности
ремонтно-обслуживающего персонала; повышение ремонтопригод-
ности.
Одно из направлений оптимизации конструкций компрессо-
ров — создание износостойких пар трения. Исследуются и внед-
ряются металлополимерные пары трения; графитовые композиции
для сальниковых уплотнений винтовых и центробежных компрес-
соров; твердые и мягкие износостойкие покрытия, получаемые
плазменным напылением, плазмохимической, электронно-лучевой,
лазерной, высокочастотной обработкой деталей; масла и присадки
к маслам, снижающие изнашивание пар трения.
2. Организация сервисного технического обслуживания
и эксплуатации компрессоров
Потребность народного хозяйства в компрессорном оборудова-
нии превышает его производство. Для полного удовлетворения
потребности в компрессорном оборудовании и, следовательно,
е сжатых газах и воздухе, помимо увеличения капитальных вложе-
ний на строительство новых компрессоростроительных заводов,
необходимо повышение технического уровня, срока службы, нара-
ботки на отказ выпускаемого компрессорного оборудования.
Строительство новых заводов связано с большими материальными
затратами, происходит в течение длительного времени, поэтому-
весьма перспективны работы по повышению технического уровня,
надежности компрессорных машин, а также по увеличению срока
их службы.
Надежность компрессорного оборудования во многом зависит
от своевременного и качественного технического обслуживания.
Внеплановые остановки компрессорного оборудования прино-
сят огромные убытки предприятиям. После остановки линии по
производству аммиака, например, пуск и выход на номинальный
13
chipmaker.ru
режим в аависимости от организации, навыков и квалификации
обслуживающего персонала длятся 2—10 сут. В среднем стоимость
простоя линии аммиака составляет 3000 руб/ч. Ущерб от простоя в
течение одних суток установок каталитического крекинга мощ-
ностью 1 млн т по сырью составляет 150 тыс. руб.
В связи с этим обеспечение надежности и предотвращение
незапланированных простоев при эксплуатации укрупненных
установок приобретает первостепенное значение.
Для повышения надежности компрессорного оборудования
разрабатывают и внедряют системы технического диагностирова-
ния работы компрессора, обеспечивающие дистанционный контроль
его технического состояния; применяют моноблочную поставку
компрессорных установок с переносом ответственных сборочных
и монтажных операций в заводские условия, новые конструктив-
ные решения, позволяющие произвести ускоренную замену быс-
троизнашивающихся узлов и повышающие ремонтопригодность
машин.
Большое число отказов поршневых и центробежных компрессо-
ров является следствием некачественной очистки сжимаемого газа
от механических примесей (воды, абразивной пыли, газового кон-
денсата, продуктов коррозии трубопроводов). Применение пыле-
уловителей и фильтров со степенью очистки не менее 1—5 мг/м’
обеспечивает нормальную работу компрессоров.
Бесперебойная, безопасная и безаварийная работа компрессор-
ного оборудования осуществляется на основе рациональной системы
его технического обслуживания и ремонта, включающей совокуп-
ность организационно-технических мероприятий, направленных
на предотвращение нарастающего износа узлов и деталей, исклю-
чение их поломки и предотвращение выхода из строя всей уста-
новки.
В основу системы должно быть положено проведение профилак-
тического комплекса ремонтных и регулировочных работ после
отработки определенного числа часов и своевременной замены
изношенных узлов или деталей новыми.
Внедрение комплекса работ по профилактике и ремонту ком-
прессорного оборудования позволит в условиях эксплуатации
снизить материальные затраты за счет сокращения времени непро-
изводительного простоя компрессорных машин, уменьшения затрат
на внеплановые ремонты. Проведение типовых ремонтов всех
видов в оптимальном объеме и с периодичностью, соответствующей
ресурсам основных узлов и деталей компрессорного оборудования,
даст возможность сохранить работоспособность и надежность
компрессорного оборудования в течение всего эксплуатационного
периода.
Основные причины нестабильной работы компрессорного обору-
дования следующие! неблагоприятные условия эксплуатации;
недостаточный уровень подготовки персонала; слабая организация
ремонтной базы, нарушения системы планово-предупредительных
14
I
ремонтов (ППР); дефицит запасных частей и др На долю этих
факторов приходится 65—70% отказов оборудования. Только
устранение приведенных выше причин позволит значительно
повысить эксплуатационную надежность оборудования.
Для обеспечения качественного технического обслуживания,
ремонта и эксплуатации компрессоров необходимо решить ряд
организационных вопросов:
1) организация специализированных производств узлов, аппа-
ратуры, устройств автоматики;
2) организация производства запасных частей на специализи-
рованных заводах в объеме, покрывающем потребности и позво-
ляющем организовать плановую замену деталей и узлов до аварий-
ного выхода из строя;
3) оснащение заводов современным универсальным и специаль-
ным оборудованием, обеспечивающим высокую производительность
и качество узлов и деталей компрессоров;
4) организация и совершенствование на заводах универсаль-
ных испытательных стендов для всесторонней отработки новых
конструкций, а также проведение контрольных испытаний серий-
ных компрессоров и отдельных узлов, с тем чтобы поставлять их
под пломбой с максимальной заводской готовностью.
Представляет интерес новая форма работы заводов-изготови-
телей компрессорного оборудования с потребителем — прием
выпущенного оборудования на сервисное обслуживание.
Суть его заключается в следующем. Завод-изготовитель заклю-
чает с заказчиком долгосрочный (5—10 лет) договор «О сервисном
ремонтно-техническом обслуживании компрессорного оборудова-
ния», в котором оговорены необходимый перечень работ и их фак-
тическая стоимость. При этом появляется реальная возможность
длительное время поддерживать компрессорное оборудование в
рабочем состоянии за счет квалифицированного обслуживания,
своевременного проведения регламентных работ и замены изно-
сившихся деталей и узлов. Работы по сервисному ремонтно-тех-
ническому обслуживанию выполняются квалифицированными
работниками заводского хозрасчетного отдела.
Объем работ по сервисному обслуживанию включают в произ-
водственный план завода и под него заказывают необходимые
материалы и комплектующие.
При такой форме работы производство запасных частей стано-
вится выгодным, расходование — рациональным, оборудование
у заказчика не простаивает р ожидании запчастей, срок службы
компрессорного оборудования увеличивается. Опыт работы по
сервисному обслуживанию имеют предприятия Минхиммаша;
НПО «Казанькомпрессормаш», НПО «Борец», ПО «Краснодар-
химмаш» и др.
В условиях хозрасчета и самофинансирования такая работа
приносит прибыль и заказчику, и ваводу-изготовителю.
15
chipmaker.ru
Отношения между заказчиком и заводом-изготовителем стро-
ятся на основании «Положения о сервисном ремонтно-техническом
обслуживании особо сложных видов компрессорного оборудова-
ния». Такое положение разрабатывается заводом-изготовителем
компрессорного оборудования, согласуется с заказчиком и утвер-
ждается вышестоящей организацией.
Понятие «сервисное ремонтно-техническое обслуживание особо
сложных видов компрессорного оборудования» включает в себя
ремонт и техническое обслуживание следующего оборудования:
компрессоров;
приводов компрессоров;
систем смазывания уплотнений, включая насосы, смазочный бак,
трубопроводы, запорно-регулирующую арматуру, фильтры, уст-
ройства нагрева и сепарации масла;
аппаратов воздушного охлаждения, а также сепарации газа;
оборудования воздушной компрессорной станции системы
контрольно-измерительных приборов (КИП) и аппаратуры;
трубопроводов с вапорно-регулирующей арматурой в объеме
поставки;
электрооборудования в объеме поставки;
других видов поставляемого совместно с компрессором оборудо-
вания.
Сервисное обслуживание компрессорного оборудования осу-
ществляется по долгосрочному договору м^жду предприятием-
владельцем оборудования и заводом-изготовителем компрессор-
ного оборудования — генеральным поставщиком компрессорной
установки на протяжении всего срока эксплуатации. На субпод-
рядной основе к сервисному обслуживанию компрессорного обору-
дования генеральный поставщик должен привлекать предприя-
тия-изготовители комплектующих изделий.
Договоры на сервисное обслуживание заключаются между про-
изводственными подразделениями, эксплуатирующими компрес-
сорное оборудование, именуемыми в договоре «Заказчик» и заво
дом-изгоювителем оборудования, именуемым в договоре «Испол-
нитель».
Договор является основным документом, определяющим права
и обязанности сторон, а также номенклатуру и объемы плановых
и дополнительных работ по сервисному обслуживанию компрессор-
ного оборудования. При заключении и выполнении договора заказ-
чик и исполнитель обязаны соблюдать хозрасчетные интересы дру-
гой стороны, выполнять свои обязанности наиболее экономичным
образом, принимать необходимые меры к предотвращению или
уменьшению ущерба, который может возникнуть в связи с ненадле-
жащим исполнением обязательств, своевременно информировать
другую сторону об этих мерах, а также оказывать содействие в
исполнении обязанностей.
Невыполнение обязательств по договорам влечет за собой
имущественную ответственность объединений, предприятий и орга-
16
низаний, допустивших нарушение «Положения о сервисном обслу-
живании» или договора.
Для удобства и оперативности в сервисном обслуживании комп-
рессорного оборудования целесообразно в регионе, обслуживаю-
щем несколько компрессорных станций, иметь склад-базу с несни-
жаемым резервом запасных частей и небольшим станочным парком
универсальных станков. Число и номенклатура запасных частей,
территориальное размещение, состав персонала региональных
служб, а также необходимый станочный парк определяются по
согласованию между заказчиком и исполнителем.
Ремонт агрегатов и узлов компрессоров, выполнение станочных
и пригоночных работ могут производиться как на предприятиях-
изготовителях компрессорного оборудования, так и на ремонтных
базах заказчика. Решение этого вопроса зависит от сложности
ремонта и наличия станочного парка с квалифицированным обслу-
живающим персоналом.
При выполнении работ иа ремонтных базах заказчика испол-
нитель, как правило, сам комплектует ремонтную базу необходи-
мым оборудованием, материалами, измерительным и режущим
инструментом, технологической оснасткой и приспособлениями.
Стоимость работ, связанных с оборудованием ремонтной базы,
а также плата за основные фонды входят в стоимость сервисного
обслуживания.
Ремонт и техническое обслуживание компрессорного оборудо-
вания осуществляются в соответствии с действующими инструк-
циями заводов-изготовителей оборудования, требованиями «Пра-
вил техники безопасности», «Правил Госгортехнадзора СССР»
и другими директивными документами.
После ремонта компрессорное оборудование ставится на гаран-
тийное обслуживание, и все работы, связанные с вынужденными
остановками компрессоров, проводятся за счет исполнителя.
Сервисное обслуживание компрессорного оборудования вклю-
чает в себя следующие работы:
проведение всех видов регламентных работ в объеме, предусмот-
ренном инструкциями по эксплуатации и техническому обслужи-
ванию оборудования заводом-изготовителем (кроме работ, не тре-
бующих разборки узлов, включая и частичную);
проведение аварийно-восстановительных работ;
выполнение модернизаций, доработок и мероприятий по повы-
шению надежности оборудования;
устранение неполадок в работе оборудования, которые препят-
ствуют достижению проектных технико-экономических показа-
телей;
постоянный технический надзор за работой оборудования, за
правильностью его эксплуатации;
техническое руководство монтажом и наладкой агрегатов
(работы могут выполняться по отдельному договору).
17
chipmaker.ru
В зоне сервисного обслуживания исполнитель создает регио-
нальные службы для выполнения следующих функций:
планирование, организация н выполнение работ по сервисному
обслуживанию;
обеспечение присутствия представителей исполнителя на
объекте по заявке заказчика;
участие представителей исполнителя в расследовании причин
аварий и отказов в работе оборудования;
обучение эксплуатационного персонала правилам эксплуатации
и технического обслуживания оборудования;
содержание в исправном, работоспособном состоянии мате-
риально-технических средств исполнителя, включая арендуемые
у заказчика;
ведение исполнительной н отчетной документации по всем
вопросам своей деятельности;
выполнение административно-управленческих функций в своих
подразделениях на обслуживаемом участке.
Аварийно-восстановительный ремонт оборудования после ава-
рий и стихийных бедствий проводится по особым взаимосогласо-
ванным графикам и сметам стоимости работ по сервисному, а также
ремонтно-техническому обслуживании?. Стоимость работ опреде-
ляется на основании действующих прейскурантов на данный тип
оборудования, а при отсутствии таковых — по взаимно согласо-
ванному договору между исполнителем и заказчиком.
Исполнитель разрабатывает и согласовывает с заказчиком
организацию производства работ и потребность в материалах в
соответствии с действующими нормативами.
На сервисное обслуживание, гарантийный и послегарантийный
ремонт может быть принято импортное компрессорное оборудова-
ние по договору с заказчиком или иностранными фирмами на основе
прямых договоров, а также на базе создаваемых с фирмами совмест-
ных предприятий.
Оплата потребителем услуг за сервисное обслуживание комп-
рессорного оборудования производится»
по долгосрочному прямому договору;
по разовому договору-заказу и фактической исполнительной
калькулчции;
по абонементному обслуживанию.
3. Организация ремонтных работ
Система ремонта компрессорного оборудования предусматри-
вает следующие виды плановых ремонтов: текущие, средние, капи-
тальные.
Ремонт компрессоров тесно связан о их техническим обслужи-
ванием.
Техническим обслуживанием (ТО) является комплекс опе-
18
раций или операция по поддержанию работоспособности или
исправности оборудования при использовании по назначению,
хранению и транспортированию.
Основное отличие технического обслуживания от планового
ремонта заключается в том, что если при ремонтах производится
принудительная замена деталей определенной номенклатуры,
то при техническом обслуживании замена деталей производится
по мере необходимости в зависимости от их фактического состоя-
ния.
ТО должны обеспечивать бес перебойную эксплуатацию комп-
рессорного оборудования за период между плановыми ремон-
тами.
Текущий ремонт (ТР) представляет собой наименьший по
объему вид ремонта, выполняемый для обеспечения или восстанов-
ления работоспособности изделий и состоящий в замене и (или)
восстановлении отдельных частей.
В процессе ТР неисправности и повреждения устраняют путем
вамены деталей определенной номенклатуры и восстановления
отдельных составных частей, а также выполняют регулировочные
работы. -
Средний ремонт (С) — ремонт, выполняемый для восстановле-
ния исправности и частичного восстановления ресурса изделий
с заменой или восстановлением составных частей ограниченной
номенклатуры и контролем технического состояния составных
частей, выполняемым в объеме, установленном в нормативно-тех-
нической документации.
При среднем ремонте проверяется техническое состояние
составных частей оборудования с устранением обнаруженных
неисправностей. Средний ремонт включает в себя весь комплекс
ремонтных работ, входящих в объем текущего ремонта, а также
дополнительные ремонтные работы и прянуди тельную замену ряда
деталей, имеющих больший ресурс, чем детали, заменяемые при
ТР.
Капитальный ремонт (К) — наибольший по объему вид ремонта,
выполняемый Для восстановления исправности и полного или
близкого к полному восстановлению ресурса изделия с заменой
или восстановлением любых его частей.
Ремонтным циклом называется период работы оборудования
между двумя КР или период с момента ввода оборудования в экс-
плуатацию до первого КР.
Структура ремонтного цикла определяет периодичность и чере-
дование плановых ремонтов каждого вида. При построении струк-
туры ремонтного цикла оборудование делится на группы сбороч-
ных единиц и деталей, имеющих приблизительно одинаковую дол-
говечность (ресурсы). Число видов ремонта равно числу этих групп.
Количество межремонтных периодов в ремонтном цикле равно
относительной долговечности группы деталей, имеющих наиболь-
ший ресурс. Относительная долговечность определяется как отно-
19
chipmaker.ru
шение ресурсов деталей рассматриваемой группы к ресурсу группы
деталей, имеющих наибольший ресурс. Например, компрессор
разделен на три группы деталей, имеющих средний ресурс соответ-
ственно 5000, 10 000, 20 000 ч. Относительная долговечность равна
1, 2, 4, а число межремонтных периодов составляет 4, Межремонт-
ный период определяется по группе деталей с наименьшим ресур-
сом.
Для предприятий, эксплуатирующих компрессорное оборудо-
вание, характерны следующие основные методы проведения
ремонта:
а) обезличенный метод;
б) метод ремонта специализированной организацией;
в) метод ремонта заводом-изготовителем.
Обезличенный метод — метод ремонта, при котором не сохра-
няется принадлежность восстановленных составных частей к опре-
деленному экземпляру изделия. При этом методе вместо изношен-
ных составных частей компрессорного оборудования устанавли-
ваются отремонтированные сборочные единицы и детали из обмен-
ного фонда или снятые с другой машины.
Обезличенный метод применяется при большом числе ремонти-
руемого однотипного компрессорного оборудования в условиях
специализированных ремонтных предприятий.
При ремонте специализированной организацией весь ремонт
компрессорного оборудования производится выездной бригадой
специализированного ремонтного предприятия непосредственно
на месте эксплуатации. Бригада производит разборку и дефекта-
цию компрессорного оборудования и определяет необходимые
объемы ремонтов.
Метод предусматривает проведение ремонтных работ в основ-
ном путем замены изношенных деталей на новые, изготовленные
централизованно, и только в отдельных случаях производится
восстановление деталей (например, перезаливка вклады! гей ниж
них головок шатуна, напыление твердым сплавом шатун-
ных шеек коленчатого вала с последующей шлифовкой
и др.).
Отремонтированное компрессорное оборудование испытывается
и вводится в эксплуатацию выездной бригадой совмести э с обслу-
живающим персоналом предприятия.
В случае, если на предприятии возникла необходимость в
ремонте сложного компрессорного оборудования, то ремонт его
следует осуществлять в условиях завода изготовителя этого
компрессорного оборудования.
При наличии у предприятия фондов или по прямой договорен-
ности с заводом-изготовителем предприятие доставляет компрессор
для ремонта в специализированный ремонтный цех или участок
завода-изготовителя.
По распоряжению главного инженера завода создается комис-
сия для проведения ремонта и дефектации компрессора. Комиссия
20
составляет деЛею. iyro ведомость на производство ремонта компрес-
сора, в которой указывает номера деталей и узлов, краткое содер-
жание работ, наименование материалов и их количество, необхо-
димое для ремонта (прил. I).
Дефектную ведомость подписывают члены рабочей комиссии
и утверждает главный инженер завода-изготовителя компрессор-
ного оборудования.
Оценивается сложность работы, инструмента, оснастки
Совместным протоколом согласовывается оптовая цена на зап-
части для проведения ремонтных работ и стоимость самого ремонта
(прил. 2). Протокол подписывают и утверждают изготовитель
и заказчик.
Сроки ремонта, а также правила и условия отгрузки отремон-
тированного компрессора отражены в догсворе.
В процессе эксплуатации компрессорного оборудования обслу-
живающий персонал обязан вести суточный журнал установленной
формы, в котором фиксируется режим работа компрессорного
оборудования и его суто«ная наработка.
Все неисправности в работе компрессорной установки должны
фиксироваться в специальном журнале учета отказов.
Планирование ремонтов включает определение сроков проведе-
ния ремонтов и технического обслуживания в соответствии со
структурой ремонтного цикла. На основе структуры ремонтного
цикла составляется годовой график проведения ТО и ТР, а также
график проведения средних и капитальных ремонтов на пятилетку.
Перед сдачей компрессорного оборудования в ремонт проводят
с участием представителей ремонтного предприятия предремонт-
ные испытания, на основе которых составляют дефектную ведо-
мость для уточнения объема ремонта и принимают решение о необ-
ходимости проведения ремонта.
При принятии решения о проведении ремонта представитель
ремонтного предприятия проверяет:
наличие технической и эксплуатационной документации, запол-
ненной за период эксплуатации;
соответствие заводских номеров агрегатов и комплектующих
номеров указанным в формуляре;
комплектность изделия, наличие инструмента и приспособле-
ний, прилагаемых к изделию;
наличие результатов предремонтных испытаний и заклкчения
о техническом состоянии изделия.
При подготовке к очередному ремонту должны быть проведены
следующие работы:
подготовка запасных частей, вспомогательных материалов
и инструмента;
оформление нарядов и других необходимых документов на все
ремонтные работы;
подготовка вабочих мест, прчспосоолечия, такелажного обору-
дования и подъемных механизмов;
21
chipmaker.ru
инструктаж ремонтных бригад
При сдаче оборудования в ремонт оно должно быть отключено
от системы снабжения воздухом предприятия. Сдачу оборудования
в ремонт оформляют соответствующим актом. Время, указанное
в акте, считается официальным началом ремонта.
При получении оборудования из ремонта составляют акт
приемки оборудования.
При наличии договора ответственным за своевременное и каче-
ственное проведение ремонтов является администрация ремонтного
предприятия, а при отсутствии договора — администрация пред-
приятия — владельца компрессорного оборудования.
По окончании ремонта заполняется журнал по учету фактиче-
ских ремонтных затрат, в котором указываются трудозатраты
на ремонт в человеко-часах и фиксируется расход сменных деталей
и вспомогательных материалов.
Качество ремонта на месте эксплуатации компрессорного обо-
рудования контролируется лицом, ответственным за работу комп-
рессорного оборудования на данном предприятии.
При проведении ремонта на специализированном ремонтном
предприятии или заводе-изготовителе компрессорного оборудова-
ния качество ремонта контролирует служба ОТК.
Контроль производят на всех стадиях ремонта и завершают
проведением испытаний отремонтированного оборудования при
холостой обкатке и при работе под нагрузкой.
В процессе испытаний проверяют работоспособность всех
элементов машин (систем смазывания механизмов, приборов авто
матики и т. д.).
При обнаружении каких-либо дефектов (появления стуков,
заеданий трущихся частей, чрезмерного нагрева, повышенного
расхода смазочного материала и др.) компрессорную установку
останавливают, разбирают и устраняют выявленные дефекты, затем
составляют соответствующий акт с участием представителя ОТК
организации, проводившей ремонт компрессорной установки.
На отремонтированное оборудование ремонтное предприятие
выдает гарантийный паспорт и свидетельство о приемке.
Затраты на капитальный, а также средний ремонт, который
проводится с периодичностью более одного года, осуществляются
за счет амортизационных отчислений, предусмотренных соответ-
ствующим нормативным документом.
Финансирование работ по ТО и ТР производится за счет издер-
жек производства и обращения.
Каждое предприятие, эксплуатирующее компрессорное обору-
дование, должно предусматривать в своем промфинплане средства
для проведения капитального, среднего и текущего ремонтов
в сроки, соответствующие графику проведения ремонтов.
К работам по обслуживанию и ремонту компрессорного обору-
дования на месте его эксплуатации допускаются специалисты,
прошедшие обучение и инструктаж по технике безопасности и
22
имеющие соответствующие удостоверения и квалификационную
группу.
Специалисты, выполняющие работу по эксплуатации и ремонту
компрессорного оборудования, обязаны строго соблюдать правила
техники безопасности, предусмотренные эксплуатационной доку-
ментацией на оборудование, а также требования отраслевых нор-
мативных правил и рекомендаций. К работам по обслуживанию
компрессорных установок относятся:
поддержание заданного режима работ! i компрессорного обору-
дования;
регулирование работы компрессоров, насосов, теплообменной
и емкостной аппаратуры;
наблюдение за исправностью контрольно-измерительных прибо-
ров, запорной арматуры и приборов автоматики;
проведение текущих уходов (ежедневных и декадных);
заправка компрессора смазочным маслом;
участие в ремонтных работах всех видев;
приемка и испытание сгремонтированного оборудования;
ведение соответствующей эксплуатационной документации.
Численность обслуживающего персонала устанавливается из
расчета двух-трехсменной работы компрессорного оборудования.
Если компрессоры работают в автоматическом режиме, то
норма на один компрессор устанавливается в зависимости от
сложности компрессора в пределах 0,3—0,5 чел.
Если же компрессоры не работают в автоматическом режиме
и требуется постоянный контроль за работой приборов, то норма
на один компрессор составляет 1,5—2,0 чел. в зависимости от
сложности компрессорного оборудования.
Численность обслуживающего персонала для компрессорной
установки конкретного предприятия определяют по формуле
# = 2(^0Сад).
а)
где Л7оС — норма численности обслуживающего персонала на один
компрессор данного типа, чел.; П{ — число эксплуатируемых
в составе установки компрессоров одного типа; К — коэффициент
снижения нормы при эксплуатации нескольких компрессоров
одного типа:
nt
К........
2—3
0,9
0,8
7—9 10 и более
0.7 0,6
1
1
Если общая численность обслуживающего персонала конкрет-
ного предприятия выражается дробным числом, то она округляется
до ближайшей большей целой величины.
К объемам работ, выполняемых ремонтным персоналом, отно-
сятся:
проведение всех видов плановых ремонтов компрессорного
оборудования;
слесарная обработка деталей;
23
chipmaker.ru
Рис. 2. График для определения нор-
мы численности ремонтного персонала
изготовление простых при-
способлений для ремонта и сбор-
ки компрессорного оборудова-
ния;
ист ггания, регулировка и
сдача компрессорного оборудо-
вания после ремонта.
Численность ремонтного пер-
сонала зависит от объемов и пе-
риодичности проведения плано-
вых ремонтов или от среднего-
довой трудоемкости ремонта ком-
прессорного оборудования.
При определении среднегодовой трудоемкости в объем ремонт-
ных работ включается также ремонт элеК1рооборудования и прибо-
ров, входящих в состав компрессорных машин.
Норму численности (Nob) ремонтного персонала при проведении
ремонта на местах эксплуатации компрессорного оборудования
силами ремонтных служб в зависимости от производительности Q
компрессора можно определять по гоафику, приведенному на
рис. 2.
4. Оценка технологичности конструкций компрессоров
с точки зрения ремонтопригодности
Эксплуатационные характеристики компрессоров (производи-
тельность, холодопроизводительность, потребляемая мощность,
конечное давление и т. д.) зависят от их технического состояния,
которое по мере эксплуатации объекта переходит из исправного
в неисправное, из работоспособного в неработоспособное, достигая
предельного состояния. Этот процесс происходит необратимо под
действием различных нагрузок и влияний внешней среды. Обрати-
мый процесс восстановления технического состояния машин
достигается проведение^ целенаправленных обслуживающих воз-
действий. Из предельного состояния в работоспособное машину
переводят с помощью ремонта, при котором происходит полное
(или частичное) восстановление ее ресурса.
Ремонт — это комплекс операций, предназначенных для вос-
становления исправности или работоспособности изделий, и вос-
становление ресурса изделий или нх составных частей. Конструк-
ция машины должна быть ремонтопригодной.
В соответствии с ГОСТ 27.002—89 «Надежность в технике.
Термины и определения» под ремонтопригодностью понимается
«свойство объекта, заключающееся в приспособленности к преду-
преждению и обнаружению причин возникновения отказов, повре-
ждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состоя-
ния путем проведения технического обслуживания н ремонтов».
Ремонтопригодность представляет собой совокупность технологич-
24
Рио. 3. Вида технологичности конструкций машин и оборудования
бости при техническом обслуживании и ремонтной технологич-
ности объектов (рис. 3). Технологичность конструкции изделия —
совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых при
оптимальных ватратах труда, средств, материалов и времени
технической подготовки производства, изготовлении, эксплуатации
и ремонте. Различают производственную, эксплуатационную и
ремонтную технологичность изделий.
Для оценки ремонтопригодности установлены следующие пока-
затели (ГОСТ 21623—76)1
показатели для оценки приспособленности объекта к техниче-
скому обслуживанию;
показатели для оценки приспособленности объекта к текущему
ремонту;
показатели для оценки приспособленности объекта к капиталь-
ному ремонту;
объединенные показатели для оценки ремонтопригодности
объекта;
показатели технологичности объекта при техническом обслу-
живании и ремонте.
Под технологичностью изделия для технического обслуживания
(ТО) и ремонта (Р) понимают совокупность свойств изделия, опре-
деляющих его приспособленность к достижению оптимальных
затрат при проведении всех работ по его ТО или Р, предусмотрен-
ных эксплуатационной и ремонтной документацией и выполняемых
в усповиях заданной системы ТО и Р. Целью обеспечения техноло-
гичности для ТО и Р является снижение зависящих от нее суммар-
ных затрат при разраиотке, производстве и эксплуатации изделий.
Указанные затраты оцениваются при условии обеспечения требуе-
мой эффективности изделия при эксплуатации.
Данное определение технологичности для ТО и Р представляет
собой расширение понятия ремонтной технологкчнос.и примени-
тельно к вопросам технического обслуживания и диагностирования
машин. Ремонтная технологичность имеет много общего с понятием
ремонтопригодности, являясь его более конкретным (отнесенным
к конструкции машин) дополнением.
25
chipmaker.ru
Таблица 1. Конструктивные факторы технологичности при ТО и Р
Фактор Основные требования Область проявленья
Контроле- Минимальное число точек по- При диагностировании, регули-
пригодность иска и локализации отказа, до- ступность к этим точкам, нали- чие встроенных средств кои- ровании н испытании машин; при поиске и устранении отка- зов
Доступ- СвободныЙ доступ к местам ТО При поиске неисправностей при
и ость и Р с необходимым инструмен- том, возможность применения средств механизации и автома- тизации очередном ТО и текущем Р
Легко- Рациональная расчленяемость При снятии отказавшего эле-
съемность конструкции на блоки, рацио- нальные способы креплення и соединения элементов мента и возвращенки его на место, при разборке и сборке машин и агрегатов
Восставав- Приспособленность конструк- При восстановлении деталей,
лива ем ость ции изнашиваемых деталей к восстановлению прогрессив- ными способами, доступ к из- ношенным участкам, наличие технологических баз прн обработке деталей на ре- монтные размеры, при переста- новке деталей на 180°
Взаимоза- Однотипные детали и сбороч- При замене отказавших деталей
ме.чяемость ные единицы должны быть взаимозаменяемыми по геоме- трическим размерам, характе- ристикам посадок, рабочим ха- рактеристикам и сборочных единиц новыми или отремонтированными
Регулируе- Достаточность запаса регули- При регулировании параметров
месть рования^ простота регулировок сборочных единиц и агрегатов, а также отремонтированных ме- ханизмов
Обслужи- ваемость Простота и доступность выпол- нения операций очистки, сма- зывания и заправки При всех видах ТО и Р
Технологичность при ТО и Р — функция ряда отдельных
свойств конструкции (конструктивных факторов). При отработке
изделий и их составных частей на технологичность при ТО и Р
эти факторы должны обязательно учитываться (табл 1).
Кроме основных, к конструктивным факторам (см. табл. 1)
предъявляют ряд дополнительных требований, которые для кон-
кретной реализации конструкции машины могут иметь исключи-
тельно важное значение.
Требования к доступности:
рациональная компоновка комплексов, обеспечивающая уст-
ройство рабочих зон и мест для проведения ТО и Р одного из
изделий без демонтажа и разборки других изделий,
обеспечение выполнения ТО и Р отдельных составных частей
изделия без демонтажа других его составных частей;
26
обеспечение одновременного выполнения максимального числа
операций ТО и Р;
размещение и конфигурация разъемов для внешних диагности-
ческих средств, обеспечение доступа к отдельным составным
частям изделия и возможность выполнения демонтажно-монтажных
работ при ТО и Р.
Требования к легкосъемности!
применение способов крепления и соединения составных
частей изделия, подлежащих демонтажу при ТО и Р, исключающих
местные нагревы, химические вещества, большие усилия и удары,
сложную технологическую оснастку, одновременное применение
двух и более инструментов;
обеспечение деталей с прессовыми посадками демонтажными
базами;
установка на крышках люков замков, не требующих для откры-
вания и закрывания специальных инструментов;
применение на сборочных единицах, имеющих большую массу,
приспособлений, облегчающих их снятие и установку на изделие
(захватов, рым-болтов, проушин и т. п.).
Требования к восстанавливаемости составных частей изделия:
применение материалов и конструкций изнашивающихся дета-
лей, позволяющих восстановить их до номинальных или ремонтных
размеров;
применение на быстроизнашивающихся деталях сменных час-
тей;
возможность перестановки односторонне изнашивающихся де-
талей для их работы симметричной стороной и т. п.;
на деталях, подлежащих восстановлению, предусматривать
технологические базы (центровые отверстия, установочные бурты
и т. и.), защищенные от повреждений, обеспечивающие возмож-
ность их многократного восстановления;
применение изнашивающихся деталей с ресурсами, кратными
ресурсу изделия, с учетом принятого для этого изделия ремонтного
цикла;
применение прогрессивных технологических процессов вос-
становления составных частей изделия.
Требования к взаимозаменяемости составных частей изделия:
максимальное применение составных частей одного назначения
с одинаковыми геометрическими размерами, посадками и другими
характеристиками;
выбор допусков на присоединительные размеры, исключающих
подгоночные работы и дополнительную регулировку после сборки
отдельных сборочных единиц и изделия в целом;
применение элементов соединения и крепления, исключающих
или сокращающих подгоночные н регулировочные операции при
монтаже составных частей изделия.
Требования к стандартизации и унификации составных частей
изделия и инструмента:
27
chipmaker.ru
применение стандартных и унифицированных составных частей
изделия (стыковочных узлов, узлов подсоединения средств конт-
роля, шлангов, кабелей и т. п.);
обеспечение возможности применения при ремонте изделия
готовых (покупных) составных частей;
учет требований унификации при выборе и размещении органов
управления, контрольно-измерительных приборов, заливных гор-
ловин, сливных кранов и т. д.;
ограничение числа типоразмеров применяемых деталей, в том
числе крепежных, стопорных, уплотнений и т.п.;
возможности использования при ТО и Р стандартных и унифи-
цированных приспособлений и инструмента и ограничение их
номенклатуры;
ограничение применения оригинальных деталей и инструмента;
ограничение номенклатуры смазочных материалов, топлива
и т. п.
Стандартизация и унификация в компрессоростроении преду-
сматривает проведение комплекса работ, направленных на устра-
нение излишнего разнообразия в конструктивном оформлении
машин, их сборочных единиц и деталей.
Работы в области унификации применительно к конструкциям
компрессоров предусматривают:
1) установление для машин данного назначения (например,
ЦБК, ВК, ПК и др.) типов и рядов, определяющих их основные
размерные и эксплуатационные параметры;
2) конструирование унифицированных сборочных единиц от-
раслевого назначения для применения в машинах разного назначе-
ния;
3) применение в проектируемых сборочных единицах стандар-
тизованных и нормализованных деталей (во вновь проектируемых
конструкциях компрессоров устанавливается число наименований
нестандартных деталей — не более 10% от общего);
4) использование при конструировании деталей более коротких
по сравнению с ГОСТами рядов размеров, рекомендуемых конст-
руктивных форм поверхностей и требований к качеству их обра-
ботки.
Стандартизация (нормализация) и унификация конструкций
компрессоров способствует увеличению объема выпуска, организа-
ции специализированного производства. Так, например, в резуль-
тате унификации большое разнообразие холодильных ПК сведено
к трем моделям (тип «П»), в которых 90% деталей унифицированы
полностью или частично. Параллельно конструкторской унифика-
ции осуществлялась отработка конструкций на технологичность.
Для изготовления нормализованных и унифицированных деталей
и узлов и их ремонта (восстановление) разработаны стандартизо-
ванные технологические процессы. При соблюдении принципов
унификации и стандартизации создаются необходимые условия
для специализации ремонтных предприятий, расширяются воз-
28
можности агрегатного метода ремонта, облегчается обеспечение
машин запасными частями (в том числе за счет использования
деталей от выбракованных машин), упрощается работа по выполне-
нию крепежных и присоединительных операций, сокращается
номенклатура требуемого монтажного и контрольно-проверочного
оборудования.
Требования к обслуживаемости (эргономическим характерис-
тикам изделий)!
обеспечение удобства выполнения операций ТО и Р;
исключение операций, требующих недопустимого физического
напряжения при ТО и Р;
исключение операций, требующих нахождения исполнителей
ТО и Р длительное время в неудобной позе;
в конструкции изделия при необходимости должны быть преду-
смотрены встроенные источники света, обеспечивающие освеще-
ние составных частей при выполнении ТО и Р.
При ТО и Р необходимо обеспечить безопасность работ, поэтому
конструкция изделия должна!
исключать самопроизвольное включение движущихся частей
изделия;
обеспечивать выполнение операций ТО и Р на обесточенном
изделии;
обеспечивать использование исполнителями ТО и Р средств
индивидуальной защиты.
Уже на этапе создания конструкции компрессора нужно учи-
тывать требование преемственности технологических процессов
ТО н Р:
применение типовых технологических процессов ТО и Р изде-
лий;
применение типовых технологических процессов восстановле-
ния деталей.
Ввиду того, что компрессоры разных видов выпускаются в
условиях различных типов производства, степень реализации
данных требований в конструкциях компрессоров не одинакова.
Наиболее полно эти требования реализованы в конструкциях комп-
рессоров унифицированных типов, что позволило осуществить спе-
циализацию предприятий и за счет увеличения программы выпуска
и повышения рентабельности производства решить проблему запас-
ных частей, которые выпускаются по типовым технологическим
процессам. Холодильные ПК унифицированного типа П выполнены
на базе блок-картера, являющегося своего рода кондуктором для
сборки. Ремонт таких компрессоров целесообразно проводить на
базе готовых сменных деталей.
Наиболее ответственные ремонтно-восстановительные операции
для таких компрессоров — восстановление коленчатых валов
и шатунов — могут выполняться централизованно по типовым
технологическим процессам.
29
chipmaker.ru
Типовой технологический процесс восстановления узла колен-
чатого вала!
1) разборка узла коленчатого вала;
2) шлифование коренных шеек коленчатого вала;
3) шлифование коленчатых шеек коленчатого вала;
4) сборка коленчатого вала с новыми роликоподшипниками.
Типовой технологический процесс восстановления шатуна!
1) выпрессовка изношенных втулок;
2) замена вкладышей;
3) запрессовка новых втулок;
4) расточка шатуна в сборе с новыми вкладышами и втулками.
Технологическая преемственность связана с конструктивной
и предполагает использование при изготовлении и ремонте машин
наиболее эффективных технологических методов, приемов и про-
цессов, уже использовавшихся при изготовлении конструктивно
сходных деталей. Отражением технологической преемственности
служит общность ряда технологических методов, применяемых
при изготовлении и ремонте машин, а также сходство маршрутных
технологических процессов изготовления и ремонта машин.
Технологический процесс изготовления машины!
1) получение заготовок;
2) изготовление деталей;
3) сборка и регулирование;
4) обкатка и испытание;
5} окраска машины;
6) приемочный контроль.
Технологический процесс ремонта машины:
1) очистка машины;
2) разборка машины;
3) дефектация деталей;
4) восстановление (изготовление) деталей;
5) сборка и регулирование;
6) обкатка и испытание;
7) окраска машины;
8) приемочный контроль.
Конструктивная преемственность отражает принцип, согласно
которому при разработке новой машины в максимальной степени
должны использоваться сборочные единицы и детали, применяемые
ранее в других конструкциях. Преемственность конструкций
машин предопределяет необходимость всемерной унификации и
стандартизации составляющих их элементов.
Одним из важнейших принципов, на которых основывается
создание новых конструкций компрессоров, является принцип
блочности.
Блочность отражает рациональную расчлененность конструк-
ции машины на обособленно изготовляемые и обслуживаемые
конструктивные элементы. Рациональный уровень блочности позво-
ляет сократить затраты времени и труда на проведение разборно-
30
сборочных работ при ТО и Р, упростить технологию контроля тех-
нического состояния и обнаружение неисправностей, повысить
эффективность применения агрегатного метода ремонта и т. д.
Наиболее желательно, чтобы сборочные единицы и блоки были
унифицированными. Существенным фактором для установления
рационального уровня блочности конструкции компрессора явля-
ется уже упоминавшийся фактор равнопрочности (равноресурс-
ности). Составные элементы блока необходимо подбирать с учетом
того, что ресурс его изнашиваемых деталей должен быть не меньше
межремонтного ресурса всего блока (или кратным ему). Это условие
позволяет сохранять прочность конструкции машин при ремонте
и тем самым обеспечивает возможность организации ремонта
сборочных единиц и агрегатов на специализированных предприя-
тиях с последующим распределением их через технические обмен-
ные пункты.
Кроме уже упоминавшихся требований, для ограничения потреб-
ности в исполнителях ТО и Р высокой квалификации конструкции
изделий должны соответствовать следующим требованиям:
определимость и ясность в обозначениях точек контроля тех-
нического состояния изделия, регулирования, смазывания, креп-
ления и т. д.;
логическая последовательность выполнения операций ТО и ПР;
одновариантность сборки;
использование маркировки;
использование смещенных отверстий н т. п.;
четкость и лаконичность изложения эксплуатационных и
ремонтных документов, в том числе по вопросам техники безопас-
ности;
обеспечение минимального числа необходимых профессий ис-
полнителей ТО и Р.
Технологичность при ТО и Р — управляемое свойство, форми-
рующееся на всех основных этапах создания и использования
компрессорных машин: проектирования и изготовления, эксплуа-
тации и ТО, текущего и капитального ремонтов. При особой важ-
ности первого этапа обеспечения требуемых свойств машины
следует отметить и существенное значение третьего этапа, в усло-
виях которого реализуется технологичность. В зависимости от
этих условий показатели технологичности при ремонте машин
одного типа могут иметь разные, значения. Например, такие фак-
торы, как легкосъемность, восстанавливаемость, регулируемость
и т. д., зависят от технической оснащенности ремонта, от системы
обеспечения материалами и запасными частями предприятий ре-
монтного производства. Не менее важное значение имеют виды и
содержание технологических процессов, применяемых при ремон-
те, уровень специализации и централизации проведения ремонтно-
обслуживающих работ, периодичность и содержание профилакти-
ческих мероприятий.
31
chipmaker.ru
5. Технико-экономическая целесообразность восстановления
(ремонта) компрессоров
Стоимость ремонта компрессорных машин складывается из
стоимости постоянных работ, объем которых не зависит от состоя-
ния изделия (разборка, сборка, испытание и др.), и стоимости
переменных работ, объем которых зависит от состояния отдельных
частей изделия. Очевидно, что со временем эксплуатации изделия
увеличивается число деталей, ресурс которых уже исчерпан,
поэтому число деталей, подлежащих ремонту или замене при пер-
вом ремонте, меньше, чем при втором и последующем, в результате
и стоимость переменных работ от ремонта к ремонту со временем
возрастает. Кроме того, стоимость новых компрессоров со временем
снижается в связи с совершенствованием технологии п роизводства,
повышением производительности труда в результате унификации,
стандартизации деталей и узлов и изготовления их на специализи-
рованных заводах, а также в связи с моральным износом. Это
часто приводит к тому, что стоимость ремонтных работ оказывается
намного выше стоимости изготовления нового изделия.
В ближайшее время трудно обеспечить значительное увеличе-
ние выпуска компрессоров и замену старого станочного оборудо-
вания новым, поэтому удовлетворение потребности народного
хозяйства в компрессорном оборудовании должно быть обеспечено
за счет продления службы уже выпущенных компрессоров. Это
возможно в результате оптимального сочетания выпуска новых
и ремонта эксплуатируемых компрессоров.
Для выявления целесообразности ремонта следует сопоставить
стоимости изготовления нового изделия и его ремонта. Зависи-
мости для определения стоимости ремонта и изготовления компрес-
сора приведены на рис. 4, из которого видно, что кривая стоимости
ремонта СреМ и кривая стоимости изготовления 5И нового изделия
с течением времени пересекаются в точке Л, что указывает на оди-
наковую стоимость изготовления и ремонта изделия. Следова-
тельно, экономически целесооб-
Время равоты, »оды
Рис. 4. Зависимости для определения
стоимости ремонта СреЫ и изготовле-
ния Зи машин
разно производить ремонт ком-
прессора до достижения этой
стоимости. Однако если компрес-
соры сняты с производства, но
находятся в эксплуатации, это
требование не является обяза-
тельным. Если число экономиче-
ски целесообразных ремонтов
равно л, а соответствующие сро-
ки до первого, второго и после-
дующих ремонтов составляют
Л, т,.....тп, то общее время
работы изделия до его списания
Т = Т1 + Т, + ... 4- Тп+х, (2)
32
где Т — амортизационный оесурс машины.
При решении вопроса о целесообразности ремонта следует
также учитывать, сто основными показателями, определяющими
эффективность ремонта, являются не только его стоимость, которая
характеризуется уровнем затрат на ремонт оборудования по срав-
нению со стоимостью нового, но и качество, которое характери-
зуется соотношением эксплуатационных показателей отремонти-
рованной и новой машин Чем пыше качество ремонта, тем ниже
уровень и гемпь. наращивания эксплуатационных затрат после
него.
Для определенн i целесообразности ремонта следует рассчитать
стоимость ремонт? и стоимость изготовления изделия
Стоимость ремонта компрессора определяегся по формуле
Срем = (l4L + l4 La) (3)
где 1Ч — часовая тарифная ставка рабочего, руб; L — трудоем-
кость ремонта за реионтйый цикл, чел.-ч; а — процент накладных
расходов (стоимос’ь материалов, амортизация оборудования,
оснастки — по дант мм предприятия, где осуществляется ремонт);
Твкс — срок служба компрессора, годы; Тц — ремонтный цикл,
годы.
Стоимость изготовления берется по данным заводов, выпускаю-
щих компрессоры, или, если таких данных нет, используются
корреляционные зависимости между себестоимостью, материало-
емкостью, мощностью компрессора, производительностью, массой
и т. д., выведенные для компрессоров разных типов [37].
Ниже приведены зависимости для определения себестоимости
изготовления (5И) воздушных компрессоров следующих группз
1) любые воздушные компрессоры
S. = 1141,16 4- 0,92JH 4- 19,82# 4- 1.27G; (4)
2) компрессоры, работающие со смазыванием,
SB = 1017.TS 4- 0,76JH 4- 14,17# 4- 1.39G; (5)
3) компрессоры, работающие со смагыванием, V-образные
SB = 1336,27 4- 15,55JB — 41,65# 4- 0,320; (6)
4) компрессоры, работающие со смазыванием, угловые
SK = 24ч6,34 4- 0,98JH 4- 67,72# — 0,770; (7)
5) компрессоры, работающие со смазыванием, оппозитные
S. = 14027,5 4- 3,14JH 4- 17,31# 4- 0,520, (8)
где # — потребляемая мощность, кВт; О — масса, кг; 7Н — инте-
гральный показатель назначения компрессоров:
~ РнИ7,
где рн — конечное давление, МПа; W — производительность,
м’/мин.
2 Н. А. Ястребова др. 33
r.ru
С увеличением абсолютного значения JB уменьшается удельная
себестоимость на единицу /н. Этот показатель играет важную
роль в расчетах экономической эффективности новой техники
в компрессоростроении. Исходя из того, что JH выражает работу
компрессора в единицу времени, представляется возможным
использовать его при определении коэффициента, отражающего
рост производительности нового компрессора по сравнению с базо-
вым, т. е. для достижения сопоставимости расчетов по объему
производимой работы.
Разные типы производства обусловливают и различие в стои-
мости и качестве ремонта по отношению к стоимости новых машин.
Так, капитальный ремонт машин в условиях единичного и мелко-
серийного производства обходится дешевле, чем стоимость новых.
При этом эксплуатационные показатели не ухудшаются, а порой
даже улучшаются, что объясняется одинаковой технологией
изготовления отдельных деталей в условиях производства и
ремонта. Снижения стоимости ремонта можно добиться путем
организации централизованного обеспечения потребителя запас-
ными частями- Сейчас многие заводы-потребители изготовляют
запасные части сами, их качество значительно хуже, чем у завода-
изготовителя. Трудоемкость изготовления запасных частей, напри-
мер, на предприятиях-потребителях холода в 4—5 раз выше, чем
на заводах-изготовителях.
Эффективности ремонта можно достичь постановкой ремонта
на промышленную основу, используя прогрессивную технологию,
применяемую при изготовлении компрессоров.
Организация промышленного ремонта предусматривает прове-
дение его по наиболее прогрессивной технологии. При разработке
технологии ремонта необходимо учитывать;
уровень технологии ремонта должен соответствовать выбранной
форме ремонта и требованиям качества ремонтируемого оборудо-
вания, указанным в.ТУ;
определение видов и объема ремонта должно производиться
на основе диагностирования данных о состоянии объекта перед
ремонтом, а внедрение прогрессивной системы обслуживания и
ремонта — по фактическому состоянию машин;
технология мойки, очистки, демонтажных работ, сборки и
контроля должна предусматривать соответствующую современную
оснастку, приборы для контроля, моющие высокоэффективные
средства и испытательные стенды;
внедрение в систему технического обслуживания систем управ-
ления работой машины на базе микропроцессоров, благодаря чему
оптимизируется режим работы компрессоров, что увеличивает
межремонтный цикл;
организацию производства запасных частей с использованием
прогрессивной технологии их изготовления;
оптимальное сочетание централизованного ремонта и ремонта
на месте эксплуатации компрессоров.
34
Chipmaker.ru
ГЛАВА II. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ
КОМПРЕССОРНЫХ МАШИН
6. Анализ основных причин неисправностей компрессоров
Основными причинами неисправностей (отказов) компрессоров
являются дефекты (погрешности) механической обработки деталей
и сборки компрессора и дефекты, возникающие в процессе эксп-
луатации.
Первая причина отражает отклонения от технических условий,
регламентирующих качество изготовления компрессора. Дейст-
вие этой причины двоякое: I) если отклонения от технических
условий на изготовление компрессора превышают допустимые, то
возможна авария при первых же пусках компрессора; 2) если
даже отклонение от технических условий на изготовление компрес-
сора находится в допустимых пределах, то данная причина может
способствовать интенсификации развития дефектов в процессе
эксплуатации.
Основной причиной дефектов, возникающих в процессе эксп-
луатации, является потеря работоспособности составных частей
компрессора при превышении их предельного износа. При дли-
тельной работе любой машины даже при нормальных условиях
эксплуатации и соблюдении правил технического обслуживания
ее составные части изнашиваются. Изнашивание представляет
собой процесс отделения материала с поверхности твердого тела
и увеличения его остаточной деформации при трении, проявляю-
щийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела
(ГОСТ 27674—88). Скорость и интенсивность изнашивания зави-
сят от физико-химических свойств материалов поверхностей тре-
ния, шероховатости, отклонения от заданной формы поверхностей
(овальность, конусность и т. п.), отклонений взаимного располо-
жения поверхностей (отклонение от параллельности, перекос и
т. п.), частого и разного изменения скорости относительного дви-
жения и нагрузки сопряженных деталей и в большей степени от
качества смазывания (несоответствующий смазочный материал, его
загрязнение, недостаточное смазывание). Изнашивание сопря-
женных деталей является причиной 85% отказов компрессорного
оборудования. Свыше 70% затрат на ремонт поршневых компрес-
соров связано с износом поршней и цилиндров. Процессы изнаши-
вания рабочих поверхностей деталей и рабочих органов машин
исследованы и классифицированы [7].
2* 35
chipmaker.ru
Составные части компрессоров подвержены изнашиванию прак-
тически всех основных видов- абразивному, газоабразивном у и
газоэрозионному, окислительному, механическому, коррозионно-
механическому и т. д.
Абразивное изнашивание происходит в результате режущего
или царапающего действия твердых частиц, взаимодействующих
с поверхностью детали. Интенсивному абразивному изнашиванию
подвергаются цилиндры (гильзы цилиндров), поршневые кольца,
клапаны, подшипники и другие детали воздушных компрессоров,
работающих в условиях запыленной атмосферы.
Газоэрозионному изнашиванию подвергаются детали газовых
трактов компрессорных машин. Поверхности изнашиваются в ре-
зультате воздействия потока газа, даже если газ содержит малое
количество абразивных частиц. В противном случае развивается
процесс газоабразивного изнашивания, протекающий при дей-
ствии на поверхность твердых тел или твердых частиц, увлекае-
мых потоком газа.
При окислительном изнашивании преобладает химическая
реакция материала детали с кислородом или окисляющей окружа-
ющей средой. На соприкасающихся поверхностях образуются
пленки окислов, которые в процессе трения разрушаются и вновь
образуются; продукты изнашивания состоят из окислов. От дру-
гих видов изнашивания оно отличается отсутствием агрессивной
среды, протекает при нормальных и повышенных температурах
при трении без смазочного материала или при недостаточном его
количестве. Одним из видов борьбы с окислительным изнашива-
нием является создание поверхностей трения с высокой твердо-
стью.
Механическое изнашивание происходит в результате любых
механических взаимодействий на поверхности трения. Возможно
изменение размеров или формы деталей в результате пластической
деформации их микрообъемов. Изнашиванию этого вида чаще всего
подвержены зубья шестерен, шпонки, шлнцы, штифты, упоры,
резьбовые соединения, вкладыши, баббитовые слон.
Коррозионно-механическое изнашивание происходит в резуль-
тате механического взаимодействия, сопровождаемого химическим
взаимодействием материала со средой. При изнашивании указан-
ного вида часто наблюдается разрушение рабочих поверхно-
стей вследствие выкрашивания вновь образуемых структур.
Выкрашивание происходит в результате физико-химических из-
менений, протекающих на поверхностях трения, образования и
интенсивного разрушения новых структур. Примером таких струк-
тур являются отбеленные слои на поверхностях чугунных дета-
лей, формирующиеся в процессе работы. Изнашивание этого вида
характерно для таких деталей компрессоров, как коленчатые
валы (шейки), баббитовые вкладыши шатунов, поршневые кольца,
гильзы цилиндров.
36
Рис. 5. Виды коррозионных разрушений:
а — коррозионное растрескивание; б •— точечная коррозия (питтинг); в — межкристал-
литная коррозия
С 1968 г. в СССР разработка новых методов борьбы с изнаши-
ванием проводится на основе эффекта избирательного переноса
материала. Перенос материала— явление при трении твердых
тел, состоящее в том, что материал одного тела соединяется с дру-
гим и, отрываясь от первого, остается на поверхности второго.
Использование этого эффекта позволяет преодолеть ограничен-
ность ресурса поверхностей трения деталей машин и снизить по-
тери на трение.
В узлах трения компрессора домашнего холодильника медная
пленка в паре сталь—сталь возникает в результате постепенного
растворения медных трубок охладителя компрессора. Ионы меди,
поступая в масляно-фреоновую смесь, движутся в зону контакта,
где формируется ващитная медная пленка. Компрессоры холо-
дильников могут работать без ремонта десятки лет [7].
Коррозионно-механическое изнашивание — сложный комп-
лекс физико-химических процессов, поэтому и рассмотрим кор
розию металлов как самостоятельную группу процессов
Коррозия металлов — разрушение металлов вследствие хими-
ческого или электрохимического взаимодействия их с коррозион-
ной средой. Для компрессоров характерны следующие виды корро-
зии [7, 24]
1) коррозионное растрескивание — коррозия металла при од-
новременном воздействии коррозионной среды и внешних или
внутренних механических напряжений растяжения с образова-
нием транскристаллитных или межкристаллитных трещин
(рис. 5, а);
2) точечная коррозия (питтинг) — местная коррозия металла
в виде отдельных точечных поражений (рис. 5, б); при точечной
коррозии происходит прогрессирующее проникновение коррози-
онной среды в глубь металла с образованием изъязвлений; воз-
никает при разрушении защитной пленки или слоев продуктов
коррозии;
3) межкристаллитная коррозия — коррозия, распространяю-
щаяся по границам кристаллов (зерен) металла или сплава
1рис. 5, в);
4) фреттинг-коррозия, протекающая при колебательном пере-
мещении двух поверхностей одна относительно другой в условиях
взаимодействия с коррозионной средой;
37
r.ru
5) газовая коррозия — химическая коррозия металла в газах
при высоких температурах;
6) ножевая коррозия — локализованный вид коррозии ме-
талла в зоне сплавления сварных соединений в агрессивных сре-
дах;
7) контактная коррозия — электрохимическая коррозия, выз-
ванная контактом металлов с разными стационарными потенци-
алами.
При одновременном воздействии циклических растягивающих
напряжений и коррозионной среды понижается предел выносли-
вости металла (коррозионная усталость).
По усредненным данным (241, доминирующими причинами кор-
розионных повреждений являются;
коррозионное растрескивание — 20%;
точечная коррозия — 16%;
межкристаллитная коррозия — 10%;
другие виды коррозии — 54%.
Учитывая широкий спектр условий, в которых работают
компрессоры, необходимо в каждом конкретном случае выявить
наиболее вероятные доминирующие виды коррозии для определе-
ния наиболее эффективных мер защиты. Так, например, коррозия,
на активность которой влияет наличие кислорода (в воздухе или
растворенного в воде), влажность и температура, является наи-
более частой причиной утечки аммиака в холодильных системах.
В условиях постоянно низкой температуры трубопроводы и со-
суды корродируют незначительно. В холодильных системах всегда
имеются постоянные или меняющиеся в течение года (летом и
зимой) зоны, в которых оборудование и трубопроводы увлажня-
ются. В выходные дни или в несезонный период могут не работать
морозильные установки, в результате чего образуются влажные
зоны на холодильных трубопроводах, температура которых спо-
собствует развитию коррозии. В этих условиях могут развиваться
точечная коррозия (питтинг), контактная коррозия и т. п. Про-
никновение влаги и взаимодействие ее с химическими компонентами
теплоизоляционного или строительного материала вызывают
коррозию труб в виде точечных отверстий (питтинг) в местах про-
ходов трубопроводов через стены. Недопустимо вводить в эксплу-
атацию холодильную установку с незакаленной изоляцией трубо-
проводов, так как в процессе эксплуатации они покрываются инеем
и изоляция становится неэффективной. Важное значение имеет
антикоррозионное покрытие трубопроводов, правильное выполне-
ние теплоизоляционных работ и использование для них качест-
венных материалов. Несоблюдение этих условий может привести
уже через год к появлению утечки хладагента. Разработаны эф-
фективные меры защиты от коррозии любого вида 124].
Предельный износ, наступивший вследствие коррозионно-
механического изнашивания, является одной из основных причин
выхода из строя компрессорных машин (как правило, турбокомп-
38
рессоров), эксплуатируемых в черной металлургии, химической
и нефтехимической промышленности. Его развитию способству-
ют наличие агрессивных сред, высокие температуры, интенсивный
режим работы. В подобных условиях эксплуатируют компрессоры
в металлургии при: а) подаче газовых сред в доменные печи;
б) откачке продуктов сгорания от кислородных сталеплавиль-
ных конверторов и мартеновских печей; в) откачке от коксовых
батарей продуктов коксования на коксохимических заводах и т. д.
Наиболее опасными видами коррозии для компрессоров, ра-
ботающих в указанных условиях, являются межкристаллитная
коррозия и коррозионное растрескивание, а также коррозионная
усталость. Подобному изнашиванию в турбокомпрессорах подвер-
гаются детали роторов, в частности лопатки, диски, валы [111.
Газовая коррозия деталей возникает при действии высоких
температур, металл выгорает и выкрашивается, на поверхности
появляются трещины. Газовая коррозия наблюдается у компрес-
соров, работающих с высокой скоростью, например центробежных,
а также при неправильной эксплуатации (отсутствие смазывания,
наличие загрязнений, перекос деталей и т. д.).
7. Методы диагностирования технического состояния
компрессоров
Диагностирование технического состояния машин — состав-
ная часть системы ТО и Р.
Диагностирование — процесс определения (распознавания) тех-
нического состояния машин и оборудования. Основные функции
технического диагностирования: получение информации о факти-
ческом состоянии эксплуатируемого объекта; обработка и анализ
этой информации; принятие обоснованного решения. Процесс
диагностирования делят на этапы:
1) проверка исправности и работоспособности машины в целом
или ее составных частей;
2) поиск дефектов, из-за которых нарушалась исправность
или работоспособность машины;
3) сбор исходных данных для прогнозирования работоспособ-
ности машин на предстоящий период эксплуатации;
4) выдача рекомендаций о проведении мероприятий по ТО
и Р.
Работоспособность (исправность) компрессора характеризуется
параметрами технического состояния. Различают:
1) функциональные параметры, характеризующие непосред-
ственно работоспособность компрессора (производительность, ко-
нечное давление, потребляемую мощность, КПД);
2) ресурсные параметры, характеризующие долговечность тех-
нических систем компрессора (износостойкость наиболее изнаши-
ваемых деталей, прочность деталей, давление и расход масла
и т. д.).
39
chipmaker.ru
| И e m о д ы
диагностирования
Инстру пен тальные
Гидропневпо испытания
Виброакустическая диагностика
Анализ проб спа^очного пасла
—| Терно- и газодинапическая диагностика |
Приненение локальные средств
Рис. 6. Классификация методов диагностирования параметров технического
состояния компрессооов
В технической диагностике параметры делят на структурные
и диагностические.
Структурные параметры непосредственно отражают состояние
тех или иных элементов компрессора (износ поверхности детали,
внутренние напряжения, микро- и макродефекты деталей и т. д.).
Диагностические параметры косвенно характеризуют струк-
турные параметры по установленным между ними зависимостям.
Так, например, интенсивность изнашивания деталей компрессора
может характеризоваться температурой смазывающего масла, а
также содержанием в масле продуктов изнашивания.
, Составной частью процесса диагностирования является де-
фектация — оценка технического состояния машин и их деталей
по результатам измерений и контроля структурных параметров.
Дефектация направлена, в первую очередь, на выявление дефек
тов деталей компрессоров и их сборочных единиц.
Наиболее целесообразно, чтобы информация о параметрах
технического состояния компрессора была получена без его раз-
борки. На рис. 6 приведены основные методы диагностирования
параметров технического состояния компрессоров.
Органолептические методы дают качественную оценку техни-
ческого состояния и позволяют выявить неисправности и причины
отказов комппессоров.
Визуальный контроль (наружный осмотр) используют как
при диагностировании компрессоров в целом, так и при дефекта-
ции деталей и сборочных единиц. Могут быть выявлены: видимые
трещины; скручивание трубопроводов; неправильная сборка;
локальные дефекты деталей вследствие изнашивания; ослабление
крепления и т. д.
Проверка на слух основана на субъективном анализе разно-
образных шумов, характерных для работающего компрессора и
создаваемых его частями. В неисправном компрессоре появля-
40
ются дополнительные шумы, вибрации деталей, стуки, по харак-
теру которых судят о характере неисправностей.
Проверка на ощупь основана на сравнении степени нагрева
отдельных элементов работающего компрессора. Позволяет выявить
неправильную центровку деталей и узлов; неправильную уста-
новку масляных зазоров; низкое качество баббита; неудовлетво-
рительное состояние поверхностей трения; нарушение нормаль-
ного смазывания.
Общие недостатки органолептических методов — субъективизм
оценки и зависимость оценки от опытности оценивающего.
Инструментальные методы обеспечивают количественную оцен-
ку параметров технического состояния компрессоров и преду-
сматривают использование специальных приборов и инструментов,
диагностических устройств и контрольных приспособлений.
Опыт отечественного и зарубежного компрессоростроения
свидетельствует о том, что наиболее действенным средством по-
вышения эффективности и надежности компрессоров является
внедрение прогрессивной системы их обслуживания и ремонта по
фактическому состоянию. В основе такой системы — оптимальное
сочетание современных средств контроля с элементами техниче-
ского диагностирования деталей и узлов, образующих в целом
систему комплексной диагностики агрегата. Достоверный диагноз
и прогноз работоспособности машин можно получить только в ре-
зультате комплексного применения различных методов диагно-
стики.
Гидропневмоиспытания выполняют как для диагностирования
компрессора в целом, так и для дефектации его отдельных эле-
ментов.
При гидропневмоиспытаниях выявляются трещины, пористо-
сти, неплотности прилегания сопрягаемых поверхностей и непо-
движных разъемных соединений, неплотности корпусных деталей.
Выполняется проверка на прочность.
Испытывают как детали компрессоров (например, блок-кар-
теры ПК), так и компрессоры в целом.
После сборки и холостой обкатки, например, поршневых
компрессоров все компрессоры испытывают на плотность давлением
воздуха.
Проверку компрессора на герметичность проводят в два этапа.
Вначале покрывают стыки мыльным раствором, после чего в
компрессор подается воздух под давлением. Для окончательной
проверки компрессор погружают в ванну с водой на 10 мин. Слой
воды над погруженным компрессором должен быть не менее 300—
500 мм. В компрессор подается воздух под давлением. Проверяют
отсутствие пузырьков в местах соединений и уплотнений деталей
компрессора.
При испытании на плотность двухступенчатых компрессоров
воздух подают 1 полости всасывания высокой и низкой ступеней
одновременно.
4]
r.ru
Виброакустическая диагностика основывается на сочетании
двух последовательно выполняемых операций: регистрации вибра-
ций и их анализе для выделения полезной диагностической ин-
формации. Первая операция базируется на преобразовании меха-
нических колебаний, чаще всего в электрический сигнал. Анализ
вибраций (вторая операция) необходим, так как измерительный
преобразователь воспринимает колебания, поступающие от всех
механизмов работающей машины. Требуется разделение сигнала
на составляющие компоненты, характеризующие состояние кон-
кретной сборочной единицы или сопряжения.
Применение акустического метода базируется на использова-
нии приборов, позволяющих объективно оценить и проанализи-
ровать спектр шумов работающего компрессора.
Виброакустическая диагностика получила наиболее широкое
применение при оценке состояния центробежных газоперекачи-
вающих агрегатов (ГПА) природного газа с газотурбинным приво-
дом центробежных компрессорных агрегатов, например ГПА-Ц-6,3.
Работа по внедрению виброакустической диагностики делится на
три основных этапа.
На первом этапе:
выбирают необходимое и достаточное число точек измерений:
выбирают необходимое и достаточное число контролируемых
параметров вибрации;
определяют измерительные схемы;
периодически измеряют параметры вибрации на действующем
оборудовании;
выбирают метод и схемы обработки информации;
проводят статистическую обработку массива параметров виб-
рации.
На втором этапе:
выбирают агрегаты для исследований из числа работающих
агрегатов;
периодически проводят регистрацию и анализ параметров
вибрации контролируемых агрегатов;
моделируют определенные дефектные состояния;
создают банк характерных вибрационных диагностических
признаков, определяющих наличие конкретных дефектов для
агрегатов разных типов.
На третьем этапе проводят анализ развития диагностических
признаков дефектных состояний в совокупности с анализом изме-
нения наиболее важных эксплуатационных и режимных пара-
метров.
Перспективным направлением является внедрение системы
оперативной вибродиагностики ГПА в составе газотранспортного
объединения. Такая система предназначена для проведения виб-
родиагностирования узлов агрегатов в условиях компрессорной
станции с получением диагноза по имеющимся каналам связи
с вычислительного центра объединения. Система технической диаг-
42
Рис. 7. Конструктивная схе-
ма пьезометрического дат-
чика
ностики может быть применена для всех
видов вибрационного обслуживания
ГПМ. При совмещении системы опера-
тивной вибродиагностики с оператив-
ными методами параметрической диаг-
ностики открывается возможность ре-
шения актуального вопроса — вывода
агрегатов в регламент ремонтного обслу-
живания с большим охватом парка ГПА
МИНГАЗПРОМа без применения мето-
дов прогнозирования
Достоверность диагностирования не-
посредственно зависит от правильности
выделения составляющих спектра виб-
рации, несущих информацию о состоя-
нии того или иного элемента компрес-
сора. Выделение составляющих спектра
вибрации является сложной задачей.
Так, например, основными источниками
шума и вибрации поршневого герметичного компрессора являются
колебания механического и газодинамического происхождения,
возникающие:
а) вследствие остаточной неуравновешенности механизмов дви-
жения, биений в зазорах, плохой обработки и смазывания пар
трения;
б) вследствие колебаний, связанных с процессом сжатия газа.
При изнашивании зазоры увеличиваются, изменяется характер
смазывания и режим трения деталей, увеличиваются протечки
через зазор в сопряжении цилиндр—поршень, что в целом при-
водит к изменению колебаний, а следовательно, уровней вибрации
и шума компрессора.
Зависимости, связывающие структурные и диагностические
параметры, должны учитывать эти изменения. Разделение при-
нятого сигнала выполняется по параметрам колебательного про-
цесса (амплитуде, частоте, времени и т. д.) и реализуется, как
правило, с помощью электронной техники.
При диагностировании компрессоров обычно измеряется ча-
стота колебаний до 30 кГц (чаще до 10 кГц), виброускорения до
1000 м/с’, В качестве датчиков вибраций используются индукцион-
ные и пьезометрические. Последние более эффективны, так как
имеют небольшие размеры и массу, высокую вибропрочность и
термостойкость. Конструктивная схема пьезометрического датчика
дана на рис. 7. Корпус 1 датчика содержит два пьезоэлемента 6,
разделенных токосъемной пластиной 3 Под влиянием механиче-
ских напряжений в пьезоэлементе вырабатывается разность по-
тенциалов. Давление на поверхности пьезоэлемента создается
инерционной массой 2, которая поджимается упругим элементом 7.
Датчик закреплен с помощью резьбового хвостовика 5 на диагно-
43
chipmaker.ru
стируемом объекте. Сигнал снимается с клемм 4. Первая собствен-
ная частота датчика должна превышать измеряемую в 4—6 раз[3].
Для измерения акустических колебаний используют микро-
фоны с диапазоном частот измерения от 5 до 1000 кГц (частота
слышимого звука до 20 кГц). Для выделения сигналов, несущих
диагностическую информацию, применяют фильтры.
Разработан ряд приборов, предназначенных специально для
виброакустической диагностики компрессоров. Так, например,
в УКРНИИГАЗе разработан прибор для измерения вибраций
центробежной компрессорной установки с газотурбинным при-
водом ГТК-10 [27]. Прибор работает в девяти узкополосных диа-
пазонах от 17 до 30 Гц Предложена методика экспресс-оценки
технического состояния, проведения дефектации основных узлов
без разборки. Прибор представляет собой анализатор низкоча-
стотной вибрации с дискретным выделением составляющих спектра,
которые несут информацию о состояниях установки. Работает он
в комплексе с индукционным датчиком типа МВ. Индикация
эффективного значения виброскорости в диапазоне измерения
от 0,03 до 99,9 мм/с осуществляется на цифровом табло. Дефекта-
ция установки основана на количественном измерении одной или
нескольких составляющих спектра, что позволяет качественно
оценить техническое состояние агрегата. Дефектацию может про-
водить сменный инженер компрессорной станции.
Техническая диагностика на основе анализа проб смазочного
масла находит широкое применение при оценке работоспособ-
ности компрессорного оборудования, используемого при транс-
портировании природного газа: поршневых ГПА, центробежных
электроприводных ГПА, например, типа СТ Д-4000. Параметры
технического состояния опредечяют без остановки и разборки
машины, что особенно актуально для ГПА.
При техническом диагностировании машин и агрегатов по
анализу проб смазочного масла последовательно выполняют:
1) периодический отбор проб масла из работающих ГПА,
их регистрацию и отправку в лабораторию;
2) лабораторный количественный анализ масла на химиче-
ские элементы, характеризующие изнашивание деталей;
3) интерпретацию результатов анализа и выдачу заключе-
ния о состоянии узлов агрегата.
Анализируется содержание в масле железа, меди, олова,
свинца, марганца и дцугих элементов. Диапазон концентраций
химических элементов — индикаторов износа составляет всего
лишь 10-4—10“8 %, поэтому для определения концентрации эле-
ментов используют специальные методы тонкого анализа проб.
Краткая характеристика некоторых из них приведена в табл. 2
На рис. 8 дана принципиальная схема реализации рассматри-
ваемого метода диагностирования [6]. Элементами-индикаторами
для газокомпрессоров являются!
44
Рис. 8. Принципиальная схема реализации метода диагностирования по ана-
лизу проб масла
железо, марганец — характеризуют изнашивание деталей ци-
линдропоршнеьой группы, основным материалом для которых
являются чугуны;
медь, олово — характеризуют изнашивание кривошипно-ша-
тунного механизма, вкладышей подшипников (материалы—баб-
биты Б83, БН), бронзовых втулок (БрАЖЭ 4, БрО10Ф1).
Таблица 2. Методы определения концентрации продуктов изнашивания
в отработанном масле
Метод Используемые принцип Используемые приборы
Эмиссионный По интенсивности линий види- Спектрографы ДФС-10,
спектральный ана- мой части спектра, возбуждае- ИСП-22, ИСП-28 (30) или
лиз (ЭСА) мого нагревом пробы масла плазмой фотоэлектрические уста- новки МФС-2, МФС-3
Нейтронн о акти- По изменению наведенной ак- Спектрографическая ра-
вационныи анализ тивности прозы масла в зари- д неметрическая аппара-
(НАА) снмости от концентрации про- дуктов изнашивания (элемен- та-индикатора) тура
падиэактнвных По увеличению активности мае- Специальная радиоме-
ИЗОТОПОВ ла за счет загрязнения его ра- диоактивными элементами, ко- торыми активирована изнаши- ваемая поверхность трическая аппаратура
Колориме гриче- По изменению цвета окраски Фотоколоримстры
ский (определение раствора озоленной прооы мае- ФЭЬ М, ФЭКИ-57,
концентрации же- леза в масле) ла в кислоте в зависимости от концентрации железа ФЭК-51 и др.
Магнитный (опре- По изменению магнитной вое- Постоянный магнит, ана- литические весы (при ис-
деление концен- принмчнвосги пробы масла
грации железа в зависимости от количества пользовании способа взве-
в масле) ферромагнитных продуктов из- нашивания стальных и чугун- ных деталей шивания проб в магнит- ном поле)
45
chipmaker.ru
Рис. 9. График изменения концентра-
ции элементов-индикаторов Ь пробах
масла:
/ — ненормальная работа пары коленча-
тый вал — подшипник скольжения; 2 -*
работа после ремонта; Кмж — концентра-
ция медн, железа; t — время; Кдд —
предельно допустимая концентрация
Пробы масла отбирают через
300—400 ч работы. Масса пробы
30—50 г.
На рис. 9 показано измене-
ние концентрации элементов-
индикаторов в пробах масла.
Увеличение концентрации
меди и железа более чем в 3
раза (см. рис. 9, кривая 1) по
сравнению с предельно допусти-
мой было вызвано ненормальной
работой пары коленчатый вал —
подшипник скольжения, что
привело к появлению задиров
на сопряженных поверхностях
пары. После ремонта (см. рис. 9,
кривая 2) была обеспечена нор-
мальная работа машины. При-
менение метода позволило уве-
личить время эксплуатации ГПА до среднего ремонта с 8000 ч
(по нормативам) до 11 000 ч. Метод дает возможность:
1) учитывать индивидуальное состояние машины или агрегата
для полного использования эксплуатационного ресурса, зало-
женного в машине, что позволит удлинить межремонтные сроки
и повысить качество проведения ремонта;
2) заблаговременно информировать персонал о интенсивности
изнашивания, превышающей допустимую, и предупреждать ава-
рийные ситуации;
3) контролировать качество ремонтных работ, уменьшать рас-
ход запасных частей, затраты времени и труда.
С помощью ЭСА получены результаты, характеризующие ка-
чественное и количественное содержание продуктов изнашивания
в системе смазывания, а также данные о дисперсном составе
частиц изнашивания, которые можно использовать при анализе
принятой системы планово-предупредительного ремонта обору-
дования.
Известно применение метода анализа проб масла при планово-
профилактическом обслуживании поршневых компрессорных ус-
тановок для транспортирования природного газа с приводом от
газовых ДВС мощностью 75 кВт и выше. Фирмой <КОН ТРАКТ—
КОМПРЕШН» (США) разработана программа такого обслужи-
вания [30]. Предлагаются меры:
по уменьшению температуры масла — объединение масляных
охладителей с системой охлаждения двигателя;
по уменьшению загрязнения масла — проверка и очистка
всасывающих фильтров каждые 6 мес., замена масляных фильтров
каждые 4—12 недель. Рекомендуется заменять масло в картерах
двигателей 1 раз в год. Отмечается, что программа технической
46
диагностики позволяет увеличить срок службы, снизить простои
и эксплуатационные затраты.
Анализ проб масла и дисперсный анализ продуктов изнашива-
ния показал наличие трех характерных периодов эксплуатации
электроприводнпх ГПА:
период приработки с высокой изнашиваемостью поверхностей
трения;
период установившегося изнашивания с низкой изнашива-
емостью,
период интенсивного изнашивания с повышенной изнашивае-
мостью за счет вибрации и динамических нагрузок при увеличен-
ных зазорах между сопряженными деталями.
Для элементного анализа продуктов изнашивания, нак шлива-
ющихся в масле, используют эмиссионные плазменные анализа-
торы, дисперсный анализ проводят на анализаторах, например,
типа ФС-112. Метод позволяет дифференцированно подходить
к остановкам ГПА на ремонт и делать это только в период интен-
сивного изнашивания, так как пуски и остановки отрицательно
сказываются на работе пар трения из-за нарушения условий аэро-
динамической смазки, что приводит к интенсивному изнашиванию
вкладышей подшипников. Наиболее опасными являются аварий-
ные остановки ГПА при перебоях электроснабжения.
Диагностирование по термо- и газодинамическим параметрам,
а также с помощью локальных средств может применяться само-
стоятельно либо входить наряду с рассмотренными методами
в комплексную систему диагностики. В качестве диагностических
параметров используют, например, начальную или конечную
температуры воздуха (газа), начальное или конечное давление
воздуха (газа), начальную или конечную температуру хладагента
и т. д.
Связи между диагностическими и структурными параметрами
устанавливаются в результате предварительной обработки статисти-
ческой информации о параметрах раоотающего исправного комп-
рессора (тестирование компрессора). Число диагностических пара-
метров зависит от уровня системы технической диагностики и
может быть достаточно велико. Так, система диагностики «Про-
гноз-1» центробежных ГПА природного газа предусматривает
измерение 52 параметров ГПА один раз в сутки. Собранная инфор-
мация обрабатывается на ЭВМ. Опыт использования системы аонва
вал: система в основном обеспечивает достоверный диагноз те-
кущего состояния ГПА и его изменение во времени.
Техническое обеспечение диагностирования может быть улуч-
шено за счет применения микропроцессорной техники. Совмещение
функций диагностирования и управления в автоматизированной
системе диагностики позволит не только перейти к системе обслу-
живания и ремонта по техническому состоянию, ио и .птимизиро-
вать работу систем компрессора с учетом его фактического состоя-
ния Комплексная систе„.а диагностики можст обеспечить оценку
47
chipmaker.ru
Рис. 10. Нормальная индикаторная
диаграмма компрессора
технико-экономического состоя-
ния компрессорных машин: про-
изводительности, потребляемой
мощности, КПД. Текущее со-
стояние компрессора сравни-
вается с гарантийным (паспорт-
ным) состоянием, на основе чего
определяются причины сниже-
ния технике-экономических по-
казателей компрессора, заранее
планируются объем и характер
последующего ремонта
Для оцен <и текущего состоя-
ния компрессора с успехом могут
быть использованы индикаторные диаграммы, снимаемые, напри-
мер, при испытаниях поршневых компрессоров. По диаграммам
могут быть определены: индикаторное давление в рабочей каиере
компрессора, индикаторная работа и мощность, действительная
объемная производительность, а также неисправности и их при-
чины.
На нормальной индикаторной диаграмме (рис. 10) в определен-
ном масштабе по горизонтальной оси отложены объемы V заса-
сываемого компрессором воздуха, а по вертикальной — соответ-
ствующее им давление воздуха р. При движении поршня от точки 1
вправо воздух засасывается в цилиндр компрессора. Точка 2
соответствует крайнему положению поршня — всасывание закан-
чивается и всасывающий клапан закрывается. При движении
поршня влево начинается сжатие, объем воздуха уменьшается и
одновременно возрастает давление. В точке .3 при наибольшем
давлении открывается нагнетательный клапан, давление несколько
снижается, а затем почти не изменяется до точки 4, соответствую-
щей другому крайнему положению поршня, концу нагнетания и за-
крытию нагнетательного клапана. В начале движения поршня
вправо давление воздуха в мертвом пространс гве резко падает и
в точке 1 создается разрежение, необходимое для открытия вса-
сывающего клапана. Затем цикл повторяется [81. Сопоставление
диаграмм, снятых с работающего компрессора, с нормальной диа-
граммой позволяет по смещению характерных точек судить о воз-
можных неисправностях и отклонениях (табл. 3).
Индикаторные диаграммы снимают при полной нагрузке и ус-
тановившемся режиме работы компрессора (обычно через 2 ч пос-
ле пуска). Газовые компрессоры индицируют на азоте.
Рекомендуется индицировать одновременно все цилиндры.
Обязательно одновременное индицирование всех полостей одной
ступени.
Снимают не менее трех индикаторных диаграмм. На каждой
отмечают время, номер и полость цилиндров, частоту вращения,
давление, масштаб индикаторного устройства и марку поршня.
48
Таблица 3. Характерные неисправности ПК,
определяемые по индикаторное диаграмме при испытании
Индикяториая диаграмма Неисправность в ее причина Способ устранения неисправности
Р <t Запаздывание откры- тия всасывающего клапана из-за увели- ченного «мертвого» пространства Уменьши гь объем мертвого простран- ства за счет увеличе- ния толщины прокла- док в головке шатуна
Р, 4 EX Запаздывание закры- тия клапана нагнета- ния. Неплотности клапана нагнетания Отрегулировать кла- пан нагнетания. Устра- нить иеппотности кла- пана
* / 2 Увеличенное сопро- тивление вез сыва - ющего н нагнетатель- ного трубопроводов Устранить сопротив- ление во всасывающем и нагнетательном тру- бопроводах
Pi it \ \ *\ X :\, _ \ у *7 2 Пропуски газа между поршнем и зеркалом цилиндра Проверить состояние поршневых колец. Не- годные кольца заме- нить
Р 4 1 У > Неплотность всасы- вающего клапана во время хода сжатия Притереть всасыва- ющий клапан и прове- рить его на плотность
Pi it \ \\ 1 А. 1 к Л Z Слишком жесткие пружины клапанов Заменить пружины
Примечание. Сплошная линия — фактическая диаграмма работа-
ющего компрессора, штриховая линия — нормальная диаграмма; цифрами
обозгачегы предел>ные точки ци1ла.
49
r.ru
По площади диаграммы, частоте вращения коленчатого вала
компрессора и давлению определяют действительную объемную
производительность компрессора (с учетом температурных по-
правок).
Для снятия индикаторных диаграмм применяют пружинные
индикаторы давления, а также электронные индикаторные уст-
ройства. Применение последних наиболее целесообразно, если для
обработки полученной информации применяют ЭВМ. В этом
случае на ЭВМ могут быть возложены функции идентификации
работы компрессора, получения количественных параметров, ха-
рактеризующих его работу, а также выдачи диагностических сооб-
щений с указанием причин неисправностей и способов их устра-
нения.
Ведущие компрессоростроительные фирмы оснащают многие
модели машин встроенными электронными системами технической
диагностики. Так, фирма «КОМПЭЙР» (ФРГ) разработала новый
типоразмерный ряд «6000» винтовых стационарных моноблочных,
шумозаглушенных воздухоохлаждаемых, маслозаполненных комп-
прессоров для сжатия воздуха. Компрессоры оборудованы элект-
ронным монитором, позволяющим определить вид неисправности.
Основными направлениями развития технического диагности-
рования (ТД) компрессоров являются:
1) создание комплексных систем технической диагностики
(СТД), включающих как автоматизированные, так и неавтомати-
зированные средства диагностирования;
2) унификация СТД, создание многоцелевых диагностических
устройств;
3) широкое применение в СТД для решения задач диагности-
рования средств вычислительной техники.
Одним из направлений совершенствования ТД является анализ
степени влияния неисправностей конкретных узлов по мере их
развития на эффективность работы агрегатов о одновременным
привлечением статистического поузлового анализа отказов комп-
рессора и учетом трудоемкости ремонтных работ. Для этого не-
обходима информация о статистике отказов, позволяющая опреде-
лить быстроизнашиваемые детали и узлы. При ТД требуются:
необходимое обеспечение средствами ТД, выявление структурных
параметров, характеризующих состояние механизма, определение
диагностируемых параметров, установление количественных за-
висимостей между диагностируемыми и структурными парамет-
рами и разработка алгоритма диагностирования.
В результате анализа статистических данных может быть до-
казана целесообразность создания СТД, контролирующей значи-
тельно меиыпее число параметров деталей и узлов компрессора,
изменения (неисправности) которых непосредственно влияют на
состояние компрессора. Так, доказано, что высокая надежность
работы СТД поршневых газомотокомпрессоров природного газа
может быть обеспечена при контроле состояния трех узлов компрео-
60
сора: газораспределительных клапанов, уплотнительных уст-
ройств поршня и штока.
ТД предопределяет более глубокие знания о работе механизма
и износе его деталей, дополнительное техническое обеспечение
и более высокую квалификацию обслуживающего персонала.
Все это связано с экономическими затратами и в конечном счете
со стоимостью компрессорного оборудования, поэтому немаловаж-
ное значение приобретает оценка целесообразности создания СТД
для того или иного вида оборудования, что достигается определе-
нием необходимых условий проведения ТД.
Необходимость проведения ТД определяется наличием следу-
ющих основных условий или событий.
Событие А — допустимость административного или случайного
изменения режимов работы в процессе эксплуатации оборудования
по нагрузке, например изменение конечного давления или произ-
водительности компрессора. Такое изменение может быть учтено
при проектировании компрессора, однако в большинстве случаев
компрессоры рассчитываются на номинальное конечное давление.
Событие В — случайное изменение условий работы, приводя-
щее к изменению параметров закона распределения отказов. Эго
могут быть изменения параметров рабочего тела: загрязненность
газа, зависящая от концентрации, размеров и твердости механи-
ческих включений, начальная температура газа, наличие жидкости
и т. д.
Событие С — неравенство ресурса работы отдельных узлов
полному ресурсу работы машины Ти, вызывающее необходимость
плановых периодических регламентных работ для замены быстро-
изнашиваемых узлов и деталей, т. е.
7| < 7М.
Такими узлами являются, например, узлы уплотнений и рабочих
клапанов и т. д. При наличии равнонадежных узлов в компрес-
соре отпадает необходимость в регламентных работах, в запасных
частях и, следовательно, в ТД.
Событие D — вероятность безотказной работы детали, узла
или компрессора в целом меньше вероятности истинности вывода
ТД.
Если соответствующие условия выполняются, то соответствую-
щие каждому событию логические переменные (А, В, С, D) рав-
ны 1, в противном случае — нулю.
Тогда целесообразность проведения технического диагности-
рования (£) можно представить в виде логического уравнения
Е = (А V В V С) Л D.
При Е — 0 проведение ТД нецелесообразно, необходимость
в ТД отсутствует. При этом условии D является определяк гчм,
так как при низкой вероятности правильности вывода ТД увели-
61
r.ru
чивается вероятность ложной информации о состоянии комп-
рессора.
При Е = 1 ТД становится целесообразным, причем необхо-
димость в ТД возрастает с увеличением вероятности того, что
длвЛСЛР»!.
Таким образом, созданию СТД должен предшествовать техни-
ко-экономический анализ, на основании которого необходимо
либо осуществлять мероприятия, обеспечивающие Е = 0, либо
разрабатывать и применять в дальнейшем СТД.
Для выполнения условия Е — 0 необходимы: наиболее полный
учет условий эксплуатации при создании механизмов; повышение
ресурса работы быстроизнашиваемых узлов и деталей, исключаю-
щее регламентные работы; повышение вероятности безотказной
работы отдельных узлов и механизмов в целом.
В ряде случаев (например, для уникального компрессорного
оборудования) всегда Е — 1, причем разработка и проведение рег-
ламентных работ трудоемки либо затруднительны по условиям
эксплуатации, что предопределяет необходимость ТД.
Один из наиболее сложных и ответственных этапов при созда-
нии СТД — разработка алгоритма диагностирования При разра-
ботке алгоритмов диагностирования используют математические
методы технической диагностики: статистические, метрические,
логические, методы распознавания [3].
Основным преимуществом статистических методов распозна-
вания является возможность одновременного учета признаков
различной физической природы, так как они характеризуются
безразмерными величинами — вероятностями их появления при
различных состояниях системы. Так, при оценке технического
состояния поршневых герметических компрессоров в качестве
диагностических параметров могут быть взяты [15):
мощность, потребляемая двигателем компрессора (fejf
начальная температура хладагента (Л2);
конечная температура хладагента (Л3);
температура кожуха компрессора вблизи масляной ванны
(^«)>‘
температура обмотки встроенного двигателя (AB)j
массовая производительность (Ав);
объемная производительность по воздуху (k7).
Наиболее часто применимым из статистических методов явля-
ется метод Байеса (обобщенная формула Байеса) [3]. Эта формула
относится к случаю, когда обследование проводится по комплексу
признаков К (в нашем примере klt ...., Л7). Каждый из признаков
kj имеет т} разрядов: в нашем примере признак ks имеет три
разряда: fe31 — конечная температура повышена; k32 — конечная
температура имеет номинальное значение; kss — конечная тем-
пература понижена. В результате обследования становится из-
52
вестной реализация признака k* — k/t и всего комплекса при-
знаков К*- Формула Байеса для комплекса признаков имеет вид
Р (DJK*) = Р (Dt) Р (K*IDi)IP (К*), (9)
где Р (DJK*) — вероятность диагноза Dh после того как стали
известны результаты обследования по комплексу признаков К;
Р (Dt) —предварительная (априорная) вероятность диагноза Dt,
определяемая по статистическим данным; Р (K*/Di) — вероят-
ность появления комплекса признаков К* у объектов с состоя-
нием Р (К*) — вероятность появления комплекса призна-
ков К*.
Для рассматриваемого примера установлены следующие диаг-
нозы:
неплотность всасывающего клапана (DJ;
неплотность нагнетательного клапана (D2);
прорыв прокладки между полостями всасывания и нагнета-
ния (D3);
дополнительное сопротивление при всасывании (Dt);
перезарядка системы хладагентом (П5);
исправное состояние (De).
Формула (9) относится к любому из п возможных состояний (диаг-
нозов) системы. Предполагается, что система находится только
в одном из указанных состояний и поэтому
Ws) = i- (Ю)
в=1
Для диагностики независимых признаков (параметров)
P(k*/Dl) = P(k'l/Dt)P(k^/Dl) ... P(WDt). (П)
Обобщенная формула Байеса
Р (DtK*) = р^р(к*./^ .; (12)
3 P(Dt)P(K*/Dt)
в
SP(Di/^)=l.
<=i
Для определения вероятности диагнозов по методу Байеса
необходимо составить диагностическую матрицу (табл. 4), кото-
рая формируется на основе предварительно полученного и обра-
ботанного статистического материала о состоянии компрессора.
Отметим, что
2P(W~1, (13)
»=i
где rrij — число разрядов признака k}.
53
r.ru
Таблица 4. Диагностическая матрица в методе Байеса
Диагноз Признак kj p(Di)
kt . . . *т
('о/11») d Q* ft. ft. . . к с м ft. еГ о.
1 0,8 0,2 0,3 0,7 0,8 0,2 0 0,167
2 0,2 0,8 0,4 0,6 . • . 0 0,6 0,4 0,167
3 0 1 0,5 0,5 . . . 1,0 0 0 0,167
Сумма вероятностей всех возможных реализаций признака
равна единице. Сумма априорных вероятностей диагнозов равна
единице:
2 Р(£>/)=!• (И)
«=1
Обработка диагностических матриц и получение диагнозов
осуществляются, как правило, с применением ЭВМ. Важно пре-
дусмотреть не только возможность формирования, но и возмож-
ность уточнения матрицы в процессе диагностики 13].
Последовательность диагностики при использовании метода
Байеса включает:
1) изучение работы компрессора в исправном состоянии для
определения номинальных характеристик;
2) составление диагностической матрицы;
3) выявление неисправностей по диагностической информации.
При выявлении неисправностей необходимо учитывать, что
причиной диагноза может быть не одна, а ряд неисправностей.
Так, диагноз Dt может быть вызван закупоркой всасывающего
клапана, частичным перекрытием прокладкой всасывающего от-
верстия в клапанной доске.
Современные системы технической диагностики базируются
на широком использовании ЭВМ для сбора и переработки инфор-
мации. Сокращение времени обработки информации и поиска при-
чин неисправностей может быть достигнуто за счет создания на-
дежных и «быстрых> алгоритмов поиска неисправностей. Хорошей
основой таких алгоритмов являются таблицы причин неисправно-
стей матричного типа (симптом — возможная причина), которые
могут быть разработаны как для машины в целом, так и для от-
дельных узлов. Степень проработанности таких таблиц опреде-
ляет надежность поиска причин неисправностей.
54
Фирмой «Инджерсал Рэнд компани» (США) разработана при-
водимая здесь в сокращении таблица определения причин неис-
правностей поршневых компрессорных машин разной мощности
(табл. 5) 1401. Основная информация о симптомах и причинах
неисправностей компрессоров, приведенная в табл. 5, пригодна
для выявления неисправностей в компрессорных машинах других
типов. Такую информацию можно использовать как для автомати-
зированного поиска причин неисправностей, так и непосредственно
операторами компрессорных станций Подобные таблицы определе-
ния причин неисправностей разработаны для большинства типов
компрессоров В табл. 6 приведены основные причины неисправ-
ностей роторных пластинчатых компрессоров.
Для каждой выявленной причины неисправности разработаны
конкретные методы ее устранения. Так, в табл. 7 приведены воз-
можные неисправности и методы их устранения для поршневых
крейцкопфных компрессоров с оппозитным расположением ци-
линдров, эксплуатируемых в составе стационарных компрессор-
ных установок сжатия природного газа.
Одним из наиболее современных и перспективных направлений
совершенствования алгоритмов диагностирования СТД является
разработка диагностических «экспертных систем» 1261. Реализа-
ция такого подхода полностью базируется на использовании
ЭВМ при диагностировании. Диагностическая «экспертная си-
стема» представляет собой пакет программ ЭВМ, в которых со-
держится информация о взаимосвязи симптомов, возможных при-
чин неисправностей и методов их устранения. Эта информация
в большинстве случаев представляет собой правила вида:
«ЕСЛИ ((СИМПТОМ 1) И (ИЛИ) (СИМПТОМ 2) И (ИЛИ)...
... (СИМПТОМ п), ТО ((ДИАГНОЗ 1) И (ИЛИ) (ДИАГНОЗ 2) ...
. (ДИАГНОЗ т))». Такие правила носят название «ситуация—
действие». Для их создания с успехом можно использовать инфор-
мацию, содержащуюся в таблицах, подобных табл. 5—7. Эф-
фективность диагностических «экспертных систем» зависит от
качества заложенных в них правил и числа данных правил. В связи
с этим при создании экспертных систем должна быть предусмот-
рена возможность наращивания базы используемых правил.
8. Методы обнаружения дефектов в деталях и узлах
компрессоров
Как отмечено ранее, дефектация направлена в первую очередь
на выявление дефектов деталей компрессоров и их узлов. Харак-
терным признаком дефектации является получение дефектоскопи-
ческой информации на основе применения неразрушающих мето-
дов контроля тех или иных параметров состояния деталей и узлов.
При поузловой дефектации выявляют отклонения деталей узлов
от заданного взаимного положения. При подетальной дефектации
определяют возможность повторного использования деталей и
55
S ТэЛвм» 5 Принты ниадр~-хтей компрессорных уг. ано вок
g с Свмптом Высокая началь- ная температура воздуха Дефект воздушных фильтров Истечение воздуха из блока вентиля- тора Попадание воздуха в масляный насос Неправильная сборка Подшипники нуж- даются в регули- ровке или замене Проскальзывание речи ей Ремни перетянута Проверка или за- мена дефектного клапана Проверка воздуш- ного фильтра, со- единений труб Проверка соедине- ний в воздушной линии Проверка утечки в воздушных тру- бах Температура мас- ла в картере повы- шена Повышенные коле- бания конца ко- ленчатого вала
1 Конечная температуг а воздуха выше нормы • •
2. Компрессор не нагне- тает воздух •
3 Компрессор не аапу- с сается •
4 Шум и удары в ком- прессоре • • •
5 Части компрессора пе- регреты • • • - • -
6 Низкое давление масла в узле коленвала •
7 Скопление воды в узле коленвала (картере)
8 Производительность компрессора меньше пас- портной •
9 Конечное давление ниже нормы •
10 Сильная вибрация ком- прессора
chipmaker.ru
11 Давление во внешнем га- зоохладителе выше нормы
12 Давление во внешнем газоохладителе ниже нормы
13 Нарушена работа предо- хранительного клапана внешнего холодильника
14 Перегрев двигателя •
15 Повышенная подача мас- ла (для одноступенчатые компрессоров) •
16 Цикл работы компрессо- ра ненормально длинен
17 Температура выходящей воды выше нормы •
18 Повышенный износ ко- лец поршня цилиндра •
19 Повышенный износ пор- шневого пальца •
20 Давление в ресивере выше нормы • •
21 Нарушена работа предо- хранительного клапана ресивера ©
22 Частый пуск компрес- сора
23 Износ и поломки клапа- нов • 1 • 1
Продолжение табл, 5
W mi. 1 Симптом Грязные: цилиндр, головка блока, га- аоохладитель Цнлнндр, поршень изношены Грязный изношен- ный входной цн- лнндр Нарушение лнннн нагнетания Конечное давление слишком велико Неправильное электроснабжен не Повышенное число запусков Выскочили болты фундамента Мал фундаиеит Неровный фунда- мент Износилась ше- стерня насоса Засорился входной фильтр Слишком длинная н тонкая всасыва- ющая труба Протекает внеш- ний холодильник Засорились трубки холодильника Высокое давление во внешнем холо- дильнике Вибрации холо- дильника
I Конечная температуоа воздуха выше нормы • • • • • •
2 Компрессор не нагне- тает возд;х
3 Компрессор не вапу- скается •
4 Шум н удары в ком- прессоре • • • •
5 Частя компрессора пе- регреты • •
6 Низкое давление масла в узле коленвала • • •
7 Скопление воды в узле коленвала (картере) • •
8 Производительность компрессора меньше пас- портной • • • •
9 Конечное давление ниже нормы • • •
10 Сильная вибрация ком- прессора • • • •
chipmaker.ru
11 Давление во внешнем га- зоохладителе выше нормы •н • •
12 Давление во внешнем газоохладителе ниже нормы • L • • •
13 Нарушена работа предо- хранительного клапана внешнего холодильника •н •
14 Перегрев двигателя • • • • • • • • •
15 Повышенная подача мас- ла (для одноступенчатых компрессоров! • • •
16 Цикл работы компрессо- ра иенору льно длинен • •
17 Температура выходящей воды выше нормы • •
18 Повышенный износ ко- лец поршня цилиндра • •
19 Повышенный износ пор- шневого пальца •
.0 Давление в ресивере выше нормы •
21 Нарушена работа предо- хранительного клапана ресивера •
22 Частый пуск компрес- сора
23 сл (О Износ н поломки клапа- нов 1 •
8 Продолжение табл. 5
g Симптом Осадка направ- ляющих под компрессором Переполнение жидкостью Влажное поме- щение Открыт край низкого давле- ния Плохая смазка Ротор мотора перемещается на аалу Недостаточно мощный мотор Недостаточное время перерыва Велика подача масла Слишком высо- кий уровень масла Слишком низ- кий уровень масла Текут масля- ные трубы Дефект масля- i ного клапана Неверно подо- брана вязкость масла Неверно выбран тип масла Частые утечки из ресивера, малый ресивер Разрушился поршень нлн 1 узел поршня
1 Конечная температура воздуха выше нормы • • •
2 Компрессор не нагне- тает воздух
3 Компрессор не запу- скается • •
4 Шум и удары в ком- прессоре • • • • • • •
5 Части компрессора пе- регреты • • • • •
6 Низкое давление масла в узле коленвала • • • •
7 Скопление воды в узле коленвала (картере) • •
8 Производится! ность компрессора меньше пас- портной
9 Конечное давление ниже нормы
10 Сильная вибрация ком- прессора • •
Давление во внешнем
chipmaker.ru
г азоохладителе выше нормы
12 Давление во внешнем газоохладителе ниже нормы
13 Нарушена работа предо- хранительного клапана внешнего холодильника
14 Перегрев двигателя • • •
15 Повышенная подача мас- ла (для одноступенчатых компрессоров) • • •
16 Цикл работы компрессо- ра ненормально длинен
17 Температура выходящей воды выше нормы
18 Повышенный износ ко- лец поршня цилиндра • • • • •
19 Повышенный износ пор- шневого пальца • • • • •
20 Давление в ресивере выше нормы •
21 Нарушена работа предо- хранительного клапана ресивера •
22 Частый пуск компрес- сора •
23 Износ и поломки клапа- нов 1 1 • • 1 •
8_________________________________________ Продолжение табл. 5
g Симптом Засорились отвер- стия в поршне, кольцах Износ или разру- шение поршневых колец Резонансные коле- бания Течкн через пор- шневой палец Слишком плотная установка пальца Неправильное вра- щение Испорчен предо- хранительный кла- пан Утечки в предохра- нительном клапане Предохранитель- ный клапан уста- новлен инако Скорость меньше необходимое Скорость слишком высока Лопнули пружины Не хватает воздуха в линии всасывания Велики утечки в системе Испорчено устрой- ство управления Грязные клапаны Неправильно уста- новлены клапаны
1 Конечная температура воздуха выше нормы • • • • • •
2 Компрессор не нагне- тает воздух •
3 Компрессор не вапу- скается • • •
4 Шум и удары в ком- прессоре • •
5 Части компрессора пе- регреты • • • • • • • •
6 Низкое давление масл в узле коленвала
7 Скопление воды в узле коленвала (картере) •
8 Производительность компрессора меньше пас- портной • • • • • • • •
9 Конечное давление ниже нормы • • • • • • • •
10 Сильная вибрация ком- прессора •
chipmaker.ru
11 Даьление во внешнем га- зоохладчтсле выше нормы •н • • • •н
12 Давление во внешнем газоохладителе ниже нормы • L • • • • • • •ь
13 Нарушена работа предо- хранительного клапана внешнего холодильника •н • • • • •н
14 Перегрев двигателя • • • • •
15 Повышенная подача мас- ла (для одноступенчатых компрессоров) • •
16 Цикл работы компрессо- ра ненормально длинен • • • • •
17 Температура выходящей воды выше нормы •
18 Повышенный износ ко лец поршня цилиндра •
19 Повышенный износ пор- шневого пальца
20 Давление в ресивере выше нормы •
21 Нгрушеип работа предо- хранительного клапана ресивера • • •
22 Частый пуск компрес- сора • • •
23 Износ и поломкз клапа- нов • •
Продолжение табл. 6
И а 2 Симптом Клапаны не сидят в цилин- дре Клапаны изно- шены Поршни непарал- лельны нлн развернуты Плохая венти- ляция Ненормаль- но низкое напряжение Температу- ра воды на входе слишком высока Загрязнение водяной рубашке и кол вдаль- ников Недоста- точное количество воды
1 Конечная температура воздуха выше нормы • • 9 9 9 9
2 Компрессор не нагне- тает воздух
3 Компрессор не запу- скается 9
4 Шум и удары в ком- прессоре • с 9
5 Части компрессора пе- регрели • • 9 9 9 9 9
6 Низкое давленн» масла в узле коленвала
7 Скопление води в узле коленвала (картере)
6 Производительность компрессора меньше пас- портной • • 9 9
9 Конечное давление ниже нормы • 9
10 Сильная вибрация ком- прессора 9
И Да~.лечне во внешнем газоогладителе выше нормы •н •н 9 9
chipmaker.ru
. Ястребова н др.
12 Давление во внешнем газэохладителе ниже нормы • L • L
13 Нарушена работа предо- хранительного клапана внешнего холодильника 9Н 9Н
14 Перегрев двигателя 9 9 9 9
15 Повышенная подача мас- ла (для одноступенчатых компрессоров)
16 Цикл работы компрессо- ра ненормально длинен 9 9
17 Температура выходящей воды выше нормы 9 9 9
18 Повышенный износ ко- лец поршня цилиндра
19 Повышенный износ пор- шневого пальца
20 Давление в ресивере выше нормы
21 Нарушена работа предо- хранительного клапана ресивера
22 Частый пуск компрес- сора
23 Износ н поломки клапа- нов
Примечание. Н — в цилиндрах высокого давления; L — в цилиндрах низкого давления.
S Таблица 6. Причины неисправностей роторного пластинчатого компрессора
Симптом Высока начальная температура воз- духе У меньше и не ско- рости вращения вентилятора Низок уровень мас- ла в возбухосбор- нике Давление впрыска масла в компрессор ниже нормы Засорены отверстия подачи масла в ци- линдры Не закрывается пе- репускной клапан Неисправен масло- иасос Поломка пластин второй ступени ' Неисправность си- стемы регулирова- ния производитель- ности Неисправен клапан минимального дав- ления Нарушилась регу- лировка предохра- нительного клапана Загрязнен фильтр воздухосборника Не открывается впуско-раэгруаоч- ный клапан Засорилось отвер- стие в штуцере Поврежден фильтр воздухосборника Усадка уплотни- тельный колец Износ упорного кольца
Конечная температура воздуха выше • • • • • • •
Конечное давление первой ступе- ни выше •
Конечное давление компрессора выше нормы •
Конечное давление компрессора ниже нормы •
Прн рабочем давлении срабаты- вает предохранительный клапан • •
После остановки компрессора ра- бочее давление не снижается •
Повышенный унос масла со сжа- тым воздухом • •
Утечка масла через сальник ро- тора первой ступени • •
о>
Стрелка маноме- тра «МАСЛО» в процессе работы компрессора ко- леблется Постепенное паде- ние давления в процессе эксплуа- тации 3 и Е Ь 3 8 п И 3 т “ Е и я Ко я “’Й S О » н я я а В 3 Л 3 л 8 К О г £ КЧ5Д 2 ь 2 С п к » сс л । ' ь> Стрелка маноме- тра «МАСЛО» сто- ят на нуле Признан неисправности
S
Таблица 7. Возможные ненспраавости норшвеаыж ареДцаопфвых компрессоров
r.ru
Продолжение табл. 7
Прнэнак неисправности Вероятная причина Метод устранен ня Примечание
Скопление масла в газовых поло- стях, на клапа- нах, холодильни- ках, в нагнета- тельном трубо- проводе Обильная подача масла в цилиндры компрессора Привести коли- чество масла, по- да на емого на смазывание ци- линдров, в соот- ветствии с нор- мой Неисправность устранить при первой остановке компрессора
Быстрое изнаши- вание поршневых колец, цилин- дров, деталей сальника Смывание смазы- вающего материа- ла при комприми- ровании влажно- го газа Неисправность об- ратного клапана Количество масла, подаваемого на смазывание ци- линдров и сальни- ка , н едостаточн о Неисправность лубрикатора Добавить к сма- зочному мате- риалу 4—8% су- репного масла Заменить неис- правный клапаи Увеличить коли- чество масла, по- даваемого для смазывания ци- линдров и саль- ников Заменить или отрегулировать лубрикатор
Температура газа, выходящего из хо- лодильника, и охлаждающей жидкости выше нормы Охлаждающая жидкость подает- ся в недостаточ- ном количестве Засорилась «водя- ная> полость хо- лодильника Увеличить рас- ход охлажда- ющей жидкости Промыть «водя- ную» полость хо- лодильника Устранить неис- правность при первой остановке компрессора
Температура газа, выходящего из хо- лодильника, вна- чительно выше нормы, а темпера- тура охлажда- ющей жидкости нормальная Образовалась на- кипь или грязь на поверхности тру- бок холодильни- ка , омываемых охлаждающей жидкостью Промыть поло- сти холодильни- ка и продуть сжа- тым воздухом То же
Конечное давле- ние после какой- либо ступени вы- ше нормы Неисправности клапанов после- дующей ступени Порвана проклад- ка под клапаном последующей сту- пени Пропускают порш- невые кольца бо- лее высоких сту- пеней Заменить неис- правный клапан Заменить про- кладку Очистить порш- невые кольца и канавки. Изно- шенные кольца заменить Немедленно оста- новить компрес- сор и устранить неисправности
68
Продолжение табл. 7
Признак неисправное гн Вероятная причина Метод устранения Примечание
Конечное давле- ние какой-либо ступени ниже нор- мы Неисправности клапанов данной ступени Утечка газа через уплотнение на- гнетательного тру- бопровода Заменить неис- правный клапан Осмотреть тру- бопроводы и ар- матуру, устра- нить неплотность Немедленно оста- новить компрессор и устранить неис- правности
Неплотность саль- ников Изношены уплот- нительные коль- ца , не обеспечи- вается плотное прилегание колец к штоку Сломаны или не- правильно уста- новлены пружины сальника Появились риски или другие повре- ждения на поверх- ности штока и ко- лец сальника Проверить коль- ца, дефектные ваменит> Заменить дефект- ные кольца. Про- верить состояние и положение пру- жин , дефектные заменить Заменить дефект- ные кольца
Стук в цилиндро- поршневой группе Недостаточные размеры «мертво- го> пространства В цилиндр попала •пзердая частица Гидравлический удар нв-ва попа- дания влаги и масла из масло- влагоотде лите лей Неплотно прижат клапан к посадоч- ному месту в ци- линдре Отрегулировать размеры «.мерт- вого» простран- ства Удалить через клапанные окна; проверить со- стояние поршня и цилиндра Открыть проду- вочные вентили на 10 мин. Про- дуть газовый тракт. Умечь шить количество масла, подавае- мого в цилиндры. Проверить со- стояние шатун- ных болтов и со- единений штока Проверить со- стояние клапана и прокладки. Подтянуть на- жимной болт в законтрить его Немедленно оста- новить компрессор и устранить не- исправности
69
chipmaker.ru
Продолжение табл. 7
Признан неисправности Вероятная причина Метод устранения Примечаквс
Стук в цилиндро- поршневой группе Ослабло соедине- ние штока с порш- нем и крейцкоп- фом Подтянуть соеди- нения, выставив размер «мертво- го» пространства
Нагрев нижней головки шатуна Недостаточное смазывание или некондиционный смазочный мате- риал Износ, ваднры ша- тунной шейки ва- ла или шатунных вкладышей Промыть и про- дуть масляные каналы в колен- чатом вале. Мас- ло заменить Устранить зади- ры, зачистив мел- кой шкуркой или заменив детали с дефектами
Нагрев узла крейцкопфа Недостаточное смазывание или некондиционный смазочный мате- риал Задиры на поверх- ности гильзы крейцкопфа или крейцкопфа Промыть и про- дуть масляные каналы, вывер- нуть жиклеры и прочистить от- верстие в них. Масло заменить Устранить зади- ры или заменить неисправную де- таль
Стук в раме Износ вкладыша шатуна или ша- тунной шейки ко- ленчатого вала Ослабла затяжка шатунных болтов Износ или неис- правность дета- лей крейцкопфа или гильзы крейц- копфа Проверить раз- меры сопрягае- мых деталей. При недопустимом из- носе заменить ша- тун или передать компрессор в ре- монт Проверить со- стояние болтов Заменить изно- шенные или не- исправные дета- ли
Вибрация ком- прессора Ослабло крепле- ние цилиндров в раме Изменился зазор между статором и ротором Подтянуть гайки и законтрить нх Проверить зазор. Выставить зазор, обеспечив его равномерность по периметру
70
Продолжение табл. 7
Приаиак неисправности Вероятная причина Метод устранен ця Примечание
Вибрация ком прессора Ослабло крепле- ние фундамент- ных болтов Подтянуть гайки крепления фун- даментных бол- тов
Вибрация трубо- провода Недостаточное крепление труб Некачественная сборка трубопро- водов Установить до- полнительные опоры Проверять каче- ство сборки тру- бопроводов: уст- ранить дефекты сборки
характер требуемого ремонта. Сортируют детали на следующие
группы: детали, имеющие износ в пределах допуска и годные для
повторного использования без ремонта; детали с износом выше
допустимого, но пригодные для ремонта; детали с износом выше
допустимого и непригодные к ремонту.
При сортировке деталей по группам рекомендуется помечать
их краской: годные — белой, ремонтопригодные — зеленой, не-
годные — красной.
Основные методы дефектоскопии деталей и узлов компрессо-
ров приведены на рис. II.
При визуальном контроле (наружном осмотре) выявляют
видимые трещины, изломы, изгибы, истирания, выкрашивания,
смятия, разъедание, царапины на поверхностях деталей.
Рис. 11. Классификация методов дефектоскопии деталей и узлов компрессоров
71
r.ru
Рис. 12. Схема контроля состояния
лопаток компрессора с помощью
вндоскопа:
1 — лопатки, подлежащие осмотру;
2 — трубка; 3 — окуляр; 4 — глаз на-
блюдателя; б — стекловолоконный ка-
бель; 6 — источник света; 7 — корпус
компрессора
Для визуального контроля со-
стояния деталей без разборки ком-
прессора, например состояния ло-
паток турбокомпрессоров, приме-
няют приборы для контроля внут-
ренних поверхностей и обнару-
жения дефектов в труднодоступ-
ных местах — эндоскопы и боро-
скопы.
Принцип действия эндоскопов
заключается в осмотре объекта
с помощью специальной оптиче-
ской системы, передающей изо-
бражение на значительные рас-
стояния (до нескольких метров).
При этом отношение длины эндо-
скопа к его поперечному сечению
значительно больше единицы.
Существуют линзовые, волоконно-
оптические и комбинированные
эндоскопы. Для возможности ви-
зуального наблюдения конструкция компрессора должна иметь
соответствующие полости, лючки и т. п.
С помощью линзовых эндоскопов обнаруживают трещины, ца-
рапины, коррозионные пятна, выбоины и другие дефекты разме-
рами 0,03—0,08 мм. Линзовые эндоскопы обычно представляют
собой жесткую конструкцию, однако созданы приборы (имеющие
участки корпуса с гибкой оболочкой), изгибающиеся в пределах
5—10°. Диаметр поля обзора 3—20 мм.
Гибкие волоконно-оптические эндоскопы позволяют переда-
вать изображение контролируемого объекта по криволинейному
каналу. Принципиальная схема такого контроля показана на
рис. 12. Технические характеристики эндоскопов приведены в ра-
боте [281.
Проверку на ощупь проводят для выявления изменений гео-
метрических параметров деталей вследствие изнашивания, а так-
же для выявления нарушений режима работы деталей, входящих
в состав пар трения.
Инструментальные методы определения износа деталей при-
ведены в табл. 8.
Обмером с помощью измерительного инструмента завершают,
как правило, визуальный контроль деталей. Измерения позволяют
определить износ тех или иных рабочих поверхностей, отклонение
элементов детали от правильной геометрической формы как в про-
дольном (конусообразность, бочкообразность и т. д.), так и в по-
перечном (овальность, огранка и т. д.) сечениях детали. При об-
мере деталей используют стандартный мерительный инструмент
универсального назначения (штангенциркули, микрометры, мик-
72
Таблица 8. Методы определения износа деталей
Метод Диагностический или структурный параметр Используемый прибор
Обмера деталей Взвешивания де- талей Искусственных баз Профнлографиро- вания Поверхностной активации Уменьшение линейных раз- меров, изменение формы де- тали Уменьшение массы детали Уменьшить глубины лунки или отпечатка, нанесенных на деталь Изменение расстояния ме- жду совмещаемыми профн- лограммами базисной н из- нашиваемой поверхности Уменьшение относительной активности облучаемого участка изнашиваемой по- верхности Механические, оптические и другие измерительные ин- струменты Аналитические весы типа АДВ-200 и В ЛА Приборы: 965, 967, УПОН-6, УПОН-В2 Профилографы-профиломе- тры мод. 201 завода «Калнбрж Радиометрическая аппара- тура
рометрические нутромеры и т. д.). Отклонение формы деталей типа
тел вращения в поперечных сечениях определяют с помощью
кругломеров (например, мод. 256, 289, 290). При выполнении
дефектации деталей в условиях специализированного ремонтного
предприятия для контроля размеров применяют визуально-оп-
тические приборы (проекторы), приборы для автоматического
контроля линейных размеров и т. д. Метод обмера чаще всего при-
меняют при определении дефектов цилиндров, цилиндровых
втулок, поршней, поршневых колец, поршневых штоков и паль-
цев, коленчатых валов, роторов, коренных и шатунных подшип-
ников, крейцкопфов и параллелей.
Метод взвешивания обычно применяют для определения вели-
чины износа и интенсивности изнашивания деталей при исследо-
ваниях ресурса компрессора (ресурсных испытаниях). Приме-
нение этого метода в производственных условиях осложняется из-за
недостаточной определенности места изнашивания, а также отсут-
ствия строгих зависимостей износа, выражаемого через изменение
размера изнашиваемой поверхности, от изменения массы детали.
Поэтому в производственных условиях метод используют для ка-
чественной оценки состояния детали при дефектации.
Метод искусственных баз позволяет определять локальный
износ детали с высокой точностью. Суть метода: перед началом
эксплуатации на изнашиваемой поверхности делают лунки
(рис. 13, а), или квадратные отпечатки (рис. 13, 6). Отпечатки
могут быть получены, например, при вдавливании алмазной пира-
мидки. Геометрические параметры лунок и отпечатков измеряют
до и после эксплуатации детали. Толщину изношенного слоя Н
рассчитывают:
73
r.ru
Рис. 13. Схемы к измерению износа деталей
по методу искусственных баз
а) в зависимости от изменения длины лунки (см. рис. 13, а)
Н = hi — Л2 = -g- (/? — /1) ;
б) в зависимости от изменения диагонали отпечатка
(см. рис. 13, б)
(d,-d2)
7 8R
где hlt ht и Zlt lt — глубина и длина лунки до и после изнашива-
ния; г — радиус вращения резца при нарезании лунки; dlt
da — диагональ отпечатка пирамиды Виккерса до и после изна-
шивания; R — радиус износа поверхности; «+»—для выпук-
лых поверхностей; «—» — для вогнутых.
Недостаток метода — необходимость повреждения исследуе-
мых поверхностей, что в отдельных случаях может привести к
искажению картины изнашивания.
При методе поверхностной активации обследуемая поверхность
(участок, точка) детали подвергаются предварительному облуче-
нию потоком альфа-частиц. В результате в микрообъеме обра-
зуется смесь радиоактивных изотопов, испускающая гамма-
излучение. По мере изнашивания активированного объема умень-
шается активность излучения, регистрируемого радиометрической
аппаратурой (рис. 14).
Дефектация деталей по геометрическим признакам (износы,
деформации, шероховатость и т. п.) составляет важную информа-
цию о техническом состоянии обследуемых объектов. Однако
для оценки ресурсных параметров необходима еще информация
о внутреннем состоянии материала деталей, определяющем их ста-
тическую и динамическую прочность.
Краткие характеристики основных методов выявления дефек-
тов материала деталей компрессоров приведены в табл. 9.
74
Цели гидропневмоиспытаний,
проводимых при дефектации де
талей компрессоров, совпадают
с целями аналогичных испытаний,
проводимых при диагностике ком-
прессоров в целом.
Гидропневмоиспытаниям под-
вергают корпуса, блок-картеры,
цилиндры, цилиндровые втулки,
арматуру, трубопроводы и др.
. Корпуса компрессоров (блок-
картеры ПК) в рабочих условиях
находятся под давлением воды и
газа (воздуха или паров холо-
дильного агента) и их недостаточ-
ная прочность может привести
к аварии, а недостаточная плот-
Рис. 14. Схема измерения измо> а
деталей компрессора методом по
верхностаой активации:
/ —• поршень; 2 — гильза компрессора
3 — активированный участок; I
преобразователь излучения; 5 — вш «>
ковольтный выпрямитель; 6 — пер**
счетный прибор; 7 — ннтенгиыегр из
лучения; 8 — самописец
ность — к утечке газа.
Как всякий сосуд, работающий под давлением, блок-картер
испытывают, в соответствии с правилами, установленными Госу-
дарственным комитетом по надзору за безопасным ведением
Таблице 9. Методы выявления дефектов материала деталей компрессоров
Основные методы Ди агностически й параметр или принцип дефектоскопии Разновидности методов и не применение
Гидро- Проникновение жидко- Гидроиспытание корпусных деталей на
пневмо- сти (газа) в поры мате- прочность и плотность. Пневмоиспы-
испытания риала под давлением тания корпусных деталей на герме- тичность
Магнитные Магнитные поля рассея- ния, возникающие во- круг дефектов Магнитопорошковый феррозондовый, магнитографический и др. Для выяв- ления поверхностных н подповерх- ностных дефектов в стальных и чугун- ных деталях
Капилляр- Капиллярное проиикно- Люминесцентный и цветной методы
ные венке жидкостей в по- верхностные дефекты для выявления поверхностных дефек- тов в деталях, главным образом из немагнитных материалов
Радиацнон- Изменение «прозрачно- Рентгеновское и гамма-просвечивание.
ные сти» материала для ра- диоактивного излучения в местах нарушения сплошности материала Для выявления небольших раковин, пор, коррозионных повреждений и т. д. в деталях из металлических материа- лов
Ультра- Отражение и рассеяние Теневой метод, эхо-метод, резонансный
звуковые ультразвуковых волн на дефектах метод и др. для выявления раковин, пор, расслоений и подобных дефектов в деталях несложной формы
Электро- Изменение электриче- Наиболее распространены накладные
магнитные ской проводимости мате- риалов из-за наличия дефектов и проходные преобразователи, с по- мощью которых выполняется контроль поверхностных и подповерхностных дефектов, толщины
75
r.ru
работ в промышленности и горному надзору при Совете Министров
СССР (Госпроматомнадзор СССР).
На прочность блок-картеры испытывают водой под давлением,
а на плотность — воздухом под давлением.
Блок-картер в сборе с крышками испытывают на прочность
гидравлическим давлением, как правило, 3,5 МПа с выдержкой
под давлением в течение 10 мин. При испытании персонал должен
находиться за непроницаемой перегородкой. Подойти к изделию
для контроля разрешается лишь после выдержки испытываемого
блок-картера под давлением. Если при осмотре блок-картера,
находящегося под давлением жидкости, наблюдаются течи, вы-
ступление росы, отпотевание и т. п., то блок-картер бракуют.
После сброса давления до нуля воду из блок-картера сливают.
При испытании блок-картера на герметичность к нему под-
соединяют шланг воздушной сети, после чего с помощью тельфера
его опускают в ванну с водой. Толщина слоя воды в ванне над
погруженным блок-картером обычно составляет 300—500 мм.
Постепенно поднимают давление до 2,1—2,5 МПа. Блок-кар-
тер выдерживают под давлением не менее 5 мин. При этом контро-
лируют появление воздушных пузырей в воде.
Пузыри появляются в местах неплотностей, которые поме-
чает испытатель.
После испытаний блок-картер и другие детали тщательно ос-
матривают. Годные детали клеймят.
На ряде заводов при испытаниях блок-картеров на плотность
их наружные поверхности покрывают мыльным раствором, в ко-
торый добавляют несколько капель глицерина для предотвращения
высыхания. При испытаниях также контролируют появление
пузырей.
Подготовку к гидропневмоиспытаниям деталей фреоновых
компрессоров проводят особенно тщательно. Детали очищают и
обдувают сухим сжатым воздухом. Детали, соприкасающиеся
с фреоном, обезжиривают, например, в четнреххлористом угле-
роде или бензине-растворигеле (уайт-спирите). Испытание на
прочность и плотность проводят под водой, используя сухой воздух
или азот.
С помощью магнитных методов выявляют трещины, поверх-
ностные пленки, ьолосовины и другие дефекты стальных и чугун-
ных деталей компрессоров: коленчатых валов, шатунов, штоков
И т. д.
При магнитопорошковом методе для выявления нарушений
сплошности в изделиях в качестве индикаторов используют маг-
нитные порошки (люминесцентный, цветной) или магнитные сус-
пензии. По ГОСТ 21105—87 высшая чувствительность метода
ограничена дефектами с шириной раскрытия от 2,0 мкм и мини-
мальной протяженностью условного дефекта 0,5 мм.
Магнитопорошковый метод контроля состоит из следующих
операций: подготовка детали к контролю, памагничива.пн леталв,
76
нанесение на деталь магнитного порошка или суспензии, ос-
мотр детали, оценка результатов контроля и размагничивание.
Подготовка к контролю заключается в очистке поверхности
детали от ржавчины, окалины, масляных загрязнений.
Если поверхность детали темная и черный магнитный порошок
плохо виден, то ее иногда покрывают тонким слоем белой краски
(нитролака).
Чувствительность и возможность обнаружения дефектов за-
висят от правильного выбора способа, направления и вида на-
магничивания
Постоянный ток наиболее удобен для выявления внутренних
дефектов (на расстоянии от поверхности до 3 мм). Однако детали
с толщиной стенки более 25 мм не следует намагничивать пос-
тоянным током, так как после контроля их невозможно размагни-
тить. Внутренние дефекты можно выявить с помощью переменного
(и импульсного) тока, если его амплитуду увеличить в 1,5—2,5
раза по сравнению с амплитудой тока, рассчитанной для выявле-
ния поверхностных дефектов. Намагничивание проводят разными
способами: пропусканием тока по детали или стержню, проходя-
щему через отверстие в детали; с помощью нескольких витков
провода, проходящих в отверстие детали и охватывающих частью
витка деталь снаружи. Продольное намагничивание чаще осуще-
ствляют с помощью соленоида и реже с помощью электромагнитов
(еще реже применяют постоянные магниты).
В зоне дефекта резко изменяются параметры магнитного поля
рассеяния. Силовые линии в намагниченной детали огибают де-
фект как препятствие с малой магнитной проницаемостью. Для
выявления дефекта детали необходимо перпендикулярное рас-
положение дефекта в направлении магнитного поля. Деталь необ-
ходимо проверять в двух взаимно перпендикулярных направле-
ниях.
Магнитный порошок приготовляют из сухого, мелко размо-
лотого железного сурика или из чистой железной окалины, из-
мельченной в шаровой мельнице и просеянной. Порошок наносят
на деталь распылением (способ сухого магнитного порошка)
либо погружением детали в емкость с порошком, а также способом
воздушной взвеси.
Применяют водные, керосиновые, масляные магнитные сус-
пензии.
Для получения 1 л водной суспензии разводят 15—20 г олеино-
вого или хозяйственного мыла в небольшом количестве теплой
воды, затем добавляют 50—60 г магнитного порошка и получен-
ную смесь тщательно растирают в ступе. После этого доливают
горячую воду до 1 л.
Масляные суспензии получают на основе, например, масла
РМ либо трансформаторного масла.
Чувствительность магнитных порошков и суспензий оценивают
с помощью прибора МП-10 И или установки У-2498-78.
77
r.ru
Магнитную суспензию наносят на деталь путем погружения
в ванну, путем полива, а также аэрозольным способом. Напор
струи должен быть слабым, чтобы порошок с дефектных мест не
смывался.
Контролер должен осмотреть деталь после стекания с нее
основной массы суспензии, когда картина отложений порошка
становится неизменной.
Детали проверяют визуально, но в сомнительных случаях и
для расшифровки характера дефектов используют оптические при-
боры. Увеличение оптических средств не должно превышать X 10.
Применяют переносные и передвижные магнитные дефектоскопы
[29].
Разбраковку деталей по результатам контроля проводит опыт-
ный контролер. На его рабочем месте должны быть фотографии
дефектов или их дефектограммы (реплики с отложениями порошка,
снятые с дефектных мест с помощью клейкой ленты), а также
контрольные образцы с минимальными размерами недопустимых
дефектов.
Отложения порошка на волосовинах имеют вид прямых или
слегка изогнутых тонких линий. Осаждение порошка над трещи-
нами имеет вид четких ломаных линий с плотным осаждением
порошка. Валики порошка, осевшие под флокенами, представ-
ляют собой четкие и резкие короткие черточки, иногда искривлен-
ные, расположенные группами (реже единичные). Заковы дают
четкое отложение порошка в виде плавно изогнутых линий. Поры
и другие точечные дефекты выявляются в виде коротких полосок
порошка, направление которых перпендикулярно направлению
намагничивания.
Основным недостатком магнитопорошкового метода является
возможность перебраковки из-за отложений порошка на так на-
зываемых ложных дефектах (магнитная неоднородность, наклеп
меди).
Феррозондовый метод применяется для полуавтоматического
контроля качества поверхности и сварных соединений толстостен-
ных ферромагнитных изделий типа обечаек, гильз, корпусов на
наличие дефектов (разнонаправленных трещин, непроваров, рако-
вин и т. д.) на поверхности и на глубине до 5 мм. Феррозондовая
установка «Радиан-1М» позволяет выявлять дефекты размерами
не менее 0,15 мм по глубине и 2 мм по протяженности [291.
Магнитографические дефектоскопы позволяют воспроизводить
запись полей дефектов на магнитной ленте. Основной элемент при
магнитографическом методе — магнитная лента — выполняет
двойную роль: сначала служит индикатором дефекта, а затем сама
становится источником вторичного отображенного магнитного
поля, которое в свою очередь считывается еще одним индикато-
ром. Магнитографический метод контроля состоит из процессов
записи и считывания. Обеспечивается устойчивое выявление де-
фектов диаметром до 2 мм па глубине до 20 мм [29].
78
Методы капиллярного неразрушающего контроля основаны на
проникновении индикаторных жидкостей (пенетрантов) в полости
поверхностных и сквозных несплошностей материала объекта конт-
роля и регистрации образующихся индикаторных следов визуаль-
ным способом или с помощью преобразователя.
Методы капиллярного контроля используют для выявления
проницаемости деталей компрессоров, работающих под давлением,
поверхностных и усталостных трещин. Контролю подвергают де-
тали любых размеров и форм, изготовленные из черных и цветных
металлов и сплавов, пластмасс, стекла, керамики и других мате-
риалов. Эти методы применяют для контроля картеров, цилиндро-
вых втулок, гильз, полых поршней, валов, шатунных болтов,
роторов и т. д.
В зависимости от типа проникающего вещества методы капил-
лярного контроля разделяют на:
1) метод проникающих растворов (проникающее вещество —
жидкий индикаторный раствор);
2) метод проникающих суспензий (проникающее вещество —
индикаторная суспензия).
В зависимости от способа выявления индикаторного рисунка
различают люминесцентный, цветной, люминесцентно-цветной,
яркостный методы капиллярного контроля.
Цветной метод применяют для деталей, изготовленных из
углеродистых, а также коррозионно-стойких сталей, у которых
образование мелких трещин от коррозионного растрескивания
происходит около сварных швов. Люминесцентные методы поз-
воляют обнаружить поверхностные дефекты деталей, изготовлен-
ных из магнитных и немагнитных материалов. Применяют также
комбинированные методы: капиллярно-электростатический, ка-
пиллярно-электроиндуктивный; капиллярно-магнитопорошковый
и др.
Эффективность капиллярного контроля зависит от выбора кон-
кретного метода, а также набора дефектоскопических материалов:
индикаторного пенетранта, проявителя, очистителя и гасителя.
Сведения о наиболее распространенных отечественных наборах
дефектоскопических материалов приведены в работе [28].
Широкое применение на практике нашли высокочувствитель-
ные набор № 1 (люминесцентный) и № 2 (цветной), позволяющие
обнаружить поверхностные дефекты типа трещин и пор размером
до 0,1 мкм у деталей, изготовленных из металлов, стекла, кера-
мики
Набор № 1 применяют для контроля поверхностей детали
с параметром шероховатости Ra = 2,5 ... 5,0 мкм при температуре
15—35 °C. В состав набора № 1 входят: пенетрант ЛЖ-6А, про-
явитель ПР-1, очиститель ОЖ-1-
Набор № 2 применяют, если Ra = 5,0 ... 10,0 мкм, при тем-
пературе (—40)—(+40) °C. В состав набора № 2 входят: пенетрант
«К», проявитель «М», очиститель — маслокеросиновая смесь.
79
r.ru
Для контроля деталей компрессоров при их ремонте часто
используют наборы материалов, которые можно составить сравни-
тельно легко. В проникающий раствор для повышения его эф-
фективности при цветном капиллярном контроле иногда добав-
ляют анилиновые красители (15 г красителя на 1 л раствора).
В качестве очистителя пенетранта можно использовать 5%-ный
раствор кальцинированной соды. Проявителем является белое
абсорбирующее покрытие следующего состава: 0,6 л воды; 0,4 л
этилового спирта; 300—350 г каолина или молотого мела.
Для люминесцентного капиллярного контроля можно при-
менять люминесцентный состав: 55—75% керосина; 15—20%
вазелинового масла; 10—20% бензина или бензола; 2—3 г/л
эмульгатора ОП-7; 0,2 г/л дефектоля зелено-золотистого
Основные операции капиллярного контроля:
1) подготовка детали;
2) обработка детали дефектоскопическими материалами;
3) проявление дефектов;
4) обнаружение дефектов;
5) окончательная очистка детали.
При подготовке детали к дефектации с ее поверхности удаляют
лакокрасочные покрытия, моющие составы, следы ранее применя-
емых дефектоскопических материалов. Поверхности детали очи-
щают струей песка, дроби, абразива, а иногда и резанием (шлифо-
ванием, полированием, шабрением). При окончательной очистке
используют органические растворители (например, ацетон, бен-
зин), водные растворы химических реагентов Применяют электро-
химическую, ультразвуковую, тепловую, сорбционную и другие
виды очисток.
Пенетрант наносят на поверхности детали смачиванием (кис-
тью), погружением, распылением с помощью сжатого воздуха,
хладона или инертного газа. Применяют также вакуумное, комп-
рессионное, ультразвуковое и другие виды заполнения полостей
несплошностей деталей пенетрантом. Проникающий раствор на-
носят как правило, в 3—4 слоя.
Избыток пенетранта удаляют с контролируемой поверхности
протиранием салфетками с применением в необходимых случаях
очищающего состава или растворителя, а также промыванием во-
дой, обдуванием струей песка, дроби, абразива. В необходимых
случаях на пенетрант воздействуют гасителем люминесценции или
цвета.
При использовании водосмываемых пенетрантов мокрую конт-
ролируемую поверхность подвергают естественной сушке или
сушке в потоке воздуха. Допускается протирка хлопчатобумаж-
ными салфетками, чистой ветошью и т. п.
Проявитель наносят на поверхность детали кистью, распыле-
нием струей воздуха или инертного газа, погружением детали
в жидкий проявитель, обливанием детали проявителем, наклеива-
нием ленты пленочного проявителя и др.
80
Проявление следов дефектов (окрашивание проявляющего по-
крытия) происходит при выдержке детали на воздухе либо ее
легком (нормированном по температуре и времени) подогреве при
атмосферном давлении. Цвет окрашивания зависит от пенетранта
и проявителя.
Дефекты обнаруживают чаще всего визуально, в том числе
с применением оптических и фотографических средств. Применя-
ют также фотоэлектрический, телевизионный и другие способы
обнаружения. При цветном методе контроля деталей компрессо-
ров используют лупу 5—7-кратного увеличения, что дает возмож-
ность обнаружить поверхностные дефекты размером до 0,01 мм.
При люминесцентном методе используют люминесцентные дефекто-
скопы или кварцевые приборы типа ЛЮМ-1, ЛЮМ-2.
Проверяемые детали подвергают воздействию ультрафиоле-
товых лучей; при этом выявляют (как люминесцирующие уча-
стки) поверхностные дефекты деталей глубиной не менее
0,02 мм.
Окончательную очистку деталей производят для удаления
проявителя, а при необходимости и остатков индикаторного пе-
нетранта. Очистку осуществляют протиранием салфетками, в не-
обходимых случаях с применением воды или органических раство-
рителей, ультразвуковой, анодной электрохимической обработкой,
обдуванием детали абразивными материалами, выжиганием проя-
вителя и т. д.
На практике часто применяют упрощенный метод капилляр-
ного контроля — керосиновую пробу. При этом деталь погружают
в керосин на 15—30 мин, затем тщательно протирают и покры-
вают мелом. Выступающий из трещин керосин увлажнит мел
и даст четкие контуры дефекта.
Методы радиационного контроля (рентгено- и гамма-дефекто-
скопия) применяют для обнаружения дефектов деталей из корро-
зионно-стойких сталей. Наиболее часто эти методы используют
для проверки аппаратов, работающих под давлением (воздухо-
сборников, холодильников и т. д.), а также при контроле сварных
швов.
При радиационной дефектоскопии ионизирующее излучение,
испускаемое источником, проходя через изделие, ослабляется —
поглощается и рассеивается. Степень ослабления зависит от
толщины и плотности контролируемого объекта, а также от
интенсивности и энергии излучения. При наличии в контроли-
руемом объекте внутренних дефектов изменяются интенсивность
и энергия пучка излучения.
Применяют следующие методы радиационного контроля:
1) радиографический — радиационное изображение контро-
лируемого объекта фиксируется на бумаге или фоточувствитель-
ной пленке;
2) радиоскопический — радиационное изображение объекта
наблюдают на экране;
81
chipmaker.ru
3) радиометрический — реги-
стрируются электрические сиг-
налы, возникающие в прием-
нике излучения (детекторе) при
прохождении излучения через
объект.
Эти методы используют для
выявления внутренних дефектов
(трещин, раковин, рыхлот, не-
проваров, неспаев, шлаковых
включений) практически всех
деталей компрессоров.
При подготовке изделий к де-
фектоскопии методами радиаци-
онного контроля их осматри-
вают и очищают от шлака,
масла и других загрязнений.
Все наружные дефекты должны
быть удалены, так как их изо-
помешать обнаружению внутрен-
Рис. 15. Схема определения глубины
залегания дефекта:
1 — положения источника излучения; 2 —
объект контроля; 3 — дефект; 4 — при-
емник (снимок); В — изображения дефекта
на снимке
Сражение на снимках может
них дефектов.
При радиографической дефектоскопии детектором (приемни-
ком) излучения явлчется радиографическая пленка, заряжаемая
в специальные кассеты. После процедуры контроля и обработки
пленки проводят расшифровку снимков. К снимкам предъявляют
следующие требования:
1) на снимках должен быть виден весь контролируемый уча-
сток с установленными на нем маркировочными знаками и эта-
лонами чувствительности;
2) на снимке должны отсутствовать дефекты пленки и фото-
обработки (пятна, царапины, отпечатки пальцев, подтеки и т. д.);
3) минимальная (максимальная) плотность почернения сним-
ка не должна быть меньше (больше) предельных значений, уста-
новленных правилами контроля.
По изображению дефекта на снимке определяют его коорди-
наты, а также размеры (ширину и длину). Глубину х залегания
дефекта находят, просвечивая изделие со смещением источника
излучения (рис. 15). В этом случае
Da
X = г-.----С.
Ь +а
Размеры дефектов измеряют по их изображению на снимке с ис-
пользованием в качестве измерительного инструмента лупы с де-
сятикратным увеличением, снабженной шкалой с ценой деления
0,10 мм.
Радиоскопический метод (метод радиационной интроскопии)
позволяет исследов.-гь объект непосред».гвенно в момент его про-
свечивания Объект можно контролировать под различными углами
82
Рис. 17. Схема обнару-
жения дефехт” эхо-
методом
Рис. 16. Оема обна-
ружения дефе ста тене-
вым методом:
I — ультразвуковой ге-
в^ратор; 2 и 4 — пре-
образователя; 3 — объ-
ект; б — ПрВ^ЧЕШВ
к направлению просвечивания, что повышает вероятность обна-
ружения дефектов и обеспечивает возможность контроля деталей
и узлов в эксплуатационных условиях. Контроль проводят с по-
мощью специальных технических средств (радиационных интро-
скопов). Отечественные радиационные интроскопы позволяют
определять дефекты размерами 10—60 мкм [28].
Радиометрический метод обнаружения дефектов реализован
в специальных технических устройствах — радиометрических де-
фектоскопах [28], наиболее часто используемых при контроле
сварных швов, качества проката, а также толщины покрытий.
Радиометрические дефектоскопы позволяют обнаруживать дефек-
ты размерами 0,03—1,0 мм при толщине объекта контроля соот-
ветственно 350—550 мм.
Методы ультразвукового контроля применяют для выявления
дефектов коленчатых валов, цилиндровых блоков, блок-картеров,
рам и других деталей и узлов компрессоров. Основные методы
ультразвуковой дефектоскопии: теневой, эхо-метод, резонансный.
Теневой метод основан на уменьшении амплитуды прошедшей
волны под действием дефекта (рис. 16). Этот метод применяют
в основном для контроля конструкций, выполненных из листов
малой и средней толщины. Условием его применения является
двусторонний доступ к изделию.
Эхо-метод регистрирует эхо-сигналы от дефектов (рис. 17).
На контролируемом объекте / устанавливается преобразователь
электрических колебаний в ультразвуковые 2, являющийся излу-
чателем, а также преобразователь-приемник эхо-сигналов 3.
Импульсный генератор 5, работающий синхронно с генератором
развертки 4, формирует электрические колебания, выдаваемые на
преобразователь-излучатель 2 Эхо-сигнал от дефекта проходит
усилитель 6 и поступает на индикатор (электронно-лучевую труб-
ку) 7. На индикаторе наблюдают изображение эхо-сигналов, по
характеру которых судят о характере дефекта.
Ультразвуковые эхо-дефектоскопы, распространенные в ре-
монтной практике, позволяют обнаружить несплошно< ти и неод-
83
chipmaker.ru
породности в изделии, определить их координаты, размеры и ха-
рактер, измерить толщину стенок аппаратов и других изделий.
При использовании резонансного метода наличие дефектов
или изменение свойств материалов определяют по отклонениям
резонансных частот.
Качество поверхности объекта контроля должно обеспечивать
высокую стабильность акустического контакта между преобразо-
вателем и объектом. Стабильные результаты получают при пара-
метре шероховатости поверхности Ra = 1,25 ... 2,5 мкм, допу-
стимо увеличение шероховатости до Rz = 20 ... 40 мкм. На
контролируемых поверхностях недопустимо наличие отслаиваю-
щейся окалины, грубых неровностей или покрытий, препятствую-
щих прохождению ультразвука. Для улучшения контакта поверх-
ность изделия покрывают вязкой, хорошо смачивающей жид-
костью (машинным или трансформаторным маслом, глицерином,
клейстером), либо пластичным смазочным материалом (автолом,
тавотом и др.).
Ультразвуковые дефектоскопы имеют малые габаритные раз-
меры и массу. Однако они неприменимы для контроля изделий
из сталей с крупнозернистой структурой, так как такая структура
создает помехи, затрудняющие распознавание эхо-сигналов от
дефекта. Чувствительность ультразвуковых дефектоскопов сильно
зависит от конкретных условий контроля. Характеристики оте-
чественных ультразвуковых дефектоскопов приведены в работе
(29].
Перспективно применение ультразвуковой интроскопии.
Ультразвуковой интроскоп преобразует поле акустических сигна-
лов в изображение на экране дисплея, вопринимаемое оператором.
В зависимости от задач контроля оператор устанавливает ту или
иную программу обработки изображения и вводит критерий авто-
матической сигнализации о дефекте. Эффективность интроскопии
может быть значительно повышена путем применения ЭВМ для
обработки поля сигналов.
Среди электромагнитных методов обнаружения дефектов наи-
больший интерес представляют вихретоковые методы.
Вихретоковый метод основан на анализе взаимодействия
внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем
вихревых токов, наводимых в электропроводящем объекте конт-
роля. Плотность вихревых токов в объекте зависит от геометри-
ческих и электромагнитных параметров объекта, а также от вза-
имного расположения измерительного вихретокового преобразо-
вателя и объекта. Контроль можно проводить без контакта преоб-
разователя и объекта. На сигналы преобразователя не влияют
влажность, давление, загрязненность газовой среды, радиоактив-
ные излучения, загрязнение поверхности объекта контроля непро-
водящими веществами. Преобразователи просты по конструкции.
С помощью вихретоковых методов обнаруживают дефекты типа
несплошностей в листовых конструкциях, палах, мелких детчлях
84
и т. д. Могут быть обнаружены трещины, расслоения, закаты,
плены, раковины, неметаллические включения. Удается выявить
трещины глубиной 0,1—0,2 мм и протяженностью 1—2 мм. Могут
быть измерены зазоры, перемещения и вибрации в компрессоре.
С помощью вихретоковых приборов можно контролировать ка-
чество термической и химико-термической обработки, состояние
поверхностных слоев после механической обработки, остаточные
напряжения, выявить усталостные трещины [29].
В процессе контроля составляют окончательную ведомость
дефектов на ремонт, которая является техническим и финансовым
документом. Этот документ составляет технолог отдела главного
механика (ОГМ) с участием мастера и бригадира ремонтной бри-
гады, представителей отдела технического контроля (ОТК) и
цеха (предприятия)-заказчика.
При проведении контроля часто используют типовые ведо-
мости дефектов. В эти ведомости включены все изнашиваемые де-
тали компрессора, определены возможные виды дефектов деталей
и узлов и перечислены операции или даны краткие описания от-
дельных работ, подлежащих выполнению при ремонте. Исполь-
зование типовых ведомостей на ремонт значительно упрощает
процесс дефектации, сокращает время на оформление. Найдя в
ведомости обнаруженный у детали дефект, подчеркивают соответ-
ствующий порядковый номер, операцию, группу операций и ре-
монтных работ. При отсутствии в типовой ведомости нужной де-
тали или дефекта делают в ней соответствующую дополнительную
запись.
После оформления ведомости на ремонт проводится конструк-
торская проработка чертежей для проведения ремонта и изго-
товления деталей, а также оформляется технологическая доку-
ментация. Ведомость является документом, по которому контро-
лируют ход изготовления деталей, ремонта, сборки и сдачи комп-
рессора после ремонта.
9. Обеспечение эксплуатационной надежности компрессоров
Методы обеспечения эксплуатационной надежности компрес-
соров можно разделить на 1) конструктивные^) технологические;
3) эксплуатационные; 4) технологические при ремонте.
Конструктивными методами надежность обеспечивается на
всех этапах конструирования (проектирования) компрессора.
Конструктор обязан рационально выбрать и провести расчет ра-
бочего процесса, выбрать компоновку компрессора, разработать
его технический проект, рационально назначить технические ус-
ловия на изготовление деталей и узлов компрессора с учетом осо-
бенностей их работы в машине, наметить перечень быстроизнаши-
ваемых деталей, провести отработку конструкции на технологич-
ность (в том ч.чсле при техническом обслуживании и ремонте)
и т. д
85
chipmaker.ru
Особенно тщательно выполняют конструктивную разработку
узлов трения, включающую:
а) оценку и выбор принципиальной схемы работы узлов трения
с точки зрения их влияния на износостойкость и надежность ма-
шины в целом;
б) выбор материалов и сочетанье их в парах трения.
в) назначение размеров и конфигурации деталей с учетом
местной и общей прочности;
г) разработку мер по уменьшению местных и общих нагрузок;
д) обеспечение нормального функционирования узлов трения
в заданных условиях с помощью смазочной системы, защиты от
загрязняющего действия среды;
е) обеспечение технологичности конструкции;
ж) защиту поверхностей трения деталей и узлов от аварийных
повреждений при эксплуатации;
з) разработку средств диагностирования узлов трения.
При выборе материалов и сочетании их в парах трения руко-
водствуются основными правилами:
1) сочетать твердый материал с мягким, имеющим темпера-
туру рекристаллизации ниже средней температуры поверхности
трения;
2) сочетать твердый металл с твердым (сочетание пар из азо-
тированной, хромированной и закаленной сталей);
3) избегать сочетаний мягкого материала по мягкому, а также
пар из одноименных материалов (незакаленная сталь по нсзака-
ленной стали, хром по «рому, никель по никелю и т. п.);
4) применять в труднодоступных для смазывания конструк-
циях пористые спеченные материалы и антифрикционные сплавы;
5) применять пластмассы, если позволяют условия работы;
6) стремиться путем выбора материалов пары трения, сма-
зочных материалов или присадок к ним создавать при работе пары
условия реализации режима избирательного переноса при трении.
Избирательный перенос — явление самопроизвольного обра-
зования тонкой пленки меди на поверхностях деталей тяжелона-
груженных узлов при работе пар трения. Это наблюдается, на-
пример, при эксплуатации фреоно >ых герметичных компрессоров
домашних холодильников. В процессе эксплуатации компрессора
на поверхностях трения — шейках коленчатого вала (шатунной
и коренных), сопряженных подшипниках, поршне и цилиндре —
самопроизвольно образуется медная пленка толщиной 1—2 мкм.
Пленка образуется из ионов меди, образующихся, в смазочном
материале (масляно-фреоновая смесь) в результате незначительной
коррозии медных трубок охладителя. В установившемся режиме
трения медная пленка не разрушается, что защищает поверхности
трения от изнашивания [7]. Кроме чисто конструктивных меро-
приятий, направленных на обеспечение эксплуатационной надеж-
ности компрессоров 17, 11, 24] и др., большое внимание уделя-
ется разработке и совершенствованию расчетных методов оценки
86
износа деталей компрессоров. Последнее осооенно важно длй
компрессоров, являющихся перемонтируемыми изделиями, ра-
ботающими без замены деталей и ремонта до полной выработки
ресурса, например малых компрессоров, используемых в торговом
холодильном оборудовании [19, 20], и др.
Технологические методы обеспечения эксплуатационной на-
дежности при изготовлении направлены прежде всего на выпол-
нение технических требований, предъявляемых к деталям и узлам
компрессора [38]. К основным технологическим мероприятиям,
повышающим надежность машин, можно отнести следующие:
применение современных методов создания прочных материалов
для рааличных условий эксплуатации машин; получение заготовок
из таких материалов высокого качества, близких по форме и раз-
мерам к готовым деталям; применение современных технологиче-
ских приемов, обеспечивающих изготовление деталей заданной
точности и стабильности по размерам и физико-механическим свой-
ствам; применение процессов упрочняющей обработки для полу-
чения требуемого качества рабочих поверхностей деталей машин
с высоким сопротивлением изнашиванию [36].
Основными технологическими методами, повышающими со-
противление изнашиванию поверхностей деталей машин, являются:
1) химико-термическая обработка (цементация, азотирование,
хромирование, цианирование, силицирование, алитирование,
сульфоцианирование, сульфидирование);
2) термическая обработка (поверхностная закалка, лазерное
упрочнение);
3) химическая обработка (глубокое анодирование, оксидиро-
вание, фосфатирование);
4) поверхностное пластическое деформирование (обкатка ша-
риками и твердосплавными роликами, дробеструйная обработка,
алмазное выглаживание, чеканка, гидрополирование);
5) гальванические покрытия (хромирование, никелирование,
борирование, родирование, покрытие сплавами);
6) химические покрытия (никелирование, хромирование, по-
крытие кобальтом);
7) методы придания поверхности антифрикционных свойств
(графитизация, накатывание, нанесение покрытий в вакууме, на-
несение дисульфида молибдена, латунирование, бронзирование,
покрытие пластмассами, металлизация напылением);
8) наплавка (электродуговая, электрошлаковая, вибродуго-
вая).
Непрерывное совершенствование технологии, применение но-
вых технологических методов способствуют повышению эксплуа-
тационной надежности. Так, изготовление коленчатых валов комп-
рессоров литьем из высокопрочного чугуна позволило снизить
массу заготовки, уменьшить трудоемкость механической обработ-
ки, повысить долговечность детали.
87
chipmaker.ru
По результатам анализа характера разрушения мембран ком-
прессоров разработана технология изготовление мембран повы-
шенной долговечности из ленты.
Обеспечению эксплуатационной надежности при изготовлении
компрессоров способствует правильное применение методов на-
несения покрытий, применение новых материалов, а также мето-
дов физико-химической обработки поверхностей трения.
На поверхности трения могут наноситься сверхизносостойкие
покрытия на основе тугоплаьких металлов, их карбидов, нитри-
дов, окислов и т. д. Проведены лабораторные и эксплуатационные
исследования деталей герметичных роторных компрессоров с по-
крытиями из композиций керметов на основе титана и ванадия
121 1 Эти покрытия имеют высокую износостойкость и адгезию,
практически беспористы. Легко обеспечивается высокая равно-
мерность слоя покрытия и точный контроль толщины, что дает
возможность в большинстве случаев получать детали с размерами
в пределах поля допуска и избегать таким образом последующей
обработки. Указанные покрытия позволяют уменьшить влияние
на интенсивность изнашивания деталей разрушения граничного
слоя смазочного материала и тем самым предотвратить схватыва-
ние деталей трибосопряжения, работающих в масляно-фреоновой
смеси.В ходе поверочного эксперимента сравнивали интенсивность
изнашивания образцов, выполненных из стали 9ХС, термообрабо-
танной до твердости 49—53 HRCg, с покрытием из композицион-
ных керметов на основе титана и ванадия толщиной 5 мкм и рабо-
тающих в паре с контртелом из чугуна АВЧ-1, а также штатных
сопряжений компрессора ФГрО,35—1А. Смазывающий мате-
риал — масляно-фреоновая смесь (масло ХФ12-16).
Установлено, что при применении покрытия прекращение
подачи масляно-фреоновой смеси не вызывает существенного изме-
нения суммарной интенсивности изнашивания. Интенсивность
изнашивания при применении покрытия в 5—10 раз меньше, чем
в штатных сопряжениях компрессора. Это позволяет использовать
при сборке компрессоров лопасти ремонтных групп селекции
В табл. 10 приведены сравнительные данные об износе поверх-
ностей трения деталей серийного компрессора и поверхностей
с покрытием после 7,5 тыс. ч эксплуатации [21 I.
Таблица 10. Износ поверлиостей трении деталей серийного компрессора
и поверхностей с гокоытием
Поверхность трения Износ поверхностей (мкм) компрессора
серийного с покрытием на основе
титана ванадия
Торцовая поверхность ротора 4.5 0.5 1.6
Торцовая поверхность лопасти (пла- стины) по длине 53 10 7,0
Паз цилиндра 16 3 7,0
88
Для обеспечения эксплуатационной надежности большое зна-
чение имеют испытания компрессоров после их изготовления.
Испытания позволяют определить основные показатели качества
машин или дать сравнительную оценку этих показ отелей для
сопоставляемых машин. По назначению испытания машин при
нято разделять на функциональные и ресурсные.
Функциональные испытания проводят для проверки способ-
ности изделий выполнять свои функции. Таким испытаниям
подвергают опытные образцы новых моделей.
Ресурсные испытания относятся к испытаниям на надежность,
в состав которых входят еще испытания на безотказность, ре-
монтопригодность и сохраняемость. Значимость ресурсных испы-
таний обусловлена, в частности, особенностью машин, для которых
к числу первостепенных относится вопрос о сочетании по ресурс-
ности тех или иных деталей и сборочных единиц в одном агрегате.
В процессе ресурсных испытаний выявляют и показатели без-
отказности, и ремонтопригодности. По результатам ресурсных
испытаний уточняют спецификации быстроизнашиваемых деталей,
а также ремонтные комплекты деталей. Для экспериментального
подтверждения назначенного межремонтного ресурса по работо-
способности основных узлов и систем в различных условиях
эксплуатации применяют дефектоскопическое исследование дета-
лей после проведения каждого этапа испытаний.
Эксплуатационные методы обеспечения надежности компрес-
соров включают:
1) соблюдение правил и условий эксплуатации компрессоров;
2) эксплуатационные испытания;
3) качественное проведение технического обслуживания и ре-
монтов в установленные сроки.
Соблюдение правил и условий эксплуатации гарантирует
безотказную работу компрес< ора в течение срока, определенного
для данной конструкции, а также способствует увеличению
ресурса машины при ее высокой надежности.
Эксплуатационные испытания позволяют получить наиболее
представительный объем информации о техническом состоянии
компрессора. Изучение компрессора на стадии эксплуатации не
вносит никаких изменений в режим его работы, поэтому эксплу-
атационные испытания являются по сути организованным сбором
информации, включающим планирование наблюдений, т. е. выбор
условий эксплуатации и режимов работы наблюдаемых компрес-
соров, продолжительности наблюдений и т. п.
Пранила сбора информации определены соответствующими
государственными стандартами, где предусмотрена организа-
ционная структура специальной службы надежности.
Наряду с постоянными наблюдениями применяются также
периодические и разовые.
При постоянных наблюдениях отказы фиксируют по мере их
появления, и накопленная таким образом информация имеет
89
chipmaker.ru
высокую степень достоверности. Однако при постоянных наблю-
дениях неизбежны большие затраты и организационные трудно-
сти. Постоянные наблюдения могут быть организованы для ком-
прессоров, эксплуатируемых стационарно (компрессорные стан-
ции заводов, газоперекачивающие станции, различные храни-
лища и т. п.).
Периодические испытания сводятся к осмотру наблюдаемых
компрессоров и опросу обслуживающего их персонала в заданные
интервалы обследования. Периодичность обследований различна:
1 раз в месяц; через кажтые 1000 ч работы и т. д. Затраты на сбор
информации сокращаются, однако определенный объем информа-
ции теряется.
При разовых наблюдениях сбор информации проводят на
основе осмотра эксплуатируемых компрессоров и их элементов,
опроса обслуживающего персонала и изучения первичной учетной
документации. Такие обследования проводят в моменты частичной
разборки и сборки компрессоров при их техническом обслужива-
нии и ремонте. Для опенки показателей надежности такие наблю-
дения не обеспечивают достаточной степени достоверности.
Основным недостатком эксплуатационных испытаний является
их пассивность, так как условиями эксплуатации компрессоров
наблюдатель не управляет, а только контролирует их.
Информацию о работе компрессора, полученную к ходе экс-
плуатационных испытаний, используют для совершенствования
конструкции машины, уточнения правил ее эксплуатации и тех-
нического обслуживания, оптимизации ремонтных комплектов.
Для правильной организации технического обслуживания
и ремонта машин важно установить предельные износи отдельных
деталей и сопряжений.
Существуют три группы критериев износа:
1) в результате износа машина не может больше работать
(поломка детали, заклинивание механизма и невыполнение им
своих функций);
2) износ приводит к попаданию компрессора в зону интенсив-
ного выхода его из строя (удары, интенсивное изнашивание
поверхностей, вибрация станка);
3) характеристики компрессора или его механизмов выходят
за допустимые или рекомендуемые пределы (падает производи-
тельность, снижается КПД, увеличивается шум)
Критерии предельного износа в одних случаях связаны с рабо-
той данного соппяжения или детали, в других — с работой не-
скольких деталей механизма. Для деталей, ремонтируемых при
периодических плановых ремонтах, допустимые износы (i/доп)
будут меньше или равны предельным (Umax), так как деталь не
должна выйти из строя в течение последующего межремонтного
периода. Если длительность межремонтного периода, т. е. время
между двумя плановыми цементами 7\, то за это время износ
90
детали увеличится на у Г,, где у — интенсивность (скорость)
изнашивания.
Допустимый износ, начиная с которого при периодических
ремонтах необходимо ремонтировать деталь
^доп ~ ^тах Y^l-
Учитывая, что у = илоа1Т, где Т — время работы детали до
ремонта, получим
откуда
доп —
Если К — порядковый номер данного периодического ремонта
с момента последнего ремонта детали, то Т = К7\ и формула
для подсчета допустимого износа примет вид
К
доп — ^пих । । •
Пример. Деталь имеет глубину цементированного слоя 0,8 мм и предель-
ный износ равен 0,65 мм (80% глубины слоя). Надо лн ремонтировать деталь,
если при измерении прн третьем периодическом ремонте износ оказался рав-
ным 0,55 мм:
^доп — б^щах 2|_ '] — 0>65 ~j ~ 0 ЛЭ мм.
Следовательно, деталь надо ремонтировать, так как, хотя ее износ и меньше
СДпах. она не дослужит до следующего периодического ремонта.
На основе анализа неисправностей, вызванных износом деталей
компрессоров, а также в соответствии с ресурсами основных
узлов и деталей компрессоров для каждого компрессора состав-
лены ремонтные комплекты, содержащие номенклатуру и число
деталей, заменяемых при ремонтах. Число заменяемых при тех-
ническом обслуживании деталей не вводится в ремонтные ком-
плекты запасных частей, так как оно определяется на основе
статистических данных эксплуатации. Ремонтные комплекты за-
пасных частей предназначены для работников ремонтных служб
предприятий для своевременной подготовки запасных частей
к любому виду ремонта, проводимого в соответствии с графиком
технического обслуживания и ремонта. Расход сменных частей
не должен превышать установленный соответствующими ремонт-
ными комплектами объем.
Для поршневых холодильных компрессоров ремонтный ком-
плект, как правило, включает 40—60 наименований деталей.
Ориентировочно принято, что в процессе каждого технического
обслуживания в среднем подлежит замене до 15% пластин и 20%
91
chipmaker.ru
Тпил.ща 11. Ус. синя ремонта замеяы деталей стацвонарныж компрессоров
ьа прямоугольные базах 2П и БП
Детосв Необвддии—е условия
ремонта а оме я я
Коленчатый вал Риски на шейках вала Трещины; уменьшение раз- мера шеек вала менее пре- дельно допустимого ремонт- ного размера
Шатунные вкла- дыши — Задгры; металлические вклю- чения; износ более 0,3 мм
Шатунный болт Трещины, задиры, сорванная резьба; иоеаышение остаточ- ного удлинения: база 2П — 0,2 мм; иава БП — 0,3 мм; превышение наработки: ба- се 2П — 500004, база 5П — 600004
Гильза крейцкоп- фа, крейц :олф Задиры, мелкие царьллни Трещины
Шток Риски, царапины, биение, дефекты ре.обы Дефекты нельзя усгран ть перешлифовкой; перешли- фовка презирает 0,5 мм
Поршьевые коль- ца — Трещины, раковины, цвета побеьилсетн; если проводи- лась расточка цлли-дров; если тепловой зазор иенее 0,1 диаметра цилиндра, за- мок более 0 015 диаметра
Сальник Зазор уплотнительных ко- лец менее 0,9 мм —
Цилиндры, гиль- вы Увеличение диаметра на 0,5—0,7 мм сверх номиналь- ного; задиры глубиной бо- лее 0,5 мм Трещины, отрицательны/ ре эультат гидроиспытаний
Клапаны Раковины; слеты износа на опорных поверхнсстял се- дел; износ уплотнительных поясков более 0,1—0,5 вы- соты; неплотности; дефекты пластин; износ пластин кольце-ых клапанов бол se 0,1—0,15 ни толщины После 1000 ч работы; всасы- в—ощие клапаны замсплть при н_лейшей неисправности
92
пружин клапанов, а также до 10% поршневых колец от общего
числа этих деталей в компрессоре. Комплект включает гильзы,
прокладки под гильзы, поршни, графитовые кольца, уплотни-
тельные резиновые кольца сальника, прокладки сальника, про-
кладки предохранительного клапана, пружину предохранитель-
ного клапана, валики ведущей и ведомой шестерен масляного
насоса, ведущую и ведомую шестерни, втулки верхней головки
шатуна, вкладыши нижней головки шатуна, поршневые пальцы,
кольца поршневые.
Сведения об условиях необходимости ремонта и замены наи-
более интенсивно изнашивающихся деталей стационарных ком-
прессоров на прямоугольных базах 2П и 5П (поршневые крейц-
копфные машины с прямоугольным расположением цилиндров)
приведены в табл. 11.
Наиболее интенсивно изнашивающимися деталями роторных
пластинчатых маслозаполненных компрессоров являются пла-
стины, ьтулки сальника, упорное кольцо сальника (баббитовая
заливка), манжета и диафрагма впускно-разгрузочного клапана,
диафрагма системы регулировки производительности, детали мас-
тонасоса.
В винтовых компрессорах наиболее интенсивному изнашива-
нию подвержены цапфы роторов; шестерни связи (синхронизи-
рующие шестерни); узлы уплотнений; детали стыков; узлы под-
шипников (табл. 12).
Наиболее изнашиваемыми деталями центробежных компрессо-
ров являются: лопатки рабочих колес (особенно при работе с за-
пыленными и агрессивными средами); узлы подшипников.
Номенклатура и утвержденные нормы расхода запасных ча-
стей к компрессорному оборудованию предназначены для опре-
деления потребности в запасных частях, а также планирования
их выпуска [22].
В номенклатуру запасных частей включены:
быстроизнашивающиеся детали, срок службы которых не пре-
вышает продолжительности межремонтного цикла (клапаны, пла-
стины, поршневые кольца, втулки шатуна и др.);
Таблица 1?. Условие. ремс.и_ и замены деталей и узлов
винтовых компрессоров
Деталь, узел Условия ремонта в ааыенл
Р™гор (цапфа ротора)
Шестерни связи
Узлы уплотнений
Де-али стыков
Узлы подшипников
Износ (изменение диаметра); задиры, схватывание
Износ шестерен; появление питтингов, неправиль-
ное пятно контакта; енолы зубьев
Износ; смятие; разрушение уплотнений
Пластические деформации' саморазвинчивание кре-
пежных деталей под действ”ем знакопеременных
нагрузок
Износ и у-талостные разрушения подшипниковых
узлов; появление увеличенных зазоров
93
chipmaker.ru
Рис. 18. Схема компенсации износа с помощ'ьл втулки
Рис. 19. Схема компенсации износа с помощью пол^втулои
Рис. 20. Схема компеь?ац_и износа отверстия исрпуазой детали:
I — втулка-ксмпонсатор; 2 — вораувваа деталь
некоторые детали, срок службы которых превышает продол-
жительность межремонтного цикла, но потребность в них вызвана
значительным парком однотипных машин (гильзы, штоки и др.).
По согласованию с заводом-изготовителем допускается изме-
нение номенклатуры запасных частей, предусмотренных перечнем
[22], включая базовые детали компрессоров (коленчатые валы,
поршни, шатуны и др.). Номенклатуру быстроизнашизающихся
сборочных единиц и деталей представляют в основном стандарти-
зованные унифицированные детали и сборочные единицы. Их
производство целесообразно организовывать централизованно на
специализированных заводах или в цехах и участках.
Технологические методы обеспечения эксплуатационной на-
дежности при ремонте по своей сути являются методами восста-
новления. Различают три основных метода ремонта деталей
(узлов) J
1) восстановление детали с первоначальной формой и раз-
мерами;
2) восстановление детали или функциональных способностей
узла (компрессора) при использовании компенсаторов износа;
3) восстановление деталей (узлов) по способу ремонтных раз-
меров.
Восстановление первоначальных размеров в изношенных дета-
лях, пригодных к эксплуатации, в ряде случаев возможно с при-
менением компенсаторов износа.
Напрессованная на цапфу вала втулйй (рис. 18) после износа
заменяется новой, которая обрабатывается по наружному диа-
метру до необходимого размера и параметра шероховатости.
Ремонт коленчатого вала в некоторых случаях можно значи-
тельно облегчить применением полувгулок, устанавливаемых
на шейках вала (рис. 19). После износа полувтулки снимают
и заменяют новыми. Полувтулки закрепляют эпоксидной смолой
или клеями БФ. После отверждения клея коленчатый вал уста-
94
навливают на токарный или шлифовальный станок для механи-
ческой обработки полувтулок по диаметру.
При ремонте корпусных деталей применяют втулки, устанав-
ливаемые в корпусе на резьбе или запрессовкой (рис. 20). Отвер-
стие втулки предварительно обрабатывают. После установки
и фиксации втулки окончательно растачивают до необходимого
размера.
Если детали или отдельные их элементы невозможно восста-
новить до прежних размеров либо процесс восстановления эконо-
мически нецелесообразен, то ремонт детали производят способом
ремонтных размеров. Наиболее часто этот способ применяют для
сопрягаемых деталей типа вал — втулка. В этом случае из двух
сопрягаемых деталей ремонтируют одну, наиболее дорогостоящую
или металлоемкую деталь (например, коленчатый вал), а другую
(например, шатун в сборе со вкладышем) изготовляют зансво.
Перевод ремонтируемой детали на ремонтный размер в ряде слу-
чаев производят до четырех раз. Обычно ремонтные размеры для
часто ремонтируемых деталей рассчитывают заранее, но можно
определить эти размеры и в процессе ремонта.
При переводе деталей на следующий ремонтный размер диа-
метр ремонтируемого вала постепенно уменьшается, а диаметр
отверстия ремонтируемой детали постепенно увеличивается.
Очередной ремонтный размер ремонтируемого вала (рис. 21)
dVn = dB - 2пв (б; + в;), (15)
где dB — номинальный диаметр вала новой детали, мм; пв —
порядковый номер ремонтного диаметра вала; 6В — допустимый
износ вала (на радиус) за межремонтный период, мм; 6В — при-
пуск на механическую обработку вала за один ремонт (на
радиус), мм.
Ремонтный интервал диаметра вала
Тв = 2(в; + б"в).
Тогда
dpn == dB лвув. (16)
При определении ремонтного размера отверстия учитывают,
что отверстие при ремонте увеличится. Ремонтный размер отвер-
стия
£>Рп = £>н + поуо, (17)
где DB — номинальный диаметр отверстия новой детали, мм;
по — порядковый номер ремонтного размера отверстия; у0 —
ремонтный интервал диаметра отверстия, мм.
Число ремонтных размеров устанавливают, исходя из пре-
дельно допустимого размера сопрягаемых элементов деталей,
а именно из минимального диаметра ремонтируемого вала
и максимального диаметра ремонтируемого отверстия Dw„ Зна-
ет,
chipmaker.ru
чения и dnun определяют исходя из расчета на прочность
и конструктивных особенностей детали
Число ремонтных размеров определяют по формулам:
для вала d — d — 26 „ н mln в П„ = , рв Тв
для отверстия D — D — 26' „ шах н по — . То
Промежуточные ремонтные размеры в зависимости от порядкового
номера ремонта определяют по формуле (16) или (17).
При определении ремонтных размеров поверхностей по резуль-
татам контроля износа (рис. 22) под бй и в„ поним! ют предельные
(максимальные) фактические значения износа вала (отверстие)
на радиус за межремонтный период; б'в и — минимально
необходимые значения припуска на механическую обработку вала
(отверстие) на радиус за один ремонт.
При ремонте одной и изготовлении другой сопрягаемых дета-
лей следует учитывать допуски на размер, определяющие характер
посадки в сопряжении.
Способ ремонтных размеров применяют для самых различных
'спряжений. Например, при ремонте шестеренных масляных
насосов вместо установки компенсационных втулок можно рас-
Рис. 21. Схема к опреде-
лению рекоцтнь..: разме-
ров вала
точить корпус под ремонтный размер, из-
готовив новые шестерни
Ремонтные размеры можно применять
для резьбовых соединений, где при из-
носе увеличивают внутренний диаметр
резьбы гайки, а винты заменяют новыми
В частности, подобным образом ремонти-
руют корпусные детали с резьбовыми от-
верстиями.
Рис. 22. Схемы к определению ремонтных разме-
ров поверхностей по рюу льтатам контроля износа
вала (а) и втулки (б)
Технологические мето iu, используемые при ремонте конкрет-
ных деталей и узлов, рассмотрены в гл. 3 и 4.
Испытание отремонтированных компрессоров — наиболее до-
стоверный источник информации о качестве выполненного ремонта
и ожидаемой эксплуатационной надежности изделия.
По результатам испытаний проводят.
а) сравнение показателей надежности сборочных единиц и
агрегатов, отремонтированных по различным технологическим
вариантам;
б) сопоставление ресурсов деталей, восстановленных различ-
ными способами.
Испытание отремонтированных компрессоров отличается от
испытания новых главным образом организацией их проведения
и анализом полученных результатов. По используемым методам
и техническим средствам указанные испытания не имеют прин-
ципиальных отличий.
Особенности испытаний отремонтированных компрессоров
следующие.
1. Отремонтированные компрессоры отличаются от новых боль-
шим числом переменных факторов, определяющих их техническое
состояние. Появляются дополнительные факторы: степень исчер-
пания ресурса деталей и сборочных единиц при эксплуатации;
качество выполненных технических оослуживаний; число дета-
лей, замененных новыми, или восстановленных.
2. Показатели технического состояния отремонтированных
компрессоров по сравнению с новыми колеблются в широком
диапазоне. Это затрудняет сопоставимость результатов испытаний
отдельных машин. Наиболее целесообразными являются стендовые
испытания.
3. Неоднородность свойств отремонтированных компрессо-
ров усиливается еще и тем, что их ремонтируют в различных
условиях (при различной организационно технической оснащен-
ности).
Унификация конструкций компрессоров создает предпосылки
для организации комплексной системы обеспечения их эксплуата-
ционной надежности. Одной из важнейших перспективных задач
в организации ремонта является переход на централизованный
ремонт, например капитальный ремонт холодильных установок.
Расчеты показывают, что экономически наиболее целесообразен
межобластной и межреспубликанский уровень централизации
с выполнением пяти тысяч ремонтов и более компрессоров в год.
Это позволяет автоматизирс оагь отдельные наиболее трудоемкие
и монотонные операции, в том числе путем применения манипуля-
торов, роботов, станков с ЧПУ.
4 Н. А. Ястребов* в др.
chipmaker.ru
ГЛАВА III. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ
УСТРАНЕНИЯ ДЕФЕКТОВ
И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
И УЗЛОВ КОМПРЕССОРОВ
10. Применение пайки в ремонтном деле
При ремонте компрессоров пайку используют для соединения
или закрепления тонкостенных деталей и деталей из разнородных
металлов, уплотнения резьбовых соединений, устранения пори-
стости сварных швов, чугунных и бронзовых отливок, заделки
свищей, трещин и т. д.
Качество паяного соединения (прочность, герметичность, плот-
ность) определяется качеством сплава, который образуется в пая-
ном шве в результате взаимодействия припоя с основным метал-
лом. Паяным швом называется прослойка металла между соеди-
няющимися деталями, состоящая из зоны сплавления
и диффузионных зон, размеры которых зависят от состава припоя,
состава паяемых материалов и режимов пайки. При разработке
технологии пайки необходимо придерживаться следующих реко-
мендаций.
1. При выборе основного металла детали наряду с условиями
работы (прочность, герметичность, коррозионная стойкость и др.)
необходимо учитывать паяемост^ основного металла припоями,
обеспечивающими заданную прочность.
2. Припой следует выбирать с учетом физико-механических
свойств основного металла, условий прочности, плотности, герме-
тичности и технологии пайки.
3. При пайке разнородных металлов необходимо учитывать,
что коэффициенты термического расширения основного металла
и припоя не должны резко отличаться, так как в противном случае
в процессе пайки зазоры изменятся и припой не заполнит их, что
повлияет как на прочность, так и на плотность шва. Значение
оптимальных зазоров между деталями, собираемыми под пайку,
приведены в табл. 13.
4. Температура припоя должна быть на 50—100 °C ниже
температуры плавления паяемых металлов. На качество пайки
влияет не только температура, но и длительность пайки и скорость
нагрева. Временной режим пайки характеризуется длительностью
нагрева до температуры пайки /*, длительностью пайки /?, дли
тельностью охлаждения <зхл. Общее время пайки tn = t] +
+ + /£хл. Слишком медленный нагрев ведет к изменению
98
Таблица 13. Оптимальные значения зазоров между деталями,
собираемыми под пайку
Основной металл Припой Зазор, мм
Углеродистые и короозион- ио-стойкие стали Мгдь Латунь Серебряный 0,02—0,15 0,05—0,30 0,05—0,15
Медь и медные сплавы Медно-цин ковый Медно-фосфорный Серебряннй 0,1—0,3 0,02—0,15 0, 13—0,15
Алюминий На алюминиевой основе 0,1—0,3
Титан Серебряный Серебряно-марганцовистый 0,05—0,10 0,08-0,15
структуры и свойств состава припоя (испарение, окисление ком-
понентов). Слишком быстрый нагрев приводит к возникновению
недопустимых термических деформаций в паяемых, особенно
тонкостенных деталях. Скорость охлаждения после пайки влияет
на эластичность и прочность паяного шва.
5. Припои должны хорошо смачивать основной металл и за-
полнять соединительные зазоры.
6. Припои по возможносги не должны содержать дефицитных
компонентов, а технология получения припоев должна быть
общедоступной.
Припои применяют в виде проволоки, прутков, зерен порошка,
паст и т. д. В случае пайки цилиндрических деталей из припоя
изготовляют кольца или шайбы, которые помещают либо в гаран-
тированный зазор, либо в специально подготовленные канавки,
либо укладывают снаружи.
Слой припоя можно заранее наносить на паяемый металл
либо гальваническим путем, либо металлизацией, либо погруже-
нием паяемого изделия в расплав припоя. Применение того или
иного типа припоя определяется конструкцией изделия, детали.
В зависимости от технических требований и прочности паяных
соединений применяют пайку легкоплавкими (температура плав-
ления до 500 °C) или тугоплавкими припоями.
Наибольшее применение для ремонта холодильного оборудо-
вания и компрессоров из оловянисто-свинцовых легкоплавких
припоев общего назначения, выпускаемых отечественной промыш-
ленностью (табл. 14), нашли припои ПОС-ЗО и ПОС-40.
Припои ПОС 30 и ПОС-40 имеют хорошую смачиваемость,
недороги, образуют прочные и плотные швы, стойкие против
коррозии. Нх используют для пайки деталей из черных и цветных
4* 99
Таблица 14. Основные характеристики оловяиисто-свинцовых припоев
общего назначения
Марка припоя Состав, % Температу- ра полного расплавле- ния, °C Предел прочности прн растя- жении, МПа
Олово Сурьма Свинец
ПОС-90 89—90 До 0,15 Остальное 220 43
ПОС-61 59—61 До 0,8 > 185 47
ПОС-50 49—50 До 0,8 » 200 36
ПОС-40 39—40 1,5—2,0 » 235 32
ПОС-ЗО 29—30 1,5—2,0 > 256 33
ПОС-18 17—18 2,0—2,5 » 277 28
ПОС-4—6 3—4 5—6 » 265 59
Примечание. Рекомендуемые флюсы для всех припоев:
для пайки черных н цветных металлов и их сплавов, кроме коррозионно-
стойкой стали: 1) хлористый цинк 25%, нашатырь 75%; 2) хлористый цинк 40%,
вода остальное; 3) хлористый цинк 15%, вазелин 85%;
для пайки коррозионно-стойких сталей, нихрома, серебра: флюс ЛТИ-1
(бескислотный): канифоль 25%, триэтаноламин 1—2%; анилин солянокислый
3—7%, спирт этиловый остальное.
металлов и их сплавов (кроме алюминия и его сплавов), а также
для герметизации различных соединений (резьбовых, сварных)
путем их лужения. Припой ПОС-ЗО хорошо проникает в основной
металл и на границе перехода к нему образует сплав с высокими
механическими свойствами, его рекомендуют для нанесения по-
луды. Припой ПОС-40 имеет более высокую жидкотекучесть
и обеспечивает получение наиболее прочных и плотных швов.
Припои с повышенным содержанием олова дороги, но дают
швы большой коррозионной стойкости и прочности.
Припой ПОС-61 является эвтектическим раствором и имеет
самую низкую температуру плавления. Используется для соеди-
нения деталей, высокий нагрев которых нежелателен.
Основным флюсом для пайки оловянисто-свинцовыми при-
поями является водный раствор хлористого цинка концентрацией
20—50%. Хлористый цинк представляет собой белый порошок,
легко впитывающий влагу. Его хранят в плотно закрывающейся
посуде. Водный раствор хлористого цинка, полученный путем
химической реакции с соляной кислотой (травленая кислота),
использовать в качестве флюса для пайки ответственных деталей
не рекомендуется, так как он имеет повышенную коррозионную
активность (активность может быть снижена выпариванием из
раствора воды и остатков кислоты). Полученный в результате
выпаривания хлористый цинк смешивают с чистой водой или
вазелином. Рабочую активность флюса повышают, добавляя
в него хлористый аммоний (нашатырь), который активно вступает
в реакцию с окислами металлов. Образующаяся при этом вода
и газообразные вещества легко улетучиваются.
Для пайки коррозионно-стойких сталей активность флюса
из водного раствора хлористого цинка и нашатыря повышают
100
Таблица 15. Основные характеристики особо легкоплавких припоев
Марка припоя Состав, % Температу- ра полного расплавле- ния, °C
Олово Свинец Висмут Кадмий
ПСК-50 50 32 18 145
псв-зз 33,4 33,3 33,4 — 130
Сплав Розе 25 25 50 — 75
Сплав Вуда 12,5 25 50 12,5 60,5
Примечание. Рекомендуемые флюсы для всех припоев:
для пайки монтажных соединений из меди, латуни и бронзы: 1) канифоль
натуральная; 2) канифоль 15%, спирт этиловый (флюс КЭ-85%); 3) канифоль
50 г, глицерин 100 см3, спирт этиловый 850 см3;
для панки проводов и деталей из черных металлов — флюс активирован-
ный: канифоль, глицерин, анилин соляно-кислый.
добавлением концентрированной соляной кислоты. Остатки флюса
(особенно нашатырь) имеют большую коррозионную активность
и после пайки их необходимо удалять путем обработки швов
щетками и промывки теплой водой. Коррозионную активность
флюса можно уменьшить, добавив к нему 5 %-ный водный раствор
двухромовокислого калия.
Подготовка деталей к пайке заключается в подгонке соединя-
емых поверхностей и очистке их от загрязнений и окислов.
Особо легкоплавкие припои (табл. 15) дают швы малой меха-
нической прочности, поэтому их целесообразно использовать
для устранения пор в деталях для герметизации.
Основным флюсом для этих припоев является канифоль. Она
пассивна к металлам, но хорошо растворяет их окислы. При
температуре 300—400 “С канифоль разлагается с выделением угле-
рода и водорода, что способствует восстановлению окислов.
Флюс КЭ приготовляют, растворяя растертую канифоль в эти-
ловом спирте. Полученный раствор фильтруют и прогревают при
температуре 75 °C в течение 2 ч.
При использовании тугоплавких припоев в зависимости от
рабочей температуры узлов и требований к механической проч-
ности и плотности швов, пайку выполняют медно-цинковыми,
медно-фосфорными или серебряными припоями, а также лату-
нями (табл. 16).
Медно-цинковые припои имеют сравнительно низкую темпе-
ратуру плавления, но вследствие большого содержания цинка
хрупки, при ремонте применяются ограниченно. Медно-фосфорные
припои могут быть использованы только для пайки меди и ее
сплавов. Чистую медь ими можно паять без флюса, что важно для
обеспечения чистоты фреоновых систем. При пайке черных метал-
лов шов, образуемый медно-фосфорными припоями, очень хрупок
из-за образования в нем фосфидов железа. Большим преимуще-
ством этих припоев является сравнительно низкая температура
плавления (800 °C).
101
Таблица 16. Основные характеристики тугоплавких припоев
Марка припои Состав, % Предел прочности при растя- жении, МПа Температу ра полноте расплавле- ния, °C
Медь Цинк Другие компоненты
ПМЦ-36 ПМЦ-48 36 48 Остальное 210 825 865
ПМФ-7 93 р — 7 850
ПМФ-9 91 — р -9 — 800
Л-62 62 , 310 905
Л-68 68 =— 300 928
ЛОК-62-06-04 62 Остальное Sn - 0,6; 450 905
Si — 0,4 — 725
ЛОК-59-1-03 59 Sn Si — 1,0, — 0,3 — 725
ПСР-45 30 25 Ag — 45 — 775
ПСР-25 40 35 Ag -25
Примечание. Рекомендуемые флюсы:
для пайки малоуглеродистых сталей, меди и ее сплавов, ковкого чугуна:
1) бура (для температур свыше 1050 °C); 2) смесь буры и борной кислоты;
для пайки легированных сталей (конструкционных, коррозионно-стойких,
жаропрочных) и медных сплавов — флюс 200 (для температур 850—1100 °C):
борная кислота (70%), бура (21%), кальций фтористый (9%);
для пайки конструкционных сталей и медных сплавов серебряными при-
поями: 1) флюс 209 — борный ангидрид 35%, фтористый калий обезвоженный
42%, фторборат калия 23%, 2) флюс 18В—борная кислота 60%, фтористый
калий 40%.
Латуни в чистом виде и легированные кремнием и оловом
являются основными тугоплавкими припоями для изготовления
аппаратов и трубопроводов холодильных установок. Образуемые
ими швы прочны, плотны, вибростойки и не изменяют механиче-
ских свойств при низких температурах. В швах, выполненных
припоем Л-62, возможно появление пор, образующихся вследствие
испарения цинка (температура плавления припоя 905 °C соответ-
ствует температуре плавления цинка). Этот недостаток устра-
няется в припоях ЛОК-62-06-04 и ЛОК-59-1-03 присадкой кремния
и олова. Кремний, являясь элементом более активным, чем цинк,
быстрее соединяется с кислородом и вместе с расплавленным
флюсом образует на поверхности припоя защитную пленку,
препятствующую испарению цинка, однако при этом образуются
вязкие шлаки, снижающие текучесть припоя. Добавление олова
увеличивает жидкотекучесть и несколько снижает температуру
плавления припоя.
Серебряные припои образуют швы наибольшей пластичности
и коррозионной стойкости. Используются главным образом для
ответственных соединений деталей аппаратов и трубопроводов,
выполненных из различных материалов, например меди и латуни,
меди и коррозионно-стойкой стали. Пайкой серебряными при-
102
поями можно заменить соединения, выполняемые обычно аргоно-
дуговой сваркой. Лучшие по механическим свойствам швы обра-
вует припой ПСР-45. Применение серебряных припоев ограничено
из-за их высокой стоимости и дефицитности.
Для сталей с большим содержанием углерода (более 0,3%)
следует применять припои с низкой температурой плавления,
так как при высоких температурах содержащийся в поверхно-
стных слоях деталей углерод выгорает, шов становится пористым,
пластичность его снижается.
Для пайки чугунных деталей (рам, корпусов, крышек) целе-
сообразно применять латуни. Образуемый латунными припоями
шов имеет высокую прочность, плотность, легко обрабатывается.
Высокая прочность шва обусловлена механическими свойствами
припоя и относительно слабыми температурными напряжениями
основного материала — чугун при пайке не расплавляется,
а только разогревается до вишнево-красного цвета. Общий разо-
грев детали не обязателен. Наименьшая температура образования
паяного соединения чугуна (940—960 °C) наблюдается при исполь-
зовании в качестве флюса синтетического шлака АН-ШТ2, на-
пример, с припоем ЛОК-59-1-03.
Флюсы, содержащие буру и борную кислоту, соединяясь
с окислами металлов, образуют на поверхности шва стекловидные
шлаки, не имеющие коррозионной активности. Флюсы, активи-
рованные фтористыми соединениями калия и кальция, химически
активны и должны быть удалены с поверхности шва промывкой
горячей водой, а затем холодной.
Детали подготовляют к пайке тугоплавкими припоями так же,
как и к пайке легкоплавкими. Разогрев деталей и расплавление
припоев выполняют обычно газопламенными горелками или вы-
сокочастотными индукторами. При ремонтных работах широкое
распространение получил газопламенный разогрев (сжигание
ацетилена или бутан-пропановой смеси в кислороде). Высоко-
частотный разогрев более производителен и безвреден, но требует
дорогостоящей оснастки. Пайку с помощью горелок выполняют
обычно нейтральным пламенем с небольшим избытком ацетилена.
Припой наносят с прутка на предварительно зачищенные, по-
крытые флюсом и разогретые кромки соединяемых деталей.
Определенные трудности вызывает пайка алюминия. При-
чина — высокая химическая стойкость его окислов (А12О3), обра-
зующих на поверхности металла тугоплавкую, химически стой-
кую пленку, нерастворимую флюсами, используемыми для пайки
других металлов. Поэтому пайку алюминия и его сплавов вы-
полняют после тщательной подготовки поверхности удалением
окисной пленки механическим или химическим путем.
При пайке с механическим удалением окисной пленки деталь
нагревают до температуры расплавления припоя, на зону шва
наносят расплавленный припой и под ним инструментом (шабером,
абразивом, стальной щеткой и другими способами) соскабливают
103
Таблица 17. Основные характеристики припоев для пабки алюминия
и его сплавов
Марка припоя Состав, % Температура, полного расплав- ления, °C
А1 Си S1 Zn
34А 66 28 66 525
П425А 20 15 — 65 425
Г1575А 80 — — 20 575
окислы. По мере удаления окисной пленки припой смачивает
поверхность алюминия и после охлаждения образует прочный
и плотный шов. Пайку с механическим удалением окисной пленки
выполняют без флюса и используют обычно для уплотнения мел-
ких пор и заделки свищей.
При пайке с химическим удалением (растворением) окисной
пленки поверхность алюминия активируют путем химического
травления окисной пленки в кислотах и щелочах. Продукты
взаимодействия травителей с пленкой и алюминием удаляют
промывкой в горячей и холодной воде с последующим нагревом
в сушильном шкафу при температуре 80—100 °C. Поверхность
обезжиривают в органических растворителях — бензине или
ацетоне. После обезжиривания — сушка в течение 2—3 мин при
температуре 70—80 °C, затем обработка в среде едкого натрия
при 40—60 °C и сушка на воздухе в течение 10—20 мин Поверх-
ности алюминиевых деталей подготавливают к пайке не менее чем
за трое суток. На очищенную поверхность наносят покрытие,
предохраняющее ее от окисления на воздухе и удаляемое в момент
нанесения жидкого припоя. В качестве покрытия используют
ртуть или раствор канифоли в спирте. Алюминиевые детали по-
гружают в 10%-ный раствор NaOH для очистки поверхности,
а затем в жидкую ртуть, расположенную непосредственно под
раствором NaOH. Для припаивания к меди, стали и их сплавам
алюминий предварительно лудят чистым цинком, после чего
выполняют пайку. Основные характеристики некоторых припоев
для пайки алюминия и его сплавов приведены в табл. 17. При
пайке алюминия применяют активные флюсы типа 34А (темпера-
тура расплавления 420 °C) или Ф380А (температура расплавления
380 °C).
11. Сварка в ремонтном деле
Наиболее распространенными дефектами в конструкциях ком-
прессоров (рам, цилиндров, блок-картеров и др.) являются тре-
щины, изломы, пористость, а также значительное изменение
размеров и формы деталей. Выбор способа ремонта деталей, име-
ющих эти дефекты, во многом зависит от материала, из которого
они изготовлены, размера и характера дефекта. Трещины чаще
104
всего устраняют заваркой. Пористость в небольших отливках
устраняют пропиткой их жидким силикатом натрия или смолами
в вакууме, что особенно эффективно для легких сплавов.
Для восстановления размеров и формы деталей применяют
наплавку, представляющую собой один из методов сварки плав-
лением.
При ремонте компрессоров возникает необходимость сваривать
низкоуглеродистые стали СтЗ, Ст5, низколегированные стали
(например, ЗОХГСА), легированные и высоколегированные стали,
(например 18НМА, 4Х14НВ2М), чугуны, алюминиевые сплавы.
Для качественного ремонта оборудования механические свойства
свариваемого металла, околошовной зоны и сварного соединения
в целом должны быть не ниже свойств основного материала.
Это достигается правильным выбором присадочного материала,
покрытий электродов, а также соблюдением оптимальных, тех-
нологических режимов сварки.
Подготовка к сварке ремонтируемых или заменяемых деталей
машин не отличается от подготовки новых. На первых операциях
при ремонте деталей, имеющих трещины, выполняют засверлива-
ние на концах трещины для устранения концентрации напряже-
ний. Затем зону швов тщательно зачищают от ржавчины и других
загрязнений (ширина полосы очистки каждой стороны должна
не менее чем на 10 мм превышать ширину предполагаемого шва).
Затем подготавливают кромки для сварки (снимают фаски под
намеченный вид шва) и проводят сварку.
Для сварки низкоуглеродистых сталей (сталь 10, СтЗ) при-
меняют ручную дуговую и газовую сварку. Для газовой сварки
в качестве присадочного материала используют сварочную про-
волоку Св-08, Св-08А, для ответственных швов рекомендуется
применять низколегированную присадочную проволоку Св-08ГА,
Св-12ГС. Для дуговой сварки применяют электроды Э42 с фтори-
стокальциевыми покрытиями марки УОНИ-13/45 и с рутил-
карбонатным покрытием марки АН-05, электроды Э46 с покры-
тием марки МР-3.
Среднеуглеродистые стали (сталь 40, 50 и др.) имеют худшую
свариваемость вследствие большого содержания в них углерода.
Углерод способствует перегреву и закалке металла шва, образо-
ванию-холодных трещин в околошовной зоне и пор в металле шва.
Улучшению качества сварного шва способствует предварительный
подогрев деталей перед сваркой до 200 °C (детали с толщиной
стенки 15 мм подогревать необязательно) и высокотемпературный
отпуск (650 °C) изделия после сварки.
Для низколегированных сталей (ЗОХГСА) применяют газовую
и дуговую сварку. В качестве присадочного материала используют
проволоку Св-08ГА, для шва повышенной прочности — Св-18ХМА.
Марки электродов для дуговой сварки: ВИ9-6, ВИ 10-6, НИАТ-ЗМ.
Детали из стали ЗОХГСА рекомендуется сваривать с подогревом
до температуры 250—350 °C, которая должна поддерживаться
105
r.ru
в течение всего процесса сварки. После сварки детали подвергают
закалке и отпуску. Температура отпуска 250 °C с выдержкой
не менее 2 ч.
Сварку высоколегированных сталей осуществляют по спе-
циальной технологии с применением специальных материалов и
электродных покрытий. Для сварки и наплавки конструкцион-
ных сталей и хромоникелевых коррозионно-стойких сталей при-
меняют электроды с фтористокальциевым покрытием, например
УОНИ-13/НЖ, для сварки жаропрочных аустенитных сталей —
электроды ЦТ-15. Газовую сварку хромоникелевых коррозионно-
стойких сталей производят нормальным пламенем ацетилена.
Окислительное пламя не допускается, так как оно вызывает
выгорание хрома. Применяют присадочную проволоку с макси-
мальным содержанием углерода, с ниобием или титаном марок
Св-04Х19Н9 или Св-07Х1910Б. Для улучшения внешнего вида
шва, уменьшения выгорания хрома и удаления окислов при газо-
вой сварке применяют флюс состава: 80% плавикового шпата и
20% ферротитана. Флюс наносят иа кромки за 15 мин до сварки
После сварки флюс удаляют горячей водой.
Чугун является трудносвариваемым сплавом, так как ие
имеет достаточной пластичности и при быстром охлаждении
образует «отбеленные» зоны. В сварочной ванне содержащиеся
в чугуне кремний и углерод частично выгорают, что снижает
качество шва. При нагревании происходит необратимый процесс
увеличения объема чугуна, что вызывает напряжение сжатия.
В сочетании с напряжениями, вызванными неравномерностью
нагрева детали, это может привести к образованию трещин в около-
шовной зоне. Усадочные напряжения, возникающие при остыва-
нии шва, способствуют образованию трещин в наплавленном
металле, особенно при наличии отбеленной зоны. При расплавле-
нии чугун быстро переходит из твердого состояния в жидкое,
минуя фазу размягчения, поэтому швы накладывают в нижнем
положении. Швы необходимо подформовывать, чтобы предупре-
дить вытекание жидкого металла. Формовку выполняют уголь-
ными или графитовыми пластинами, а также другими огнеупор-
ными материалами, которые укрепляют обмазкой, состоящей из
кварцевого песка (85%), замешанного на жидком стекле (15%).
Сварку серого чугуна выполняют с предварительным общим
или местным подогревом деталей (горячая сварка) или без него
(холодная сварка). Выбор способа сварки зависит от требований
к прочности, плотности и обрабатываемости шва, а также от
размеров и конфигурации детали.
Горячая сварка дает наиболее прочный, плотный и хорошо
обрабатываемый шов. Ее используют для устранения дефектов
на ответственных, сильно нагруженных деталях: заварки трещин
и обломов цилиндров, картеров компрессоров, приварки частей
корпусов, лап вспомогательного оборудования, наплавки изно-
шенных поверхностей трения. Кромки шва зачищают зубилом
106
или напильником (снимают литейную корку), а при толщине
стенок более 4 мм разделку кромок производят под V-образный
шов с углом 90°. При заварке трещин на их концах высверливают
отверстия диаметром 6—8 мм. Подготовленную деталь нагревают
в электрической или газовой печи: температура разогрева мелких
деталей 300—400 °C (можно подогревать сварочной горелкой),
крупных 600—650 °C. Скорость разогрева крупных и сложных
деталей не должна превышать 150 °C в час. Разогретые детали
укрывают асбестом, кроме мест наложения шва, а затем произво-
дят сварку. Для обеспечения в наплавленном металле структуры
чугуна целесообразно применять газовую горелку с чугунной
присадкой с использованием ацетилена или газа-заменителя.
Для устранения дефектов размером от 30—60 см2 на предвари-
тельно обработанных отливках сварку ведут по наплавленному
металлу с предварительным нагревом отливок. Для исправления
дефектов площадью 10—25 см2 на окончательно обработанных
поверхностях сварку проводят без расплавления основного ме-
талла. Для газопламенной сварки и пайки-сварки разработан
новый прутковый материал ПЧН-3 (ТУ 2-043-1010—84). Наплав-
ленный им металл имеет твердость НВ 180—220. Для газопла-
менной сварки рационально использовать прутки диаметром 8,
10, 12 мм, при пайке-сварке — диаметром 6 мм В качестве флюса
применяют отожженную буру или флюс МАФ-2, выпускаемый
Новосибирским заводом редких металлов. При сварке иа газах —
заменителях ацетилена — используют горелку ГЗ-ОЗ, переосна-
щенную специальными сменными мундштуками и инжекторами.
При финишной механической обработке для восстановления от-
ливок и деталей применяют газопорошковую наплавку. Процесс
осуществляется специальными самофлюсующимися порошковыми
сплавами типа НПЧ на основе черных и цветных металлов и
сплавов с карбидами, обеспечивающих повышенную износостой-
кость наплавок. Для наплавки чугуна выпускаются сплавы
ПГ-ЮН-04, ПР-Н90Д5СР, ПРН 55Д 40СР.
Холодная сварка чугуна может быть:
а) ручной дуговой штучными электродами;
б) механизированной дуговой с применением проволоки сплош-
ного сечения, порошковой проволоки;
в) низкотемпературной пайкой-сваркой с применением литой
чугунной присадки, присадки в виде проволоки, прутков из цвет-
ных металлов, порошкообразной присадки.
Ручная дуговая сварка штучными электродами на медно-нике-
левой основе, например МНЧ-2, применяется при несквозных
дефектах типа «раковина» небольших и средних размеров с макси-
мальной глубиной разделки 15—20 мм и площадью по наплавлен-
ному металлу до 30 см2 без наполнителя и до 60 см2 с наполни-
телем. Ручную дуговую сварку штучными электродами на железо-
никелевой основе применяют для устранения сквозных дефектов
типа «трещина» любой протяженности, несквозных дефектов типа
107
r.ru
«раковина» средних размеров, когда требуется высокая прочность,
хорошая обрабатываемость и твердость металла. Для этого при-
меняют электроды марки ОЗЖН-1. Ручную дуговую сварку
штучными электродами на никелевой основе с использованием
электродов ОЗЧ-З применяют как при сквозных, так и несквозных
дефектах, особенно в жестких контурах и облицовочных слоях,
при исправлении крупных дефектов в сочетании с электродами
ОЗЖН-1 или на основе стали.
Ручную дуговую сварку штучными электродами на медно-
стальной основе применяют для ликвидации дефектов сквозного
характера типа «трещина» различной протяженности. Сварку
выполняют электродами МНЧ-2 и ОЗЧ-З. Для восстановления
отливок и деталей из серого чугуна с обрабатываемой поверх-
ностью также применяют ручную дуговую сварку штучными элек-
тродами на основе легированной стали с карбидообразующими
элементами (например, марки ЦЧ-4). Завариваются несквозные
дефекты типа «раковина» небольших размеров с глубиной раз-
делки 15—20 мм.
Для восстановления тонкостенных отливок и деталей из
серого и высокопрочного чугуна с обработанными поверхностями
применяют механизированную дуговую сварку самозащитными
проволоками сплошного сечения, например ПАНЧ-11 и ПАНЧ-12.
Завариваются сквозные дефекты типа «трещина» в местах с тол-
щиной стенки 4—8 мм. Проволокой ЭП-777 на основе медно-
никелевого сплава заваривают как несквозные, так и сквозные
дефекты на деталях из серого чугуна с обрабатываемыми поверх-
ностями. Несквозные дефекты средних и крупных размеров в от-
ливках и деталях с толстыми стенками заваривают механизиро-
ванной дуговой сваркой самозащитной порошковой проволокой
марки ППНЧ-7.
Пайку-сварку с чугунной присадкой (ПЧН-1, ПЧН-2, ПЧН-3)
применяют для устранения несквозпых дефектов (до 12 см2) на
обработанных рабочих поверхностях изделий из серого чугуна.
Пайку-сварку присадкой самофлюсующимнся порошковыми спла-
вами типа НПЧ применяют для заварки несквозных дефектов
глубиной до 5 мм и площадью по наплавленному металлу до
20 см® на рабочих,, окончательно обработанных поверхностях
и для наплавки тонких слоев.
Холодная сварка чугуна комбинированными электродами поз-
воляет получать сварные швы с высокими физико-механическими
свойствами и хорошей обрабатываемостью. Стержни комбиниро-
ванных электродов изготовляют из медно-железных сплавов (элек-
троды ОЗЧ-1), железоникелевых сплавов, медных сплавов.
Шов представляет собой смесь железоуглеродистого сплава
с медью, никелем или другим цветным металлом. Прочность
соединения шва с основным материалом обеспечивается диффу-
зией цветного металла в мпкропоры чугуна.
108
Сварку и наплавку деталей из алюминия и его сплавов (для
холодильных аппаратов, трубопроводов, компрессорных машин)
выполняют электродуговым способом в среде защитных газов —
аргона или гелия. Наибольшее распространение получила аргоно-
дуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом (тем-
пература плавления вольфрама 3377 °C) током обратной поляр-
ности (ток прямой полярности разрушает электрод). Аргон тяже-
лее воздуха, струя его хорошо защищает дугу и зону сварки
от вредного воздействия азота и кислорода атмосферы. Дуга
в аргоне стабильна при сварке как постоянным, так и переменным
током. Аргонная среда способствует разрушению окисных пленок
алюминия, образующихся на поверхности сварочной ванны.
Режимы сварки цветных металлов и сплавов и выбор электродов
приведены в работе [12].
Отечественная промышленность выпускает совершенные аппа-
раты для аргонодуговой сварки и наплавки УДАР-300 (сварочный
ток от 50 до 300 А) и УДАР-500. Этими аппаратами обычно осна-
щают цехи по ремонту мелких и средних компрессоров (аппа-
ратов).
Для восстановления деталей компрессоров широко применяют
наплавку — нанесение слоя металла на металлическую поверх-
ность путем плавления присадочного материала теплотой кисло-
родно-ацетиленового пламени, электрической плазменной дуги
или другим способом.
Наплавка имеет ряд преимуществ по сравнению с другими
методами поверхностной обработки:
1) возможность нанесения металлического покрытия большой
толщины, что особенно эффективно при восстановлении деталей
с большим износом;
2) высокая производительность, особенно при наплавке валов,
сосудов с помощью ленточных электродов;
3) простота конструкции и транспортабельность оборудова-
ния, что позволяет ремонтировать изношенные детали на местах
эксплуатации, в небольших цехах, участках, а также в полевых
условиях;
4) отсутствие ограничений по размерам наплавляемых поверх-
ностей изделий;
5) не требует высокой квалификации сварщика;
6) возможность нанесения износостойкого покрытия на основ-
ной металл любого состава.
При упрочнении закалкой, азотированием и другими анало-
гичными способами эффект упрочнения достигается для металлов
определенного состава. При наплавке состав и свойства основного
металла не имеют большого значения. Если основной металл
имеет низкую свариваемость, предварительно наносят подслой
низкоуглеродистой стали, а затем наплавляют слой износостой-
кого (твердого) металла. Однако метод наплавки имеет недостатки,
которые следует учитывать при выполнении работ: ухудшение
109
r.ru
свойств наплавленного слоя из-за перехода в него элементов
основного металла; деформация изделия; трудности наплавки
небольших изделий сложной формы. Для сохранения точности
формы и размеров наплавленного изделия наплавку необходимо
производить при закреплении изделия, исключающем его де-
формацию, а также проводить последующую механическую обра-
ботку до требуемых размеров. Для этого следует предусмотреть
припуск при наплавке для последующей механической обработки.
Для наплавки в зависимости от ее назначения используют
следующие наплавочные материалы.
1. Покрытые электроды для дуговой плавки используют в виде
стержней с нанесенным на них покрытием, продукты сгорания
и разложения которого обеспечивают защиту дуги и ванны
жидкого металла от окружающего воздуха. Электродный стер-
жень изготовляют из проволоки диаметром 3,2—8 мм. Если не-
возможно изготовить проволоку, наплавляемый материал (на-
пример, карбид вольфрама) используют в виде порошка, которым
заполняют стальные трубки. В соответствии с ГОСТ 9466—75
определены следующие виды покрытий: А — кислое, Б — основ-
ное, Р — рутиловое, Ц — целлюлозное, П — прочие виды, Ж —
с содержанием в покрытии более 20% железного порошка [12].
В японской промышленности применяют три вида покрытий
электродов, предназначенных для износостойкой наплавки основ-
ного типа: фтористо-кальциевое, высокорутиловое и карбонатно-
рутиловое [39]. Главным компонентом состава основного покры-
тия служит карбонат, к которому добавляют флюорит (плавиковый
шпат) и ферросилиций. Исследования показали, что эти три по-
крытия наиболее технологичны при наплавке. При наплавке
электродами с покрытиями основного типа снижается опасность
возникновения трещин. Наплавка электродами с высокорутило-
вым покрытием, содержащим до 35% диоксида титана, отличается
стабильностью горения дуги, отсутствием разбрызгивания, обра-
зованием равного валика наплавляемого металла, что сокращает
последующую механическую обработку.
2. Проволока сплошного сечения для автоматической и полу-
автоматической наплавки под флюсом и в среде защитного газа
и порошковая проволока. При автоматической дуговой наплавке
под флюсом используют проволоку, сердцевина которой запол-
нена порошковым сплавом, а при автоматической и полуавтома-
тической наплавке в среде углекислого газа и открытой дугой
применяют проволоку, сердцевина которой содержит раскисли-
тели, шлакообразующие компоненты, стабилизаторы дуги и по-
рошковые сплавы. Марки проволок, их состав, режимы наплавки
в зависимости от материала изделий подробно описаны в ра-
боте [12]
3. Ленточные электроды. Наплавку ленточными электродами
производят обычно способом дуговой сварки под флюсом. Для
наплавки антикоррозионных покрытий применяют ленты из леги-
110
рованных сталей и сплавов для износостойкой наплавки слоев
твердого сплава; ввиду невозможности изготовления из такого
сплава холоднокатаной ленты используют порошковую ленту,
представляющую собой оболочку из низкоуглеродистой стали
с сердцевиной, заполненной шихтой из легирующих и шлако-
образующих компонентов.
4. Флюсы, применяемые для автоматической наплавки, по-
добно электродному покрытию способствуют стабилизации дуги,
обеспечивают защиту ее от окружающего воздуха, протекание
химических реакций в процессе наплавки. При наплавке исполь-
зуют флюсы трех видов: керамические, плавленые и смешанные.
Марки флюсов и их характеристики приведены в работе [12].
Смешанные флюсы (флюсовые смеси) получают путем смешения
плавленых и керамических флюсов и порошкового сырья разного
состава и необходимой пропорции.
5. Порошковую проволоку получают путем заполнения флю-
сующими металлическими порошками тонкостенной металличе-
ской оболочки с последующей обработкой ее для придания формы
проволоке.
Газовая наплавка ацетилено-кислородным пламенем про-
текает при частичном оплавлении основного металла высоко-
температурным пламенем, образующимся при сжигании смеси
горючего газа с кислородом. Используют газовую горелку с со-
плом большого диаметра, нагревая основной металл науглерожи-
вающим пламенем. При сжигании газовой смеси, обогащенной
ацетиленом, на поверхности металла оседают частицы восста-
новленного углерода, образуя тонкий науглероженный слой
(толщиной 0,02 мм). Вследствие снижения точки плавления ме-
талла науглероженного слоя расплавление происходит только
в поверхностном слое. Возникновение этого явления, называ-
емого запотеванием, свидетельствует о готовности основного
металла к газовой наплавке. Однако науглероживание поверх-
ности при наплавке этим способом повышает содержание углерода
в наплавленном металле, снижая его механические свойства
и коррозионную стойкость. В связи с этим такой способ следует
применять при наплавке высокохромистых сплавов иа основе
железа, стеллита и других высокоуглеродистых наплавочных
материалов. Детали из сталей, для которых науглероживание
противопоказано, наплавляют с помощью плавящихся вольфрамо-
вых электродов в среде инертного газа.
При дуговой наплавке применяют стержневые покрытые элек-
троды. Преимущества этого способа наплавки — низкая стоимость
оборудования и возможность выполнения наплавки вручную —
обеспечивают широкое его применение для наплавки черных
и цветных металлов.
Ручная наплавка уступает автоматическим и полуавтомати-
ческим способам по скорости выполнения процесса, но имеет
преимущества:
111
r.ru
а) возможность наплавки изделий сложной формы;
б) возможность выбора наплавочного материала, наиболее
пригодного для конкретного назначения из широкого ассорти-
мента покрытых наллавочных электродов;
в) транспортабельность оборудования, позволяющая выпол-
нять наплавку в полевых условиях, на местах эксплуатации
оборудования.
При дуговой наплавке под флюсом дуга при наплавке элек-
тродными материалами (проволокой, лентой и др.) скрыта под
слоем гранулированного флюса, предварительно насыпаемого на
поверхность основного металла. Способ характеризуется высокой
производительностью при хорошем качестве наплавляемого ме-
талла, не требует высокой квалификации сварщика. Недостатки
способа: высокая стоимость оборудования и непригодность для
наплавки мелких изделий сложной формы.
При многоэлектродной наплавке дуга возникает между двумя
электродами. Преимущество этого способа связано с косвенным
дуговым нагревом основного металла, обеспечивающим неболь-
шое его проплавление, и с высокой скоростью плавления элек-
тродной проволоки. Использование нагрева проволоки электро-
сопротивлением при дуговой наплавке под флюсом характери-
зуется тем, что увеличение вылета электродной проволоки сопро-
вождается повышением скорости наплавки и снижении^ степени
влияния основного металла на состав наплавленного слоя.
При наплавке ленточным электродом дуговую наплавку под
флюсом осуществляют с помощью электрода в виде широкой
стальной ленты, располагаемого в процессе наплавки практически
под прямым углом к основному металлу (рис. 23). Преимущества
этого метода: получение плоского валика наплавленного металла
большой ширины (примерно равной ширине ленточного элек-
трода); возможность наплавки слоя требуемой толщины за один-
два прохода, что обусловлено малой
глубиной проплавления основного
металла и в связи с этим незначи-
тельным влиянием его на состав на-
плавленного слоя (доля разбавления
составляет 10—20%); высокая про-
изводительность. Способ широко при-
меняют для наплавки коррозионно-
стойкой стали. Производительность
его может быть повышена увеличени-
ем ширины ленточного электрода и
применением многоэлектродных голо-
вок. На практике используют лен-
точные элект роды шириной до 180 мм,
однако при наплавке постоянным то-
ком увеличение размеров наплавоч-
ной ванны сопровождается наруше-
112
Рис. 23. Схема наплавки лен-
точным электродом:
/ — сварочный источник питания;
2 — источник переменного тока на-
магничивания; 3 — ленточный
электрод; 4 •— наплавляемая де-
таль
нием формы наплавляемого валика. Проблему решают использо-
ванием способа наплавки в магнитном поле. Для интенсифи-
кации процесса и улучшения качества наплавки вокруг элек-
трода располагают намагничивающий контур (см. рис. 23), по
которому пропускают переменный ток, создающий электро-
магнитные колебания в расплавленном металле сварочной
ванны. При наплавке лентой шириной 75 мм и толщиной
0.4 мм, сварочном токе 1200 А, напряжении дуги 27 В, ско-
рости наплавки 15 см/мин, токе намагничивания 1 А и ча-
стоте 10 Гц ширина сварочного валика составляет 82 мм, а тол-
щина 5,0 мм. Намагничивающий контур изготовлен из медного
провода диаметром 1—2 мм. При наплавке или сварке без исполь-
зования намагничивающего контура в наплавленном слое обра-
зуются множественные дефекты типа подрезов, несплавлений
и наплывов. Способ можно применять как для нанесения износо-
и коррозионно-стойких слоев, так и для подварки плакирующего
слоя в сварных соединениях биметаллов.
Наплавка без защитной среды (открытой дугой) осуществляется
проволокой сплошного сечения или порошковой проволокой
при отсутствии подачи флюса или защитного газа в зону дуги.
Наибольшее распространение нашел способ наплавки порошковой
проволокой. Преимущества наплавки открытой дугой порошковой
проволокой следующие: простота технологии и оборудования
(отсутствие флюса, защитного газа), возможность наплавки в по-
левых условиях (ветер не влияет на процесс наплавки), простота
введения легирующих элементов в наплавленный металл, состав
которого можно регулировать в широких пределах. Обычная
электродуговая и газовая наплавка изношенных поверхностей
стальных осей, валов и других деталей вызывает их деформацию
вследствие возникновения тепловых напряжений. Хорошие ре-
зультаты наращивания металла на цилиндрические поверхности
дает вибродуговая наплавка (рис. 24).
Медленно вращающаяся деталь 4 периодически (с частотой
50—100 периодов в секунду) входит в соприкосновение с находя-
щимся под током электродом — проволокой 1, поступающей из
кассеты 9. В момент соприкосновения происходит короткое замы-
кание, ток возрастает, температура контактирующих поверхностей
резко повышается и происходит контактная сварка. Большая
Масса наплавляемой детали 4 способствует более быстрому отводу
теплоты, чем тонкий электрод, поэтому место сварки остывает
быстрее и зона высокой температуры на электроде оказывается
на расстоянии 1—3 мм от места контакта. Усилием вибратора
электродная проволока в этом месте отрывается, а часть ее, при-
варенная к детали, образует наплавленный слой. В момент раз-
рыва электрода за счет энергии магнитного поля обзрауется
искровой разряд.
Изменяя индуктивную емкость цепи включением определен-
ного числа витков дросселя, получают разрядную дугу необхо-
113
chipmaker.ru
Рис. 24. Схема вибродуговой наплавки:
1 — проволока; 2 — вибрационная головка; 3 — охлаждающая трубка; 4 — наплав-
ляемая деталь; 5 — электромагнит; 6 — двигатель; 7 — редуктор; 8 — подающий ролик;
9 — кассета; 10 — прижимной ролик; 11 — пружина
димой продолжительности горения. Дуга оплавляет кромки обо-
рванного электрода, что способствует образованию ровного слоя
наплавленного металла. Вследствие вибрации происходит чере-
дование наплавки и холостого хода детали. Амплитуда колебаний
конца проволоки 1 зависит от ее диаметра и напряжения дуги
и может составлять 1,2—2,5 мм. Наконечник головки 2 при-
водится в колебательное движение с помощью пружины 11 и
электромагнита 5, питаемого переменным током. Для непрерывной
подачи проволоки 1 головка имеет специальный механизм, со-
стоящий из двигателя 5, редуктора 7, подающего ролика 8 и при-
жимного ролика 10. В ремонтной практике используют напла-
вочные головки с электромагнитным вибратором (УАНЖ-5;
УАНЖ-6; ВДГ-5 и др.). Частота вращения детали 4 составляет
0,5—1,5 об/мин. Головка перемещается вдоль наплавленной
детали со скоростью (1,2—2) d мм/об, где d — диаметр проволоки.
В зону наплавки по трубке 3 подается охлаждающая жидкость
(4—6%-ный раствор кальцинированной соды), защищающая зону
от воздействия кислорода и азота воздуха. Общий нагрев детали
не превышает 60—90 °C, что не вызывает ее коробления. Наи-
большая зона термического влияния не превышает 1 мм.
Вибродуговой наплавкой можно наращивать поверхности
стальных деталей диаметром от 15 до 200 мм. Толщина одного
наплавленного слоя может быть доведена до 3 мм Твердость слоя
в зависимости от материала электрода 36—61 HRCg. Для вибро-
дуговой наплавки используют токарно-винторезные станки, пере-
оборудованные с целью уменьшения частоты вращения шпинделя
114
Рис. 25. Схема плазменной
наплавки:
1 — вольфрамовый электрод:
2 — упрочняемый металл; Л —
плазмообразующий газ; Б —
легирующий порошок; В —
вспомогательная дуга; Г — за-
щитный газ; Д — частично опла-
вленный легирующий поток;
Е — основная дуга
до 0,5—1,5 мин. В суппорте станка
вместо резца укрепляют вибрационную
головку с кассетой 9 для электродной
проволоки (см. рис. 24).
С помощью вибродуговой наплавки
восстанавливают многие детали компрес-
соров (шатунные шейки коленчатых ва-
лов, рабочие поверхности штоков).
Кроме отмеченных преимуществ, виб-
родуговая наплавка:
а) позволяет восстановить первона-
чальные размеры шеек валов, у кото-
рых допускаемый износ составляет де
сятые доли миллиметра, и сохранить
взаимозаменяемость подшипников;
б) не требует специальной подго-
товки поверхности, кроме очистки ее от
грязи, масла и промывки;
в) позволяет за один проход полу-
чить слой толщиной 0,5— 3 мм;
г) имеет высокую производительность
(2,6 кг/ч при скорости расплавления про-
волоки диаметром 2 мм порядка 100 м/ч).
При плазменной наплавке между
основным металлом и электродом го-
релки (катодом) возникает электрическая дуга, обеспечиваю-
щая переход в плазменное состояние газа, подаваемого в зону
дуги. Из сопла горелки истекает высокотемпературная плаз-
менная струя, обеспечивающая плавление наплавочного ма-
териала. Схема плазменной наплавки вольфрамовым электродом
приведена на рис. 25. Для образования плазмы используют смесь
гелия (75%) с аргоном (25%), а в качестве защитного газа при-
меняют аргон. Плазменной наплавкой можно получать слой
требуемой толщины с малыми допусками. Слой толщиной от 0,25
до 5 мм можно получить за один проход Перед наплавкой поверх-
ность детали нагревают газовой горелкой до 350 °C.
Восстановление деталей типа валов электроконтактной на-
плавкой состоит в приварке к поверхности деталей покрытия
мощными импульсами тока. В точке действия импульса тока
происходит расплавление металлов покрытия и детали. При этом
металл покрытия расплавляется не по всей толщине, а в тонком
поверхностном слое в месте контакта с деталью. В качестве по-
крытия используют стальную ленту толщиной 0,4—1 мм или
проволоку диаметром 1.6—2 мм.
Технология наплавки включает в себя следующие операции:
зачистку наплавляемой поверхности абразивным кругом;
установку наплавляемой поверхности деталей в горизонталь-
ное положение (с помощью специальных приспособлений);
115
chipmaker.ru
Таблица 18. Режим термообработки деталей после наплавки стеллита
Сталь Режим термообработки
Температура, °C Охлаждение
Углеродистая Низколегированная Высокохромистая 620—650 650—700 650—700 Замедленное
Коррозионно-стойкая 950—1100 Быстрое
измерение износа детали и сопоставление ее размеров с тре-
буемыми;
предварительный подогрев (нагрев до 150 °C);
наплавку с периодическим измерением толщины наплавлен-
ного слоя;
окончание наплавки в момент, когда толщина слоя обеспечи-
вает получение требуемого размера с учетом припуска на последу-
ющую механическую обработку;
проверку правильности выполнения наплавки;
последующую термообработку для снятия напряжений при
температуре около 600 °C (табл. 18), для некоторых деталей
(рычагов, подвесок, кронштейнов) термообработку после наплавки
не производят;
механическую обработку детали под окончательный размер;
контроль качества наплавки.
Для газопорошковой наплавки применяют специальные аце-
тиленокислородные горелки: ГН-1—малой мощности; ГН-2 —
средней мощности для наплавки и напыления кулачков, шестерен,
валов; ГН-3 — большой мощности для напыления поверхностей
большой протяженности. Для наплавки применяют порошки:
самофлюсующиеся гранулированные сплавы Сг—В—N1 и экзо-
термические реагирующие композиции. Наплавка экзотермически
реагирующих композиций применяется для защиты и ремонта
оборудования. Не требуется подогрев детали. Металл основы
в процессе напыления не нагревается (максимальная температура
нагрева детали 200—250°C). Толщина наплавленного слоя от 0,1
до 5 мм в зависимости от типа применяемой горелки. После на-
плавки требуется механическая обработка до заданных размеров.
Дополнительные сведения о применении сварки и наплавки
при ремонте, а также об используемом оборудовании приведены
в работе [1 ].
12. Восстановление форм и размеров деталей
путем нанесения покрытий
Одним из методов восстановления начальных размеров деталей
является нанесение на изношенные поверхности деталей покрытий
из металлов, композиционных или комбинированных материалов.
116
Рис. 26. Схемы металлизационных головок для газоплазменного напыления
НМ в виде проволоки (а) и порошка (б):
1 — проволока; А — канал подвода горючего газа н кислорода, Б — канал подвода
воздуха, В — канал подачи порошка
Так как выход из строя узлов чаще всего происходит в результате
износа контактирующих поверхностей трения, то для восста-
новления размеров деталей подбирают покрытия с антифрик-
ционными и упрочняющими свойствами, что повышает срок
службы и межремонтный цикл восстановленных деталей.
Применение антифрикционных материалов решает также про-
блему смазывания, снижения потребления нефти (сейчас при-
меняется около 8 млн т в год нефтяных смазочных масел), умень-
шения загрязнения окружающей среды.
В качестве покрытий применяют практически все металлы
и их сплавы: алюминий и его сплавы марок АД1, АМП, АМг
(ГОСТ 6132—79, 7871—75, 4784—74), цинк, никель, хром, медь,
олово и др.
Наибольшее распространение в ремонтной практике получили
способы металлизации напылением: газоплазменным, электро-
дуговым, плазменным.
Процесс формирования металлизационных покрытий склады-
вается из нескольких стадий: подачи материала в рабочее про-
странство, диспергирования его, придания образующимся части-
цам большой скорости, соударения разогретых частиц с основой,
охлаждения осаждаемых частиц с основой, охлаждения осажда-
емых частиц и всего покрытия в целом
При газоплазменном напылении в головку металлизацион-
ного аппарата (рис. 26, а) по каналу А поступает смесь горючего
газа и кислорода, воспламеняемая на выходе из сопла. По кана-
лам Б подводится сжатый воздух, необходимый для распыления
и переноса частиц металла. В качестве напыляемого материала
(НМ) в зависимости от типа аппарата применяют проволоку 1
или порошок, подводимый в канал В (рис. 26, б). Широкое рас-
пространение в СССР получили аппараты марок МГИ-5, разрабо-
танные во ВНИИАВТОГЕНМАШе. Аппараты работают на ацети-
лене, метане, пропан-бутане и других горючих газах. Металли-
зационный аппарат (ручной) состоит из механизма подачи про-
117
chipmaker.ru
Рис. 27. Распылительная головка электроду-
гового металлизационного аппарата:
направляющие пластины; 2 — прижимные
пластины; 3 — проволочные электроды; 4 — воз-
душное сопло
волоки, регулятора скоро-
сти подачи проволоки, рас-
пылительной головки. Для
подвода газов и их смеши-
вания применяют систему
разряжения (принцип ин-
жектирования). Вручную
наносят покрытия путем
поспедовательного пере-
движения головки аппара-
та по участку поверхности.
Преимущества газо-
плазменного способа: ком-
пактная и простая в обра-
щении аппаратура, воз-
можность работы в полевых условиях, на небольших участ-
ках, в цехах, в любых местах эксплуатации изделий, высо-
кие физико-химические свойства металлизационных покрытий,
в частности прочность сцепления напыленного слоя с основой,
малая пористость, а также то, что в процессе напыления
металл не подвергается термической обработке, поэтому в нем
не происходят структурные превращения, нет усадки, уве-
личения или коробления, что особенно важно при восстанов-
лении размеров деталей. Однако газоплазменный способ требует
использования дополнительного оборудования и материалов (аце-
тиленовые горелки, карбид кальция, кислород), представляющих
опасность при ведении работ в пожароопасных местах.
При электродуговом способе металлизации НМ подаегся в рас-
пылительную головку (рис. 27) в виде проволоки 3, направляемой
пластинами 1
Между проволоками 3 возбуждается электрическая дуга.
По мере плавления концов электродов, по которым проходит
электрический ток, происходит их выдвижение с помощью спе-
циального механизма. Жидкий металл сдувается с концов про-
волоки электродов струей сжатого воздуха из сопла 4 и дробится
на мельчайшие частицы, которые, двигаясь.с большой скоростью
под действием потока сжатого воздуха, ударяются о шероховатую
поверхность, заполняют все неровности и образуют металлиза-
ционный слой. Вместо двух проволок можно использовать три
и подавать на них ток от трехфазного источника тока. В этом слу-
чае образуется сочетание электрических дуг, горящих между
концами разных проволок. Установка для напыления электро-
дуговым способом состоит из системы питания сжатым воздухом,
металлизационного аппарата и источника тепловой энергии.
Аппараты серийно выпускаются в двух вариантах: для ручной
метал тизации и для станочных работ. Широкое распространение
получил ручной элек.'родуговой аппарат ЭМ-10, предназначенный
всех вцдог ручных работ, а также ЭМ-14, который отличается
Газ
ВоВа
Bola
а) Ч)
Рип. 28. Схемы головок для плазменного напыленид НМ в виде порошка (а)
и проволоки (б):
А — плазмообразующий канал; 1 — катод; 2 — анод
более совершенной распылительной головкой и наличием охва-
тывающего головку воздушного колпака, что повышает стабиль-
ность горения дуги. Для станочных работ по металлизации се-
рийно выпускаются электродуговые аппараты ЭМ-12.
Преимущества электродуговиго способа: высокая производи-
тельность процесса, возможность наносить покрытия на крупно-
габаритные изделия, простота устройства аппарата, маневрен-
ность, легкость в управлении, стабильность процесса металлиза-
ции при длительных и непрерывных режимах работы, получение
плотных покрытий с высокими физико-химическими характери-
стиками, хорошее сцепление покрытия с металлом.
Плазменная металлизация состоит из транспортирования рас-
плавляемого материала в плазменную струю, плавления в струе
плазмы и нанесения разогретых часгиц на металл. Для получения
плазменной струи используют электрическую дугу постоянного
тока.
Устройство наиболее часто применяемых головок для плазмен-
ного напыления показано на рис. 28, а и б. Электрическая дуга
окружена газовой оболочкой под высоким давлением Нагрев
газа плазменной струи происходит за счет энергии, выделяющейся
в столбе потока. В результате теплового и силового воздействия
высокотемпературной струи происходят нагрев, распыление и
ускорение транспортирования материала. При нагреве материала
(проволоки) на ее конце образуется жидкая капля металла. В ре-
зультате распыления капли происходит резкое увеличение по-
верхности распыляемой проволоки. Плазменная струя разгоняет
119
chipmaker.ru
частицы распыляемого материала до определенной скорости плаз-
менного потока. Универсальность плазменного способа заклю-
чается в том, что только им можно наносить покрытия из таких
различных материалов, как окислы, карбиды, пластмассы и т. д.
Преимущества способа: высокая производительность процесса
и возможность нанесения покрытий на крупногабаритные изделия
и изделия сложной формы; легкость управления процессом;
способность сохранять особенности структуры и свойства металла
(подложки); использование в плазменных горелках газов, не
содержащих кислород, что уменьшает окисление распыляемого
материала и металла (подложки). Однако при данном способе
напыления применяют громоздкое нетранспортабельное обору-
дование (ламповые генераторы, газовая арматура), дорогостоящие
и дефицитные материалы (вольфрам и лантанированные элек-
троды, аргон, гелий и др.).
Серийно выпускают установки плазменного напыления: УМП-5
(разработаны во ВНИИАВТОГЕНМАШе); УПУ-ЗМ и др. Уста-
новка УМП-5 рассчитана на напыление материалов только в виде
порошка. Ее преимущества: простота конструкции, малая масса,
небольшие размеры горелки, дешевизна газа (азот).
Применение плазменного напыления позволяет значительно
увеличить срок службы деталей. Так, плазменное напыление
поверхностей гильз цилиндров для защиты от кавитации повышает
срок службы гильз с 6 до 26 тыс. ч.
Представляет интерес новый технологический метод напыле-
ния — импульсно-плазменный, разработанный в Институте
сверхтвердых материалов АН УССР (г. Киев). Переход от ста-
ционарного нанесения порошковых покрытий к импульсному
позволяет усилить динамическое воздействие плазмы на напыля-
емые частицы при сохранении общих затрат энергии. Это приводит
к увеличению скорости частиц и, как следствие, к увеличению
прочности сцепления покрытия с основой. Для реализации про-
цесса создана установка «Импульс», выпускаемая серийно.
Электролитическое наращивание покрытий широко применяют
в ремонтной практике.
Хромированием восстанавливают поршневые кольца, кольца
подшипников качения, упрочняют рабочие поверхности гильз,
цилиндров, поршневых колец. В ремонтной практике используют
универсальный электролит с содержанием на 1 л раствора 250 г
хромового ангидрида, 2,5 г серной кислоты. Температура раствора
50—60 °C. Используют нерастворимые аноды из свинца или
сплава, содержащего 92—93% свинца и 7—8% сурьмы, толщина
анодов 8—15 мм, расстояние до восстанавливаемой детали 40—•
50 мм. Толщина наносимого покрытия не более и,3 мм.
Осталивание применяют для восстановления деталей с боль-
шим износом (до 3 мм) и для наращивания поверхностей под
неподвижные посадки. Скорость осаждения металла в 5—6 раз
выше, чем при хромировании. Электролит содержит двухлористое
120
железо (FeCI8-4H2OJ — 300—360 г/л и соляную кислоту НС! —
1,5 г/л. В качестве анода используют пластины из малоуглеро-
дистой стали. К недостаткам метода следует отнести снижение
усталостной прочности до 30% 1101.
Перспективен новый метод — механическое оцинкование, пред-
ставляющий собой нанесение покрытия из цинка на поверхность
детали путем механического обтирания с помощью мелких стек-
лянных шариков.
Оцинкование производится следующим образом: одинаковые
детали, на которые наносится слой цинка, вращаются в барабане,
напоминающем бетономешалку, вместе с мелкими шариками
и реагентами. Вследствие вращательного движения стеклянные
шарики напрессовывают порошок цинка на поверхность обраба-
тываемых деталей. Оборудование механического оцинкования
значительно меньше и по габаритам и по массе, чем оборудование
для цинкования электролитическим способом соответствующей
производительности. Размеры самой большой установки для
механического оцинкования: смесительный барабан объемом 3 м3
и производительностью 500—1000 кг/ч занимает площадь 60 ма.
Покрытия этим способом наносятся на изделия из стали, масса
которых не более 1 кг, например пружины, шайбы, амортиза-
торы, втулки, шестерни и др.
Преимущества метода: при нанесении покрытия не возникает
водородной хрупкости, риск разрушения деталей минимален,
покрытие равномерное толщиной 10—75 мкм, для покрытий
можно использовать смеси олово — цинк, кадмий — цинк, обес-
печивающие лучшую защиту от коррозии.
Толщину покрытий можно регулировать, что способствует
снижению эксплуатационных расходов. Механическое оцинкова-
ние безопасно для окружающей среды, так как в процессе его
нанесения не применяются опасные вещества — цианиды, сточных
вод на единицу продукции значительно меньше, чем при тради-
ционных методах, а очистка этих стоков более легкая и экономич-
ная. Потери сырья в производстве незначительны.
При нанесении покрытий в режиме псевдоожижения нагретое
изделие помещают в среду мелкого порошка защитного металла,
находящегося в псевдоожиженном состоянии, т. е. в состоянии
быстрого движения, аналогичного кипению жидкости. Частицы
порошка, прикасаясь к нагретому металлу, оплавляются и обра-
зуют пленки. Этим методом можно наносить виниловые, эпоксид-
ные смолы, найлон, полиэтилен на детали очень сложных про-
странственных форм
Для восстановления поверхностей деталей, входящих в состав
узлов трения, применяют полимерные и композиционные мате-
риалы. Так, в результате использования композиций кремний-
органических смол К-400, К-300 и различных наполнителей
получены новые антифрикционные материалы .для узлов трения.
Композиция К-400 работоспособна при температуре от —60
121
chipmaker.ru
до +400 °C. Композицию наносят в холодном состоянии, а затем
подвергают термообработке при 100 °C в течение 4—6 ч. При-
меняют вместо баббита Б-83, бронзы БрОЦС-5-5-5 во вкладышах
подшипников шатунов [14].
Большое распространение при ремонтах находят эпоксидные
компаунды. Их используют для заделки раковин, пробоин, пор,
а также в качестве материала покрытий и клеев. В качестве свя-
зующего наибольшее распространение находят эпоксидные смолы
марок ЭД-5, ЭД-6, ЭД-16, ЭД-40. В качестве отвердителей исполь-
зуют аминные отвердители (УП-0617, УП-0620). Для интенсифи-
кации процесса отверждения применяют катализаторы на основе
трехфтористого бора (УП-605/1Р, УП-605/ЗР). В качестве на-
полнителей используют порошки маршаллита, черного или сереб-
ристого графита, сернистого молибдена и др. Подбором наполни-
телей достигаются требуемые качества покрытия и физико-меха-
нические свойства. Композиционные материалы на основе
эпоксидных смол обладают высокой адгезией практически ко
всем материалам. Однако они медленно затвердевают (сутки),
а процесс полимеризации продолжается до 20 сут. Пластмассы
на основе АСТ-Т быстро затвердевают, но обладают низкой адге-
зией, что требует очень тщательного и трудоемкого процесса под-
готовки покрываемой поверхности. Новый материал СХЭ-2 пред-
ставляет собой композит, сочетающий в себе преимущества
эпоксидных смол (высокую адгезию) и акрилатов (быстрое затвер-
девание). Акрилат СХЭ-2 поставляется в виде порошка и жидкости
и представляет собой композицию холодного отверждения. Про-
должительность отверждения 10—30 мин.
В МИНХ и ГП им. И. М. Губкина разработано покрытие на
основе эпоксидной смолы ЭД-20, содержащей в качестве напол-
нителей 40 масс. ч. маршаллита и 30 масс. ч. графита. Детали
с таким покрытием показали хорошую работоспособность в усло-
виях трения. Эффективными покрытиями являются композиции
на основе эпоксидных и полиамидных порошковых материалов.
Они длительно сохраняют высокую адгезию к материалам, обла-
дают значительной стойкостью к изнашиванию и другим видам
механического воздействия, технологичны при нанесении покры-
тий и ремонтах.
Для покрытий внутренних поверхностей насосно-компрессор-
ных труб (НКТ) в отечественной промышленности используют
эпоксидные, поливинилацетатные, эпоксидно-фенольные и эпо-
ксидно-каменноугольные жидкие материалы горячей сушки.
Фирмы США используют для защиты НКТ эпоксидные и эпо-
ксидно-фенольные порошковые материалы. Порошки наносят на
слой фенольной грунтовки толщиной 0,025 мм, обеспечивающей
высокую адгезию покрытия к металлу. Общая толщина покрытия
0,2—0,5 мм. Полимерное покрытие также наносят на резьбовые
поверхности НКТ. Исследования, проведенные в МИНХ и ГП
им. И. М. Губкина, показали, что покрытия из эпоксидных и
122
порошковых материалов обеспечивают высокую герметичность
и коррозионную стойкость резьбового соединения НКТ.
В Институте химии высокомолекулярных соединений АН УССР
создан ряд конструкционных клеев серии «Спрут» на основе
акрилатных и полиэфирных смол. В состав клея входят реак-
ционно-способные поверхностно-активные вещества. Новый
состав «Спрут-4» успешно использован для ремонта корпусов
центробежных насосов, подвергшихся повышенному абразив-
ному изнашиванию. Преимуществом состава «Спрут-4» является
высокая технологичность. Состав готовят на месте проведения
ремонтных работ при последовательном смешивании составля-
ющих компонентов композиции до образования пасты. Компози-
цию наносят на изношенные поверхности шпателем. Толщину
покрытия проверяют шаблонами. Работы можно проводить на
воздухе, в воде, в нефтепродуктах.
Основными материалами для покрытия рабочих колес и на-
правляющих аппаратов нефтяных скважинных центробежных
насосов являются эпоксидные порошковые краски П-ЭП-534,
ЭП-49ДЗ, лак ЭП-547, ЭП-154, порошковый полиамид ПА-12,
АП-1, пентапласт порошковый. Помимо защитных функций по-
крытие снижает шероховатость деталей проточной части, что
обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления
на 6—8%.
Разработаны самосмазывающиеся антифрикционные мате-
риалы на основе полимеров, используемые при ремонте. При-
менение полимеров позволяет повысить надежность машин, умень-
шить массу, сократить трудоемкость и затраты на изготовление
и ремонт в 5—10 раз. Новые самосмазывающие материалы-поли-
уретаны марок Д-З, Д-4 (ТУ 6-05-211-834—72) используются
в деталях трения. Их можно эксплуатировать при температурах
до 180 °C, морозостойкость—100 °C.
Для ремонта, а также изготовления деталей (запасных частей)
методами прессования и пресс-литья применяют ароматический
полиамид ф>енилин марки П-Cl (ТУ 6-05-221-101—71), поставля-
емый в виде мелкодисперсного порошка.
Для изготовления деталей пар трения используют полиэфир-
силоксаноуретан («Урсил») на основе полиэфира и кремний-
содержащего олигомера ОКД (износостойкий материал). Состав
«Урсил» готовят из следующих компонентов: уретановый пред-
полимер СКУ-ПФЛ-100, диамиды, кремнийорганический олиго-
мер ОКД, порошковая медь (ГОСТ 4960—75, ГОСТ 23463—79),
мелкодисперсный графит. Жидкий сополимер разливают в формы
открытого и полузакрытого типа и отверждают без давления при
120—130 °C в течение 2 ч. Состав можно использовать также и для
нанесения покрытий. Срок службы деталей трения увеличивается
в 5—6 раз.
Перспективным является применение при ремонте комбини-
рованных покрытий, сочетающих в себе металлизационные (алю
123
chipmaker.ru
миниевые или цинковые) и лакокрасочные покрытия. Комбини-
рованные покрытия имеют преимущесгва перед другими видами
покрытий: простота технологического процесса нанесения, воз-
можность нанесения покрытия на объекты сложной конфигура-
ции и крупных габаритов не только в заводских условиях, но
и непосредственно на монтажных и строительных площадках;
долговечность.
Технология нанесения покрытий состоит из следующих опера-
ций: подготовки поверхности, нанесения на нее металлизацион-
ного слоя и пропитки пористого металлизационного слоя лако-
красочным или полимерным материалом. Срок службы комбини-
рованных покрытий в 7—10 раз больше срока службы
лакокрасочных [5].
Новые покрытия ЕРОК-ЗОО можно наносить на неочищенную
поверхность металла, имеющую загрязнение в виде нефтяных
или масляных пятен, окалины или покрытую влагой. Покрытия
ЕРОК-311 применяют для напыления на сварные соединения
и клепаные швы, внутренние поверхности емкостей, ЕРОК-355
наносят спрейрами и используют для ремонта больших поверх-
ностей, ЕРОК-333 наносят щетками и используют при частичном
ремонте.
Перед нанесением большинства покрытий необходима под-
готовка поверхности. Поверхность, подлежащая покрытию,
должна иметь определенный параметр шероховатости. Оптималь-
ная величина параметра шероховатости поверхности не должна
превышать Rz = 40 мкм. При более высокой шероховатости
увеличивается расход материала покрытия, срок службы при этом
не увеличивается. Объясняется это тем, что на выступах микро-
неровностей плохо удерживается пленка покрытия, что приводит
к образованию очагов коррозии. Перед нанесением покрытия
поверхность детали должна быть тщательно очищена от загряз-
нений: ржавчины, заусенцев, окалины, формовочного песка, масел,
неорганических солей и т. д. Чем агрессивнее среда, в которой
эксплуатируется изделие, тем тщательнее должна быть подго-
товка его поверхностей. Методы подготовки поверхностей делятся
на механические и химические.
К механическим методам подготовки поверхностей относятся:
очистка ручным и механизированным инструментом, дробеструй-
ная обработка, обработка косточковой крошкой. Указанные ме-
тоды применяют для удаления заусенцев, окалины, очагов кор-
розии, покрытия или его следов. Преимущества методов:
а) возможность обработки поверхностей деталей, изготовлен-
ных из различных материалов (сталей, цветных металлов, пласт-
масс и т. д.);
б) создание оптимальной шероховатости поверхности, обеспе-
чивающей адгезию материала покрытия;
в) отсутствие солей на поверхностях очищаемой детали;
124
г) исключение из технологического процесса операции сушки
поверхностей.
Галтовкой во вращающихся барабанах удаляют заусенцы на
деталях из металла и пластмассы (например, мелких корпусных
деталях). На алюминиевых деталях удаляются заусенцы до
0,75 мм, на стальных — до 0,075 мм. На кромках деталей обра-
зуются закругления радиусом до 0,25 мм.
Вибрационная обработка в 15 раз более производительна, чем
галтовка, и отличается более высоким качеством обработанной
поверхности, обеспечивая даже ее полирование. Применяется
для снятия заусенцев на клапанах, алюминиевых поршнях ком-
прессоров, шестерен и на других деталях из металлов и пласт-
масс.
Водяной струей заусенцы удаляют на деталях из алюминие-
вых сплавов, цинка, стали, чугуна (корпуса клапанов, резер-
вуары). Удаляют наружные и внутренние заусенцы толщиной
менее 0,075 мм.
Удаление заусенцев абразивной лентой применяют при раз-
мере заусенца не более 0,25 мм на металлических и не более
0,35 мм на деталях из пластмасс. Типичными для применения ме-
тода являются детали, полученные штамповкой: шатуны, валы
и др.
При термическом способе удаляются заусенцы, находящиеся
как снаружи, так и внутри деталей, изготовленных из металла
(рис. 29). Для термической зачистки детали 2 вкладываются в ка-
меру /, которая заполняется смесью горючего газа из емкости 6
и кислорода из емкости 5. За-
тем смесь 4 сжимается до темпе-
ратуры воспламенения и сго-
рает. При сжигании смеси го-
рючего газа и кислорода в те-
чение 20 мс достигается темпе-
ратура 2500 — 3500 °C. Время
выдержки деталей в камере от
24 до 30 с. При этом заусенцы
сгорают, а заготовки нагре-
ваются незначительно, в связи
с чем свойства их материалов
не изменяются. Газ, как носи-
тель энергии, имеет то преиму-
щество, что всегда стремится
распределяться в пространстве
равномерно, заполняя все пу-
стоты и удаляя тем самым за-
усенцы из мест, не всегда до-
ступных для удаления тради-
ционными способами. Под влия-
нием нагрева имеет место также
Рис. 29. Принципиальная схема уста-
новки для термического удаления за-
усенцев:
1 — камера; 2 — детали; 3 — заусенец;
4 — газовая смесь; Б — емкость с кисло-
родом; £ — емкость о газом
125
chipmaker.ru
Рис. 30. Типовой проволочный инструмент:
а •— дисковый; б — торцовый; в — для внутренних поверхностей
химический процесс, в результате которого на поверхностях
деталей образуется тонкая пленка оксида, у цинковых и алю-
миниевых деталей эта пленка может оставаться, даже если де-
тали в дальнейшем подвергаются гальваническим покрытиям.
Для чугунных и стальных заготовок требуется дополнитель-
ная химическая обработка. Зачистное воздействие метода за-
висит от давления в камере. Чем выше давление в камере, тем
больше энергия и сильнее зачистное воздействие. Толщина основ-
ного металла деталей должна не менее чем в 15 раз превышать
толщину удаляемых заусенцев.
Общие недостатки перечисленных методов — ограниченная об-
ласть применения и малая универсальность.
Перспективным методом удаления заусенцев является приме-
нение проволочного инструмента (ПИ): щеток и иглофрез. Игло-
фрезы характеризуются большей, чем у щеток, длиной вылета
ворса. По форме рабочей части щетки и иглофрезы не отличаются
и делятся на три группы: дисковые; торцовые; для внутренних
поверхностей (рис. 30, а—в).
Щетки из прямой и витой радиально направленной прово-
локи диаметром 0,4 мм и более применяют для грубой зачистки
поверхностей (удаления окалины, грязи, формовочной земли,
притупления острых кромок и т. д.). Более мягкие проволоки
(дивметром 0,05—0,12 мм) применяют для полирования, глянце-
вания, удаления цветов побежалости. Щетки работают практи-
чески без съема металла, осуществляя поверхностное пластиче-
ское-деформирование материала, сглаживание микронеровностей
и в режиме зачистки обеспечивая съем толщин металла от несколь-
ких микрометров до десятых долей миллиметра.
Иглофрезы могут работать в режиме зачистки и резания, сни-
мая в первом случае слой металла до 0,35 мм, во втором — до 1—
3 мм.
Большое число конструкций ПИ для обработки различных по-
верхностей разработано на кафедре «Технология машинострое-
ния и режущий инструмент» МГТУ им. Н. Э. Баумана.
Преимущества применения ПИ следующие:
126
а) универсальность, возможность использования для различ-
ных задач подготовки поверхностей;
б) возможность обработки нежестких и хрупких деталей как
из металлов, так и из неметаллов;
в) улучшение условий труда.
Общим недостатком при использовании ПИ для подготовки
поверхности является нестабильность качества по длине обработки,
что требует постоянного контроля за протеканием процесса.
Химические методы подготовки поверхности включают обез-
жиривание, травление или образование окисной пленки.
Обезжиривание производится для удаления с поверхностей
изделий жировых веществ, содержащихся в консервационных
смазочных материалах, полировочных составах, жидкостях, а
также для удаления следов пота, солей, остающихся после трав-
ления и промывки. Наиболее распространенными методами обез-
жиривания являются: обезжиривание органическими раствори-
телями и обезжиривание щелочными растворами. При обезжири-
вании органическими растворителями (уайт-спиритом, бензином
Б-70) хорошо растворяются минеральные масла и консервацион-
ные смазочные материалы, но эти растворители огнеопасны.
Лучше применять негорючие, легко регенерируемые растворители
(трихлорэтилен, перхлопэтилен, хлористый метилен). Щелочные
растворы применяют для обезжиривания деталей из сталей и алю-
миниевых сплавив. Для большей эффективности обезжиривания
в водный раствор щелочей добавляют поверхностно-активные
в°щества (ПАВ), которые значительно повышают моющие свой-
ства растворов благодаря способности ПАВ адсорбироваться на
поверхности металлов и изменять скорость обмена веществ между
металлом и моющим раствором. В щелочных растворах содер-
жится до 10% ПАВ. В качестве ПАВ применяют жидкости ОП-7,
ОП-Ю. Широко применяют, например, щелочной раствор состава
(% по массе): карбонат натрия — 22,5%; три натрийфосфат —
18.9%; триполифосфат натрия — 50%; сильфонол — 2,3%; син-
тонол — 5,7%. В щелочных растворах детали обезжиривают
3—20 мин. После обезжиривания поверхность тщательно промы-
вают водой.
Травление черных металлов в различных растворах произво-
дят для удаления окисных пленок коррозии. Применяют соля-
ную, серную и ортофосфорную кислоту. Скорость травления за-
висит от толщины и состава окисных слоев на металлической по-
верхности. При травлении в растворах ортофосфорной кислоты
и послецующей промывке на стальной поверхности образуется
слой фосфатов железа (до 1 мкм толщины), который улучшает
адгезию покрытий. Ортофосфорная кислота входит почти во все
составы, предназначенные для удаления ржавчины. Способ уда-
ления ржавчины состоит в пропитке предварительно обработанной
щетками поверхности 10%-ным раствором ортофосфорной кислоты,
выдержке в течение 24 ч и удалении раствора ветошью или путем
127
chipmaker.ru
промывки. После травления изделие тщательно промывают про-
точной водой и сушат.
Для улучшения адгезии покрытий, напыляемых на детали из
алюминиевых сплавов, выполняют хромирование деталей в рас-
творе хромового ангидрида с добавками фторидов. Образующаяся
при этом хроматная пленка толщиной 0,1—1 мкм имеет высокую
прочность и не отслаивается при любой деформации.
Покрытия наносят по возможности сразу после завершения
подготовки поверхности. Рекомендуемый разрыв во времени не
должен превышать: при работе в закрытых помещениях 6 ч, на
открытом воздухе в сухую погоду 3 ч. В зависимости от рода выпол-
няемых работ покрытия наносят с помощью специальных аппара-
тов вручную, на станках или специальных установках, напри-
мер, таких, как установка КДМ-1 (разработка ВНИИАВТО-
ГЕПМАШа), предназначенная для работ по электрометаллиза-
ции как в монтажных, так и в цеховых условиях. Она состоит
из выпрямителя ВДГ-301, электродугового аппарата ЭМ-14 и
комплекта вспомогательного оборудования — стойки для про-
волочных катушек, устройства для намотки проволоки и др.
Расстояние от сопла до покрываемой поверхности регулируется
в пределах 40—350 мм. Если оно составляет 40—80 мм, то такую
металлизацию называют горячей. Рекомендуемый угол распыле-
ния: для алюминия и меди 15°, для стали 30°, цинка 25°. Покрытие
можно наносить на холодный металл.
Для нанесения покрытий (составов) различной вязкости кон-
тактным методом и напылением применяют автоматизированные
универсальные установки, например, типов АУНП-1 и АУНП-1М.
Применение автоматизированных установок позволяет полу-
чить качественные, равномерные покрытия, повысить производи-
тельность груда, исключить ручной труд при нанесении токсич-
ных покрытий на труднодоступные поверхности.
13. Слесарно-механические способы ремонта
Слесарно-механические способы используют при устранении
дефектов и восстановлении деталей в случаях, если ремонт воз-
можен без применения сложного, точного и дорогостоящего тех-
нологического оборудования. Этими способами устраняют; тре-
щины, изломы, обрывы части детали, сквозные пробоины; износ
и повреждение резьб; износ пазов, канавок; коробление поверх-
ностей и т. д.
Перечисленные дефекты устраняют на предметно-замкнутых
участках, технологическое оборудование которых позволяет пол-
ностью восстановить отдельные несложные детали. Широко ис-
пользуются типовые технологические решения; применение ком-
пенсаторов износа; способ ремонтных размеров и т. д.
Заделку трещин производят:
а) установкой штифтов;
128
штифтов особенно применима
при ремонте чугунных деталей. Чугунные детали плохо свари-
ваются, кроме того, в отдельных случаях сварку вести затрудни-
тельно, например, из-за отсутствия специальных сварочных элек-
тродов, срочности ремонта и т. д. Обеспечивается достаточная
герметичность, но не прочность.
Технологический процесс заделки трещины штифтами
(рис. 31, а и б):
I) зачистить поверхность вокруг трещины и определить ее
длину;
2) сверлить отверстия на концах трещины (в и л) в непов-
режденном металле (см. рис. 31, б);
3) разметить и сверлить отверстия диаметром 5—6 мм вдоль
трещины с шагом, равным 1,5 d, где d — диаметр сверла (отвер-
стия д, ж, и)',
4) нарезать резьбу в отверстиях в, д, ж, и, л\
5) нарезать резьбу в пластичной проволоке из медного сплава;
6) ввернуть проволоку в отверстие, отрезав или откусив
верхнюю часть ее, оставить 1,5—2 мм выступающими над метал-
лом детали (рис. 31, а);
7) разметить и просверлить отверстия г, е, з между вверну-
тыми проволочными штифтами, задев на 0,25 диаметра соседние
штифты (рис. 31, б);
8) нарезать резьбу в просверленных отверстиях, ввернуть
в них проволочные штифты;
9) расчеканить выступающую часть штифтов и зачистить
напильником;
10) испытать отремонтированную деталь керосином на гер-
метичность и закрасить поверхность.
Заделка трещин может выполняться установкой стягивающих
(рис. 32) или уплотняющих (рис. 33) фигурных вставок. Способ
используется при ремонте массивных чугунных деталей с толщи-
ной стенки не менее 7 мм. Фигурные вставки изготовляют из вы-
Б В. А. Явтревова др. 129
r.ru
Рис. 32. Фигурные
стягивающие вставки
(dt — 3 ... 6 мм; 1г =
= 4 ... 7 мм; /, « dj —
(0,1 ... 0,3) мм; Л зС
10 мм; Ь = 1 ... 5 мм)
Рис. 33. Фигурные
уплотняющие вставки
(г = 30 ... 60 мм; da =
= 3 ... 8 мм; t = da —
— 0,3 мм; а <; 10 мм)
сокопрочного материала (например, из железо никелевого сплава).
Обеспечивается высокая прочность отремонтированных деталей.
Технологический процесс заделки трещины стягивающими фи-
гурными вставками:
1) зачистить поверхность вокруг трещины и определить ее
длину,
2) сверлить по кондуктору перпендикулярно трещине ряд
несквозных отверстий, считая трещину осью симметрии ряда;
при большой толщине ремонтируемой детали (стенки) глубина
сверления 10 мм; в остальных случаях глубина отверстий должна
обеспечивать толщину оставшегося дна не менее диаметра сверла;
3) удалить перемычки между просверленными отверстиями
фрезерованием либо специальными пробойниками;
4) подогнать фигурную вставку по пазу;
Рис. 34. Схема расположения пазов под стягивающие вставки относительно
трещины
Рис. 35. Схема сверления отверстий вдоль трещины:
1 — ремонтируемая деталь; 2 — кондуктор
130
5) смазать торцовые и боковые поверхности вставки эпоксид-
ным компаундом;
6) запрессовать в подготовительный паз вставку, если приме-
няются вставки малой высоты, то обычно в паз устанавливают
не менее двух вставок;
7) расклепать выходящую на поверхность детали часть вставки;
8) зачистить отремонтированный участок пневматической шли-
фовальной машиной.
При ремонте деталей с длинными трещинами по их длине де-
лают несколько пазов (рис. 34). Необходимое число п пазов оп-
ределяют по условию равнопрочности
[°р]д R
"= [а^фв-О.Г ’
где 1°р1д — допускаемое напряжение растяжения материала де-
тали, МПа; [ор]ф — допускаемое напряжение растяжения мате-
риала фасонной вставки, МПа; 7? — длина трещины; мм; S —
максимальная ширина паза, мм.
Найденное по формуле значение п округляют до ближайшего
большего целого п0. Расстояние А, мм, от края трещины до паза
или между пазами можно приближенно определить по формуле
Л= *
По + 1
Технологический процесс заделки трещин уплотняющими фи-
гурными вставками:
1) зачистить поверхность вокруг трещины и определить ее
длину;
2) сверлить отверстия в неповрежденном металле, отступив
от конца трещины в сторону ее продолжения 4—5 мм; диаметр
отверстий 4—6 мм; глубина сверления зависит от толщины пред-
полагаемой к установке вставки и обычно составляет 4—6 мм;
3) в просверленное отверстие установить фиксатор кондук-
тора и сверлить следующее отверстие с такими же размерами в сто-
рону расположения трещины (рис. 35);
4) переставить фиксатор кондуктора во вновь просверленное
отверстие и сверлить следующее отверстие того же размера;
через каждые пять отверстий сверлят поперек трещины с обеих
сторон по два отверстия;
5) установить фигурные вставки в паз, смазав их торцовые
и боковые поверхности эпоксидным компаундом с последующей
расклепкой.
Установку заплат применяют для заделки больших трещин
и пробоин. На чугунных, дюралюминиевых и силуминовых дета-
лях заплаты крепят винтами, а на деталях из других материа-
лов — заклепками либо винтами. Прочность отремонтированных
деталей выше, чем после аналогичного ремонта с использованием
штифтов. Герметичность обеспечивается.
б* 131
r.ru
Рис. 36. Схема заделки
трещин установкой за-
плат:
/ — ремонтируемая деталь;
2 — заплата; 3 — крепеж-
ный вият; 4 — уплотнитель
(герметик)
Технологический процесс заделки тре-
щины установкой заплат:
1) зачистить поверхность вокруг тре-
щины и определить ее длину;
2) сверлить сквозные отверстия на кон-
цах трещины для предотвращения ее роста;
3) изготовить заплату; предварительно
принимают решение о способе крепления
заплаты и выбирают диаметры крепежных
винтов или заклепок; размеры заплаты в
плане выбирают таким образом, чтобы рас-
стояние от края просверленного в детали
отверстия (трещины) до края крепежного
отверстия заплаты было не менее 5—10 мм;
толщину односторонней заплаты берут рав-
ной толщине стенки детали, но, как пра-
вило, не более 10 мм; при установке дву-
сторонней заплаты ее толщина равна поло-
вине толщины стенки;
наметить и просверлить отверстия в заплате под винты креп-
ления;
сделать скос краев заплаты под углом 70—80° к плоскости
ее соприкосновения с деталью по всему периметру заплаты;
4) приложить заплату к детали; наметить расположение кре-
пежных отверстий в детали;
5) сверлить крепежные отверстия и нарезать резьбу под
крепежные винты;
6) смазать поверхность детали вокруг трещины, а также
обращенную к детали поверхность заплаты масляной краской
либо эпоксидной смолой;
7) установить заплату, сориентировав ее по крепежным от-
верстиям; вставить в крепежные отверстия винты, предварительно
окунув их в краску либо в эпоксидный компаунд и ввернуть их
до упора (рис. 36);
8) расчеканить кромки заплаты.
Для обеспечения герметичности под заплату можно установить
прокладку.
Большие трещины и сквозные пробоины в деталях компрес-
соров, не подвергающихся в процессе эксплуатации нагреву свыше
300 °C, могут быть заклеены. Этот способ используют и в слу-
чаях, если применение сварки нежелательно. При соблюдении
технологии прочность детали после ремонта почти не уступает
прочности детали, отремонтированной с применением сварки.
Технологический процесс заклеивания сквозных пробоин
(рис. 37):
1) сверлить отверстия вокруг пробоины; расстояние между
осями отверстий можно принять равным 2do, где do—диаметр
132
Рис. 37. Схема заклеивания сквозных пробоин стеклотканью:
1 — ремонтируемая деталь; 2 — накладка. 3 — слои стеклоткани
Рис. 38. Схема заклеивания сквозных пробоин наполнителем:
/ — ремонтируемая деталь; 2 — клей с наполивтелем; 3 — подкладка
отверстия; при возможности зенковать фаски под отверстия с двух
сторон;
2) зачистить поверхность детали вокруг трещины (пробоины);
обработать эту поверхность грубым напильником или крупно-
зернистой абразивной шкуркой;
3) обезжирить ремонтируемый участок, протерев его тампо-
ном, смоченным органическим растворителем (ацетоном, скипи-
даром и т. д.);
4) изготовить металлическую накладку; размеры накладки
в плане выбирают таким образом, что расстояние от любого ее
края до края пробоины (трещины) должно быть не менее 5—10 мм;
накладка должна плотно прилегать к ремонтируемому участку
детали; зачистить и обезжирить накладку;
5) смазать тонким слоем клея БФ или эпоксидного компаунда
ремонтируемый участок и накладку; залить клеем высверленные
отверстия, предварительно закрыв их снизу пластилином, сма-
зочным материалом или глиной;
6) наложить накладку на ремонтируемый участок и прижать
ее; выдержать 2—4 ч;
7) заклеить отремонтированный участок стеклотканью в не-
сколько слоев и выдержать 6—8 ч;
8) зачистить, прошпаклевать и окрасить отремонтированный
участок детали.
Пробоины можно заклеивать и другим способом (рис. 38):
1) разделить пробоину, нанести на ее поверхность риски;
2) приготовить эпоксидную смолу с наполнителем (отходы
асбестового шнура, тонкая проволока, мелкая стружка);
3) обезжирить поверхность пробоины;
133
chipmaker.ru
Таблица 19. Ремонтные размеры внутренней резьбы
Нормальная резьба Ремонтная резьба Диаметр сверла, мы, при обработке
чугуна, бронзы стали, латуни
М12Х 1,25 М14Х 1,5 12,3 12,4
М16Х1.5 М18Х 1,5 16,3 16,4
М20Х 1.5 М22Х 1,5 20,3 20,4
М24Х2 М27Х2 24,7 24,8
М30Х2 МЗЗХ2 30,7 30,8
4) закрыть полость пробоины с одной стороны, прижав к ре-
монтируемому участку металлическую подкладку в соответствии
с конфигурацией ремонтируемого участка;
5) заполнить отверстие подготовленной смесью; обеспечить
плотность заполнения;
6) выдержать 6—8 ч;
7) зачистить, прошпаклевать, окрасить отремонтированный
участок.
Крепежные детали при ремонте компрессоров (болты, винты,
шпильки, гайки) восстановлению не подлежат — они заменяются
новыми. Изношенные и поврежденные резьбы восстанавливают
в основном только у крупных, дорогостоящих деталей (внутрен-
ние резьбы блок-картеров; наружные резьбы коленчатых валов,
валов роторов и т. д.). Применяют следующие способы восстанов-
ления резьб;
1) нарезание резьбы ремонтного размера;
2) наварка и нарезание резьбы нормального размера;
3) установка резьбовых пробок и спиральных вставок.
При первом способе изношенную резьбу удаляют и нарезают
на валах резьбу уменьшенного размера, а в отверстиях — увели-
ченного (табл. 19 и 20).
При втором способе изношенную резьбу удаляют обтачиванием
(снимают 1—1,5 мм), после чего наваривают слой металла тол-
щиной 2—3 мм на сторону. Затем это место обтачивают и наре-
Твблица 20. Ремонтные размеры наружной резьбы
Нормальная резьба Ремонтнаа реаьба Диаметр обточки, мы
под плашку под резец
М24Х2 М22Х1.5 21,93_0.и 22 Q.J4
М30Х2 М27Х2 26,93_q,14 27 Q.J4
МЗЗХ2 М30Х2 29t93_Q,|4 30--0*14
M36X3 МЗЗХ2 32,93_Ов1< 33 Q.14
М42ХЗ M36X3 35,93_о,14 36_0>м
134
Таблица 21. Размерь* ьосстановлеивых наружных резьб
Резьба Диаметр обточки, мм. под резьбу Диаметр наплавки, мм, для резьбы
нормальная восстанов- ленная нормальную восстанов- ленную нормальной восстанов- ленной
М22Х 2,5 М20Х 2,5 21,86_О,1« 19.86_q.14 27 25
М24Х 3,0 М20Х2.5 23,86_0,14 19.86_q.14 29 25
М27Х З.П М24Х 3,0 26.86_q.14 23.86_q.i4 32 29
МЗОХ 3,5 М24Х 3,0 29.86_q.i4 23.86_q.i4 35 29
зают новую резьбу (табл. 21). Способ применим для восстановле-
ния в основном наружных резьб.
Установку резьбовых пробок и спиральных вставок приме-
няют при ремонте резьбовых отверстий. Эти способы позволяют
восстановить нормальную резьбу, существовавшую в новом из-
делии.
Технологический процесс восстановления резьбы установ-
кой пробок:
1) контроль резьбовых отверстий внешним осмотром или
с применением резьбовых калибров;
2) удалить изношенную резьбу сверлением либо растягива-
нием; диаметр отверстия должен быть больше нормального диа-
метра резьбы на 1—2 мм; желательно, чтобы глубина сверления
(растачивания) была не менее диаметра отверстия;
3) нарезать резьбу в обработанном отверстии ремонтируемой
детали;
4) изготовить резьбовую пробку, диаметр наружной резьбы
которой соответствует нарезанной резьбе в ремонтируемой де-
тали; предварительно обработать отверстие в пробке;
5) установить резьбовую пробку в ремонтируемую деталь и
закрепить, например, по периметру сваркой;
6) обработать отверстие в пробке окончательно, нарезать нор-
мальную резпбу (рис. 39);
7) контроль восстановленной резьбы.
Иногда вместо резьбовых используют пробки, устанавливае-
мые в ремонтируемую деталь с натягом (см. гл. 2). В этом случае
технологический процесс соответственно изменяется.
При использовании спиральной вставки последнее заменяет
изношенную нормальную резьбу в ремонтируемой детали (рис. 40).
Вставка представляет собой деталь, навитую из стальной прово-
локи ромбического сечения (например, 12Х18Н10Т) Ромбиче-
ский профиль сечения проволоки получают прокаткой проволоки
круглого сечения.
Предварительно рассчитывают необходимые размеры резьбы
в ремонтируемой детали, а также размеры профиля витка вставки.
Исходными для расчета являются размеры резьбы болта (см.
135
chipmaker.ru
Рис. 39. Схема восстановления резьбы
установкой резьбовых пробок:
1 — ремонтируемая деталь; 2 — резьбовая
□робка; 3 — нормальная восстановленная
резьба, 4 — место крепления пробки
Рис. 40. Схема к расчету размеров
резьбовой спиральной вставки:
/ — профиль резьбы в ремонтируемой де-
тали; 2 — спиральная вставка; 3 — про-
филь резьба болта
рис. 40). Расчетный диаметр резьбы в ремонтируемой детали
(корпусе)
dKp = d6 + 1,7325,
где d0 — наружный диаметр резьбы болта; 5 — шаг резьбы.
Расчетная длина Lv большой диагонали ромба
Lp = 1,732S -|-(dK-dKp)/2,
где dH — диаметр резьбы корпуса до ремонта.
Длина L большой диагонали ромба вставки с учетом притуп-
лений
L = 1,35 + (dK — dHp)/2.
Технологический процесс восстановления резьбы установкой спи-
ральных вставок:
1) контроль резьбы;
2) удалить из'ношенную резьбу сверлением или растачиванием;
диаметр отверстия определяется в соответствии с расчетным диа-
метром dKp;
3) нарезать резьбу в обработанном отверстии ремонтируемой
детали в соответствии с расчетным размером;
4) изготовить резьбовую спиральную вставку с профилем
сечения, соответствующим расчетному; навивку вставки произ-
водить на технологическую оправку;
5) ввернуть резьбовую спиральную вставку в деталь и за-
фиксировать ее положение;
6) удалить технологический поводок резьбовой вставки;
7) контролировать восстановленную резьбу.
Коробление поверхностей устраняют опиливанием либо шаб-
рением.
136
Опиливанием могут быть устранены дефекты поверхностей
размером 0,1—0,3 мм и достигнутая точность до 0,02 мм. После
опиливания проводят зачистку личным напильником, мелкой аб-
разивной шкуркой. Для механизации процесса опиливания при-
меняют ручные электрические или пневматические машины с аб-
разивным кругом, передвижные установки с гибким валом, ра-
ботающие напильником или абразивным кругом (для обработки
пазов, канавок и других стесненных мест).
Шабрением устраняют дефекты поверхностей сопряжения де-
талей. Шабрение применяют также для повышения равномерности
прилегания поверхностей, увеличения плотности и герметичности
соединения. Размеры устраняемых дефектов такие же, как и при
опиливании.
При шахматном способе шабрения шабер движется под уг-
лом 30—45° к рискам на поверхности; при вторичном проходе
шабер направляют под тем же углом к рискам, но в другую сто-
рону. Угол установки шабера к поверхности (плоскости) обычно
15—25°. Качество шабрения сопрягаемых поверхностей прове-
ряют по следам краски и определяют по числу пятен, приходя-
щихся на квадрат 25x25 мм.
Пятна должны быть равномерно расположены по всей рабо-
чей поверхности; разность числа пятен для двух любых указан-
ных квадратов должна быть не более трех. Число пятен для при-
валенных поверхностей и плотных стыков не менее 6—10 на ква-
драт.
При проверке по краске применяют берлинскую лазурь, лам-
повую сажу, синьку и другие краски, разведенные в машинном
масле. Краска должна быть жидкой, но не расплывающейся по
контрольной плите. Для механизации шабрения применяют руч-
ные и переносные шабровочные машины.
14. Особенности ремонта деталей на металлорежущих станках
Механическую обработку на металлорежущих станках при
ремонте деталей компрессоров используют:
1) как последовательность самостоятельных операций, поз-
воляющую полностью отремонтировать деталь (например, для
восстановления посадочных отверстий коленчатых валов, рото-
ров, блок-картеров, цилиндров с использованием способа ремонт-
ных размеров),
2) как последовательность операций, за которой следуют
другие операции, восстанавливающие деталь (например, для уда-
ления поврежденных внутренних резьб, дефектов перед наплав-
кой поверхности и т. д.);
3) как последовательность операций, завершающих техноло-
гический процесс ремонта при обработке деталей, восстанавли-
ваемых с помощью наплавки, напыления, гальванопокрытий и
пластического деформирования
137
r.ru
Механическую обработку деталей при ремонте выполняют
на металлорежущих станках тех же основных групп и типов, что
и при изготовлении деталей Как правило, применяют широко-
универсальные и универсальные (общего назначения) станки.
Установку деталей на станки стремятся осуществить без ис-
пользования специальных приспособлений. Специальные при-
способления применяют только при ремонте партий одинаковых
деталей, что возможно лишь в условиях централизованного ре-
монта компрессоров. Положение ремонтируемых деталей относи-
тельно рабочих органов станка определяют выверкой, после чего
деталь закрепляют. Основным методом обеспечения точности об-
работки является метод индивидуального получения размеров
(МИ ПР).
При МИПР станок предварительно не настраивают. Инстру-
мент доводится до легкого касания режущей частью заготовки
(взятие пробной стружки). После взятия пробной стружки изме-
ряют полученный размер. При достижении требуемого размера
инструмент устанавливается по лимбу или риске в нужное поло-
жение. Качество обработки зависит от квалификации рабочего.
Иногда МИПР называют методом пробных проходов и промеров или
методом последовательного приближения к требуемому размеру.
При ремонте подвергают механической обработке либо по-
верхности ремонтируемой детали, либо те же поверхности с нане-
сенными на них слоями материала, используемого для их восста-
новления. В первом случае механические свойства обрабатывае-
мого материала близки к свойствам исходного материала детали,
во втором — могут существенно отличаться. Наплавленный ме-
талл, например, по своему сечению имеет неоднородные физико-
механические свойства, химический состав (прежде всего содер-
жание углерода) и микроструктуру. Наплавленная поверхность
может иметь микронеровности высотой до 1 мм, быть засоренной
в поверхностных слоях неметаллическими включениями высокой
твердости, иметь повышенную пористость наружного слоя и т. д.
Поэтому необходим тщательный выбор вида, материала и геоме-
трических параметров режущей части инструмента.
При черновом точении выбирают резцы, оснащенные пласти-
нами твердого сплава марок ВК6, ВК8, Т5К10, Т14К8, Т15К6Т;
при чистовом — ВКЗ, ВК8, Т14К8, Т15К6Т, Т30К4. Для черно-
вого точения наплавленного металла применяют резцы, имеющие
главный угол в плане <р = 45°, вспомогательный угол в плане
<Pj = 45°, передний угол у = 15°, задний угол а = 12°.
При чистовом точении передний угол у = —10°, остальные
геометрические параметры режущей части те же. Желательно,
чтобы на передней поверхности резца была выполнена фаска для
чернового точения под углом 15°, для чистового — под углом 10°.
При точении материалов, наплавленных электроконтактной
приваркой, используют один из вариантов геометрических пара-
метров резцов, обеспечивающих:
138
Таблица 22. Основные фиэико-механичесвие свойства
инструментальных материалов
Материал Плотность, кг/дм* Микро- твер- дость HV, ГПа Модуль упру- гости, ГПа Предел прочно- сти, МПа, при Стойкость к на гре- ву. °C
сжатие нагибе
Алмаз 3,48—3,56 10 900 2000 210—490 700 -800
Эльбор-Р 3,45—3,47 90 720 500 — 1200
Карбид бора 2,48—2,52 37—50 300 1800 280—340 700—800
Карбид кремния 3,12—3,20 33—36 390 1500 150—160 1300— 1400 1700- 1900
Корунд, электро- корунд 3,96—3,98 20—23 320 760 80—90
Карбид титана 4,93 30—32 460 1380 510—870 3140
Карбид вольфрама 15,60 17,8 710 3000— 3600 350 2600
Твердый сплав Т15К6 11,0—11,7 15—16 520 3900 1100— 1250 800
Твердый сплав ВК8 14,4—14,8 14—15 540 4000— 5000 1600 900
Мннералокерами- ка ЦМ322 3,96—3,98 20—23 350—400 900— 1500 400—550 1200
а) наибольшую стойкость инструмента: главный угол в плане
30°; вспомогательный угол в плане 5°; передний угол +10°; зад-
ний угол 12°: угол наклона кромки равен нулю; радиус при вер-
шине резца 1,4 мм;
б) наименьшую шероховатость обработанной поверхности:
главный угол в плане 45°; вспомогательный угол в плане 10°;
передний угол + (5°—10°); задний угол 5°; ширина переходной
режущей кромки 0,4—0,5 мм; угол в плане переходной кромки 5°.
В качестве инструментальных материалов при точении широко
применяют естественные материалы, например, алмаз, а также
искусственные материалы: синтетические алмазы, эльбор-Р, гек-
санит-Р, лейкосапфир, рубин, карбид титана, карбид вольфрама
и т. д. Сравнительные физико-механические свойства различных
материалов приведены в табл. 22.
Стойкость резцов из синтетических алмазов типа баллас
при точении по сравнению с резцами из твердых сплавов выше
в 2—3 раза, а в некоторых случаях не уступаег стойкости резцов
из природных алмазов.
Поликристаллический кубический нитрид бора (эльбор-Р)
наряду с высокой термостойкостью химически инертен к сплавам
на основе железа Широко применяют при обработке труднообра-
батываемых материалов, особенно в закаленном состоянии. По
конструкции резцы из эльбора-Р делятся на:
сборные (пластину эльбора-Р крепят в переходной вставке,
которая устанавливается в корпусе резца);
цельные (пластину эльбора-Р крепят непосредственно в кор-
пусе инструмента).
139
r.ru
Рис. 41. Сборный прямой проходной ре-
зец с режущим элементом нз эльбора-Р:
/ — пластинка эльбора-Р; 2 — переходная
вставка, 3 — болт; 4 — прижимная плаика;
5 — корпус
Сборный прямой проход-
ной резец с режущими эле-
ментами изэльбора-Р (рис 41)
состоит из корпуса 5, в гнезде
которого установлена пере-
ходная вставка 2 с пласти-
ной 1 эльбора-Р, закреплен-
ная прижимной планкой 4 и
болтом 3. В больших резцах
применяют вставки с регу-
лировочным винтом
Диаметры вставок 6; 7; 8;
12 и 16 мм, углы режущей
части в плане <р = 30; 45;
60°, = 5; 10, 15, 45°. Ма-
териал корпуса резца —
сталь 40Х (41—46 HRQ).
Цельные прямые проход-
ные резцы применяют зна-
чительно реже; на специаль-
ных станках или при неудобстве использования сборных
резцов
Расточные резцы также изготовляют цельными и сборными.
Цельные расточные резцы применяют для растачивания отверстий
диаметром до 15 мм, сборные — для растачивания отверстий диа-
метром более 15 мм.
Заточку резцов из эльбора-Р ведут кругами из синтетических
алмазов АЧК диаметром 125—150 мм на универсально-заточных
станках, например, мод. ЗА64М в трехповоротных дисках. К обо-
рудованию предъявляются те же требования, что и при заточке
и доводке твердосплавного инструмента алмазными кругами До-
водку осуществляют на тех же станках мелкозернистыми алмаз-
ными кругами или на притирочных станках алмазными пастами
М28/20—M20/I4. Для доводки радиуса режущих кромок рекомен-
дуются специальные приспособления, применяемые при доводке
твердосплавного инструмента.
Гексанит Р (одна из разновидностей нитрида бора) эффективно
используют при холодной обработке наплавленных и закаленных
сталей, содержащих хром и имеющих твердость 59—63 HRCg;
чугунов; твердых сплавов.
Для тонкого точения наплавленных порошковых материалов
в закаленном состоянии (59—61 HRQ,) используют резцы из гек-
санита-Р, имеющие: главный задний угол 8°; вспомогательный
задний угол 8°; радиус при вершине 0,3 мм.
Резцы с режущей частью из лейкосапфира (синтетический моно-
кристалл А1гО3) используют для обработки материалов, нанесен-
ных электроконтактной наплавкой Геометрические параметры
140
режущей части резца: главный задний угол 8°; вспомогательный
задний угол 8°, радиус при вершине 0,3 мм.
Режущая керамика (ВОК-60, В-3) занимает промежуточное
положение между твердыми сплавами и синтетическими мате-
риалами. Керамику используют в виде пластин, изготовляемых
по ГОСТ 25003—81 (СТ СЭВ 4571—-84). Пластины устанавливают
в державку резца и закрепляют в ней. Инструментальная промыш-
ленность выпускает резцы с креплением пластин прихватом сверху
накладным стружколомом. Режущую керамику применяют при
обработке поверхностей, восстановленных электролитическими
(электрохимическими) покрытиями. Оптимальные параметры ре-
жущей части инструмента: главный угол в плане 60°, вспомога-
тельный угол в плане 30°; главный задний угол 10°, передний угол
равен нулю
Шлифование применяют для обработки поверхностей деталей,
восстановленных наплавкой твердыми порошковыми материалами
(например, сормайт, УС-25, ФБХ-6-2). Сормайт обрабатывают,
например, шлифовальным кругом из хромистого электрокорунда
34А40СМ16К, а обработку УС-25 и ФБХ-6-2 ведут шлифовальным
кругом из карбида кремния, например 64С25СМ16К.
Шлифовальные круги из искусственных алмазов применяют
для шлифования остальных деталей. Хорошие показатели имеют
круги АСП25К6-5.
Технологический процесс ремонта должен обеспечить мини-
мальные затраты на его выполнение. В связи с этим при опреде-
лении последовательности выполнения операций, содержания опе-
раций необходимо стремиться к максимальному снижению затрат,
например использовать инструмент, наиболее дешевый из имею-
щихся в наличии. Однако следует помнить, что применение сов-
ременных инструментов, несмотря на некоторое увеличение их
стоимости, позволяет резко сократить число необходимых опера-
ций, время и суммарную стоимость ремонта.
Выбор режимов резания начинают с определения глубины ре-
зания, значение которой обусловлено припуском на механическую
обработку ремонтируемой поверхности. При устранении короб-
лений поверхности припуск равен максимальному значению ко-
робления. Глубина резания в этом случае обычно невелика (ме-
нее 0,2—0,5 мм), так как обработку делают за несколько рабочих
ходов. Минимальные односторонние припуски, мм, на обработку
поверхностей, восстановленных наплавкой или металлизацией,
приведены ниже:
Ручная наплавка 2—3
Наплавка под слоем флюса ................ 1,0
Электроконтактная наплавка 0,8—1,0
Металлизация . . 0,4
Припуск на окончательную механическую обработку не должен
превышать 0,3 мм на сторону.
141
r.ru
Таблица 23. Режимы резания при тайком точении и растачивании
Обрабатываемый матерная Материал режущей части ин- струмента Параметр шерохова- тости Rat мкм Подача, мм/об Скорость резания, м/мнн
Сталь: °в <С 650 МПа ов = 650-^800 МПа ов> 850 МПа Т30К4 1,25—0,63 0,06—0,12 250—300 150—200
Чугун: НВ 149—163 НВ 156—229 НВ 170—241 ВКЗ 2,5—1,25 150—200 120—150 100—120
Алюминиевые сплавы в баббит 1,25—0,32 0,04-0,1 300—600
Бронза и латунь 0,04—0,08 180-500
Примечания: 1. Глубина резания 0,1—0,15 мм.
2. Предварительный проход с глубиной резания 0,4 мм улучшает геоме-
трическую форму обработанной поверхности.
При обработке основного материала восстанавливаемых дета-
лей, например растачивании основных отверстий блок-картера
на новый ремонтный размер, подачу и скорость резания назна-
чают по общемашиностроительным нормативам. Некоторые дан-
ные о режимах резания при обработке твердосплавными резцами
приведены в табл. 23 и 24.
Резцы из эльбора-Р позволяют вести обработку чугуна на
скоростях резания до 1000 м/мин, обеспечивая при этом доста-
точную стойкость резцов.
При обработке закаленных сталей (41—62 HRCJ рекомендуе-
мые скорости резания находятся в диапазоне 80—150 м/мин.
Эльбор-Р допускает обработку при очень малых сечениях среза —
при подаче менее 0,01 мм/об и глубине резания менее 0,01 мм.
Точение и растачивание резцами из эльбора-Р успешно заменяет
шлифование при финишной обработке чугунных и стальных зака-
ленных деталей.
Рекомендуемые режимы резания при различных видах обра-
ботки приведены в табл. 25.
Режущую керамику на токарных операциях целесообразно
применять взамен твердого сплава при чистовом и получистовом
наружном точении и растачивании и взамен чернового, получисто-
вого и чистового наружного и внутреннего шлифования, если то-
карное оборудование обеспечивает получение требуемой точности
размеров и шероховатости поверхности. Рекомендуемые режимы
резания приведены в табл. 26.
142
Таблица 24. Режимы резания при наружном продольном точении
закаленной стали резцами с пластинами из твердого сплава
Подача, мм/об Скорость резания, м/мни, прн твердости обрабатываемого ыатернала HRC0
36 40 44 48 60 62 64 67 60 63
0,2 157 135 116 107 83 76 66 48 32 26
0,3 140 118 100 92 70 66 54 39 25 20
0,4 125 104 88 78 60 66 45 33 — —
0.5 116 95 79 71 53 — — — — —
0,6 108 88 73 64 48 — — — — —
Примечания: 1. В зависимости от глубины резания табличное зна-
чение скорости резаиия умножать на: 1,15 при < = 0,4 ... 0,9 мм; 1,0 прн / =
= 1 ... 2 мин; 0,91 прн t = 2 ... 3 мм.
2. В зависимости от параметра шероховатости табличное значение ско-
рости резания умножать на: 1,0 прн Rz — 10 мкм; 0,9 при Ra — 2,5 мкм; 0,7 прн
Ra = 1,5 мм.
3. В зависимости от марки твердого сплава скорость резания умножать на
коэффициент, приведенный ниже:
Твердость обрабатываемого I
материала................ 36—50 HRCS | 51—63 HRC9
Марка твердого сплава . . Т30К4 Т15К6 ВК6 ВК8 ВК4 ВК6 ВК8
Коэффициент.......... 1,25 1,0 0,85 0,83 1,0 0,92 0,74
4. В зависимости от главного угла в плане резца значение скорости реза-
ния умножать на: 1,2 при <р = 30°; 1,0 при ф= 45°; 0,9 при <р = 60°; 0,8 при
ф = 75°; 0,7 при <р = 90°.
5. При работе без охлаждения скорость резания умножить на 0,9.
На выбор режима резания для обработки поверхностей, вос-
становленных нанесением материала, существенно влияет метод
нанесения и вид наносимого материала.
При точении материалов, нанесенных электроконтактной на-
плавкой, рекомендуются скорости резания не более 70—90 м/мин.
Обработку таких материалов можно успешно выполнять резцом
с режущей частью из лейкосапфира указанной выше геометрии.
Рациональный режим тонкого точения такого материала: глубина
резания 0,1 мм; подача 0,05 мм/об; скорость резания 50 м/мин.
Наплавленные порошковые материалы в закаленном состоянии
(59—61 HRCa) и плотностью 95% можно обрабатывать резцом
из гексанита-Р той же геометрии. Режим тонкого точения: глу-
бина резания 0,1 мм; подача 0,05 мм/об; скорость резания
73 м/мин.
Поверхности деталей, восстановленные наплавкой твердыми
порошковыми материалами, шлифуют без применения смазочно-
охлаждающей жидкости. При черновом шлифовании таких мате-
риалов, например сормайта, кругами из электрокорунда или кар-
бида кремния окружная скорость круга 35 м/с, окружная скорость
детали 21 м/мин. Минутная поперечная подача круга «пМ опреде-
143
chipmaker.ru
а. Таблица 25. Режимы резання для механической обработки с применением инструмента из эльбора-Р
Операции Материал Режим резания * Геометрические параметры инстру- мента •* Параметры обработки
Kb«j нтет На, и км Стойкость ивструмен та, мин
Точение, растачива- ние, подрезка торцов деталей типа втулок, фланцев н др. СЧ 28, СЧ 21, СЧ 18 о= 400 ... 600 м/мин, $ = 0,03 ... 0,6 мм/об, t = 0,05 ... 0,6 мм у = 5 ... 15°, а = 8 ... 15‘. Ф= 40 ... 50°, <₽!= 10 ... 15°, 1ф — 0,2 ... 0,8 мм 5—8 0,63—1,25 120—200
Точение, растачива- ние, подрезка торцов деталей типа валов; втулок, фланцев и др. Сталь 40Х, ХВГ, D1X15 и др. (41-62 HRC3) v = 80 ... 150 м/мнн, в = 0.05 ’"000 мм/об, t = 0,01...0,2 мм у=5... 15°, а = 8 .. 15°, Ф = 30 ... 60°, Ф1= 10 .. 15°, /ф = 0,1 ... 0,3 мм 7—8 0,32-1,25 120-200
Растачивание отвер- стий н подрезка тор- цов в корпусных де- талях СЧ 18, СЧ 21, СЧ 28 н др. v = 300 ... 600 м/мин, в = 0,01 ... 0,08 мм/об, t = 0,01 ... 0,3 мм ?=5 ...20°, а= 10 ... 15°, Ф= 40 ... 50°, Ф1= 10 ... 15°, 1ф = 0,5 ... 0,8 мм 0,63—1,25 60-120
Получнстовое н фи- нишное фрезерование направляющих по- верхностей корпус- ных деталей СЧ 18, СЧ 21, СЧ 28 v= 600 ... 800 м/мнн, в = 0,8 ... 2 м/мнн, i = 0,1 ... 0,4 мм у= 25 ... 12°, а = 8 ... 12°, Ф = 40 ... 45°, 5 ... 15 , /ф = 0,5 ... 2 мм 0,32—1,25 200—300
Подучнстовое н фи- нишное фрезерование поверхностей различ- ных деталей Сталь 40Х, ХВГ (51—63 HRC,) v = 80 ... '20 м/мнн, в = 30 ... 50 мп/мин, t = 0,1 ... 0,5 мм ¥ = -5°, а = 10 ... 15\ Ф = 30 ... 45°, Фц= 10 ... 15°, /ф = 0,3 ... 0,6 мм — 0,63—1,25 60—120
* о — скорость резання; s — подача; t — глубина резання.
** v — главный передний угол; а — главный задний угол; <р — главный угол в плане; Ф1 — вспомогательный угол
в плане; 1ф — длина переходной режущей кромки.
Таблица 26. Типовые операции и режимы обработки резцами с механическим креплением минералокерамич?^ких пластин
Деталь, способ установка, обрабатываемая поверхность Содержание заменяемой операции Тип резца Обра- батнвае- мнй ма- териал Твер- дость HRC9 Rat мкм Режима обработки
1, мм з, мм/об о, м/чяи
Гильзы, валы в цен- трах. Наружные ци- линдрические поверх- ности Тонкое точение, получистовое то- чение, чистовое точение, черновое шлифование «на проход» Сталь До 41 41—51 1,25 0,63 0,5 0,5—0,1 0,1—0,15 0,05—0,08 250—450 180—250
Втулки D > 200 мм в патроне. Наруж- ные и внутренние цилиндрические по- верхности Наружное чисто- вое точение, чер- новое шлифова- ние; чистовое рас- тачивание, вну- треннее шлифова- ние % Сталь Чугун До 41 41—61 1,25 0,63 1,25 0,5 0,1-0,5 0,3—0,8 0,1—0,15 0,05—0,08 0,1—0,17 250—350 80-180 200-350 До 500
Втулки D < 200 мм в патроне. Наруж- ные и внутренние цилиндрические по- верхности Го же Сталь Чугун До 41 1,25 0,5—1,0 0,1—0,15 0,1—0,15 200—250 250-300
Корпуса, фланцы, торцовые и внутрен- ние цилиндрические поверхности Подрезка торца, шлифование торца, чистовое растачи- вание «в упор», внутреннее шли- фование «в упор» ^<5 СтаЛЬе чугун До 41 1,25 0,05-0,1 300 500
chipmaker.ru
ляется в зависимости от желаемой скорости съема металла (3—
7 см3/мин). Например, для врезного шлифования
S --5_
Sdm - nDL •
где Q — скорость съема металла наплавки, мм3/мин; D — диаметр
обрабатываемой поверхности; L—длина обрабатываемой по-
верхности.
При чистовом шлифовании минутная поперечная подача должна
быть не более 0,15 мм/мин.
При точении материалов, нанесенных электролитическим
осаждением, в зоне резания развивается температура 1000—
1050 °C. Для обработки мягких покрытий применяют резцы с ми-
нералокерамическими покрытиями оптимальной геометрии (см.
выше). Режим резания: глубина резания 0,2 мм; подача
0,12 мм/об; скорость резания 50 м/мин. Этот же режим можно
рекомендовать для резцов с режущей частью из твердого сплава.
Электрохимические покрытия шлифуют кругами из синтетиче-
ских алмазов (АСП25К6-50). Режим шлифования: скорость круга
30 м/с; скорость детали 20—25 м/мин; продольная подача 1 —
1,5 мм/об; глубина шлифования 0,01—0,02 мм/двойной ход.
Технологический процесс обработки электролитических по-
крытий: точение; шлифование алмазным кругом (твердые по-
крытия) либо абразивным кругом (мягкие покрытия).
При ремонте деталей на металлорежущих станках часто вы-
полняют не только механическую обработку, связанную со сня-
тием материала, но и механическое упрочнение восстанавли-
ваемых поверхностей детали. Механическое упрочнение обычно
выполняют обкатыванием шариками или роликами либо алмаз-
ным выглаживанием.
При обкатывании рабочая часть инструмента (шарик, ролик)
с некоторым усилием вдавливается в поверхностный слой детали
и далее при взаимном перемещении инструмента и детали неров-
ности обрабатываемой поверхности деформируются (сминаются).
Шероховатость поверхности уменьшается, а поверхностный слой
упрочняется.
Глубина и интенсивность упрочнения зависят от режима об-
катки и свойств упрочняемого материала.
Для деталей с наплавленным слоем твердостью НВ 200—
300 давление инструмента 2—2,5 кПа, продольная подача инстру-
мента 0,1—0,25 мм/об, диаметр шарика 15—20 мм или ролика
спрофильным радиусом 10—15 мм, скорость обкатки 15—125 м/мин;
обработку выполняют за 1—2 рабочих хода.
Для деталей с наплавленным слоем твердостью HV не более
300 нормальное давление составляет 3—4 кПа, значения осталь-
ных параметров сохраняются.
Алмазное выглаживание заключается в пластическом дефор-
мировании поверхностных слоев детали инструментом, рабочая
146
часть которого — кристалл алмаза массой 0,4—0,8 карата, огра-
ниченный поверхностью сферы или цилиндра радиусом 1—3 мм.
Наружные цилиндрические поверхности выглаживаются алмаз-
ным наконечником, установленным в пружинной оправке, кото-
рую крепят в резцедержателе суппорта токарного станка. Ре-
жимы выглаживания: подача 0,02—0,06 мм/об; скорость выглажи-
вания 40—100 м/мин; усилия прижима алмазного наконечника
120—300 Н, обработка выполняется за один рабочий ход. После
отделочной обработки алмазным выглаживанием по сравнению
со шлифованием микротвердость повышается на 25—30%, износо-
стойкость на 35—65%, предел выносливости на 30—60%.
Кроме алмазного выглаживания, для обработки пластическим
деформированием применяют выглаживание твердосплавными гла-
дилками (материал Т30К4, ВК2, ВК-ЗМ)
ГЛАВА IV. РЕМОНТ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ
КОМПРЕССОРОВ
15. Ремонт цилиндров, корпусов и блок-картеров
Цилиндры воздушных компрессоров представляют собой де-
тали сложной геометрической формы с полостями для размеще-
ния поршня, штока с уплотнениями, а также клапанов (рис. 42).
Цилиндры первых двух ступеней многоступенчатых компрессо-
ров выполняют из чугуна, последующих ступеней — из различ-
ных материалов в зависимости от конечного давления. Заготовки
цилиндров, как правило, получают литьем в песчаные формы.
Цилиндры первой и второй ступеней могут выполняться без гильз,
а цилиндры последующих ступеней в большинстве случаев
с гильзами, уплотняемыми резиновыми кольцами.
Основной рабочей поверхностью цилиндра является его вну-
тренняя поверхность — зеркало цилиндра. При работе компрес-
сора в результате изнашивающего действия поршневых колец
диаметр зеркала цилиндра увеличивается по сравнению с перво-
начальным, а также искажается его правильная геометрическая
форма.
Возможные дефекты цилиндров, возникающие при эксплуата-
ции компрессора, приведены в табл. 27. Схемы расположения пере-
численных в табл. 27 дефектов даны на рис. 42
Поступившие в ремонт цилиндры разбирают Гильзы цилин-
дров до контроля и оценки их состояния не выпрессовывают.
Маршрутный технологический процесс ремонта цилиндра ком-
прессора:
1) контроль и выявление дефектов;
2) очистка полостей охлаждения от накипи;
3) выпрессовка гильзы;
4) зачистка поверхностей и разделка трещин;
5) заделка трещин;
6) точение уплотняющих поверхностей, растачивание зеркала
цилиндра или посадочных поверхностей под гильзу;
7) восстановление резьбы;
8) окончательная обработка уплотняющих поверхностей;
9) окончательная обработка торцовых посадочных поясков
под гильзу;
10) запрессовка гильзы;
11) обезжиривание мест заварки трещин;
14Я
Таблица 27. Возможные дефекты цилиндров
№ п/п Дефект Прнчииа дефекта
1 Изменение диаметрального раз- мера зеркала цилиндра Изнашивающее действие поршневых колец; попадание в цилиндр абразив- ных частиц; перекос поршня относи- тельно оси цилиндра; недостаточный зазор в сопряжении цилиндр—пор- шень; защемление поршневых колец; отсутствие или недостаток смазочного материала; некачественный смазочный
2 3 4 5 6 7 8 Искажение формы зеркала ци- линдра Риски, царапины, задиры на зеркале цилиндра Трещины основной рабочей ча- сти (зеркала) цилиндра Коробление уплотняющих по- верхностей Трещины и поломки фланцев Трещины в стенках полостей цилиндра Повреждения резьбы материал Bi
Chipmaker.ru
Дефекты отливки; действие внутрен них напряжений; нештатные увеличе- ния давления в цилиндре Действие внутренних напряжений; слишком сильная нли неравномерная затяжка уплотняющих стыков
Нештатное увеличение давления в ци- линдре; чрезмерная затяжка гаек креп- ления; неправильная сборка; случай- ные повреждения; действие внутрен- них напряжений
12) герметизация мест заварки трещин;
13) контроль цилиндра после ремонта.
Выявление дефектов начинают с визуального осмотра цилиндра,
контроля его основных размеров и прежде всего диаметра зер-
кала.
Диаметр поверхности зеркала цилиндра (гильзы цилиндра)
контролируют либо с помощью штихмаса с микрометрической
головкой, либо нутромером, оснащенным индикатором с ценой де-
ления не более 0,01 мм (рис. 43). Внутренний диаметр цилиндра
или втулки измеряют в двух взаимно перпендикулярных направ-
лениях в каждом из пяти контрольных сечений 1—5 (см. рис. 43).
Нутромер предварительно настраивают по эталону, стрелку ин-
дикатора устанавливают на нуль. Разность двух показаний ин-
дикатора в одном сечении характеризует погрешность формы по
верхности в данном сечении (овальность), разность показаний
индикаторов в различных сечениях по высоте гильзы характе-
ризует погрешность формы в продольном сечении гильзы
Отклонения формы зеркала цилиндра могут быть устранены
растачиванием, если после растачивания диаметр цилиндра не
будет превышать 2% его номинального размера, а уменьшение
140
chipmaker.ru
Рис. 42. Схема расположения дефектов цилиндра компрессора (/—8 — дефекты,
см. табл. 27)
Рис. 43. Схема контроля размеров цилиндра с помощью нутромера
толщины стенки не превысит 1/12 первоначальной толщины.
В противном случае необходима установка гильзы. Как правило,
после второго ремонта во все цилиндры устанавливаются гильзы.
Если на поверхности зеркала цилиндра (гильзы) имеются
задиры длиной, превышающей 10% длины окружности зеркала,
то при ремонте также необходима установка гильзы вновь либо
замена гильзы.
Выявление дефектов цилиндра можно проводить различными
методами (см. гл. II). Особое внимание уделяют наличию трещин
на зеркале цилиндра (гильзы). Цилиндры (гильзы), имеющие тре-
щины на зеркале цилиндра (гильзы), подлежат выбраковке.
Охлаждающие поверхности очищают от накипи и следов кор-
розии механическими и химическими средствами.
Карбонатные накипи удаляют 10%-ным раствором соляной
кислоты с добавлением 0,5% ингибитора ПБ-5 (или 0,5% уро-
тропина). Раствор выдерживают в очищаемой полости до прекра-
щения выделения газа. После удаления раствора полость тща-
тельно промывают водой под напором, а затем раствором пасси-
ватора.
Силикатные и сульфидные накипи удаляют 10—12%-ным рас-
твором каустической соды, подогретым до 60—80 °C. Раствор вы-
держивают в полости 10—20 ч, после чего раствор сливают, по-
лость очищают от шлама и промывают водой под напором.
Выпрессовку гильзы производят с помощью приспособления
(рис. 44). Нижний фланец 3 захватывает торец гильзы 2. Верх-
ний фланец 6 надет на шпильки 5. При затяжке гаек 7 усилие
1-н
Рис. 44. Приспособление для выпрессовки гильви:
1 — цилиндр; 2 — гильви; 3 — нижний фланец; 4 в I — шпильки; в — верввиВ фла-
нец; 7 — гайка
Рис. 45. Схема обработки поверхностей цилиндра на токарно-карусельном
стайке
через шпильки 4 передается на нижний фланец и торец гильзы.
Необходимо, чтобы расстояние между верхним фланцем 6 и кор-
пусом 1 было достаточным для полного схода гильзы с посадочных
поясков корпуса.
Поверхности, подлежащие ремонту, а также зоны трещин за-
чищают металлическими щетками, абразивной шкуркой либо с по-
мощью ручных шлифовальных машинок до появления металличе-
ского блеска. Удаляются загрязнения, окислы, следы коррозии.
Посадочные поверхности, как правило, зачищают только абразив-
ной шкуркой, не допуская изменений размеров соответствующей
поверхности. Из трещин удаляют частицы разрушенного металла.
Края трещин, намеченных к заварке, скашивают с помощью сле-
сарного инструмента под углом 90—120 .
Трещины фланцев (поз 4, см. рис. 42) могут быть заделаны
слесарными методами. Поломки фланцев, а также трещины в стен-
ках полостей цилиндра (поз. 7, см. рис. 42) устраняют, как пра-
вило, с помощью сварки. Подробно методы заделки трещин опи-
саны в гл. III
При значительном короблении уплотняющих поверхностей
цилиндра (поз. 5, см. рис. 42) дефект можно устранить обработкой
указанных поверхностей точением, например, на токарно-кару-
сельном станке.
Обработку осуществляют за два установа. При первом уста-
нове обрабатывают уплотняющие поверхности со стороны рамы,
снимая припуск, достаточный для устранения дефекта (порядка
0,1—0,2 мм). Во втором установе обрабатывают уплотняющие по-
верхности со стороны зеркала цилиндра. При этом же установе
растачивают зеркало цилиндра с целью устранения дефектов зер-
151
chipmaker.ru
кала (поз. 1, 2, 3, 4 см. рис. 42) или растачивают посадочные
поверхности под гильзу (рис. 45). Цилиндр устанавливают на
планшайбе станка с выверкой. Закрепление цилиндра при раз-
витых фланцах проводят за фланцы. Могут использоваться также
необработанные поверхности полостей клапанов (см. рис. 45).
Базирование и закрепление должны обеспечить надежность уста-
новки детали для обработки, а также минимальные деформации
ранее обработанных поверхностей.
Обработку проводят за несколько переходов для обеспечения
отклонений диаметра поверхности в пределах 6—8-го квалитета
(в зависимости от конструкции компрессора). Применяя специаль-
ные приспособления, на токарно-карусельных станках можно
выполнять и такие операции, как нарезание резьбы, фрезерова-
ние, шлифование отверстий, суперфиниширование и притирку.
Отметим, что растачивание зеркала цилиндра можно заменить
шлифованием. При точении уплотняющих поверхностей даже с не-
большими припусками неизбежно повреждение резьб, выходя-
щих на данные поверхности, поэтому после указанной обработки
необходимо восстановление резьбы независимо от того, намечался
ее ремонт или нет.
При выявлении дефектов внутренних резьб можно выделить
два наиболее часто встречающихся случая:
1) резьба в основном не подверглась изнашиванию или по-
вреждению; повреждены, как правило, механически первые вход-
ные витки (зазубрины, сплющивание витков, срезание части вит-
ков при механической обработке);
2) резьба полностью или большая ее часть изношена либо
повреждена.
В первом случае при восстановлении зенкуют входную кони-
ческую фаску, а затем проводят калибровку резьбы тем же набо-
ром метчиков, что и при механической обработке данной резьбы.
Калибровку проводят вручную либо на станках сверлильной
группы, обычно радиально-сверлильных с применением специаль-
ных резьбонарезных патронов.
Во втором случае резьбу восстанавливают по способу ре-
монтных размеров либо с применением компенсаторов износа
(см. гл. III).
Целью окончательной обработки уплотняющих поверхностей
и торцовых посадочных поясков под гильзу является обеспече-
ние их высокой плоскостности и малой шероховатости поверх-
ности, что позволяет получить при сборке надежное герметичное
соединение.
Окончательную обработку проводят в двух сечениях:
1) если дефекты уплотняющих поверхностей невелики и мо-
гут быть устранены без лезвийной обработки, например точе-
нием;
2) если после лезвийной обработки параметр шероховатости Ra
обработанной поверхности более 2,5 мкм.
152
Технологические методы могут быть различными: чистовое,
тонкое шлифование; полирование; абразивная доводка вручную
или на специальных станках. Удаляются также и заусенцы, ко-
торые могут появиться при ремонте (калибровании) резьбы.
Отметим, что если чугунные детали подвергались обработке
точением, то, как правило, их окончательная обработка либо
не требуется, либо ее объем незначителен.
Перед запрессовкой гильзы посадочные поверхности цилиндра
и гильзы тщательно протирают хлопчатобумажными салфетками
и смазывают маслом, например ХА-23. Гильзу запрессовывают
в цилиндр до упора ее бурта в посадочный поясок. Запрессовку
производят вручную с использованием текстолитовых оправок
либо с помощью ручного пресса. Использование металлических
ударных инструментов запрещается во избежание деформации
гильз, посадочных поверхностей цилиндров, задиров зеркал
гильз.
После установки гильз визуально проверяют правильность
и качество установки гильз, отсутствие забоин и других механи-
ческих повреждений на деталях.
Одним из основных требований, предъявляемых к цилиндрам,
является обеспечение плотности (непроницаемости) стенок полос-
тей. При возникновении трещин в стенках полостей цилиндра
(поз. 7, см. рис. 42) и их заварке при ремонте необходима гермети-
зация мест заварки трещин.
Место заварки тщательно заваривают. Легкими ударами уда-
ляют следы шлака и зачищают сварной шов и прилегающую по-
верхность металлической щеткой или шлифовальной шкуркой.
Для очистки поверхности от жировых загрязнений ее про-
тирают хлопчатобумажным тампоном, смоченным в органическом
растворителе (ацетон, скипидар и т. д.). Можно использовать раз-
личные моющие растворы, например водный 3—5%-ный раствор
кальцинированной соды, подогретый до температуры 60—80 °C,
к раствору для лучшего обезжиривания добавляют эмульгатор
(мыло, асидол) из расчета 3—10 г на 1 л раствора.
Герметизацию мест заварки трещин обычно проводят путем
нанесения на обезжиренные поверхности компаундов на основе
эпоксидных смол (ЭД-5, ЭД-6 и т. д.), после чего деталь выдер-
живают в течение 8—12 ч при комнатной температуре.
Контроль цилиндра после ремонта начинают с тщательного
визуального осмотра, в особенности поверхностей, подвергаю-
щихся технологическим воздействиям. Контролируют основные
посадочные и присоединительные размеры цилиндра. Проводят
проверку цилиндра на плотность.
Отремонтированные и прошедшие контроль цилиндры посту-
пают на участок сборки.
Корпус является наиболее металлоемкой и дорогостоящей
деталью фреоновых герметичных компрессоров, входящих в со-
став холодильных установок, эксплуатируемых в торговле и быту.
153
chipmaker.ru
Корпус имеет сложную геометрическую форму и изготовляется
из чугуна СЧ 20 или СЧ 18.
При длительной эксплуатации вследствие износа появляются
риски на зеркале цилиндра, увеличивается внутренний диаметр
втулки под эксцентриковый вал.
При ремонте цилиндры восстанавливают путем запрессовки
в них гильз. Изношенные втулки под эксцентриковый вал заме-
няют .
Маршрутный технологический процесс ремонта корпуса:
1) контроль и выявление дефектов корпуса;
2) замена втулки корпуса;
3) восстановление цилиндра;
4) контроль корпуса.
Наиболее трудоемким и ответственным этапом является вос-
становление цилиндра. Этот этап подробно рассмотрен на примере
корпуса компрессора ФГ-0,45 [16].
Растачивание цилиндра под гильзу выполняют на вертикально-
расточном станке мод. 2Е78П с использованием специального
приспособления (рис. 46).
Корпус 1 надевают на установочный палец 2 приспособле-
ния 3, закрепленного на столе вертикально-расточного станка.
В отверстие цилиндра, подлежащее растачиванию, вводят оп-
равку 4, диаметр которой зависит от соответствующего размера
цилиндра (для компрессора ФГ-0,45: 36, 40 и 41 мм). Оправку 4
используют для выверки положения корпуса относительно ин-
струмента. После выверки корпус закрепляют в приспособлении
^777777777777777777777777777777777,
Рис. 46. Схема установки корпуса для
растачивания цилиндра на вертикаль-
но-расточном станке:
/ — корпус; 2 — установочный палец; S —
приспособление; 4 — оправка; 6 —- гайив;
$ — бФакан
путем затяжки гайки 5 Усилие
закрепления передается на кор-
пус через стакан 6. Далее оправ-
ку 4 вынимают и растачивают
цилиндр под гильзу.
При исходном внутреннем
диаметре цилиндра 36 мм диа-
метр расточенного отверстия ци-
линдра под гильзу: номиналь-
ный 4О+0-025 мм; 1-й ремонтный
41,0+0’025 мм; 2-й ремонтный
42,0+0-025 мм.
Гильзы, изготовленные из чу-
гуна СЧ 20, обрабатывают на то-
карном станке, после чего за-
прессовывают в цилиндр на гид-
равлическом прессе усилием Ют
применяя приспособление для
запрессовки. В этом же приспо-
соблении гильзы растачивают на
вертикально-расточном станке
до диаметра 35.95+0,26 мм с при-
154
пуском под хонингование. Хонингование зеркала гильзы выпол-
няют на хонинговальном станке мод. 2Г833. Диаметр зеркала
гильзы доводят до одного из размеров по группам секции, одно-
временно обеспечивая шероховатость Ra = 0,63 ... 1,25 мкм. Для
компрессора ФГ-0,45 выделяют шесть групп селекции. Минималь-
ный диаметр зеркала 35,996 мм, максимальный 36,020 мм, ин-
тервал группирования 0,004 мм.
При контроле восстановленного цилиндра проверяется диа-
метр зеркала (36*®;^).
Блок-картеры являются основными базовыми и наиболее от-
ветственными деталями ряда поршневых компрессоров. На этих
деталях монтируют и координируют с необходимой точностью
все узлы и детали компрессора и устанавливают правильное их
взаимодействие.
Блок-картеры относятся к классу корпусных деталей приз-
матического типа. Характеризуются наличием плоских поверх-
ностей больших размеров и основных, точно обработанных (по
7-му квалитету) отверстий, оси которых расположены параллельно
или под углом. В блок-картеры установлены гильзы, являющиеся
цилиндрами компрессора, в которых происходит сжатие газа
(рис. 47). Изготовляют блок-картеры обычно из чугуна СЧ 18
или СЧ 21.
Внутренняя поверхность (зеркало) гильзы подвержена изна-
шивающему действию поршневых колец, что при длительной экс-
плуатации может привести к изменению диаметра и формы.
Возможные дефекты блок-картеров, возникающие при экс-
плуатации компрессоров, приведены в табл. 28; схемы располо-
жения перечисленных дефектов даны на рис. 47.
Маршрутный технологический процесс ремонта блок-картера
компрессора:
1) мойка и очистка внутренних полостей блок-картера;
2) контроль и выявление дефектов;
3) выпрессовка гильз;
4) зачистка поверхностей и разделка трещин;
5) заделка трещин;
6) фрезерование уплотняющих поверхностей;
7) растачивание посадочных поверхностей под гильзы;
8) растачивание (восстановление) посадочных отверстий под
подшипники коленчатого вала;
9) восстановление резьбы;
10) окончательная обработка уплотняющих поверхностей;
11) окончательная обработка посадочных поверхностей под
гильзы;
12) запрессовка гильз;
13) обезжиривание мест заварки трещин;
14) герметизация мест заварки трещин;
15) контроль блок-картера после ремонта.
155
chipmaker.ru
Рис. 47. Схема расположения дефектов блок-картера компрессора (/—10 —
дефекта», см. табл. 28)
Во внутренних полостях блок-картеров могут скапливаться
масляно-грязевые отложения, затрудняющие контроль, выявле-
ние дефектов и последующий ремонт, поэтому перед контролем
необходима тщательная мойка блок-картеров и очистка их вну-
тренних поверхностей.
Для струйной очистки блок-картеров применяют водный
раствор моющего средства «Лабомид-101» концентрацией 10—
15 г/л при температуре 65—80 °C.
При наружной очистке могут использоваться концентраты
низкотемпературных (рабочая температура 20—40 °C) моющих
веществ РИТМ и АМ-15.
Могут применяться и другие синтетические моющие средства,
например МС-8, МС-15, «Лабомид-203» и т. д., а также раство-
ряюше-эмульгирующие средства, органические растворители.
После обработки очищающим раствором блок-картеры промы
вают струей горячей воды (80—90 °C), а затем — холодной воды
в течение 5—10 мин. Промытые блок-картеры сушат струей сжа-
того воздуха.
Выявление дефектов блок-картера начинают с визуального
осмотра его основных поверхностей и контроля их размеров. При
этом следует помнить, что на необрабатываемых поверхностях
156
Таблица 28. Возможные дефекты блох-картеров
№ п/п Дефект Причина дефекте
1 2 3 4 5 6 Трещины в стенках полостей блок картера Повреждения резьбы Коробление уплотняющих по- верхностей Трещины и поломки опорных площадок Отклонения размеров и формы посадочных отверстий Отклонение от соосности поса- дочных отверстий Случайные повреждения; действие на- пряжений Случайные повреждения, чрезмерная затяжка гаек крепления; нештатные повышения давления; действие напря- жений Действие напряжений; слишком силь- ная и неравномерная затяжка уплот- няющих стыков Чрезмерная затяжка гаек крепления; неправильная сборка; случайные по- вреждения; действие напряжений Износ; повреждения поверхностей при установке подшипников; действие на- пряжений Износ; действие напряжений
7 8 Отклонение размеров и формы посадочной поверхности Отклонения размеров и формы посадочных поверхностей Износ; повреждение поверхности при установке гильзы; действие напряже- ний
9 10 Трещины на перемычке между посадочными поверхностями под гильзы Трещины на перемычке между посадочными поверхностями гнльзы и резьбовыми отвер- стиями крепления Длительный нештатный режим работы компрессора; чрезмерная затяжка гаек крепления; неправильная сборка; дей- ствие напряжений
блок-картеров по техническим условиям допускаются газовые
раковины диаметром не более 5 мм, глубиной до 2 мм, числом
не более пяти на 1 дм2. На уплотнительных поверхностях допус-
каются газовые раковины диаметром не более 2 мм, глубиной до
2 мм, числом не более трех на 1 дм2. Эти же критерии могут ис-
пользоваться при оценке степени допустимости поверхностных
дефектов, возникших при эксплуатации, например, трещин.
На внутренней поверхности (зеркале) гильзы недопустимы тре-
щины. а также выявившиеся в процессе эксплуатации дефекты
отливки (раковины, засоры, рыхлоты и т. п.). Контроль диамет-
рального размера поверхности зеркала гильзы проводят анало-
гично соответствующему контролю цилиндра. Гильза подлежит
замене, если отклонения диаметрального размера или формы по-
верхности зеркала превосходят допустимые (отклонение размера
по Н7; отклонение формы — в пределах 0,5 допуска на диаметр).
Замене подлежат только дефектные гильзы. Однако если число
дефектных гильз превышает половину общего числа гильз, уста-
157
chipmaker.ru
новленных в блок-картер, то в некоторых случаях заменяют
все гильзы.
Выявление трещин в стенках полостей блок-картеров прово-
дят в ходе гидропневмоиспытаний (см. гл. II). Если в ходе этих
испытаний не удается локализовать место дефекта или определить
его тип, то используют ультразвуковую дефектоскопию.
При необходимости ремонта собственно блок-картера все
гильзы подлежат выпрессовке. Выпрессовку проводят с помощью
специальных приспособлений, аналогичных показанному на
рис. 44.
Далее проводят зачистку подлежащих ремонту поверхностей,
разделку трещин и их заделку. Выявленные мелкие поры отливок
уплотняют путем пропитки дефектных мест бакелитовым лаком,
раствором соды, хлорным железом и др.
Дефекты уплотняющих поверхностей и посадочных поверхно-
стей под гильзы устраняют механической обработкой — фрезеро-
ванием и растачиванием. При отсутствии специализированного
оборудования такую обработку наиболее целесообразно выполнять
на горизонтально-расточных станках.
Особое внимание при установке блок-картера на станке для
обработки следует уделять обеспечению (сохранению) точности
взаимного расположения основных поверхностей.
Основными технологическими базами для установки блок-
картера при его изготовлении являются плоскости четырех опор-
ных площадок и два перпендикулярных им отверстия, выполнен-
ных по 7—8-му квалитетам. При ремонте блок-картера жела-
тельно использовать эти базы, но, к сожалению, при отсутствии
специализированного оборудования и оснастки это не всегда
возможно.
Установку блок-картеров при ремонте проводят с тщательной
выверкой, а если проводится ремонт хотя бы незначительных
партий деталей — используют специальные приспособления.
На рис. 48 показана схема установки блок-картера для обра-
ботки уплотнительных поверхностей и посадочных поверхно-
стей под гильзу на горизонтально-расточном станке. Базирование
блок-картера производят по двум отверстиям (отверстию под
роликоподшипник коленчатого вала и отверстию под масляный
насос) и плоскости. Блок-картер 1 устанавливается плоскостью
на установочные пластины 2, смонтированные на опорной плите
приспособления 3, и ориентируется базовыми отверстиями по уста-
новочным пальцам — ромбическому пальцу 4 и цилиндричес-
кому 5.
Блок-картер закрепляется с помощью гайки 9, навинчивае-
мой на шпильку 10. Усилие закрепления, возникающее при за-
тяжке гайки 9, передается на блок-картер через зажимную шайбу 8.
Чтобы не повредить обработанную поверхность, между зажимной
шайбой 8 и блок-картером устанавливают текстолитовую про-
кладку 7
158
Рис. 48. Схема установки блок-картера для обработки наклонных уплотнитель-
ных поверхностей и посадочных поверхностей под гильзу:
1 — блок-картер; 2 — установочная пластина; 3 — опорная плита приспособления;
4 — ромбический палец; 5 — цилиндрический палец: 6 — борштанга; 7 — текстолитовая
прокладка; 8 — зажимная шайба. 9 — гайка; 10 — шпилька; II — торцовая фреза
Резцами, установленными в борштангу 6, проводится раста-
чивание поверхностей под гильзу. Уплотняющие поверхности
обрабатываются торцовой фрезой 11
Размеры обработанных поверхностей предварительно рассчи-
тывают по способу ремонтных размеров.
Наклонные уплотняющие поверхности обрабатывают торцо-
выми фрезами со вставными ножами, режущая часть которых вы-
полнена из твердого сплава, например ВК6, ВК8 и др. Ширина
фрезерования определяется отклонением от плоскостности уп-
лотнительной поверхности и обычно не более 0,5 мм. Подача 0,15—
0,6 мм/об. Устойчиво обеспечивается шероховатость обработанной
поверхности в пределах Ra = 0,4 ... 1,6 мкм. Малые отклонения
от плоскостности и шероховатость поверхности могут быть до-
стигнуты при обработке торцовой фрезой и одним режущим зубом
(ножом).
Посадочные поверхности под гильзу обычно растачивают
резцами с режущей частью, выполненной из твердого сплава,
например ВКЗ. Глубина резания при растачивании определяется
в зависимости от желаемого диаметра обработанной поверхности
(обычно не более 0,5 мм). При многопроходной обработке предвари-
тельно делают проход с глубиной резания 0,4 мм, что улучшает
геометрическую форму обработанной поверхности. В последую-
щих проходах глубина резания не должна превышать 0,1 —
0,15 мм. Подача в пределах 0,06—0,12 мм/об. Скорость резания
выбирается в зависимости от твердости чугуна (материала блок-
картера). При твердости НВ 149—163 скорость резания 150—
200 м/мин; при НВ 156—229 — 120—150 м/мин; при НВ 170—
241 — 100—120 м/мин.
!59
chipmaker.ru
Растачивание может выполняться резцами, оснащенными поли-
кристаллами композитов 01 (эльбор-Р); 05, 10 (гексанит Р); 10D
(двухслойные пластины с рабочим слоем из гексанита-Р). Компо-
зиты указанных марок можно использовать как для обработки,
при которой обеспечивается безударный характер процесса ре-
зания, так и для обработки, во время которой могут появиться
ударные нагрузки на инструмент. Глубина резания обычно со-
ставляет более 0,05 мм; подача 0,05—0,15 мм/об; скорость реза-
ния 300—700 м/мин; а при обработке без ударов 300—1000 м/мин.
Растачиванием устойчиво обеспечивается точность диаметраль-
ных размеров в пределах 7—8-го квалитетов и шероховатость об-
работанной поверхности Ra = 0,63 ... 1,25 мкм.
Посадочные отверстия блок-картера под подшипники колен-
чатого вала подлежат ремонту, если:
а) отклонение диаметра отверстия превышает допуск для 7-го
квалитета;
б) отклонение формы отверстия превышает половину допуска
для 7-го квалитета;
в) отклонение от соосности посадочных отверстий превышает
0,2 мм.
Отверстие под подшипники растачивают на горизонтально-
расточном станке под больший диаметр подшипника или под за-
прессовку втулки с последующей расточкой запрессованной втулки
под необходимый размер.
Базирование блок-картера для растачивания проводят по
плоскости опорных площадок и двум отверстиям (Н8), оси кото-
рых перпендикулярны к данной плоскости. Предварительно эти
отверстия калибруют ручной разверткой соответствующего диа-
метра. При такой схеме базирования необходимо специальное
приспособление.
Если выполняется единичный ремонт, то блок-картер устанав-
ливают на станке с выверкой.
Наиболее целесообразно расположение расточных резцов,
настроенных на соответствующий размер отверстия, в одной бор-
штанге. Глубина резания, а также число рабочих ходов зависят
от требуемого диаметра посадочной поверхности, который опреде-
ляют предварительным расчетом. Режимы резания могут быть
такими же. как при обработке посадочных поверхностей под
гильзы.
Восстановление резьб проводят так же, как и при ремонте ци-
линдров.
Обычно обработку уплотняющих поверхностей и посадочных
поверхностей под гильзы проводят сразу же за один установ
(предварительно и окончательно). Окончательную обработку про-
водят отдельной операцией, если:
а) требуется ремонт резьбовых отверстий, выходящих на уп-
лотняющие поверхности (отверстия могут быть повреждены и
при фрезеровании уплотняющих поверхностей);
160
б) требуется незначительный ремонт поверхностей (в этом
случае предварительную обработку не делают).
При окончательной обработке удаляют припуски не более
0,1—0,15 мм слесарными методами, например шабрением.
Плоские поверхности шабрят с помощью поверочных плит.
Качество шабрения определяется числом пятен, приходящихся
иа квадрат 25 x 25 мм, и проверяется соответствующим шаблоном.
Для уплотняющих поверхностей рекомендуется 6—10 пятен на
квадрат. При проверке качества шабрения по краске применяют
берлинскую лазурь, ламповую сажу, синьку и другие краски,
разведенные на машинном масле. При обработке ось шабера должна
находиться под углом 15—25° к обрабатываемой плоскости.
Запрессовку гильз, обезжиривание и герметизацию мест за-
варки трещин выполняют так же, как и при ремонте цилиндров.
При контроле блок-картера проводят тщательный визуальный
осмотр поверхностей, подвергшихся технологическим воздейст-
виям. Контролируют основные посадочные и присоединительные
размеры. Проверяют блок-картер на прочность и плотность в со-
ответствии с техническими условиями.
Прошедшие контроль блок-картеры передаются на участок
сборки.
16. Ремонт узлов компрессоров с подшипниками качения
Подшипники качения являются наиболее распространенным
элементом опорных узлов компрессоров. В компрессористроении
применяют шариковые и роликовые подшипники (радиальные,
радиально-упорные, упорно-радиальные, упорные) классов 0,
6, 5 (ГОСТ 520—89).
Работоспособность подшипников качения в значительной сте-
пени зависит от радиальных зазоров и осевой пары подшипника.
Радиальный зазор — зазор между кольцами и телами каче-
ния — определяет свободу взаимного перемещения колец в ра-
диальном направлении.
Различают три вида радиальных зазоров:
а) начальный зазор до установки подшипника на вал или в кор-
пус;
б) посадочный зазор после установки подшипника на рабочее
место;
в) рабочий вазор под рабочей нагрузкой при установившемся
температурном режиме в подшипниковой опоре.
Осевая игра — полное осевое перемещение кольца подшип-
ника из одного крайнего положения в другое при неподвижном
парном кольце.
При ремонте достаточно пользоваться величинами или радиаль-
ного зазора, или осевой игры.
Подшипники качения становятся непригодными к дальнейшей
эксплуатации из-за абразивного и усталостного изнашивания,
6 Н. Л. Ястребова и др. 161
chipmaker.ru
Таблица 29. Возможные дефекты опорных узлов компрессоров
с подшипниками качения
Дефект Причина дефекта
Нулевой или отрицатель- ный рабочий радиальный зазор нерегулируемого подшипника Начальный радиальный зазор подшипника не соот- ветствует условиям посадки подшипника на вал и в корпус, а также температурным условиям ра- боты подшипниковой опоры. Начальный радиальный зазор выбран правильно, посадочный радиальный зазор изменился за счет отклонения от нормы размеров вала и расточки корпуса
Нулевая или отрицатель- ная осевая игра регули- рующих подшипников Неправильно установлена посадочная осевая игра сдвоенных радиально-упорных подшипников
Значительная или недо- статочная осевая игра подшипников Неправильно установлена посадочная осевая игра. Увеличение посадочной осевой игры за счет абра- зивного изнашивания подшипников
Износ посадочной поверх- ности вала Посадка подшипника на вал не соответствует ха- рактеру нагружения внутреннего кольца
Износ посадочного отвер- стия корпуса Наличие посадки с зазором при циркуляционном нагружении наружного кольца подшипника нз-за значительного дисбаланса вращающихся частей (ротора)
коррозии и разрушения сепараторов. При работе машины возни-
кают перекосы опор; в опору могут попадать вода, пыль, продукты
изнашивания других элементов узла; от конденсируемой внутри
опоры влаги на телах качения появляется коррозия и т. д. Ин-
тенсивность изнашивания усиливается некачественным либо не-
достаточным смазыванием подшипников. Нарушается нормаль-
ный контакт тел качения с дорожками и происходит абразивное
изнашивание подшипника, снижается точность его вращения,
повышается шум. Особенно быстро изнашивание происходит при
наличии нулевого или отрицательного рабочего радиального за-
зора (осевой игры) из-за разности температур вала и корпуса,
неправильно выбранного начального радиального зазора, не-
правильно выбранной или выполненной посадки подшипника на
вал или в корпус и т. д.
Одной из основных причин разрушения сепаратора является
относительный перекос колец. Сепараторы вначале изнашиваются,
а затем разрываются.
Возможные дефекты опорных узлов компрессоров с подшип-
никами качения приведены в табл. 29.
Ремонт узлов с подшипниками качения начинают с тщатель-
ного визуального осмотра. Осмотром проверяют вращение на-
162
ружных колец, которое должно быть ровным, с медленной оста-
новкой, без стуков, рывков и заеданий. Рывки указывают на на-
личие в подшипниках механических или абразивных частиц, рез-
кое торможение — на малый радиальный зазор, стуки — на вмя-
тины и коррозионные раковины на телах и дорожках качения,
на большие зазоры в гнездах сепараторов. В нагруженной зоне
все тела качения должны вращаться.
К дальнейшей эксплуатации не допускаются подшипники,
если у них обнаружены трещины на кольцах, телах качения и се-
параторах; сколы на кольцах; рабочих бортах колец и телах ка-
чения; забоины, вмятины и шелушение на дорожках и телах ка-
чения; сепараторы с недопустимым провисанием и неравномер-
ным шагом окон; продольные риски на роликах; тугое вращение
или чрезмерно большой зазор; остаточный магнетизм.
При разборке подшипниковых опор контролируют: состояние
тел качения, колец и сепараторов; радиальный зазор и осевую
игру; состояние и размеры посадочных поверхностей вала и кор-
пуса; качество установки подшипника, центровку корпуса относи-
тельно вала; легкость и наличие шума при вращении.
При наличии дефектов подшипники качения, как правило,
не ремонтируют, а заменяют новыми. Ремонту подлежат шейки
валов под подшипники, системы смазывания и защиты. Ремонт
подшипниковых узлов чаще всего связан с полной или частичной
разборкой, заменой и (или) регулировкой подшипников.
При демонтаже подшипников каченйя соблюдают основные
правила:
а) усилие демонтажа должно передаваться через кольцо, со-
пряженное с натягом;
б) осевое усилие демонтажа должно совпадать с осью вала
или корпуса
Демонтаж подшипников качения часто затруднен из-за за-
щемления шариков или роликов при увеличенном из-за износа
радиальном зазоре или из-за перекоса внутреннего или внешнего
кольца подшипника относительно геометрической оси посадочных
поверхностей при демонтаже.
Применяют три способа демонтажа подшипников: прессовый,
термический и ударный. Используют и их сочетание.
Прессовый метод основан на приложении к демонтируемому
подшипнику постоянного или равномерно увеличивающегося
усилия (усилия распрессовки). Желательно, чтобы это усилие
равномерно распределялось по окружности демонтируемого кольца
подшипника. В полной мере этот метод реализуется при исполь-
зовании для демонтажа подшипников специальных прессов. Дру-
гой реализацией этого метода, чаще используемой в ремонтной
практике, является применение специальных съемников (рис. 49).
Усилие распрессовки можно определить по формуле
р HfEnB
~ 2N '
6
163
chipmaker.ru
Рис. 49. Схема демонтажа роликопод-
шипника с коленчатого вала с исполь-
зованием съемника:
1 — демонтируемый роликоподшипник;
2 — разъемное кольцо; 3 — съемник; 4 —
поднятиик съемника
где Н — натяг; f коэффициент
трения скольжения между со-
прягаемыми поверхностями (при
напрессовке f = 0,12 ... 0,15,
при распресеовке f = 0,3); Ё —
модуль упругости; В — ширина
кольца подшипника;
Л7 . . — ..
(l-d/dx)’ •
d — внутренний диаметр коль-
ца; di — диаметр дорожки ка-
чения кольца.
При термическом методе
охватывающую деталь слегка
подогревают, добиваясь ослаб-
ления натяга вследствие ее ли-
нейного расширения.
При ударном методе демон-
таж проводят легким постукива-
нием по кольцу подшипника,
установленному с натягом.
Удары непосредственно по под-
шипникам запрещены, их передают через выколотки из мяг-
кого металла.
Особое внимание следует уделять демонтажу внешних колец
подшипников из отверстий корпусных деталей, который представ-
ляет определенную сложность. Для этой операции обычно приме-
няют специальные съемники, рассчитанные на последовательное
изменение расстояния между захватами.
Нулевой или отрицательный рабочий радиальный зазор нере-
гулируемого подшипника при длительной работе опоры может
привести к недопустимому нагреву опоры, деформации тел ка-
чения, беговых дорожек и даже заклиниванию и разрушению под-
шипника. Дефект легко выявляется при внешнем осмотре опоры
(узла). В зависимости от причины возникновения дефекта (см.
табл. 29) возможны два способа его устранения:
1) установка подшипника с большим начальным радиальным
зазором;
2) устранение причины нерасчетного изменения посадочного
радиального зазора; восстановление при ремонте необходимых
размеров вала и расточки корпуса.
Начальный радиальный зазор определяют по схеме на рис. 50.
Желательна проверка начального радиального зазора не только
у нового подшипника, но и при каждом его снятии с последующей
установкой. Значение начального радиального зазора заносят
в ремонтный формуляр механизма. Износ подшипника определяют
164
как разность значений начального радиального зазора для под-
шипника, бывшего в работе, и зазора нового подшипника.
Посадочный радиальный зазор можно определить замером его
по схеме, приведенной на рис. 51. Удовлетворительные резуль-
таты дают расчетные зависимости для определения посадочного
радиального зазора бп:
при установке подшипников на вал >
бп = б» - 0,7/7;
при установке подшипников в корпус
6П = 6Я - 0,8//,
где бн — начальный радиальный зазор; Н — фактический натяг
при посадке подшипника.
Рабочий радиальный зазор бр можно только прогнозировать
расчетным путем:
6р = 6П ± Л«.
Здесь Aj — изменение радиального зазора в подшипнике в резуль-
тате перепада температур при нагреве узла в процессе работы
(знак «+» в формуле берется, если температура корпуса tK при
работе выше температуры вала /в; при tB > tK радиальный зазор
в подшипнике уменьшается — в формуле берется знак «—»)
At = (7В /к) ^о>
где а — коэффициент линейного расширения (для стали а —
= 11-10-* 1/°С); d0 — средний диаметр подшипника; fB, tK —
температура вала и корпуса при
установившемся режиме работы.
Рабочий радиальный зазор
определяют для самых тяжелых
1 — подшипник; 3 — оправка; 3 — передающий рычаг; 4 — стойки о индикаторами пе-
ремещений; Р — усилие поджима от нагружающего устройства
Рис. 51. Схема к определению посадочного радиального вазора подшипника:
I — вал о установлением подшипником; 3 — иомут а нагружающим устройством; 3 —
стойка с индикатором перемещений
165
r.ru
температурных режимов работы опоры (при максимальной раз-
ности температур вала и корпуса). Для правильно выбранного
подшипника рабочий радиальный зазор не должен быть меньше
половины начального радиального зазора подшипника по основ-
ному ряду.
Установлено, что при температуре вала /в = 75 ... 100 °C
перепад /в — tK = 10 ... 15 °C, при tB = 100 ... 150 °C перепад
tB— tK = 25 ... 40 °C, при tB = 150 ... 200 °C перепад tB—1„ =
= 40 ... 60 °C.
В опорных узлах компрессоров широкое применение находят
сдвоенные радиально-упорные шариковые подшипники. Осевой
зазор в таких подшипниках регулируют подбором толщины уста-
новочных колец. Надежная работа опоры зависит от правильной
установки и систематического контроля (регулировки) осевого
вазора в процессе эксплуатации компрессора.
Суммарный осевой износ сдвоенных радиально-упорных ша-
рикоподшипников ведущего ротора винтового компрессора уже
через 5—6 тыс. ч работы составляет 0,07—0,1 мм, а через 13—
15 тыс. ч безремонтной эксплуатации у наиболее нагруженных
компрессоров, работающих в режиме одноступенчатого сжатия
при начальном давлении 0,08 МПа и конечном давлении 1,2 МПа
он достигает 0,18—0,25 мм. Из-за осевого зазора в сдвоенных под-
шипниках ротор смещается в сторону всасывания на размер из-
носа, вследствие чего изменяются размеры торцовых щелей, сни-
жается объемная производительность компрессора, возрастают
перетечки газа между полостями. При осевом зазоре 0,3—0,4 мм
и более роторы начинают касаться секции всасывания и повреж-
дать ее.
Для правильной сборки сдвоенных радиально-упорных шари-
ковых подшипников соблюдают следующие требования:
1) при замене одного или двух подшипников заново регули-
руют осевой зазор за счет изменения толщины одного из устано-
вочных колец (подшипники не взаимозаменяемы);
2) при изготовлении установочных колец окончательный раз-
мер получают шлифовкой обоих торцов на плоско шлифовальном
станке, обеспечив разностенность не более 0,02 мм;
3) после окончательной сборки подшипникового узла прове-
ряют индикатором посадочный осевой зазор, перемещая вал в край-
нее левое и правое положение.
Толщину установочных колец можно определять с помощью
приспособления, показанного на рис. 52.
Подшипники собирают в приспособлении без наружного уста-
новочного кольца 5. Гайкой 6 регулируют осевой зазор, измеряя
его индикатором 7. Проверяют плавность вращения подшипни-
ков, измеряют щупом зазор t через отверстия в четырех точках
или определяют по результатам измерений в четырех точках
размер А. Изготовляют наружное кольцо 5 толщиной, равной
среднему значению результатов измерений. -Вновь собирают под-
166
шипники с наружным уста-
новочным кольцом, затянув
гайку 6 приспособления до
отказа. Проверяют осевую
игру и плавность вращения
подшипников.
Для оценки состояния
опорного узла необходимо
знать фактические значения
осевого зазора (износа) каж-
дого подшипника опоры. Для
опор винтовых компрессоров
можно использовать схему
определения осевого зазора,
приведенную на рис. 53 [33].
Со стороны ведущего ро-
тора демонтируют запорную
крышку секции нагнетания
и устанавливают (с крепле-
нием шпильками) планку 9.
На крышке сальника 15 уста-
навливают скобу 16 с инди-
катором 17. Отвинчивают
гайку И и завинчивают до
упора гайку 13. Ротор при-
тягивается к секции нагне-
тания, торцовый зазор А
полностью выбирается. Затем
Рнс. 52. Приспособление для определе-
ния толщины наружного установочного
кольца:
1 — корпус; 2 — гайка; 3 — кольцо устано-
вочное внутреннее; 4 — подшипники; 6 —
кольцо установочное наружное; 6 — гайка;
7 — индикатор; 8 — нажимной механием
отвинчивают гайку 13 и завин-
чивают гайку 11. Ротор сдвигается к секции всасывания и
индикатор показывает суммарное значение (6^ осевого износа
первого шарикоподшипника б (со стороны всасывания) и торцо-
вого зазора А. Начальное значение торцового зазора А указы-
вается в заводском сертификате компрессора. Для каждого ком-
прессора оно индивидуально и обычно равно 0,08—0,1 мм. Осе-
вой износ первого шарикоподшипника равен разности показа-
ния индикатора и значения торцового зазора:
— А.
Чтобы определить износ второго подшипника, устанавливают
промежуточное кольцо 14 и завинчивают винты 10. Промежуточ-
ное кольцо прижимает обоймы к секции нагнетания. Далее по-
ступают описанным выше способом.
Если износ второго подшипника больше или равен торцовому
зазору А, то индикатор покажет то же значение перемещения,
что и в первом случае (6г). Однако, как правило, индикатор фик-
сирует меньшее перемещение (6#). Осевой износ второго подшип-
ника
= А - (6Х - 6а).
167
Рис. 53. Схема к определению осевого вазора в опорном увле винтового ком-
прессора:
1 — ведущий ротор; 2 — роторная секция; 3 — секция нагнетания; 4 — опорный под-
шипник скольжения; 6 — втулка; в — разгрузочный поршень; 7 — распорная втулка;
8 — раднально-упорные подшипники; 9 — планка; 10, 12 — винты; 11, 13 — гайки;
14 — промежуточное кольцо; 16 — крышка сальника; 16 — скоба; 17 *— индикатор
8 7
Рис. 54. Приспособление для шлифования
торцов колец радиально-упорных шарико-
подшипников:
1 — притирочная плита; 2 — еегкент наружного
кольца; 3 — радиально-упорный подшипник; 4 —
корпус; 5, 7, 8 — гайки; 6 — сварная шпилька;
9 — аегмент внутреннего кольца; 10 — ин нт
При осевом зазоре сдвоенных шарикоподшипников ведущего
ротора или износе одного подшипника ведомого ротора, меньшем
0,1 мм, можно демонтировать подшипники соответствующего ро-
тора и растачивать на указанный размер зазора распорную втулку.
Однако для ведущего ротора этот метод не точен.
Иногда рекомендуют иной способ компенсации осевого вазора,
возникающего вследствие износа подшипников.
Распорную втулку растачивают, а затем шлифуют на притироч-
ной плите до требуемого размера на величину износа первого
подшипника L/x. Допускаемое отклонение от параллельности тор-:
цов втулки не более 0,01 мм на диаметре втулки. Между внутрен-
ними кольцами устанавли-
вают кольцевую проклад-
ку толщиной не более сум-
марного осевого зазора
(износа) обоих подшипни-
. ков (t/T + Ua). Если (t/j-h
+ > 0,1 мм, то необ-
ходима замена подшипни-
ков новыми.
Нежелательную осевую
игру радиально-упорного
шарикоподшипника мож-
но устранить с помощью
простого приспособления,
показанного на рис. 54 [33].
Зажав сегментами 2, 9
и винтом 10 внутреннее и
168
наружное кольца и перемещая (завинчивая гайку 8) внутрен-
нюю обойму относительно наружной, полностью выбирают осе-
вой зазор (износ) в подшипнике.
После этого на притирочной плите шлифуют наружное кольцо.
Затем подшипник переворачивают и таким же образом шлифуют
внутреннее кольцо. У первого шарикоподшипника оба кольца
шлифуют с двух сторон, у второго — только наружное. Необхо-
дима строгая параллельность притираемых поверхностей.
Правильная регулировка зазоров имеет исключительно важ-
ное вначение для эксплуатации конических ропикоподшипников.
Неправильно установленный зазор в коническом роликоподшип-
нике может быть основной причиной преждевременного его из-
носа. При недостаточном зазоре ролики защемляются между коль-
цами, а при больших зазорах воспринимают дополнительные ди-
намические нагрузки. В первом случае усиленное изнашивание
роликов наблюдается со стороны их больших диаметров, во вто-
ром — со стороны их меньших диаметров. Изнашивание прояв-
ляется в виде шелушения и выкрашивания острых кромок роли-
ков. Из-за неправильного регулирования шелушение возникает
и на беговых дорожках колец.
Зазор регулируют путем установки прокладок. Торцовую
крышку зат ягивают без прокладок до тех пор, пока вал не будет
прокручиваться очень туго. Вал несколько раз вращают, чтобы
ролики подшипника могли правильно установиться сами и уста-
новили бы в правильное положение наружное кольцо. При за-
жатой до конца крышке зазор в подшипнике отсутствует. Изме-
ряя в этом положении зазор между крышкой и корпусом в не-
скольких местах, определяют средний зазор и, прибавив к нему
значение требуемого осевого зазора, получают толщину про-
кладки. Прокладки изготовляют из калиброванного листа ме-
талла толщиной 0,05—0,5 мм. Толщину прокладок из картона,
прессшпана принимают на 0,03 мм больше, учитывая, что при
затяжке прокладки сжимаются.
Окончательное значение посадочного осевого зазора опреде-
ляют с помощью индикатора после установки прокладки необ-
ходимой толщины, перемещая вал в крайние левое и правое по-
ложения.
Повреждения посадочных поверхностей (вала и корпуса)
свидетельствуют о неверно выбранной, без учета характера
нагружения, посадке подшипника.
Циркуляционно нагруженные кольца должны соединяться
с сопрягаемой деталью неподвижно. Наличие зазора между цир-
куляционно нагруженным кольцом и сопряженной с ним деталью
приводит к проворачиванию кольца относительно посадочного
места, в результате чего происходит развальцовывание и изнаши-
вание шейки вала или корпуса.
Местно нагруженные кольца должны соединяться с сопря-
гаемой деталью с зазором или незначительным натягом, что позво-
169
chipmaker.ru
лит кольцу под действием толчков и вибраций медленно повора-
чиваться относительно своего посадочного места. Срок службы
подшипника повышается, так как в работе участвует не ограни-
ченный участок, а вся дорожка качения кольца, износ которой
будет меньше. В то же время большой зазор вреден, так как он
способствует интенсивному проворачиванию колец и вызывает
абразивное изнашивание сопрягаемых с ними посадочных мест
корпусов и валов и контактную коррозию.
17. Ремонт узлов компрессоров с подшипниками скольжения
Подшипники скольжения широко применяются в компрессо-
ростроении; например, в винтовых компрессорах сухого сжатия,
работающих при высоких окружных скоростях, применяют опер-
ные и упорные подшипники скольжения. Такие же функции вы-
полняют подшипники скольжения, являясь опорами вала ротора
центробежных и других компрессоров.
В процессе эксплуатации компрессора необходим постоянный
контроль состояния опорного узла. Обычно контролируют:
а) температуру масла на сливном патрубке и подводимого
масла — с помощью ртутных термометров;
б) температуру вкладыша — термометром сопротивления (тер-
мопарой), зачеканенной в баббит;
в) наличие в маспе шлама, грязи — периодическим взятием
проб масла.
О нарушении нормальной работы опорного узла с подшипни-
ками скольжения свидетельствуют:
а) перегрев масла в подшипнике при циркуляционном сма-
зывании (температура масла более 4-65 °C);
б) ненормальная концентрация в масле продуктов изнаши-
вания, загрязнений;
в) перегрев вкладыша подшипника (температура баббита
вкладыша превышает 4-80 °C);
г) пупьсация вкладыша в расточке корпуса.
В первых двух случаях нормальная работа может быть вос-
становлена путем замены масла, регулировки его расхода, чистки
системы смазывания. Если нормальная работа не восстанови-
лась, а также в двух последних случаях — необходим ремонт
подшипника.
Основной причиной выхода из строя подшипников скольжения
является изнашивание отверстия втулки, что приводит к увели-
чению зазора в соединении с валом, искажению геометрической
формы отверстия, появлению задиров, отслаиванию поверхности
и т. д. При выходе зазора в паре вал—втулка подшипника за
пределы допустимого (табл. 30) ремонт обязателен.
При разборке подшипника проводят тщательный визуальный
осмотр и оценку состояния сопрягаемых поверхностей шейки
170
Таблица 30. Предельные эаворы в паре вал—втулка подшипника
Частота вращения вала. об/мИИ Удельная нагруака, МПа Предельные ааэоры, мм. при диаметре вала, мм
60-80 80 — 120 120—180 180—260 260—360
До 1000 До 3 0,20 0,25 0,30 0,40 0,50
Св. 3 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
Св. 1000 До 3 0,30 0,35 0,40 0.60 0 70
Св. 3 0,15 0,20 0,25 0,35 0,45
вала и баббитовой заливки вкладыша, опорной поверхности вкла-
дыша и расточки корпуса подшипника.
Рабочие поверхности осматривают с помощью лупы 5-крат-
ного увеличения. Контролируют наличие рисок, задиров, за-
боин, раковин, пористостей, а также следов подплавления баб-
битового слоя. Баббитовую поверхность простукивают латунным
молотком массой не более 0,5 кг с целью выявления отслаивания
баббита. При простукивании звук должен быть чистым. Если
общая площадь отслаивания превышает 15% площади поверх-
ности или в местах отслаивания появились трещины, то необ-
ходима перезаливка баббита. След работы шейки вала должен
располагаться в нижней половине нижнего полувкладыша, рав-
номерно по всей его длине, а в поперечном направлении — на
дуге до 45°.
При разборке и сборке разъемных подшипников неоднократно
проверяют величину масляного зазора, для чего используют
свинцовые пластины или проволоку. Одну пластину ставят вверху
между шейкой вала и вкладышем, а две другие — в разъемной
части в стыках подшипника (рис. 55). При затяжке болтов под-
шипника пластины сплющиваются. Демонтируя подшипник, пла-
стины вынимают и толщину их замеряют микрометром. Зазор h
между валом и подшипником определяют по формуле
Л-Ох-(Н^),
где Ьх — толщина верхней пластины; Ь2, Ьв — толщины нижних
пластин (см. рис. 55).
В случае,'если зазор превышает допустимое значение (см.
табл. 30), то, как правило, изношенную шейку вала не восста-
навливают до прежнего (номинального) размера. Вал шлифуют,
а втулку (вкладыш) изготовляют заново по диаметру шейки от-
шлифованного вала.
Маршрутный технологический процесс ремонта разъемного
подшипника скольжения:
1) разобрать подшипник, очистить от грязи, промыть де-
тали в керосине;
2) выплавить баббит из вкладыша подшипника;
3) обезжирить вкладыш;
171
chipmaker.ru
Рис. 55. Схема определения вели-
чины масляного зазора:
1 — верхний полу вклад: нп; 2 — пла-
стины; 3 — болты подшипника; 4 —
нижний полувкладыш; 5 — вал
4) лудить вкладыш слоем
0,1—0,2 мм;
5) собрать вкладыш для за-
ливки;
6) залить баббитом вкладыш;
7) разделить вкладыш на по-
лувкладыши;
8) собрать вкладыш;
9) расточить вкладыш в соот-
ветствии с диаметром сопрягае-
мого вала;
10) сверлить отверстие для по-
дачи смазочного материала, выру-
бить смазочные канавки;
11) предварительно шабрить
полувкладыши по сопрягаемому
валу или калибру;
12) установить нижний полувкладыш в корпус, проверить
центровку;
13) шабрить «на краску» по сопрягаемому валу окончательно
вместе с верхними полувкладышами;
14) проверить масляный зазор, центровку корпуса;
15) собрать подшипник окончательно и обкатать
Старый баббит выплавляют, нагревая вкладыш пламенем
ацетиленокислородной горелки или паяльной лампы с тыльной
стороны до температуры 240—270 °C. Вкладыш при этом держат
в клещах. Для более тщательного удаления баббита целесообразно
легкое постукивание молотком по торцу вкладыша.
Как правило, на основных поверхностях вкладыша имеются
следы окислов, поэтому вкладыш подвергают травлению. Поверх-
ность, подлежащую заливке, протирают ветошью, смоченной
в бензине, а затем смачивают соляной кислотой и выдерживают
до полного растворения окислов. После травления стальной щет-
кой удаляют с вкладыша темный налет и промывают его проточной
водой до полного удаления остатков кислоты.
Для обезжиривания вкладыш подогревают до 70—80 °C и по-
гружают в ванну с 8—10%-ным раствором едкого натра или кипя-
щим 25—30%-ным раствором кальцинированной соды на 10—
20 мин. Затем вкладыш промывают проточной горячей водой при
80—100 JC в течение 5—10 мин.
Лужение необходимо для защиты металла вкладыша от окисле-
ния, что обеспечивает надежное соединение баббита с металлом
вкладыша. Для лужения используют припой ПОС-ЗО, если вкла-
дыш заливается баббитом Б 16, и чистое техническое олово,
если вкладыш заливается баббитом Б-83.
Вкладыш нагревают (в электропечи, паяльной лампой, газо-
вой горелкой) до температуры 180—220 °C. На нагретую поверх-
172
Рис. Б6. Схема заливки баббита:
1, S — полувкладыш; 2 — стальная пластина; 4 — сердечник; S — баббитовый слой;
б — асбестовые пластины; 7 — подвижные призыв; 8 — упор; 5. 10 — огнеупорная гли-
иа; 11 — ковш с баббитом; 12 — хомут
цость наносят флюс, нагревают до температуры 285 °C для олова,
320 °C для припоя и натирают полудой, после чего протирают
поверхность паклей до получения ровной, светлой и блестящей
поверхносги Если полуда окислилась (приобрела желтоватую
окраску), то ее удаляют и проводят повторное лужение. Для пре-
дохранения полуды от окисления луженую поверхность смачи-
вают водным раствором нашатыря перед сборкой вкладыша для
заливки.
Перед заливкой вкладыш собирают (рис. 56). В плоскости
разъема между полувкладышами 1, 3 устанавливают стальные
пластины (прокладки) 2 толщиной 0,5—1 мм, изолируемые
асбестовыми пластинами 6. Полувкладыши стягиваются хому-
тами 12. В подвижных призмах 7 с использованием упора 8 за-
жимают сердечник 4. На призмы кладут асбестовые пластины 6,
на которые устанавливают вкладыш таким образом, чтобы сердеч-
ник располагался от внутренней поверхности вкладыша на рас-
стоянии, равном толщине баббита плюс припуск на расточку.
Высоту асбестовых пластин подбирают так, чтобы полость за-
ливки выходила за торцы вкладыша. Все места соединений (воз-
можных неплотностей) во избежание утечки баббита уплотняют
асбестовым шнуром и обмазывают огнеупорной глиной (формовоч-
ной замазкой).
Формовочная замазка содержит три части огнеупорной глины,
три части кварцевого песка, одну часть порошка асбеста. Воду
добавляют до получения замазки требуемой консистенции.
В верхней части вкладыша с помощью валика глины 10 об-
разуют прибыль высотой 10—30 мм.
Необходимое для заливки количество баббита подсчитывают
по геометрическим размерам вкладыша, при этом учитывают:
173
chipmaker.ru
а) припуск на обработку, равный 4—6 мм для вкладышей
диаметром до 150 мм; 6—10 мм — до 300 мм; 15 мм — более
300 мм;
б) припуск на прибыль к массе литья, равный 10—20% его
массы;
в) линейную усадку, равную 0,5—0,65%;
г) угар, равный 2%.
Плавка баббита проводится в глубоком тигле при темпера-
туре 400—500 °C. Температуру баббита доводят до 400—410 °C
для баббита Б-83 и 440—470 °C для баббита Б-16, после чего про-
водят рафинирование баббита и с его поверхности снимают шлаки
и окислы.
Рафинирование выполняют сухим нашатырем (50—70 г на
100 кг баббита) при тщательном перемешивании расплава. Поверх-
ность расплавленного баббита покрывают слоем измельченного и
просеянного сухого древесного угля для предохранения от окив-
ления.
Собранный и подготовленный к заливке вкладыш с сердечни-
ком подогревают газовыми горелками до температуры: вкладыш —
не ниже 300 °C, сердечник 350—400 °C. Температуру контроли-
руют с помощью тонкой баббитовой палочки, которая должна
оплавляться при прикосновении к вкладышу.
Непосредственно перед заливкой с поверхности расплавлен-
ного баббита удаляют весь уголь, шлак и окислы. Тщательно
перемешивают баббит в тигле (со дна к поверхности). Набирают
баббит из тигля мерным ковшом, из которого затем выполняют
заливку баббита во вкладыш непрерывной короткой и широкой
струей. При усадке баббита доливают прибыль (см. рис. 56).
Остывание баббита должно идти снизу вверх, чтобы включе-
ния и газовые пузыри могли всплывать на поверхность. Прибыль
должна остывать последней. Для этого подогревают верхнюю
часть вкладыша газовой горелкой.
После остывания вкладыша разбирают приспособление и
проверяют качество заливки, срубают прибыль и наплывы баб-
бита. Обрубку производят от баббита к корпусу вкладыша.
При качественной заливке:
а) цвет баббита — однородный тускло-серебристый, иногда
с местным золотистым отливом; желтый цвет поверхности свиде-
тельствует о перегреве баббита;
б) баббит не должен отставать от вкладыша;
в) излом баббита должен иметь однородную мелкозернистую
структуру;
г) в баббитовом слое не должно быть инородных включений,
глубоких раковин, пористости на глубину, превышающую при-
пуск на механическую обработку.
Если при проверке обнаруживают указанные дефекты, то
вкладыш перезаливают.
174
Вкладыши разделяют на полувкладыши, удаляя стальные
прокладки и разрезая баббитовый слой прорезной дисковой фре-
зой либо другим способом по плоскости разъема. Удаляют за-
усенцы.
Удаляют приставший к поверхности разъема баббит, после
чего пригоняют поверхности разъема полувкладышей по краске.
В разъем полувкладышей не должен проходить щуп толщиной
0,05 мм при незатянутых болтах. Вкладыш собирают, после чего
проверяют размер его опорной поверхности.
Растачивание вкладыша чаще всего выполняют на токарных
станках. Вкладыш устанавливают на станок с выверкой по его
наружной опорной поверхности и торцу с помощью индикаторов
с точностью 0,03 мм. В некоторых случаях для установки вкладыша
используют приспособление типа «угольник», закрепленное на
планшайбе токарного станка. В зависимости от условий ремонта
при растачивании либо оставляют, либо не оставляют припуск
под шабрение. В последнем случае для получения необходимых
масляных зазоров вкладыш растачивают по размеру диаметра
шейки вала плюс верхний зазор без припуска под шабрение.
Обработка резцом с радиусом при вершине 4 мм при подаче
0,1 мм/об и частоте вращения 15—30 об/мин позволяет получить
поверхность расточки, не требующую шабрения. При последнем
рабочем ходе снимают слой баббита не более 0,3 мм.
Размечают и сверлят во вкладыше отверстия для подвода сма-
зочного материала к поверхности трения. При необходимости
в баббите вырубают смазочные канавки. Канавку не доводят до
торца на расстояние, равное 0,1 длины подшипника. Глубину
канавок принимают равной 0,025, а ширину 0,1 внутреннего
диаметра подшипника.
Шабрение по сопрягаемому валу проводят, если был сохранен
припуск под шабрение и позволяют условия ремонта. Качество
прилегания контролируют по краске (лазурь Л-1), добиваясь
окрашивания по всему цилиндру на 70—75% его поверхности.
Для шабрения используют трехгранные шаберы. При отсутствии
припуска под шабрение вкладыш пришабривают по калибру,
если обнаружены дефекты механической и слесарной обработки
(неровности, заусенцы и др.). Диаметр калибра равен диаметру
шейки вала плюс верхний зазор.
Устанавливают нижние полувкладыши на место окончатель-
ного монтажа (в корпус), проверяют соосность вкладышей в гори-
зонтальной и вертикальной плоскостях с использованием стальной
струны, отвеса, гидростатического уровня. Затем устанавли-
вают вал, осуществляя контроль по краске.
После получения удовлетворительных результатов ‘пригонки
нижнего полувкладыша и вала устанавливают и прошабривают
верхние полувкладыши. Контролируют масляный зазор (см.
рис. 55).
175
r.ru
Рис. 57. Схема центровки корпуса
подшипника скольжения по отноше-
нию к валу:
1 — радиально-упорный подшипник; 2 —
вал; 3 — центровочный хомут; 4t 7 —
индикаторы; 5 — опорный подшипник; 6 —
платформа; 8 — установочные прокладки;
Р — контрольный штифт
При сборке (и разборке) под-
шипников скольжения, как пра-
вило, многократно повторяются
следующие операции:
проверка центровки корпуса
по отношению к валу;
перемещение корпуса для
исправления его центровки по
отношению к валу;
проверка плотности приле-
гания нижнего полувкладыша;
замер натяга вкладыша
крышкой корпуса;
замер зазоров;
проверка состояния баббито-
вого слоя заливки.
Схема центровки корпуса по
отношению к валу показана на
рис. 57.
Центровочный хомут 3 и
платформу 6 закрепляют на
валу 2. На них монтируют ин-
дикаторы 4 и 7 (пары Аа).
Измерительные наконечники ин-
с торцами опорно-упорного 1 и
дикаторов вводятся в контакт
опорного 5 подшипников.
Фиксируют показания индикаторов Аг и Ла, после чего пово-
рачивают вал на 90° и вновь фиксируют показания. Показания
индикатора снимают в четырех точках после поворота вала каждый
раз на 90°. Расположение контрольных точек для индикаторов Д1
и Ла показано на рис. 57.
Показания индикаторов обрабатывают, вычисляя некоторые
значения (ав, ая, ап, ал), определяющие взаимное положение
вала и корпуса подшипника:
п __а1в + “ав . _ _“1н + “ан . _ “in + “ап . _ “1л + “ал
“в------2 ’ н--------2---’ Qn------2---’ л--------2--’
где а1в, Й2В, а1и, а^, а1п, ат> ^ал — показания индикато-
ров Лг и А3 в точках измерения (см. рис. 57).
Фактический перекос вала в вертикальной плоскости равен
(ав — а„)/2, в горизонтальной (ап — а„)/2.
Перемещение корпуса подшипника при необходимости про-
изводят: в вертикальной плоскости изменением толщины уста-
новочных прокладок; в горизонтальной плоскости перемещением
в сторону при ослабленных болтах, крепящих корпус к плите
фундамента, и вынутых контрольных штифтах. Сказанное в боль-
шей степени характерно для конструкций опорных узлов турбо-
компрессоров.
176
Проверку плотности посадки нижнего полувкладыша произ-
водят в расточке корпуса подшипника. Зазор между расточкой
корпуса и полувкладышем, контролируемый щупом, не должен
превышать 0,05 мм. Смещение вкладыша вследствие неплот-
ной посадки полувкладыша в корпус подшипника, измеряемое
индикатором, не должно превышать 0,03 мм.
Если параметры узла в норме, то окончательно собирают
подшипник с валом, затягивают болты подшипника.
Собранный подшипниковый узел обкатывают первоначально
при малых частотах вращения вала с постепенным выходом на
рабочую частоту.
Во многих случаях характер выявленных дефектов требует
не полного выполнения описанного технологического процесса,
а выполнения лишь отдельных его этапов. Так, отклонение следа
контакта вала и полувкладыша от номинального положения (на
дуге до 45°) можно устранить пришабриванием рабочей поверх-
ности полувкладыша.
Если след контакта располагается на дуге более 45° или на
границе следа видны проявления наклепа, то расточку полу-
вкладышей шабрят по калибру (см. выше). Добиваются, чтобы
при затянутых болтах подшипника калибр перемещался внутри
под легкими ударами свинцового молотка. Обеспечивается наи-
лучшая геометрия масляного клина.
Если след контакта на одной стороне нижнего полувкладыша
больше, чем на другой, или след расположен только на одной
стороне нижнего полувкладыша (во втором случае возможно
появление следа на противоположной стороне верхнего полу
вкладыша), то это свидетельствует о неудовлетворительной цен-
тровке корпуса подшипника.
Дефекты прилегания вкладыша к цилиндрической опорной
поверхности корпуса устраняют механической обработкой на
станке, что позволяет избежать перекоса расточки корпуса или
опорной поверхности вкладыша относительно расточки баббита
вкладыша. Исключить перекос можно, применяя шабрение рас
точки корпуса по оправке, диаметр которой равен диаметру
опорной поверхности вкладыша. Оправка имеет буртик, которым
прижимается к торцу расточки корпуса
При наличии местных повреждений баббитового слоя (рисок,
задиров и забоин на рабочей поверхности, раковин, пористостей,
инородных включений), а также при частичном отслаивании
баббита проводят разделку дефектных мест.
Если дефект невелик, то выполняют местное шабрение. В про-
тивном случае выполняют наплавку дефектных мест баббитом
с последующим шабрением по калибру либо шейке вала.
Наплавку производят присадочными прутками баббита, рас-
плавленными водородным, пропан-бутиловым или ацетиленовым
пламенем Предпочтительным является пламя, образующееся при
сгорании газовой смеси, содержащей 90% водорода и 10% кисло-
7 Н. А. Ястребова и др. 177
r.ru
Рнс. 58. Схема наплавки вкладыша (С — старый слой баббита; Н — наплав-
ленный слой баббита; цифрами указана последовательность наложения валиков)
Рис, 59. Схема наплавки баббита в несколько слоев (/—17 последовательность
наложения слоев)
рода, так как при этом создается защитная восстановительная
среда водорода,, предохраняющая баббит от окисления. Можно
использовать и водородно-воздушиую смесь Пламя должно быть
ровным, совершенно бесшумным желтоватого цвета с беловатым
оттенком. У наконечника горелки не должно быть голубоватого
язычка, свидетельствующего об избытке кислорода и о высокой
температуре. Наплавка низкотемпературным восстановительным
пламенем дает плотную мелкозернистую структуру баббита и
обеспечивает его износостойкость 134 ]
Вкладыш обезжиривают. Поверхность баббита зачищают ме-
таллической щеткой до блеска. Перед наплавкой вкладыш на-
гревают до 50—60 °C. В процессе наплавки вкладыш не должен
нагреваться выше 80—100 °C
Баббит наплавляют на горизонтально расположенную нижнюю
часть поверхности вкладыша, поэтому в процессе наплавки вкла-
дыш целесообразно поворачивать.
Баббит вкладыша горелкой прогревают вдоль первого валика
наплавки (рис. 58) до температуры 120—130 °C. У края поверх-
ности расплавляют баббит на участке длиной 15—20 мм до обра-
зования на его поверхности вогнутой ванночки расплавленного
металла. Присадочный пруток опускают в пламя горелки на рас-
стоянии 8—10 мм от середины ванночки раставленного баббита.
Движением горелки сверху вниз сплавляют баббит с прутка
Зигзагообразным движением горелки вдоль направления наплавки
первого валика оплавляют поверхность баббита вкладыша, одно-
временно сплавляя с прутка баббит. Последовательность нало-
жения валиков показана на рис. 58.
При наплавке поверхности с полным или частичным удале-
нием слоя баббнта пламенем горелки прогревают луженую по-
верхность на участке 15—20 мм до начала плавления (вспотева-
ния) полуды. Опускают присадочный пруток сквозь пламя го-
релки на расстояние 8—10 мм от середины прогретого участка.
Сплавляют часть баббита, достаточную для покрытия участка
178
циамегром 15—20 мм. Поднимают пруток на 15—20 мм от поверх-
ности, перемещают горелку на 8—10 мм в направлении наплавки
и дугообразным движением пламени прогревают до начала плав-
ления полуды соседний участок. Скорость перемещения пламени
3—5 мм/с. Порядок наложения валиков показан на рис. 59. При
гаплавке смежного валика для обеспечения плотности наплавки
необходимо расплавить боковую кромку ранее уложенного ва-
лика на ширину 2- -3 мм.
Общая толщина слоя баббита после наплавки должна быть
больше номинального размера на величину припуска на механи-
ческую обработку, который рекомендуется выдержать в пределах
1 мм — для диаметра шейки вала до 100 мм; 1,5 мм — для диа-
метра до 200 мм; 2 мм — для диаметра до 400 мм.
При изменении геометрических размеров вкладыша, например,
опорной цилиндрической поверхности дефект устраняют при-
шабриванием сопрягаемых поверхностей. В случаях, если размер
дефекта не позволяег его устранить шабрением или механиче-
ской обработкой, например, при отклонении от круглости вкла-
дыша более 0,05 мм, вкладыши заменяют новыми. Нарушение
плотности соединения полувкладышей устраняют шабрением пло-
скостей разъема пол у вкладышей. При незатянутых болтах в разъем
полувкладышей не должен проходить щуп толщиной 0,05 мм.
Для восстановления посадочных мест (отверстий) под под-
шипники качения в корпусных деталях для увеличения износо-
стойкости рабочих поверхностей подшипников скольжения за-
рубежные фирмы применяют полимерные композиционные ма-
териалы, например покрытие из полифениленсульфида, образую-
щие антифрикционный слой.
Полифеиилеисульфид — кристаллическое вещество, получен-
ное взаимодействием дихлорбензола и сульфида натрия в поляр-
ном растворителе. Полученный полимер упрочняют нагреванием;
на во?ц\ хе он становится прочным, пластичным и нерастворимым.
Хорошо сцепляется с алюминием и его сплавами, поэтому подшип-
ники, имеющие стальные вкладыши, должны быть алюмини-
рованы. На верхней поверхности вкладыша закрепляется лента
алюминиевой фольги. Длч улучшения адгезии и физико-механи-
ческих свойств в полимер может быть дооавлена двуокись мар-
ганца, О:.ись свинда или двуокись титана Подшипник может
быть использован со смазочным материалом и без него. Для ра-
бо ы 1 дшипкика без смазочного материала в полифениленсулfa-
фид вв ,\ят поли'гетрафторэтилен, для улучшения механических
свойств добавляют наполнители: асбест, дисульфид молибдена,
кобальт, нитрид бора, бронза и др
1 юлифениленсульфид может наноситься на вкладыш в виде
порошка, тонкого листа, напылением (электростатическим, газо-
пламенным, плазменным). Нанесенный слой не разрушается при
температуре до 270 °C что соответствует обычней температуре
гвбо их полег.».частей .. . аил
179
металлофторопластового
материала:
1 — фторопласт в наполни-
телем; 3 — пористый слой
бронзы; 3 — меДный под-
слой; 4 — стальная основа
При восстановлении рабочих поверхно-
стей подшипников скольжения могут быть
применены износостойкие покрытия из
сплавов свинца с оловом, свинца с медью,
нанесенные методом электроосаждения.
Оптимальная толщина покрытия 0,01 мм.
Добавки олова и индия увеличивают кор-
розионную стойкость
Перспективен металлофторопластовый
материал, в котором удачно сочетаются
высокие механические свойства стали,
антифрикционные — фторопласта и напол-
нителя, теплопроводные — бронзы. Ме-
таллофторопластовый материал (рис. 60)
состоит из основы 4 (низкоуглеродистая
сталь), медного подслоя 3, пористого слоя 2 (бронза толщи-
ной 0,3 мм), поры которого заполнены фторопластом 1
с антифрикционным наполнителем (дисульфидом молибдена).
Подшипники с таким покрытием могут работать при тем-
пературе от —200 до +300 °C в агрессивных средах. Примене-
ние этого покрытия дает значительный экономический эффект
за счет экономии запасных частей, нефтяных масел, черных
металлов, при изготовлении подшипников, на операциях смазы-
вания, при эксплуатации и ремонте. Коэффициент использования
материала при изготовлении металлофторопластовых подшипни-
ков превышает 80%, общие затраты в 20 раз меньше, чем при обыч-
ном исполнении. Исходным материалом является металлофторо-
пластовая лента, из которой подшипники штампуются практи-
чески по безотходной технологии. Стальная лента (основа) полу-
чается прокаткой, пористый слой наносится методом порошковой
металлургии. Поры заполняются фторопластом с наполнителем,
затем спекаются. Механическая обработка сводится к подравни-
ванию торцов. Из ленточного материала толщиной 1,1—2,6 мм
штамповкой изготовляют свертные втулки. Выпускаются стандар-
тизованные втулки диаметром 8—55 мм, освоен выпуск втулок
и полувкладышей диаметром 230—470 мм. Подшипники из дан-
ного материала применяются в насосах, компрессорах и криоген-
ной технике при перекачке сжиженных газов Успешно работают
в системах с рабочими давлениями 25—30 МПа, в высоком ва-
кууме, агрессивных газах и жидкостях [32].
18. Ремонт деталей шатунио-поршневой группы
Шатунно-поршневая группа является одним из ответственных
узлов компрессора, детали которого (поршни, поршневые пальцы,
шатуны, шатунные болты, штоки) подвергаются одновременному
воздействию высоких давлений, температур, трения, абразива,
паро-газового потока. Это вызывает ускоренное изнашивание
180
Рис. 61. Схемы измерения троикового поршня (а) и дискового (б)
указанных деталей и их повреждение. Кроме того, воздействие на
ряд деталей знакопеременных циклических нагрузок вызывает
появление усталостных трещин (особенно в резьбовой части што-
ков, шатунных болтов), что приводит к разрушению штока, болта
и выходу из строя всего компрессора. В процессе технического
обслуживания и ремонта следует придерживаться установленной
периодичности осмотров и контроля деталей этой группы с целью
профилактики повреждения компрессора.
Поршни компрессора в процессе эксплуатации подвержены
действию значительных динамических нагрузок. Наибольшему
износу подвергаются внешние (в тронковой части) поверхности
поршня, поверхности канавок под поршневые кольца и отверстия
под поршневые пальцы. Результатом изнашивания этих поверх-
ностей является уменьшение диаметра поршня, увеличение ши-
рины канавок и диаметра отверстия под поршневой палец. На ус-
коренное изнашивание поршня влияет также перекос поршня
в цилиндре вследствие большой кон у сообразности шатунных
шеек коленчатого вала и отверстий, образованных вкладышами
подшипника скольжения. В результате уменьшения диаметра
поршня и увеличения диаметра цилиндра (гильзы) вследствие
износа обеих деталей увеличивается зазор между поршнем и
гильзой. Это вызывает стук и повышение температуры компрес-
сора. При эксплуатации компрессора задачей технического об-
служивания является постоянный контроль зазора, который не
должен превышать 2—2,5-кратной величины первоначального
зазора. Первоначальный зазор устанавливается в зависимости
от диаметра цилиндра (гильзы) и должен указываться в техниче-
ских требованиях на дефектацию и ремонт компрессора дан-
ного типа:
Диаметр цилиндра, мм Дс 150 150—300 300—600 600—800
Зазор, мм..............0,5 I—2 2,5 3
18!
chipmaker.ru
Контроль размеров поршня имеет целью определить > ш .
износа Износ направляющей (трочковой части) псршня не до. i кен
превышать величину D/750, где D — диаметр направ (яющей
части (тронка) в мм. Для определения износа диаметры поршня
£>1( Dt, Dt измеряют в трех сечениях (рис. 61, а) микрометр «чаской
скобой с точностью измерения 0,01 мм. Отверстия под поршневые
пальцы измеряют' в двух взаимно перпендикулярных сечениях
индикатором для внутренних измерений с точностью измерения
0,01 мм Допускаемое отклонение диаметра по 7-му квалитету
точности.
При работе компрессора в значительной степени изнашиваются
верхние канавки под поршнем кольца. Это объясняется большим
давлением поршневых колец на плоскости канавок и ухудше-
нием смазывания в связи с увеличением температуры. При си льно
изношенных поршневых канавках происходит интенсивное пере-
качивание Масла и переход ею через кольцевое уплотнение вверх
в полость сжатия. Этот процесс происходит непрерывно и назы-
вается насосным действием колец. При нормальной работе ком-
прессора унос масла должен составлять 5—10% залитого в картер
объема масла за 6 мес. эксплуатации. В процессе технического
обслуживания необходимо вести запись потребления маспа ком-
прессором и в случае повышенного уноса определить причину
устранить дефекты в деталях или узлах. Для этого необходим?
в первую очередь измерить ширину канавок. Ширину канавок
измеряют в нескольких точках по окружности штангенциркулем
(ГОСТ 166—S0) с ценой деления 0,05 мм Допускается увеличение
ширины канавки не более чем на 1% номинальной ширины.
Поршни с канавками, изношенными больше допустимой ве. ичины
бракуют.
При наличии поршневых колец ремонтного размера канавки
протачивают под ремонтный размер. Допускается протачивание
не более одного раза и не более чем на 1 мм, так как при этом
уменьшается толщина перемычек между ними.
У поршней горизонтальных крейцкопфных компрессоров н-
тенсивному изнашиванию подвергается рабочая поверхнсх-гь баб-
битовых поясков £>! (рис. 61, б) дискоього поршня, в результате
чего нарушается соосность штока поршня, сальника и крейц-
копфа. Для восстановления соосности па рабочей поверхности
поршня протачивают две канавки типа ласточкина хво<;а, кото-
рые подвергают лужению, а затем заливают баббиток Удаляют
баббит путем нагрева поршня пламенем газовой горелки до 280—
300 °C. После размягчения и расплазлення баббита его стря-
хивают.
В горячем состоянии расчищают поверхности канавок острым
инструментом, стальными щетками или иглофрезами, непрерывно
смачивая канавки флюсом, после чего подвергают их лужению
припоем ПОС-ЗО В сачесте. флюса используют водный р. твор
из следующих компонентов- хлористь, цинк сухой (25%),
J82
Рис. 62. Схема установки для заливки вкладышей баббитом под давлением:
1 — рабочий цилиндр; 2 — поршень; 3 — скалка; 4 — заливаемый слой; 5 — непо-
движная стойке; 6 — сопло; 7 — пуансон; <5 — подвижная стенка; 9 — штурвал при-
жимного устройства; 10 — грузовой винт прижимного устройства; 11 — подкладка;
12 — корпус вкладыша; 13 — стопор; 14 — электропечь; 13 — камера давления; 16 —
рычаг; 17 — плунжер; 18 — маслопровод подъема; 19 — маслопровод слива масла;
20 — маслопровод подачи масла; 21 — регулятор; 22 — золотниковый переключатель;
23 — маслопровод давления
ная кислота (2%), нашатырь (10%). Для очистки чугуна от гра-
фитовых включений, препятствующих лужению, применяют
5%-ный водный раствор плавиковой кислоты (HF). Расплавлен-
ный припой растирают в пазах щетками.
Заливку баббитовых поясков можно проводить на специаль-
ной установке (рис. 62). Приспособление для кокильной заливки
представляет собой стальную форму, охватывающую поршень
на дуге, соответствующей размерам канавки. Форма снабжена
литниками и закрепляется с помощью охватывающей поршень
стальной ленты и стяжных болтов. Жидкий баббит подается вруч-
ную из ковша или под давлением. Последнее обеспечивает более
высокое качество баббитового пояска (высокую плотность ма-
териала, малую пористость) и производительность процесса.
Установку используют при достаточном объеме ремонтируемых
вкладышей и поршней
]хз
Рис. 64. Схема контроля отклонений от перпендикулярности оси поршня к оси
отверстий под поршневой палец
Рис. 63. Схема приспособления (угольника) для растачивания отверстий под
поршневой палец:
1 — контрольный штифт; 2 — планшайба; 3 — плата; 4 — болт; 6 — палец; 6 — плата;
7 — ребро жесткоста
Восстановление баббитовых поясков можно производить пу-
тем наплавки баббита с прутка. Этот способ требует высокой
квалификации исполнителя, но более удобен для ремонтных
работ на местах эксплуатации компрессоров, так как не требует
сложной оснастки.
Баббитовую заливку поясков обрабатывают точением (предва-
рительно), после чего баббит уплотняют обкатыванием роликов
и затем обтачивают начисто до требуемого размера D. Кромки
заливки скашивают для обеспечения нормального смазывания
во время работы.
Значительному изнашиванию в поршне подвержены отверстия
под поршневые пальцы, в результате чего появляется отклонение
от круглости отверстий, превышающее допуск. При незначитель-
ном износе отверстий ремонт производят тонким растачиванием
или развертыванием. Оба отверстия обрабатываются одновре-
менно с одной установки. В случае значительного износа и повы-
шенных зазоров в сопряжении поршень — палец отверстия в чу-
гунных поршнях растачивают на токарном станке с помощью
специального приспособления и размеры отверстий доводят по
поршневому лальцу.
Схема приспособления для расточки отверстия под поршневой
палец приведена на рис. 63. Приспособление состоит из чугун-
ной планшайбы 2, навинченной на шпиндель токарного станка,
и угольника, состоящего из двух сваренных прямоугольных
плиток 3 и 6, усиленных для жесткости ребрами 7. Угольник
закрепляется на планшайбе болтами 4 и фиксируется двумя
штифтами 1. Поршень устанавливается на палец 5, базируясь
отверстием в юбке поршня. Закрепление поршня производится
по верхнему торцу. Подобные приспособления, применяемые
1К4
Г при ремонте, следует изготовлять из элементов универсально-
сборных приспособлений (УСП).
Завод—изготовитель УСП, имеющий филиалы в 60 городах
Советского Союза, может изготовить приспособление. Для этого
заказчик должен представить чертеж и технологическое описание
делали (в данном случае чертеж поршня), указать тип станка,
на который будет установлено приспособление, и схему установки.
При значительном износе отверстий под поршневой палец
в алюминиевых поршнях можно поменять бронзовую втулку,
а затем по размеру отверстия подобрать новый палец.
После ремонта отверстий под поршневой палец отклонение
от перпендикулярности оси поршня к оси отверстий не должно
превышать 0,02 мм на 100 мм длины. Отклонение от перпендику-
. лярности этих осей приводит к перекосу поршня в гильзе и расша-
тыванию шатуна на коленчатом валу. Схема контроля приведена
на рис. 64. Отклонение от перпендикулярности А, мм, опреде-
ляется по формуле
A e V=*>ioo,
где йх и ht — отклонения стрелки индикаторов / и 2, мм; I — рас-
стояние между точками 1 и 2, мм.
Поршневые пальцы являются ответственными деталями в со-
пряжении поршня с шатуном и работают в тяжелых условиях.
Палец и поршень в процессе работы компрессора нагреваются,
а так как коэффициенты линейного расширения материалов этих
деталей различны, то и зазоры в этом сочетании изменяются.
Это приводит к тому, что при знакопеременных нагрузках в де-
талях этого узла возникают дополнительные ударные нагрузки.
Ударные нагрузки могут достигать таких значений, при которых
происходит отрыв шатунных болтов.
Пальцы изготовляют из сталей 20, 15Х.20Х, 12ХНГА, 13XH3A
с цементацией на глубину 1,0—1,5 мм и закалкой до твердости
59—63 HRCs.
Технологию ремонта поршневых пальцев определяют после
осмотра и измерения их размеров, а также измерения сопрягаю-
щихся с ними поверхностей отверстий втулок верхней головки
шатуна и отверстий под поршневые пальцы. Палец заменяют
новым, если отклонения формы на рабочих поверхностях превы-
шают (d/1000) 4- 0,05 мм, где d — диаметр пальца. Диаметр ра-
бочей части пальца измеряют в трех сечениях по двум взаимно
перпендикулярным направлениям. Разностенность допускается
не более 0,5 мм для пальцев с наружным диаметром до 80 мм и не
более 0,8 мм — с наружным диаметром более 80 мм. Разность
твердостей на поверхности одного пальца не должна превышать
5—6 единиц.
Для восстановления диаметральных размеров поверхность
пальца можно хромировать с толщиной покрытия до 0,1—0,15 мм
185
r.ru
на сторону и затем шлифовать, снимая припуск 0,015—0,025 мм.
При осмотре во время технического обслуживания и ремонта
у некоторых машин поршневые пальцы не имеют фасок или имеют
их с одной стороны. Это недопустимо. Наличие острых кромок
может вызвать срезание отогнутых концов стопорных колец,
фиксирующих палец в поршне. Это приводит к задирам на зеркале
цилиндра и выходу пальца из бобышки поршня, что, в свою оче-
редь, увеличивает повреждение зеркала цилиндра. Параметр
шероховатости поверхности пальца должна быть не ниже Ra =
= 0,32 мкм. Риски, волосовины, забоины на рабочих поверхно-
стях пальцев не допускаются. Острые кромки должны быть за-
круглены, а заусенцы зачищены.
Шатунные болты относятся к самым ответственным деталям
компрессора. В результате их разрыва происходят тяжелые
аварии, так как сильные удары колена вращающегося вала по
неподвижному после обрыва болтов шатуну вызывают его изгиб,
повреждение вала, а иногда и разрушение корпусных деталей
(блок-картеров и цилиндров), выход компрессора из строя
Основной причиной обрыва шатунных болтов является уста-
лость металла в результате действия переменных нагрузок при
работе компрессора. Причины усталости металла следующие:
большие зазоры в шатунных подшипниках, неравномерность
и неодинаковость их по длине подшипника;
увеличенная овальность шеек коленчатого вала;
чрезмерная затяжка гаек;
недостаточная или ослабленная затяжка гаек;
перекос гайки и неправильное прилегание гайки и головок
к контактирующим поверхностям;
недостаточно чистая отделка отверстий под болты;
чрезмерное удлинение болта.
Перечисленные выше дефекты болтового соединения возни-
кают как при изготовлении шатунных болтов, так и при монтаже
н эксплуатации. В связи с этим предъявляются высокие требова-
ния к технологической дисциплине на этих этапах.
Болты вместе с гайками должны иметь маркировку с указа-
нием марки стали и первоначальной длины болта, измеренной
с точностью 0,01 мм. Нарезку болтов и гаек следует производить
на одном станке. Переход от одного сечения к другому должен
быть плавным. На резьбах не допускаются заусенцы, впадины
резьбы не должны быть остроугольными. Предпочтительна мел-
кая резьба, при которой прочность болта выше, чем при крупной
резьбе. Резьбу следует выполнять с большим числом проходов
резца с малыми подачами.
Гайку свободно, но без зазора навинчивают вручную. Стер-
жень и галтели болта следует полировать. Незначительные под-
резы и забоины очень сильно ухудшают усталостные характери-
стики металла. Опорные поверхности головки болта и гайки,
а также контактирующие с ними поверхности шатуна и его крышки
18С
должны быть перпендикулярны к оси болта. При затяжке болтов
Следует иметь в виду, что на прочность болта влияет поверхностное
давление, возникающее в целом по стержню или в отдельных
его местах пр; тугой пг садке болта. Гайки должны затягиваться,
как правило, одним человеком с определенным усилием на ключе
в соответствии с инструкцией завода. На каждый болт необходим
паспорт, в котором указаны первоначальная длина болта и его
удлинение тановлениое при ремонте. Удлинение болтов репа-
монтируете*. заводом-изготовителем для компрессора определен-
ного типа. Так, для поршневых компрессоров базы 5П завода
Ьорец» рекомендуется остаточное удлинение не более 0,3 мм.
Тля большинства компрессоров удлинение болтов допускается
пределах 0,06—0,15 мм в зависимости от паспортной длины
болта.
При отсутствии данных заводов—изготовителей компрессоров
ожно пользоваться правилами технической эксплуатации двига-
телей внутреннего сгорания, согласно которым упругое удлинение
шатунных болтов из малоуглеродистом стали должно составлять
0,0038. а для болтов из легированных сталей — 0,044 первона-
чальной длины болта [17 L При превышении указанных пределов
остаточных удлинений болт бракуют и заменяют новым. Следует
отметить, что на предприятиях, изготовляющих и эксплуатирую-
щих компрессоры, удлинение болтов не измеряют, что является
серьезным нарушением правил технического обслуживания.
В процессе технического обслуживания и ремонта производят
контроль целостности тела болта и резьбы Выявление рисок,
забоин, острых переходов, подрезов осуществляется с помощью
луны 5-кратного увеличения. Мелкие трещины выявляют с по-
мощью дефектоскопического контроля магнитным, цветным или
ультразвуковым метолом.
Микротрешины выявляют с помощью керосина, раствора
мела или краски «Судан IV», получивших наибольшее распро-
странение при ремонтах. Для этого поверхность детали (болта)
надо промыть бензином, вытереть насухо и нанести на нее кистью
или пульверизатором слой подкрашенной жидкости. Красный
раствор приготовляют из 15 г краски «Судан IV», размешанной
в i л растворителя, состоящего из 80% керосина и 20% ски-
пидара.
Через 8—10 мин жидкость под действием капиллярных сил
проникнет во все даже самые мельчайшие трещины. После этого
деталь промывают 5%-ным содовым раствором и вытирают насухо.
Затем на сухую поверхность наносят тонкий слой белой краски,
состоящей из 350 ч мела, растворенного в 1 л жидкости (60% воды
и 40% спирта). Там, где на белой поверхности появятся красные
полоски, тонкие штрихи, находятся трещинки. Чувствительность
метода высокая: уже на глубине одного верна дефект металла
определяется точно. Указанные материалы доступны, специальной
подготовки ремонтного персонала не требуется. Способ прост
187
chipmaker.ru
Рис. 65. Эскиз поврежденного шатуна:
1 — тало (етержеи шатува): 1 — крепка шатуна
Рис. 66. Схема проверки отклонений от параллель-
ности плоскостей разъема в верхней образующей под-
шипника
и эффективен, в особенности в условиях единичного и мелкосерий-
ного изготовления и ремонта деталей.
После контроля целостности материала болта проводят кон-
троль перпендикулярности опорной поверхности головки болта
к его оси. Прилегание гайки и головки болта к контактирующим
поверхностям проверяют щупом или краской. Определяют нара-
ботку шатунного болта с момента установки. Исходя из опыта
эксплуатации компрессоров, срок службы шатунных болтов
в среднем установлен 45—50 тыс. ч. Однако для конкретных ком-
прессоров он может быть установлен достаточно точно. Так, для
поршневого компрессора базы 5П — 60 тыс. ч. По истечении
этого срока шатуны необходимо комплектно заменять.
Наработку определяют по данным журнала, который должен
быть для каждого компрессора. В процессе технического обслу-
живания в журнал вносят соответствующие данные по наработке.
Ремонт шатунов в большинстве случаев сводится к ремонту
или замене подшипников верхней или нижней головок, замене
болтов и в редких случаях к правке изогнутого стержня (рис. 65).
Перед правкой шатуна тело шатуна и нижнюю разъемную
головку подвергают дефектоскопическому или визуальному кон-
тролю на отсутствие дефектов (раковин, изломов, трещин). Затем
производят правку в холодном или горячем состоянии, что зави-
сит от прогиба: при стреле прогиба менее 10 мм правку проводят
в холодном состоянии. Прогиб стрежня устраняют специальными
оправками. Если стрела прогиба более 10 мм, то прогиб устраняют
с подогревом при снятых подшипниках верхней и нижней голо-
вок. В разъемных шатунах ремонту подлежат опорные части тела
шатуна и нижней головки крышки шатуна (см. рис. 65). На этих
поверхностях в результате ударных нагрузок может появиться
наклеп. Наклеп устраняют опиливанием с последующим шабре-
нием. Отклонение от перпендикулярности обрабатываемого торца
188
к оси стержня шатуна не более 0,02 мм на 100 мм ширины торна.
Контроль плоскостности осуществляется поверочной плитой «на
краскуж. Пятна краски должны равномерно распределяться на
проверяемых плоскостях с густотой ие менее одного пятна на 1 см1.
Отклонение от параллельности плоскостей разъема и верхней
образующей подшипника не должно превышать 0,02 мм на 100 мм
длины. Схема контроля приведена иа рис. 66. Следует отметить,
что такой ремонт шатуна осуществляется на месте эксплуатации,
а также в случае, если не представляется возможным получить
шатуны в качестве запасной части или изготовление его центра-
лизованно потребует много времени
Как правило, шатуны как наиболее ответственные детали ком-
прессора следует изготовлять централизованно. После ремонта
всех деталей шатунно-поршневой группы производят сборку
шатуна и контроль всех параметров узла в соответствии с техни-
ческими условиями на сборку, которые не должны отличаться от
требований на сборку узлов вновь изготовляемого компрессора.
19. Ремонт коленчатых валов
Коленчатый вал является одной из основных деталей криво-
шипно-шатунного механизма поршневых компрессоров. Пред-
назначен для преобразования вращательного движения, пере-
даваемого от привода, в возвратно-поступательное движение
крейцкопфа или поршня, а также для передачи всей мощности,
получаемой от привода, шатунам и масляному насосу.
Коленчатый вал — одна из наиболее нагруженных деталей
поршневого компрессора. Во время работы вал испытывает пере-
менные динамические нагрузки, поэтому он должен быть доста-
точно жестким, чтобы под действием рабочих нагрузок обеспечить
необходимую точность движения перемещающихся частей, об-
ладать высоким сопротивлением усталости. Поверхности трения
коленчатого вала должны иметь высокую износостойкость.
Коленчатые валы изготовляют из высококачественной углеро-
дистой стали марок 40 и 45 или легированной стали марки 40Х
из заготовок, полученных обработкой давлением, а также из вы-
сокопрочных чугунов, например ВЧ 50—1,5, используя в ка-
честве заготовки отливку.
Основными рабочими поверхностями коленчатого вала яв-
ляются поверхности коренных и шатунных шеек. При эксплуа-
тации наиболее сильному изнашиванию подвержены поверхности
шатунных шеек. Изнашивание усиливается вследствие повышен-
ных механических скоростных нагрузок, а также наличия агрес-
сивных сред, например, в холодильных компрессорах.
Возможные дефекты коленчатых валов, возникающие при
эксплуатации компрессора, приведены в табл. 31. Схема располо-
жения перечисленных в табл. 31 дефектов дана на рис. 67.
189
chipmaker.ru
Ряс. 67. Схема расположения дефектов коленчатого вала компрессора (/—8 —
дефекты, см. табл. 31)
Непосредственно перед разборкой и ремонтом коленчатого
вала, если позволяют условия, проводят проверку состояния
коленчатого вала в собраннем изделии (компрессоре). С помощью
щупов проверяют зазоры в соединении вала с коренными подшип-
никами и в соединен»»'’ шатунных шеек с шатуном. Проверяют
также положение оси вала по расхождению щек. Такая про-
верка характеоизует взаимный износ сопрягаемых поверхностей
коленчатого вала, коренных подшипников, шатуна.
Таблица 31 Возможные дефекты коленчатых валеч
№
п/п
Дефект
Причина дефекта
Повреждения резьбы
2 Изменение формы диаметраль-
ного размера, риски, задиры
на коренных шейках
3 Изменение формы диаметраль-
ного размера, задиры, кольце-
вые выступы на шатунных
шейках
4 Искривление оси вала
5 Изменение формы, размеров;
рнскн; задиры на посадочной
поверхности под шкив
6 Смятие шпоночного пава
7 Повреждение резьба
8 Трещина шатунных шеей
Чрезмерная вагяжка гайки; непра-
вильная сборка; случайные поврежде-
ния; действие внутренних напряжений
Неправильная установка подшипни-
ков; неправильный выбор посадки под-
шипника
Изнашивающее действие сопряженных
поверхностей шатуна
Неправильная установка вала в ком-
прессор; действие динамических на-
грузок; действие внутренних напря-
жений
Неправильная установка шкива
Неправильная установка шпонки; не-
штатные увеличения крутящего мо-
мента, передаваемого от привода
Чрезмерная затяжка гайки; непра-
вильная сборка; случайные поврежде-
ния: действие внутренних напряжений
Нештатные длительные увеличения ра-
бочих нагрузок; внутренние дефекта
деталей, действие внутренних напря-
жений; превышение предельно допу-
стимого чиста циклов нагружечпя
I
190
Таблица 32. Допуски формы шеек коленчатых валок
Отклонение Допуск, им, при дваметре вала, мм
6 — 100 100—200 200—300 300 — 400 *00—600
Овальность и конусообргэ- ность шейки: коренной 0,15 0,20 0,25 0,3 0,35
шатунной 0,15 0,22 0,3 0,35 0,4
Бненяе шеек: после изготовления или 0,02 0,03 0,035 0,04 0,05
ремонта вала при эксплуатации 0,06 0,09 0,15 0,2 0,25
Демонтированные, поступившие в ремонт коленчатые валы
полностью разбирают. Подшипники выпрессовывают, снимают
заглушки смазочных каналов. Коленчатый вал очищают от грязи,
прочищают и продувают смазочные каналы. Затем вал промывают
в ванне, заполненной керосином или моющим раствором, промы-
вают горячей и холодной водой, обдувают сжатым воздухом и
окончательно высушивают, протирая сухой хлопчатобумажной
ветошью.
Маршрутный технологический процесс ремонта коленчатого
вала компрессора:
1) контроль и выявление дефектов;
2) зачистка поверхностей и разделка
3) заделка трещин;
4) правка вала;
5) точение коренных шеек вала;
6) точение шатунных шеек вала;
7) наплавка коренных шеек вала;
8) наплавка шатунных шеек вала;
9) точение коренных шеек;
10) точение шатунных шеек;
трещин;
11) шлифование коренных шеек;
12) шлифование шатунных шеек;
13) восстановление посадочных мест под шкив и шпоночных
канавок;
14) восстановление резьбы;
15) контроль вала после ремонта.
Контроль коленчатых валов начинают с осмотра шеек, щек,
галтелей с целью обнаружения задиров и аабоин. Обмером кон-
тролируют отклонение размеров и формы (овальность, конусооб-
разность), а также биение шеек. Полученные значения сравнивают
с предельно допустимыми (табл. 32).
Поверхностные и внутренние трещины вала выявляют с по-
мощью различных методов, описанных в гл. II. Положение оси
вяла контролируют по расхождению щек.
191
chipmaker.ru
Вал подлежит обязательному ремонту, если отклонение формы,
а также биение шеек превышают допустимые значения, глубина
задиров на шейках более 0,1 мм, высота образовавшихся на
шейках кольцевых выступов и впадин более 0,15 мм, имеются
выступы и изломы на шейках.
Поверхности, на которых выявлены дефекты, зачищают ме
таллическими щетками. Особенно тщательно зачищают зоны
вокруг трещин. Края трещин слегка разделывают под углом
Трещины, обнаруженные при контроле коленчатого вала,
устраняют сваркой. Вид и режимы сварки подбирают в зависи-
мости от материала вала.
Правку выполняют механическим, термическим или термо-
механическими способами. При механическом способе прогиб
вала чаще всего устраняют правкой на прессе.
Точение коренных и шатунных шеек проводят для удаления
задиров и забоин, обнаруженных на шейках и галтелях, а также
в случаях, если погрешности формы и биение шеек достигли пре-
дельных значений. Обработку выполняют на токарно-винторезных
станках. Шатунные шейки обрабатывают при установке вала
в центросместителях. Точение является операцией предваритель-
ной обработки шеек либо для их последующей перешлифовки на
новый ремонтный размер, либо для последующего восстановления
их номинальных размеров наплавкой. В некоторых случаях перед
точением целесообразно провести отпуск для уменьшения твер-
дости обрабатываемых поверхностей.
Наплавку применяют для восстановления изношенных по-
верхностей шеек до номинальных размеров (см. гл. III). При вос-
становлении коленчатых валов применяют универсальные напла-
вочные установки.
Для восстановления шатунных шеек применяют наплавку
открытой дугой колеблющимся электродом. В качестве наплавоч-
ного материала применяют чугун, который имеет преимущества
по сравнению со сталями: высокую циклическую вязкость; вы-
сокую износостойкость; малую чувствительность к надрезам;
хорошую обрабатываемость. Для наплавки используют сварочную
проволоку Св-08 и специальную порошковую шихту. При рас-
плавлении наплавочного материала и затвердевании слоя в по-
следнем формируется структура половинчатого алюминиевого
чугуна с твердостью 49—53 HRC8.
Средняя скорость подачи сварочной проволоки Св-08 диаме-
тром 1,6 мм составляет 300 м/ч при расходе порошковой шихты
60 г/мин. Наиболее целесообразно в качестве основы порошковой
шихты использовать железо ПЖ1ВМ. Режим наплавки: напря-
жение дуги 24—26 В; сила тока 280—300 А; частота вращения
вала 0,005 с-1 (0,3 оо/мич); частота колебаний электрода 60—70
в 1 мин. Время наплавки шейки 4—10 мин. Ресурс работы валов
с шейками, наплавленными указанным способом, превышает
192
\
срок службы валов заводского
изготовления в среднем в 1,5
раза [2].
После наплавки коренные и
шатунные шейки обрабатывают
точением для удаления лишнего
металла, а также окисленного
и недостаточно плотного поверх-
ностного слоя. Точение способ-
ствует образованию равномер-
ного припуска под шлифование
(обычно 0,3—0,6 мм на радиус).
Коренные шейки после точе-
ния шлифуют на круглошлифо-
вальном станке или полируют
Рис. 68. Схема шлифования шатун-
ных шеек на токарно-винторезном
станке:
1 — ролики; 2 — коленчятый вал; 3 —
корпус; 4 — шпиндельный узел; Б — меха*
низы привязки; 6 — электродвигатель при-
воде вращения шлифовального круга; 7 —•
механизм тангенциальной подачи; в —
шлифовальный круг
круглошлифовальных станках,
абразивными лентами.
Шлифование шатунных шеек
и галтелей наиболее целесооб-
разно выполнять на специальных
например, моделей ХШ-2-02, ХШ-2-01. Эти станки отличаются
от обычного круглошлифовального тем, что они оборудованы
устройством, аналогичным по назначению центросместителям.
Однако при ремонте коленчатых валов на местах эксплуата-
ции компрессоров и особенно при ремонте коленчатых валов
больших размеров применение указанного оборудования часто
невозможно. В этих случаях шлифование шатунных шеек либо
заменяют другими последовательными операциями (обработкой
напильником вручную, притиркой, полированием), либо приме-
няют приспособления к универсальному оборудованию, позво-
ляющие выполнить данную операцию.
Для шлифования шатунных шеек коленчатых валов тяжелых
компрессоров базы 4М40, 2М16 используют приспособление к то-
карно-винторезному станку с достаточной высотой центров (рис. 68).
Приспособление с помощью трех пар роликов 1 устанавли-
вается на обрабатываемой шатунной шейке коленчатого вала 2.
С суппортом приспособление связано посредством механизма
привязки 5. Шатунные шейки обрабатывают торцом шлифоваль-
ного круга 8, движущегося возвратно-поступательно по касатель-
ной к обрабатываемой поверхности между двумя крайними поло-
жениями.
При обработке валов компрессора 2М16 (материал — сталь 40)
на станке 1А665 при диаметре шатунных шеек 260 мм использовали
шлифовальные круги диаметром 114 мм марки 24А40С2К- В ка-
честве смазочно-охлаждающей жидкости целесообразно использо-
вать водный раствор, содержащий 0,5% триэтаноламина, 0,2%
нитрита натрия, 0,1% смачивателя ОП-Ю. Режим резания: ско-
рость резания 18 м/с; частота вращения заготовки 8—16 об/мин;
к, — 0,25 ... 8.5 м/мин.
193
chipmaker.ru
Рис. 69. Схема проверки параллельности ко-
ренных и шатунных шеек
При перешлифовке ша-
тунных шеек приведенный
метод позволяет сущест-
венно уменьшить погреш-
ность формы: бочкообраз-
ность — до 0,015—0,019 мм
(исходная 0,06—0,08 мм);
конусообразность — до
0,011—0,015 мм (исходная
0,07—0,09 мм); оваль-
ность — до 0,018—0,02 мм
(исходная 0,4—0,5 мм)
Интенсивность исправле-
ния погрешности формы
в продольном сечении за-
висит от ширины кромки
шлифовального круга |9).
При обработке шатун-
ных шеек на новый ремонт-
ный размер наплавку не выполняют, а шлифование шеек проводят
за два перехода. На первом переходе обрабатывают цилиндриче-
скую часть шейки, при этом диаметр круга (см. рис. 69) равен длине
цилиндрической части шейки без галтелей. Оставляют припуск
на окончательную обработку 0,05 мм. На втором переходе фасон-
ным кругом без тангенциальной подачи обрабатывают галтели
до плавного сопряжения с цилиндрической частью. Окончатель-
ную обработку проводят, например, методом суперфиниширова-
ния с радиальными колебаниями брусков.
После шлифования шатунных шеек может выполняться их
алмазное выглаживание, для чего используют токарно-винторез-
ный станок. Усилие прижима выглаживателя к детали 100 —
150 Н, подача 0,03—0,05 мм/об, скорость резания около 100 м/мин.
Обеспечивается параметр шероховатости шейки Ra — 0,16 мкм
Восстановление посадочных мест под шкив проводят:
а) перешлифовкой посадочной поверхности на новые ремонт-
ные размеры,
б) наплавкой изношенной поверхности в среде углекислого
газа с последующим шлифованием (точением) до номинальных
размеров.
Поверхность восстанавливают в той же последовательности, что
и шейки коленчатого вала.
Шпоночные канавки восстанавливают при значительных из-
носах заваркой в среде углекислого газа с последующим калибро-
ванием фрезой номинального размера.
Изношенную резьбу восстанавливают либо калиброванием,
либо перетачиванием на новый ремонтный размер.
Отремонтированные коленчатые валы тщательно осматривают.
Проверяют основные размеры вала. Особое внимание обращают на
194
' змеры ваял и состояние отремонтированных поверхностей.
у-la чис 69 п< <азанэ схема проверки параллельности коренных
и шатунных шеек. При необходимости проводят повторный
контроль вала.
Коленчатые аалы, прошедшие контроль, передаются на уча-
сток сборки.
20. Выявление дефектов, замена и изготовление
поршневых колец
Основное назначение поршневых колец — создание герметич-
ного уплотнения между полостью сжатия и Картером. Герметич-
ное гааомасляное уплотнение обеслечиваег наивысшую произ-
водительность компрессора, предупреждает нагарообразование и
пригорание колец, задиры цилиндра. Успешная работа компрес-
сора возможна при условии постоянной герметичности рабочего
пространства цилиндра.
В свя. с этим качеству изготовления колец и контролю
их в процессе технического обслуживания следует уделять боль-
шое внимание. Поршневые кольца ремонту не подлежат, а при
износе заменяются новыми.
По назначению поршневые кольца бывают уплотняющие
(компрессионные) и маслосъемные. Типы, основные параметры и
размеры поршневых колец регламентированы ГОСТ 9515—81
«Кольца поршневые металлические поршневых компрессоров».
При конструировании и изготовлении поршневых колец це-
лесообразно использовать опыт зарубежных фирм. Фирмы ФРГ
предлагают разнообразные конструктивные разновидности колец,
используемых в различных условиях эксплуатации. На рис. 70, а—е
показаны компрессионные кольца:
прямоугольного сечения (см. рис. 70, а); имеют простую гео-
метрическую форму, при нормальных условиях эксплуатации
отвечают всем требованиям уплотнения;
с конической рабочей поверхностью (см. рьс. 70, б); умень-
шают время приработки;
Рис. 70. Компрессионные кольца:
а — прямоугольного сечгння; б — с ковнческой рябочей поверхностью. « — с жоввче-
свой торцовой поверхностью; « — г внутренней фяской; д с внутренней выточкой;
f - L-обровое
196
r.ru
Рис. 71. Беспружииные маслосъемные кольца:
а — скребкорог; б — с дренажными оквамв; « — со встречиммв фасками; • — с одвосто-
ровввмв фаскамв
с конической торцовой поверхностью (см. рис. 70, в); приме-
няют, когда существует опасность «залегания» колеи;
с внутренней фаской или внутренней выточкой (см. рис. 70, г
и 5); благодаря одностороннему изменению поперечного сечения
при установке в цилиндр приобретают тарельчатую форму и
соответственно образуют или усиливают коническую рабочую
поверхность по отношению к цилиндру;
I -образные (см. рис. 70, е); надежны в условиях вибрации,
типа «флагтер», применяются в высокооборотных компрессорах.
Различные конструкции маслосъемных колец показаны на
рис. 71, а—г:
скребковое кольцо (см. рис. 71, а) можно отнести к компрес-
сионным, но с маслосъемными свойствами; благодаря кольцевой
проточке оно деформируется подобно кольцу с внутренней фаской
или с внутренней выточкой, в результате чего кромка скребка
плотно прилегает к стенке цилиндра;
кольцо с дренажными окнами и двумя рабочими поясками
(см. рис. 71, 6), торцы которых параллельны; благодаря узким
пояскам достигается высокое давление;
для дальнейшего повышения давления, а следовательно, уве-
личения съема масла рабочие пояски снаружи имеют фаски (см.
рис. 71, в);
прн применении колец с односторонними одинаково направ-
ленными фасками (см. рис. 71, г) увеличивается съем масла по
сравнению с кольцами, имеющими встречные фаски.
Исключительно важной для эксплуатации является правильно
выбранная форма замка поршневого кольца. Прямой или косой
(под углом 30—45°) замки просты и дешевы в изготовлении, обес-
печивают достаточное уплотнение. Однако с течением времени и
длительных сроках эксплуатации увеличиваются зазоры косого
и особенно прямого замков. Замок «внахлестку» обеспечивает
более длительную эксплуатацию, хорошо зарекомендовал себя
в случаях, когда кольцо работает в выработанном цилиндре и
вследствие этого пульсирует («дышит»). Для колец с замком «вна-
хлестку» рекомендуются следующие размеры:
Диаметр кольца, мм ...... 76—140 141—200
Высота кольца, мм........... 3 5
196
Для выполнения текущих ремонтов зарубежные фирмы реко-
мендуют специальную систему колец, состоящую из колец нор-
мальных размеров и колец ремонтных размеров. Кольца нормаль-
ных размеров подходят для новых и работавших цилиндров.
Они идентичны серийно выпускаемым, но имеют более высокую
маслосъемную способность. Кольца ремонтных размеров приме-
няют в том случае, когда из-за износа цилиндра происходят по-
вышенный расход масла и потеря мощности. Эти кольца должны
быть в состоянии компенсировать большой износ цилиндра.
Поршневое кольцо считается изношенным и подлежит замене
новым в следующих случаях.
1. Зазор в замке кольца равен или больше величины Dn/80 мм
(где Da — диаметр поршня, мм). Зазор в замке кольца опреде-
ляют щупом при положении поршневого кольца в месте наиболь-
шего износа цилиндра.
2. При появлении в канавках зазора по высоте кольца более
2,5ЛВ мм (где Лн — нормальный монтажный зазор, мм).
3. Потеря массы кольца от первоначальной составляет
около 10%.
4. Зазор кольца больше (0,01—0,15)0, где О—диаметр
кольца.
5. При появлении трещин на кольце.
6. На рабочей поверхности кольца Имеются задиры, и следы
пропуска газа достигают 1/4 окружности кольца.
7. При замене поршня после расточки цилиндра.
8. После расточки поршневых канавок при ремонте поршня.
Перечисленные дефекты поршневых колец являются резуль-
татом воздействия целого комплекса факторов в процессе экс-
плуатации компрессоров. Поведение поршневых колец при экс-
плуатации зависит от конструкции компрессора, термической и
динамической нагрузок, от конструкции и точности обработки
цилиндра и поршня, от применяемых масел и газов, от качества
изготовления самих колец.
Основной причиной дефектов поршневых колец является их
износ, поэтому наибольшее значение придается использованию
качественных смазочных материалов. При непрерывной смазочной
пленке износ от трения практически отсутствует. Если же пленка
нарушена, то наступает непосредственный контакт металлов
трущейся пары и износ быстро увеличивается. Нарушение масля-
ной пленки является следствием недостаточного смазывания, не-
равномерного распрёделения масла по рабочей поверхности ци-
линдра, неприлегания колец, отклонений от круглости гильзы
или высоких давлений кромок колец. При таких нарушениях иа
кольцах и рабочих поверхностях цилиндра (гильзы) появляются
следы прижогов в результате частичного «схватывания» тру-
щихся деталей. При полном схватывании возникают задиры порш-
невых колец и поршня.
197
chipmaker.ru
r Mio - б г чэобг . и Л i -чей пгве,
Ыг- -------------------------------------------------------------------
----->—— ь ока р Bi- обработку
рябо’ I . ; л. . d Ц ,1 . ;эсто Я "ТИКО
i ричин I .... и •. ектов f’.nii*
। .r.'bi lio« ' v ! ил -гсвлен. I системы
- ,i. > icmux сй.тс. и ч.-,. ui ч сею - поршневое кольцо еле*
Дуй’. ГЩ>'Т еЛЬН' - । и ... (/ ! < jiif.lo.1 сине Г '. • ••. ' г (X ’>! .'<, ВИЙ К и тн-
fi1 ( 1, . т . * ' . 11 1 ' и . । 111 . । .. w< И ф'-lpМЫ ГИЛ -3,
л ., • i°4J вг
1ДиХ у>й "ГТ'.il i.n l • их В .Ip1’ ..ccct Hi I ..•12.ЦН4.
b'Vtct i . i. rt . .i i... nmOH ii •< Ku .1—и ; > )ДИ..:('Й ДЛИ СМЛ-
। iк ' , opaoHori paou-
1 nos* pxи *. * и.* l>очk*k»'• pi. >11»_я .jMipMa рабочей поверхности
• * -Н . • . ?Ue . О. ... I <?l Г lUl-i ..• .
OU)нм...I. .r । । ,. лTe_.i.leaue > ас. iu ». > у ;ji pin-l , »•.«<; юча_т
HIT* t . I h,T'.'! Hl up. ..• I v. •)<« . .Tc.^'aJI
Пр I П< . it , 1Я A! -Hi. < • t'Oy. ftl
разной i('i.'i’!«i1 плтер.» ifi.'i'i и r.a.ixe i » , чги в 1.1 lOii >аЛиИи»'
ПеВИОД hi.'1 Hl. ' n i I >B. . X If i. .I '.' > 11 LI . 11. . I; I,’ I ii ' • . ЛИ"
fi.и. ; i. 'у ол»;г . : -i < r ;'? '''икг Би. ьыое
left ' । .• • i. *. ' hi: tipit/KuioB
"0Г ni э , it . и now; : dm..1 «»в убежпые
фирмы i.j>ллегиот внутренней) поверхность годны обрзбаты-
.:,Ц. I... СК'- |Ц Л > I ' .;п. . •. , .....’И В . ' I'TBI пр и-
и-- ) и эс^ек: < > тмчно< . форды цилиндра
>• bi пн • . • знь" f ши Матс
риал -pre, । I. к । I- чп •’.ли.—нал " . ) мест большое
*г • V'| л" при \ ' мц.‘и • ивани! П'1.1срхностей На»
боне! 1 юи । . я пар трения «угу -чугун Пара
' 1 ipi * 1ЦЯРТС, niir u в v чаях когда
•г; . . , «»• ’ ро\ tичыннуш рабочую поверхность или
«у : |- ’ ца yioi'i.i- .i с ,ны.ч .. . инд|лт.
। |' . я 1 -1я ист 1 । ц в кш<:£.|.лх вследствие з. клини*
г?, 1 • 'я охч .и ыл нежелательных дефектов приво-
х I. . ыч лесл*.т, ’ям. Заклинивание нарушает пра-
п< • । работу к льп i иногда очень быстро нарушает нор
к- раСюту чпрс пр , уш ‘ный пропуск агента; повы-
:с-.цп и । цил loa, повышение теи-
1 • • < I • >ич... л м.< . ш .ны<. .•••< рлсход и старе-
.о с, -| । й и,-1,. ко?.: и IX по, . Оу • й ил ! лавных причин
мг..:.- 1 ..'. | ’ >лец -.в - .г ... енение свойств масла, которое
in ч-зием многих фак1 >ров разлагается, ииразуя отложе-
нич на поверхности цилиндров, поршней, к- тец и поршневых
K.iiof.iK ./гложения вн.т-id.ie внзкн и клейкие становятся аатем
. "3 . • . .н-п-1 гвовап.
1W)
свободному перемещению колец, подвижность которых умень-
шается и затем прекращается совсем.
Заклинивание начинается в каком-либо одном месте периметра
и постепенно захватывает большую часть его. Поскольку измене-
ния свойств масла в эксплуатации неизбежны, то даже при нор-
мальной работе после длительной эксплуатации произойдет за-
клинивание колец, что и наблюдается в практике.
Основными поверхностями поршневых колец являются на-
ружная цилиндрическая поверхность D и торцовые поверхности
Точность их размеров выдерживается по 7-му квалитету, параметр
шероховатости наружной поверхности Ra = 2,5 мкм; торцовых
поверхностей — 0,63 мкм. Шероховатость рабочих поверхностей
колец, цилиндра и поршня имеет большое значение для работы
компрессора. Шероховатость колец и цилиндров не должна быть
больше толщины масляной пленки во избежание соприкосновения
трущихся деталей и возникновения сухого трения. Наружные
поверхности колец с параметрами шероховатости Ra — 2,5 мкм
обеспечивают хорошую приработку к зеркалу цилиндра. Качество
обработки торцовых поверхностей кольца и поршневых канавок
в значительной степени влияет на расход смазочного материала.
Параметр шероховатости более 0,63 мкм может вызвать вибрацию
кольца и увеличение расхода смазочного материала. Причем
увеличение будет продолжаться до тех пор, пока кольца не будут
полностью приработаны.
Приработку колец проверяют следующим образом. Компрес-
сор пускают вхолостую со снятыми крышками. Гильзы необхо-
димо предварительно застопорить, чтобы их не выбросило из
цилиндров. При пуске компрессора наблюдают за высотой масля-
ных фонтанчиков, которые появляются при верхнем положении
поршня. Сначала фонтанчики появляются не по всей образующей
цилиндра, а в отдельных местах и высота их различна. По мере
приработки колец высота фонтанчиков и их число уменьшаются.
При хорошей приработке фонтанчики пропадают, а появляется
масляный туман. В этом случае считается, что кольца приработаны
к зеркалу цилиндра. Для достижения достаточной герметичности
торцовые поверхности кольца и поршневой канавки должны
быть параллельны. Наружная поверхность кольца должна плотно
прилегать к цилиндру без просветов. Нормальная работа кольца
возможна только при достаточно свободном его перемещении в ка-
навке, что обеспечивается оптимальным зазором между внутрен-
ней поверхностью поршневого кольца и дном канавки (радиальный
вазор b на рис. 73), а также между торцовыми поверхностями
кольца и поршневой канавки (осевой зазор а, см. рис. 73). Ради-
альные и осевые зазоры для колец разных диаметров приведены
в табл. 33.
Малый осевой зазор между ручьем поршня и кольцом может
вызвать заклинивание кольца, а большой — удары кольца о по-
верхность ручья, что ведет к износу торцовых поверхностей
199
chipmaker.ru
Рис. 73. Зазоры между кольцом и ручьем (Л — глубина
канавки; Н — ширина канавки; а — осевой зазор; Ь —
радиальный зазор)
ручья, быстрому выходу колец из строя, а также
большому уносу масла. Зазор в замке кольца
в рабочем состоянии должен предотвращать
смыкание кольца в замке в результате тепло-
вого расширения и не допускать потерь в ре-
зультате негерметичности в этом месте. Зазор
определяют по формуле
С = 1,3а (t0 — t„) nD,
где а — коэффициент линейного расширения материала кольца;
для чугуна а = 11-10е °C-1; tc—температура при сборке, °C;
1„ — температура нагнетания, °C; D — наружный диаметр кольца.
Тепловой зазор должен быть не более 0,4% номинального на-
ружного диаметра кольца (0,004£>). Отклонение теплового зазора
для колец диаметром 120—400 мм допускается 0,3 мм; для колец
диаметром 200—500 мм — 0,2 мм.
Предельно допустимый износ в замке кольца составляет
(0,01 — 0,15) D. Если при осмотре торцы колец в замках оказы-
ваются натертыми до блеска,-значит, они в процессе работы со-
прикасались и тепловой зазор недостаточен. Удары концов друг
о друга приводят к быстрой их поломке Блестящие места на вну-
тренних поверхностях колец — результат ударов колец о дно
канавки поршня. Большое значение для нормальной работы ком-
прессора имеет величина и характер распределения давления
кольца на зеркало цилиндра вдоль осевого периметра кольца.
При недостаточном давлении не обеспечивается необходимое
уплотнение поршня, в силу чего происходит унос масла в полость
нагнетания. При чрезмерном давлении быстро изнашиваются как
кольца, так и зеркало цилиндра. К зеркалу цилиндра кольцо
прижимается не только силой упругости Ру, но и радиально на-
правленной силой Ра —'силой давления сжимаемого газа, про-
никающего в поршневые канавки (рис. 74).
Таблица 33. Допустимые зазоры дли компрессионных колец
Дзвметр цилиндра, мм Осевой аааор а, мм Радиальный вавор Ь, мм, в замке кольца в рабочем состоянии
вормальякй максимальный нормальный максвмальвкй
До 100 0,05—0,07 0,15 0,5—0,6 2,5
100—150 0,05—0,07 0,15 0,6—0,8 3,0
151—200 0,05—0,07 0,15 0,8—1,0 3,5
201—250 0,06-0,08 0,20 1,0—1,3 4,0
251—300 0,06-0,08 0,20 1,3—f,5 4.5
200
Рис. 74. Схема сил, действующих со стороны кольца на зеркало цилиндра
Рис. 75. Схема приспособления для проверки упругоста поршневых колец
В зависимости от диаметра кольца D рекомендуются следую-
щие значения давления q кольца на стенку цилиндра:
D, мм 100—150 150-200 200—250 250—300 300—350
q, МПа. 0,11—0,09 0,095—0,08 0,085—0,065 0,07—0,05 0,05—0,045
Давление кольца от сил упругости определяется в приспо-
соблении (рис. 75). Кольцо устанавливается в приспособление
и нагружается силой Рх так, чтобы зазор в замке кольца соответ-
ствовал рабочему (0,5 мм). Составляем уравнение моментов РУ1 =
= Р,/,. откуда определяем силу упругости поршневого кольца
Р.у = РМ1-
Тогда давление на стенки цилиндра от силы упругости кольца
составляет qy = Py/(Dh), где D — диаметр цилиндра, см; Л — вы-
сота кольца, см. Упругость кольца резко снижается при из-
носе рабочей поверхности; радиальное давление, пропорциональ-
ное кубу ширины кольца, с уменьшением последней чрезвычайно
быстро снижается.
Одним из основных факторов, вызывающих износ поршневых
колец, является степень полноты прилегания колец к зеркалу
цилиндра, определяющая равномерность распределения давле-
ния колец на стенки цилиндра; наличие просвета между ними вы-
зывает неравномерное и форсированное изнашивание тех и дру-
гих. Как правило, кольца изнашиваются в радиальном направле-
нии и по высоте. В первом случае изнашивание происходит от
трения наружных поверхностей колец о стенки цилиндров, а во
втором — от трения плоскостей о стенки канавок поршня. Ради-
альное изнашивание приводит к увеличению зазора в замке и
уменьшению упругости кольца, а осевое — к увеличению за-
зора между кольцами и канавками поршня. Радиальное изнаши-
вание не бывает равномерным по контуру. Минимальный износ
приходится на участок, противоположный замку, а максималь-
20:
chipmaker.ru
ное — на участки замка, что можно установить при ремонте.
Повышенное радиальное изнашивание колец у замка происходит
вследствие действия в этом месте наибольших давлений от сил
упругости. Отклонение от плоскостности торцов кольца допу-
скается не более 0,08 мм. Контроль проводят на поверочной плите.
Контрольное кольцо размещают на плите и кладут сверху че-
тыре-пять таких же колец. Зазор между плитой и кольцом изме-
ряют щупом. Остаточная деформация кольца не должна превы-
шать 10—12% величины зазора в свободном состоянии.
Поршневые кольца ступеней как низкого, так и высокого
давления изготовляют в основном из сепого чугуна СЧ 18, СЧ 24
(ГОСТ 1412—85), имеющего достаточные упругость и износо-
стойкость. Срок службы чугунных поршневых колец в ступенях
высокого давления крупных газовых компрессоров 2—2,5 тыс. ч,
в ступенях низкого давления — 10—20 тыс. ч.
Заготовками поршневых колец являются цилиндрические
многокольцевые отливки (маслоты), рассчитанные на нарезку
из них 12—14 колец, или индивидуальные отливки, предназна-
ченные для изготовления только одного кольца.
Изготовление поршневых колец из маслот характерно для
мелкосерийного производства, а также если ремонт компрессора
производится на месте эксплуатации или на ремонтных участках
и в цехах небольшой мощности.
Маслоты, изготовляемые небольшими сериями, представляют
собой пустотелые цилиндры с буртиком на одном конце, который
предотвращает искажение формы заготовки при ее закреплении
в приспособлениях для механической обработки. Заготовку полу-
чают центробежной отливкой. Припуск по наружному и внутрен-
нему диаметрам от 5 до 12 мм. К качеству маслот, ввиду сложных
условий работы поршневых колец, предъявляются более высокие
требования, чем к большинству других отливок из чугуна анало-
гичных марок. Маслоты изготовляют из высокопрочного перлит-
ного чугуна. Его микроструктура должна представлять собой
мелкопластинчатый перлит с равномерно распределенным гра-
фитом, отдельными мелкими, равномерно распределенными вклю-
чениями фосфидной эвтектики. Структурно-свободный цементит
не допускается. Феррит допускается в виде отдельных мелких
включений на площади не более 5% площади шлифа.
Кольца изготовляют из инциридуальной отливки в серийном
и крупносерийном производствах, в программу которых дополни-
тельно включают изготовление поршневых колец в качестве
запасных частей к компрессорам.
Сложность технологического процесса изготовления чугунных
колец, а также значительная выработка гильз (цилиндровых
втулок) в прощ ссе работы компрессора вызвали необходимость
поиска новых материалов.
Метод изготовления текстолитовых колеп — вырезание из
втулочного или листового текстолита марки ПТ бе> последующей
202
I Юобрлб УТКИ — ПГ .СМСИЧКТ 1'3 Щее.ЧРС'*ЛМ ПРОИЗВОЛ ТН’-'ННОМ
।' 1ъе <1|<чсн)1 i * \з<'?
Метод юг-пг. пг>‘-. р-п >ю .. - н п.нил мя-
т , алое нети. ... .1 . . . 11 >1. 1 ..rt.iioM
•бъсдинени и « Аз
мнчноеи», ш| ' оюшс сн снн*е1 .1 счет
•включения мех ниче ой r)oat из и уменьшен!» > о ДО а ап
2—>0% по «равнению с обработкой .
где отХмиЫ < о л w тя1 , Я0-Ч . Ь
шее распрос , н получили к* шпр'.’х полны тсксилши ме-
рок НТК, 11-i, АП1 * 10, . о' . -. л .е ьк-го м горьчегй
поесссвани ии< ” j- к л '/ >'
марки А1 -4 1 (п. эве в ток iCi
прении с ограниченным смазыванпсм юге работать ; ; давле-
ниях до 6 МП-i а со t -.лв<: тем - ь 10 - И1а . »•
pociH '‘Opi— ня 2 м За «а в ело . ых пл
бумажных т шей угдегрэ вымя мате; т.п?.- Смнал
АГ1Г-1) позволяет повысн’’-» их теяллцл одиоотз л ipa вводе
нии дисульфид» моли’ ена >’р ПкМ-kD) i и*: л.> .с i ut
юльзовать ix в -лсвиях ; а 1ьи-. м. тс реде
осуваенных газе }аг >вки ген i «. лиги
.лею1 г под ргап рми тс кой враг : и лизации
ргзм *ров. ппечия роч и и ть- р.'- ии
1ля КОМПрС1' СО|-<>В ' III '•li'IHH'i 1И.ТЯНДГ1 .
п и^еляют репу щсствешю порютвые килыи н рз Л1 н'ы|
К ..ОСП03ИЦ1 JB ' - ....гр И.-;. В. ЬТИ.'. .. • . ' ib ОТ ЬКи
механизм »т< i ..лея пример!"'
s 30- -49 р.
1Т-1И •'ПДЫ' I И’ получил» <.>•••' -.ОПЦИОННЫ т
териа.1Ы №l СНОВ* .}•• i..юла-1. трийное нрОИЗ-
d Стю кг' ’.'Ии • • -I'. । । . <... । • * к ‘и ,,e OOB
Сч’ i сиа' * । < <T i" *• - ' «1К 1Ь'-V> на основе тп ip-
rfl'-r.i-T * bJl.'f ..U j. Й--1'”PO3
и; • 1. ченкя перспек-
' U, ТЯ
дисенвого и "илчого смазыахдля. В j».
к -го -и-. -• ' 1 । !'•'>
и ре 1 1 ’ . . । л
CMdllJ
КОЛЬЦК, ИЗГ1 том. HH1-U'- I • '' \ '.г,
ИСКА?.. .. Ию л 1 - ;м.И :
I.t io !i \ t ювлях ра-
Minx ;р-.ч и i беI смэзоч-
1 . .- . гн Вьпие-
г , в компрессорах бе?
ют 50 ЧДз ।,. шневые
О'чы 'л п . ’«ой и 1
материала в —4 раза
П]Ч Bl I . • '<1 . ПС • п« I .1.1 «
*/4к .'> • । । ,< • ।.। । 1 с.-- «х м
.С'. '.1,
I । ьчыл
11 »ршрюье кг г • i '. ’ > । । • *• ’ . • ч । • • • •. в м>.м-
П[
скпр*и.ги 4.i .' м-с Н.1 Тл ю ; .от не
ЕТО[<|1; •. V .Л ' . •• г
. . на.. । Vi 2 .'Г'.!.’. . -• . ..о . : ' 2Ъ ‘и>0
' > . фл у 61 .
chipmaker.ru
не имеют повреждений, а износ составил 0,05 мм за 1000 ч. Поверх-
ность ш-хка аналогична полированной без каких-либо следе
изнашивания. Осмотр уплотнения рекомендуется проводить после
25 000 ч работы компрессора.
Однако композиционные материалы на основе фторлона де-
фицитны и дорогостоящи. При низких температурах данные ма
териалы не обеспечивают требуемого срока службы узлов трения
в крис'енной технике. В компрессоростроении все шире приме-
няются неметаллические поршневые кольца из композиционных
пластмасс (ТНК2-15, Ф40С8Г4, ПА66-КС, JIAM1 и др ), получае-
мые литьем на пресс-автоматах с минимальными припусками.
Износостойкость поршневых колец из этих материалов выше
металлических в 3—5 раз, но термостойкость их относительно
низкая. Установлено, что температура гильзы зависит от тем-
пературы нагнетания, типа компрессора и способа его охлажде-
ния. Однако при повышении температуры нагнетания над клапа-
ном до 200—220 °C она никогда не достигает опасных для колец
значений (140— 160 °C). Перспективна группа самосмазывающихся
материалов, разработанных ЛЕННИИХИММАШем на основе
полиамида—фенилон С-2, получившая название графелон. Проч-
ность графелонов в 10 раз выше прочности фторполимеров при
достаточных упругих свойствах, что делает возможным примене-
ние поршневых колец из графелона при давлениях 40—60 МПа
и без эспандеров.
Для работы при низких температурах, характерных для
криогенной техники, может быть рекомендован композиционный
материал ПАМ-50 на основе полиамида ПМ-65, наполненного
графитом и нитридом бора.
Применение композиционных материалов позволяет снизить
трудоемкость поршневых колец в 10—20 раз; уменьшить износ
втулки (гильз) и поршневых канавок; снизить время приработки
колец в пусковой период; уменьшить трудоемкость и стоимость
ремонта. Кроме того, создание компрессоров без смазывания
практически невозможно было бы без использования данных
материалов в уплотнениях штоков и поршней.
Технологический процесс изготовления металлических порш-
невых колец состоит из следующих операций [38].
1. Обтачивание цилиндрической поверхности буртика и под-
резание его большого торца маслоты. Буртик маслоты, являю-
щийся технологическим элементом конструкции и уходящий
в отходы после разрезания маслоты на кольца, подвергают об-
работке, так как его обработанные поверхности в последующих
операциях будут служить базами. Заготовка зажимается за основ-
ную часть маслоты в трехкулачковом патроне. Обработку произ-
водят на токарном или токарно-револьверном станке.
2. Предварительное оотачивание наружной и растачиванье
внутренней поверхности маслоты. Заготовка зажимается в трех-
кулачковом патроне за буртик. Обработку цилиндрических по
204
Рис. 76. Приспособление для фрезерования за мха в поршневых кольцах
верхностей выполняют, как в предыдущей операции. Переход,
снизанный со снятием фасок и отрезанием колец, выполняется
с помощью многорезцовой державки, позволяющей поперечным
перемещением суппорта производить проточку фасок с внутренней
стороны фасонным резцом и отрезание колец с наружной стороны
отрезным резцом. По высоте кольца оставляют припуск 0,5—0,8 мм
на шлифование торцов
3. Шлифование торцов заготовки кольца на плоскошгифоваль-
ном станке. Операция производится в два установа.
4. Прорезание замка. Десять-двенадцать колец закрепляют
в специальном приспособлении (рис. 76), которое устанавливают
на столе горизонтально-фрезерного станка, и дисковой фрезой
прорезают замок. Корпус приспособления прикрепляется к столу
станка с помощью шпонок 7. Установка стола с приспособлением
относительно фрезы 2 в направлении поперечной подачи проис-
ходит с помощью щупа, вводимого между фрезой и краем прорези
в упоре 4. Перед загрузкой приспособления съемная шайба 6
снята со штока 5, который вместе с поршнем 3 пневматического
цилиндра занимает крайнее правое положение. Заготовки ставят
на опоры 3 и 9. На шток надевают съемную шайбу и сжатый воз-
дух поворотом рукоятки 1 распределительного крана подается
в пространство справа от поршня, благодаря чему зажимаются
все заготовки.
5. Снятие заусенцев после фрезерования на торцах губок
замка. Эту операцию выполняю1! вручную или используя щетки.
6. Термообработка колец (термофиксация замка). Термиче-
ская обработка кольца производится в таком состоянии, когда
его концы разведены на ширину замка в свободном состоянии
(1/7—1/8 диаметра цилиндра).
Термофиксация производится в специальном приспособлении,
в которое укладывают кольца. Приспособление с кольцами закла-
ды зчют в печь и нагревают до температуры 600—650 °C, выдер-
живают при этой температуре 2 ч, после чего охлаждают на воз-
205
chipmaker.ru
духе Для предотвращения окисления колец печь герметично за-
крывается Для создания защитной атмосферы в печь ставится
тигель с активированным углем. Термообработкой снимаются
внутренние напряжения, возникающие при разведении концов
кольца: таким образом фиксируется увеличенный размер замка.
Сжатые в цилиндре кольца будут давить на стенки цилиндра
силой упругости.
7. Шлифование торцов с двух сторон в окончательный размер.
8. Шлифование колец на круглошлифовальном станке по на-
ружному диаметру.
Технологический процесс изготовления колец из индивиду-
альных отливок состоит из следующих операций.
1. Шлифование торцов колец на плоскошлифовальном станке
поочередно с двух сторон или на торцешлифовальном станке —
шлифуются одновременно оба торца
2. Предварительная токарная обработка по наружному диа-
метру колец, набранных в приспособление (рис. 77) и стянутых
болтом.
3. Предварительное и чистовое растачивание комплекта ко-
лец, закрепленных в стакане. Кольца базируются в стакане
(гильзе) по наружному обработанному диаметру (рис. 78).
Ряс. 77. Схема обтачивания колец nv
нтружном> даьме .
4 Токарная обрабо ка по на-
ружному диаметру в оконча-
тельный размер. Обрабатываем-
ся т-кже комплект (пачка) ко-
лец
5. Снятие фасок с внутрен-
ней стороны и зачистка кромок
колец.
6. Прорезание imks, зачист-
ка кромок среза.
7. Термофиксаш.я замка.
Рис 78 Схема растачивания внутрен-
гей поверхности колец
Рис. 79. Приспособление для прорезания
замков в поршневых кольцах
8. Шлифование наружной поверхности колец, набранных в
приспособлении в окончательный размер.
В мелкосерийном производстве, а также при изготовлении
колец в ремонтных цехах следует применять простые и легко пере-
налаживаемые на другие размеры приспособления. Приспособле-
ние для прорезания замка (пис. 79) позволяет обрабатывать кольца
с разным углом замка. Основание 1 приспособления прикрепляется
к столу станка с помощью шпонок. Стойка 3 с приваренным
к основанию ребром жесткости 2 образует корпус приспособления.
В стойках запрессована ось 6, стянутая гайкой 5. На оси установ-
лен диск 7, на который надевают кольца, и быстросменный диск
9, закрепляющий обрабатываемое кольцо. Установочный и быстро-
сменный диски снабжены калеными губками 8 с направляющими
пазами для режущего инструмента. На фиксирующий бурт уста-
новочного диска надевается поршневое кольцо. На ось заводится
своим пазом быстросменный диск, который фиксируется штифтом
4 и поворотом рукоятки 10 прижимается к поршневому кольцу.
Для улучшения прирабатываемости колец к чугунной гильзе
применяют поршневые кольца со вставками (рис. 80). На рабочей
поверхности кольца с помощью приспособления (рис. 81) протачи-
ваются одна или две канавки. На диск 1 надевается поршневое
кольцо 3, которое поджимается к диску прижимными планками 2.
Канавка протачивается на токарном станке. В проточенные канав-
ки закатываются выступающие на 0,05—0,1 мм вставки из легко
притирающихся металлов, например олова, баббита, меди, латуни,
бронзы. За рубежом для этой цели используют фосфористую под-
шипниковую бронзу Бронзовый поясок прирабатывается очень
207
chipmaker.ru
Рис. 80. Кольцо со вставкой в начальный момент (а) н после приработки (б;
Рис 81. Приспособление для прото->ки канавок в кольце
быстро, благодаря чему уплотнение кольцом создается в короткое
время.
Таким образом, разрушение масляной пленки прорывающи-
мися газами устраняется в очень короткий срок. Это свойство
особенно ценно при использовании кольца в качестве ремонтного
в уже работавших, т. е. в сглаженных цилиндрах с низкой масло-
емкостью рабочей поверхности. Истирание вставок ведет к непре-
рывно возобновляющейся металлизации зеркала цилиндра, что в
свою очередь благоприятно влияет на прирабатываемость пары.
В этом случае изнашивается только вставка, которую легко заме-
нить. Канавки можно заполнять смесью из окиси железа (Fe3O4)
и связующего материала. Окись железа более стойка к задирам
и прижогам, чем основной материал кольца. Окисная масса после
нанесения и затвердевания делается пористой, хорошо впитывает
смазочный материал и улучшает антифрикционные свойства
материала кольца.
Для повышения долговечности целесообразна специальная ан-
тифрикционная обработка колец.
Антифрикционная обработка состоит в сплошном покрытии
колец материалами, способными поглощать и удерживать в своих
порах смазочное масло, а также поддаваться пластическим дефор-
мациям при самых незначительных давлениях. Благодаря этому
быстро достигается газоуплотнение и уменьшается последующий
износ.
Покрытия могут быть металлические и неметаллические. Из
металлических наилучшими являются гальваническое лужение и
кадмирование (толшина слоя олова или кадмия 3—5 мкм). Полуда
резко уменьшает стойкость к задирам. Уменьшить износ колец с
одновременным улучшением прирабатываемости можно, применив
208
пористое хромирование. Пористое хромирование обеспечи! ает
постоянное удержание поверхностью колец тончайшей масляной
пленки (толщиной не более двух молекул). Для хромирования
применяют только качественные кольца. Радиус закругления
кромок колец 1—1,5 мм, толщина слоя хромового покрытия 0,06—
0,08 мм. Слой хрома должен прочно схватываться с основным мате-
риалом, так как отделившиеся частицы хрома, попадая между
поверхностями трения, могут повредить зеркало цилиндра. Срок
службы колец, покрытых пористым хромом, в 3—4 раза выше при
одновременном снижении износа нехромированного цилиндра.
Использовать хромированные кольца можно только в том случае,
если износ цилиндра не превышает 0,15% диаметра. При большом
износе используют кольца со вставками.
Процесс выявления дефектов включает в себя: снятие с поршня
колец, промывку и контроль их качества визуально (внешним
осмотром), контроль всех размеров в соответствии с техническими
условиями на изготовление нового кольца. Плотность прилегания
сопрягаемых поверхностей устанавливают по внешнему виду.
Наличие на наружных цилиндрических блестящих поверхностях
колец темных от нагара участков указывает на то, что в этих
местах кольца не соприкасались с цилиндром. Торцы и внутрен-
няя поверхность колец должны быть темными; блеск на торцовых
поверхностях появляется при их истирании и свидетельствует об
износе колец по высоте. Износ по высоте и в радиальном направле-
нии определяют путем измерения их высоты и толщины универсаль-
ным измерительным инструментом. Если износ выходит за пределы
требуемого допуска, кольца бракуют, так как в процессе работы
компрессора они будут перемещаться и истирать канавки поршня.
Неодинаковая толщина (разностенность) колец является причиной
их неравномерного давления на стенки цилиндра. Уменьшение
толщины (в наиболее изношенном месте) колец, находящихся в
эксплуатации, допускается в пределах 10—20% их первоначаль-
ного размера.
При этом зазор в вамке не должен превышать установленного
предельного значения.
Упругость поршневых колец определяют в специальных (см.
рис. 75) приспособлениях. Кольца удовлетворительно работают
при потере упругости на 30% первоначального значения при усло-
вии равномерного износа по окружности и увеличении зазора в
замке в пределах установленной нормы.
Тепловой зазор в замке измеряют, вложив кольцо в контроль-
ное отверстие кольцевого калибра. Калибр изготовляют из инстру-
ментальной стали, диаметр его контрольного отверстия равен номи-
нальному диаметру цилиндра, но выполнен с допуском 1/3 допуска
соответствующей посадки кольца; параметр шероховатости отвер-
стия калибра Ra — 0,32...0,16 мкм. Кольцевой калибр кладут на
поверочную плиту, закладывают в него поршневое кольцо, прижи-
мают последнее к плите до упора, после чего щупом измеряют
8 Н. А. Яоребова и др. 209
chipmaker.ru
тепловой вазор. Кольца подлежат замене при увеличении теплового
зазора в 3—4 раза по сравнению с первоначальным.
Распределение радиального давления и плотность прилегания
колец к стенкам цилиндра проверяют также с помощью кольцевого
калибра. Неплотность прилегания колец обнаруживают по нали-
чию зазоров на просвет, а зазоры измеряют щупом. Для колец,
находившихся в эксплуатации, радиальные зазоры не допускаются.
Поршневые кольца снимают и устанавливают с помощью спе-
циальных клещей разных конструкций. Наиболее совершенными
являются клещи, снабженные ограничителями развода колец, что
предупреждает образование в них трещин. Для снятия или уста-
новки кольца губки щипцов осторожно вводят в зазор замка и
кольцо разводят, нажимая на рукоятки до упора их в ограничи-
тель. Новые кольца для проверки высоты прокатывают по канав-
кам поршня. Кольцо признается годным, если оно свободно прока-
тывается на любом участке канавки, имеет небольшую качку (но
не смещается по высоте) и полностью погружается в канавку.
Зазор по высоте проверяют щупом. Если кольцо входит туго,
то его торцы обрабатывают на абразивном бруске или притиркой
пастой ГОИ. Тепловой зазор в замке в случае необходимости
увеличивают опиловкой губок надфилем или плоским напильни-
ком.
В связи с низкой термостойкостью неметаллических колец
последние при повышении температуры цилиндровой гильзы сверх
определенных пределов, например, при поломке пластин нагнета-
тельного клапана расплавляются. В условиях нормальной работы
компрессора при повышенной температуре нагнетания над клапа-
ном (до 200—220 °C) она никогда не достигает опасных для колец
значений (140—160 °C). Приборы автоматической защиты при тем-
пературе нагнетания, установленные на нагнетательном трубопро-
воде или коллекторе, обеспечивают защиту от неэффективных
режимов, но не всегда защиту компрессора от аварийной ситуации.
Такая ситуация может возникнуть в результате неисправности
нагнетательного клапана в каком-либо из цилиндров. Особенно
незаметно повышение температуры нагнетания на многоцилиндро-
вых компрессорах, имеющих водяное охлаждение. Это объясняется
тем, что при местном повышении температуры газа в зоне дефект-
ного клапана общее повышение температуры нагнетания в нагнета-
тельном трубопроводе гасится при смещении потоков газа из дру-
гих, нормально работающих цилиндров. На московском заводе
«Компрессор» разработан и внедрен способ поблочной температур-
ной защиты, не допускающий повышения температуры гильзы
до величины, приводящей к расплавлению поршневых колец из
пластмасс ТНК2-15, Ф40С8Г4, ПА66-КС, ЛАМ1 и др.
В нагнетательную полость через верхнюю крышку ввертывается
температурный датчик-штуцер с трубкой, конец которой запаян
легкоплавким сплавом (рис. 82, а). Другой конец датчика соеди
нен с реле давления. При нормальной работе, когда температура
210
Рии. 82. Схема температурной защиты:
а — датчик; б — импульсная «рубка
газа над клапаном в месте установки датчика не превышает темпе-
ратуры плавления легкоплавкого материала; в импульсной трубке
нет давления. В случае повышения температуры газа до темпера-
туры плавления легкоплавкого материала датчика трубка разгер-
метизируется и в ней возникает давление, воздействующее на силь-
фон реле. Реле давления дает сигнал на отключение питания
электродвигателя компрессора. Несколько датчиков, установлен-
ных в каждом блоке или над каждым клапаном, объединяются
общим коллектором, соединенным с одним реле давления. Если
компрессор имеет реле контроля смазывания (РКС), то в целях
сокращения числа приборов возможно подключение к нему темпе-
ратурной защиты с использованием сильфона низкого давления,
к которому подключаются импульсные трубки от датчиков
(рис. 82, б). При этом для обеспечения точности срабатывания
РКС по давлению масла коллектор, объединяющий датчики,
должен иметь дроссельное отверстие, соединяющее его у газовых
компрессоров с полостью всасывания, а у воздушных — с атмо-
сферой.
Легкоплавкий материал следует выбирать так, чтобы его тем-
пература плавления превышала максимальную температуру газа
над клапаном у нормально работающего компрессора на 20—30 °C,
но не превышала 200 °C. В качестве легкоплавкого материала для
холодильных и воздушных компрессоров применяется припой
й* 211
chipmaker.ru
ПОС-61 (ГОСТ 21931—76) — эвтектический сплав (62% олова и
38% свинца), имеющий температуру плавления 183—185 °C.
Испытания и опыт эксплуатации показали, что предлагаемая
поблочная защита компрессора от чрезмерного повышения темпе-
ратуры нагнетания надежно защищает неметаллические поршне-
вые кольца от расплавления и сигнализирует о поломке клапанных
пластин. Дополняя имеющиеся средства автоматизации компрес-
сора, она значительно снижает эксплуатационные расходы, повы-
шает безопасность обслуживающего персонала и сокращает до
минимума обслуживание. Простота способа защиты, общедоступ-
ность и незначительные затраты на изготовление позволяют
оснащать ею компрессоры всех типов, находящиеся в эксплуата-
ции.
ГЛАВА V. РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ
ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕМОНТНЫХ РАБОТ
21. Расчет трудоемкости ремонтных работ
Процессы создания и внедрения баз централизованного ремонта
компрессоров, а также участков или цехов для ремонта на местах
эксплуатации требуют определенных затрат, длительных сроков,
значительных технических средств и участия в работе рабочих
высокой квалификации. Особое значение при создании ремонтных
баз приобретает работа по сбору исходных данных, анализу
технического уровня ремонтных работ и разработка технико-
экономического обоснования (ТЭО) целесообразности различных
форм организации ремонтных работ. В ТЭО включают такие пока-
затели, как трудоемкость, станкоемкость ремонтных работ, числен-
ность работающих, состав и количество оборудования, потребность
в площадях.
Данные показатели определяют на основе укрупненных предва-
рительных расчетов, которые на последующих стадиях, при раз-
работке технологических процессов ремонта, подлежат уточнению.
В ТЭО наряду с капитальными затратами указывают и технико-
экономические показатели, которые предполагается достичь в ре-
зультате применения усовершенствованных методов ремонта по
сравнению с существующими: снижение трудоемкости, повышение
производительности труда, увеличение коэффициента загрузки
оборудования, снижение себестоимости ремонта.
Для планирования, учета трудозатрат при ремонте компрессо-
ров, а также для проектирования ремонтно-механических цехов
или участков необходимо иметь следующие исходные данные: число
компрессоров, подлежащих ремонту в течение года; категории
сложности ремонта компрессоров данных типов — ^ремонтные
единицы» (РЕ) для различных видов ремонта; трудоемкость ремонт-
ных работ.
Трудоемкость планового ремонта любого вида определяют по
формуле [25h
Тр = RK, (18)
где R — ремонтная единица, чел.-ч; К — категория сложности
ремонта.
Для определения годовой трудоемкости ремонтных работ необ-
ходимо просуммировать ватраты времени в год на каждый вид
213
chipmaker.
-
r.ru
ремонта компрессора. Среднегодовую трудоемкость ремонта ком-
прессора определяют по формуле
'Г ____ (Ропо 4” Ртпт 4" Рспс 4" IS
1 ср. Р А >
1 ц
где Ro, RT, Rc, RK — ремонтные единицы соответственно для тех-
нического обслуживания, текущего, среднего и капитального
ремонта, чел-ч; по, пт, пс—число технических обслуживании,
текущих и средних ремонтов за ремонтный цикл; Тц — ремонтный
цикл, годы.
Среднюю трудоемкость ремонта компрессоров принимают по
данным завода или отраслевым нормативам; например, для холо-
дильных компрессоров ремонтные единицы и категория сложности
ремонта приведены в табл. 34. Среднегодовая трудоемкость ремонта
(табл. 35) является наиболее точной исходной величиной для
расчета необходимого количества оборудования и числа работаю-
щих. Однако такой метод расчета, когда учитывается категория
сложности компрессора каждого типа, очень трудоемок, к тому же
(19)
Таблица 34. Ремонтные единицы и категории сложности ремонта
для холодильных компрессоров
Марка компрессора Ремонтине едныицн, чел.-ч Категория сложности ремонта
Техническое Обслужива- ние Текущий ремонт Средний ремонт Капиталь- ный ремонт
2ФВБС4 2,1 4,3 5,5 12 3
2ФВБС6 2,1 4,3 5,5 12 3
ФВ6 2,2 4,5 5,5 12 3
ФУ 12 2,2 4,5 5,5 12 5
ФВ20 2,5 4,0 5,5 12 8
ФУ 40 2,5 4,0 5,5 12 12
22ФУУ90 2,5 4,0 5,5 12 17
ФУУ350 2,2 3,8 5,0 12 34
Таблица ЗБ. Среднегодовая
трудоемкость ремонта хладоновых компрессоров
Марка компрессора Число ремонтов ва ремонтный цикл Трудоемкость ремонтов, чел.-ч
за ремонтный цикл среднегодовая
2ФВБС4 ТО-6, ТР-4, С-1, К-1 141 23
2ФВБС6 ТО 6, ТР-3, С-2, К-1 146 24
Фве ТО-6, ТР-4, С-1, К-1 146 24
ФУ12 ТО-6, ТР-3, С-2, К-! 248 28
ФВ20 ТО-6, ТР-3, С-2, К-1 410 48
ФУ40 ТО-6, ТР-3, С-2, К-1 600 71
22ФУУ90 ТО-9, ТР-6, С 2, К-1 1182 212
ФУУ350 ТО-12, ТР-4, С 1, К-1 1993 428
обслуживание; ТР — текущий ре-
имечание. ТО — техническое t "
— средний ремонт; К — капитальный ремонт.
монт;
214
для ряда компрессоров такие данные отсутствуют. Поэтому при
расчете годовой трудоемкости ремонтных работ часто используют
среднюю категорию ремонтной сложности изделия. Средние кате-
гории ремонтной сложности для некоторых отраслей приняты
следующими: турбостроение — 14; производство компрессоров,
гидромашин, химическое машиностроение — 8 [181.
Пример расчета трудоемкости ремонта компрессора 2ФВБС4. По табл. 35
определяют число ремонтов за ремонтный цикл: техническое обслуживание
(ТО) — 6, текущий ремонт (ТР)—4, средний ремонт (С)— 1, капитальный
(К) — 1. Значения ремонтных единиц (чел.-ч) берут из табл. 34.
Для технического обслуживания Ro = 2,1; для текущего ремонта RT = 4,3;
среднего ремонта Rc = 5,5; для капитального ремонта RK — 12. Категория слож-
ности компрессора 2ФВБС4 составляет 3 единицы. Ремонтный цикл — 6 лет.
Трудоемкость плановых ремонтов за ремонтный цикл определяют по формуле (18):
7"р = (Rono "Т /?тпт + Rcnc + Rh) R =
= (2,1-6+ 4,3*4-+5,5-1 + 12,1)3 = 142,2 чел.-ч.
Среднегодовую трудоемкость ремонта одного компрессора 2ФВБС4 опреде-
ляют по формуле (19):
т (Rono + Rt^t + Pcnc 4" Rk) 142,2
7 ср. г------------7^ —g— -23,7.
Из общей среднегодовой трудоемкости ремонта холодильных установок примерно
65—70% приходится на долю слесарных работ, до 20% — на долю электриков,
10—15% составляют трудозатраты машинистов, сварщиков, станочников. При
ремонте компрессоров 65% приходится на долю слесарно-сборочных работ, осталь-
ное составляют работы сварщиков, станочников, испытателей, контролеров.
Эти соотношения могут меняться, так как зависят от формы организации ремонта
изделий.
Зная среднегодовую трудоемкость ремонта одного компрессора и общее
число компрессоров, подлежащих ремонту в течение года, определяют общую
суммарную трудоемкость ремонтных работ. В рассматриваемом примере при
общем числе компрессоров, подлежащих ремонту, равном 1000 шт., трудоемкость
ремонта составляет
у 7р = 7ср. ТВ = 23,7-1000 = 23 700 чел.-ч.
Число компрессоров, подлежащих ремонту, определяют по
данным завода или отрасли, исходя из наличного парка компрессо-
ров, находящихся в эксплуатации.
22. Расчет количества оборудования и ремонтных рабочих
К основному оборудованию ремонтно-механических цехов от-
носится оборудование для выполнения операций механической
обработки деталей, восстановления их сваркой, нанесением покры-
тий, сборки узлов, монтажа и демонтажа компрессоров, испытаний
и т. д. Оборудование объединяется в участки.
При проектировании ремонтных участков и цехов используют
как точный метод расчета оборудования, т. е. по каждому типу
применяемого при ремонтах оборудования, так и укрупненный.
Точный метод используют в том случае, когда трудоемкость опреде-
215
chipmaker.ru
ляют по подробно разработанным технологическим процессам
ремонта.
Укрупненный способ расчета оборудования применяют в тех
случаях, когда нет достаточных данных для точного расчета. Это
имеет место при организации и проектировании цехов единичного
и мелкосерийного производства, когда программа разнообразна, а
заранее установить номенклатуру изделий затруднительно. Это
характерно для цехов и участков, производящих ремонтные работы
на местах эксплуатации компрессоров. При укрупненном способе
расчет ведется не по типам оборудования, а для всего парка обору-
дования, а затем в зависимости от процентного соотношения
отдельных видов ремонтных работ определяют состав оборудования
по типам.
Количество оборудования определяют укрупненным способом
по укрупненной трудоемкости годового объема ремонта компрессо-
ров в ремонтных единицах, определенной ранее рассмотренным
методом, и подсчитывают по формуле
Г
° Фскз. ср
где Со — расчетное (общее) число единиц оборудования цеха или
отделения (без наименования оборудования); расчетное число
округляется до ближайшего целого; &а. ср— средний коэффициент
загрузки оборудования по цеху (отделению); для ремонтно-меха-
нических цехов принимают в пределах 0,6—0,8 [35]; 2 Тр — сум-
марный объем ремонтных работ на годовой объем ремонтируемых
компрессоров, чел-ч; Фс — действительный годовой фонд времени
работы оборудования, ч; принимают в зависимости от числа смен.
Для ремонтных цехов применяют двухсменный режим работы.
Для определения состава оборудования полученное число станков
распределяют по группам и типам, пользуясь процентным отноше-
нием, определяемым по данным завода.
Пример расчета количества оборудования цеха для ремонта хладоновых
компрессоров. Условно примем, что в среднем в год ремонтируется 300 компрес-
соров. По табл. 35 определяют для каждого компрессора среднегодовую трудоем-
кость ремонта в чел.-ч, и среднегодовую трудоемкость ремонта компрессоров
восьми типов суммированием:
Гср. г = 23 + 24 + 28 + 43 + 71 + 212 + 248 = 654 чел.-ч.
Среднегодовая трудоемкость ремонта на программу в 300 штук составит
£7^ = 654-300 = 196200 чел.-ч.
Как правило, плановая трудоем ость ремонта отличается от фактической и за-
висит от переработки норм на данном заводе.
Так, фактически скорректированная трудоемкость ремонта определится
по формуле
2^=2^- <21>
216
где Лв— коэффициент, учитывающий плановую переработку норм; берется по
данным конкретного завода. Например, для завода «Борец» kB = 1,2, тогда
У Т* = 196 200/1,2 = 163 500 чел.-ч.
Количество основного оборудования
„ 163 500
C° = 4oITwr = 50’9 единиц-
При двухсменном режиме работы Фс = 4015 ч. Принимаем
Со = 51 единиц оборудования. Это число распределяем следующим
образом: станки токарной группы — 5096, что составляет 25 стан-
ков; других металлорежущих станков— 10%, чго составляет 5
станков. Всего 30 станков для механической обработки. Остальные
21 станок — специальное оборудование. К нему следует отнести
установки для вибродуговой наплавки, установки для напыления
газопламенным и плазменным способом, установки для сварки,
сборочные стенды, рабочие места электриков, машинистов, испы-
тательные стенды, моечные установки. Количество специального
оборудования по видам работ определяют исходя из трудоемкости
данных операций на годовой объем ремонта в соответствии с кон-
кретным технологическим процессом ремонта.
Число основных рабочих ремонтно-механического цеха (станоч-
ников, слесарей) определяют по обшей трудоемкости станочных
и слесарных работ:
У Тк
Р = №
где У, Тр — трудоемкость годового ремонта компрессоров, чел.-ч;
Фр — действительный годовой фонд времени рабочих, ч, равный
1840 ч. При расчете по станкоемкости обработки, выраженной в
станко-ч, или по общему количеству принятого производственного
оборудования число рабочих определяют по формуле
Р = (23)
где Тс — станкоемкость годового ремонта деталей компрессоров,
станко-ч;
Т с — ФсС0. пЛа. Ср, (24)
где Со. п — количество принятого оборудования (металлорежу-
щего и неметаллорежущего); Фс — действительный годовой фонд
времени работы единицы оборудования, ч, при соответствующем
числе смен работы; kM — коэффициент станочного обслуживания,
т. е. среднее число станков, обслуживаемых одним рабочим;
/гр — коэффициент, определяющий трудоемкость ручных работ;
Ьз. ср — средний коэффициент загрузки оборудования.
Точность расчета зависит от метода определения трудоемкости.
Так, при расчете по формуле (22) наибольшая точность может быть
217
I chipmaker.ru
Таблица 36. Нормы численности ремонтного персонала
для хладоновых машин
№ п/п Марка компрессора Норма численности, чел. № п/п Марка компрессора Норма численности, чел.
на ком- прессор на машину на ком- прессор на машину
1 2ФВБС4 0,05 0,075 5 ФУ12 0,056 0,085
2 2ФВБС6 0,035 0,053 6 ФУ40 0,12 0,18
3 ФВ6 0,055 0,077 7 22ФУУ90 0,27 0,42
4 ФВ20 0,09 0,14 8 ФУУ350 0,49 0,74
достигнута, если трудоемкость всех работ определяли по техноло-
гическому процессу ремонта, на основе норм времени на каждую
операцию. В этом случае трудоемкость обработки на металлорежу-
щих станках данного типа в чел.-ч определяют по формуле
2 7'ср.г = 7'с/Лм, (25)
где Тс — трудоемкость ремонта годового числа деталей на станках
данного типа, станко-ч.
Зная трудоемкость обработки на производственном оборудова-
нии данного типа в станко-ч, можно определить число рабочих
по специальности (токари, расточники, шлифовщики и т. д.). Так,
число станочников
<»>
Подобным образом определяют число работающих на неметаллоре-
жущем оборудовании и на ручных работах, причем в последнем
случае коэффициент принимают равным единице.
При укрупненном проектировании число станочников опреде-
ляют по числу принятых станков. Коэффициент многостаночного
обслуживания принимают при этом равным 1,05—1,1; коэффициент
загрузки — в пределах 0,6—0,8. Число слесарей при этом методе
расчета подсчитывают исходя из процентного соотношения к числу
станочников ремонтно-механического цеха.
После расчета общего числа рабочих численность рабочих по
профилю выполняемых работ определяют, исходя из процентного
соотношения трудоемкости работ разных видов. Численность
ремонтного персонала можно определить по нормам численности
ремонтного персонала для компрессоров определенных типов,
приведенным в специальной литературе, например в табл. 36 [251
эти нормы даны для хладоновых машин. В основном по нормативам
определяется ремонтный персонал, выполняющий следующие виды
работ:
плановые ремонты холодильного оборудования;
разборку, чистку, смазывание и ремонт отдельных узлов и
механизмов;
218
слесарную обработку деталей;
изготовление простых приспособлений для ремонта и сборки
компрессора;
испытание, регулировку после ремонта.
Это те категории рабочих, для определения числа которых
подсчитать трудоемкость работ точным методом не всегда удается.
Пример расчета числа рабочих, занятых ремонтом, приводится для хладо-
новых компрессоров.
Исходя из расчета среднегодовой трудоемкости ремонта 300 компрессоров
восьми наименований (см. с. 216) определяют общее число рабочих-ремонтников
по формуле (22):
р=ЭТ. = 163500 = 89 чел.
Фр 1840
На долю слесарных работ приходится 65%, что составляет от общей трудоем-
кости 106 275 чел.-ч, на работу электриков — 20%, что составляет 32 700 чел.-ч,
иа долю сварщиков, станочников 15%, что составляет 24 525 чел.-ч, тогда чис-
ленный состав рабочих различных категорий
п 106 275 со
^слесарей = 1840 = ® ЧеЛ’’
32 700 _ |О
' влентрииов — 1840 — '° чел’’
D 24 525 14
' са. станков-1840 = чеЛ'
Соотношение численностей рабочих различных категорий может
меняться. Это зависит от того, какие детали и узлы ремонтируются
и как: централизованно или на месте эксплуатации. Так, при изго-
товлении комплектов запасных частей к компрессорам (крышки
картеров, кольца, коленчатые валы, шпонки, шпиндели, тройники,
шатуны и т. д.) на заводах-изгоговителях данных компрессоров
или на специализированных заводах основную категорию рабочих
будут составлять станочники. При ремонтах на месте эксплуатации
изделия в целом (где в основном работа связана с разборкой, заме-
ной деталей, сборкой, испытанием и т. д.) основную численность
рабочих будут составлять слесари-сборщики.
Это соотношение зависит также от того конкретного завода,
где производится ремонт, и от трудоемкости соответствующих
видов работы. Так, по данным ряда заводов, выпускающих ком-
прессоры, трудоемкость в % различных видов работ распреде-
ляется следующим образом: разборка и сборка компрессора — 17;
очистка и мойка — 6; дефектация деталей — 7; ремонт деталей —
28; комплектование — 4; сборка узлов — 8; испытание компрес-
сора — 4; окраска — 1; общая сборка компрессора — 25.
После определения трудоемкости каждого вида работ число
рабочих-ремонтников, занятых на конкретных операциях, находят
по формуле (22).
Имея данные по трудоемкости ремонтных работ и рассчитав
количество оборудования и рабочих, определяют площадь ремонт-
219
r.ru
но-механического цеха и участка. Площадь ремонтно-механичес-
кого цеха при детальном проектировании определяется планиров-
кой всего основного и вспомогательного подъемно-транспортного
оборудования рабочих мест, складов. При укрупненном проектиро-
вании общая площадь цеха определяется по норме удельной пло-
щади на один основной станок ремонтно-механического цеха.
Площадь, занимаемую оборудованием, определяют по формулам
S -= 5УДСО. пУ» (27)
s = (28)
где SyA — удельная площадь, приходящаяся на один станок, ма;
Со. п — число принятого металлорежущего оборудования, шт.;
у — коэффициент, учитывающий дополнительную площадь; Р —
число производственных рабочих; 5УД — удельная площадь, при-
ходящаяся на одного производственного рабочего, ма.
При компоновке ремонтно-механического цеха следует учиты-
вать последовательность выполнения ремонтных работ. В начале
цеха размещается демонтажное отделение со складом деталей, сня-
тых для восстановления с ремонтируемого компрессора. Затем
размещается отделение дефектации, сортировки деталей, моеч-
ное отделение. Далее размещается станочное отделение и склад
запасных частей и отремонтированных деталей. Рядом со станоч-
ным участком, обычно в его начале, размещают заготовительное
отделение со складом металла. В конце ремонтно-механического
цеха размещают слесарно-сборочное отделение с участками испы-
тания и окраски. Кузнечное, сварочное, жестяницко-медницкое
отделения должны быть отделены капитальной стеной от остальных
помещений цеха. Оборудование в отделениях ремонтно-механи-
ческого цеха устанавливают по типам станков с соблюдением общей
последовательности технологического процесса ремонта основных
деталей компрессоров.
Выбор вида и грузоподъемности подъемно-транспортных средств
определяются максимальной массой узлов ремонтируемых компрес-
соров. При массе ремонтируемых узлоь до 5 т в слесарно-сбороч-
ном, демонтажном и станочном отделениях предусматривают под-
весное оборудование в виде мостовых кранов грузоподъемностью
до 5 т, тельферы на монорельсовых путях (грузоподъемность 0,5—
2 т). Для обслуживания рабочих мест узловой и общей сборки,
а также для демонтажа ремонтируемых компрессоров применяют
консольные краны грузоподъемностью до 5 т. При массе ремонти-
руемых компрессоров более 5 т используют мостовые электриче-
ские краны грузоподъемностью от 10 до 30 т. Для транспортирова-
ния металла, а также отдельных деталей ремонтируемых компрес-
соров применяют напольный транспорт — электрические тележки
грузоподъемностью 1—5 т и ручные тележки. Для средних и
малых заводов ремонтно-механический цех размещается в одном
здании с производственными цехами.
220
Имея данные о годовом объеме ремонтируемых компрессоров,
количестве металлорежущего инструмента и неметаллорежущего
оборудования, числе работающих, площади, необходимой для
организации ремонтно-механического цеха при участках, можно
составить компоновку участка с планом расположения оборудова-
ния. Зная трудоемкость, можно определить стоимость ремонтных
работ и рассчитать требуемый фонд заработной платы. В условиях
самофинансирования работы многих предприятий последнее об-
стоятельство имеет большое значение не только для инженерно-
технических работников, но и особенно для рабочих.
23. Расчет экономической эффективности ремонтных работ
различных видов
Различные технологические процессы восстановления деталей,
узлов компрессоров, а также организация ремонтных работ обу-
словливают их стоимость, что вызывает необходимость их сопостав-
ления и выбора наиболее оптимального и дешевого способа ремон-
та. Кроме того, стоимость ремонтных работ может оказаться нам-
ного выше стоимости изготовления нового компрессора и целесооб-
разность ремонта вообще может оказаться сомнительной. Выбор
оптимального варианта ремонта зависит также от того, находятся
данные компрессоры в производстве или сняты с производства,
но еще эксплуатируются.
Задачей экономического анализа является сопоставление раз-
личных вариантов ремонта и выбор наиболее эффективного. Для
компрессоров, не снятых с производства, расчет показателей про-
водят с целью выбора такого способа ремонта, стоимость которого
не превышала бы стоимости изготовления нового компрессора.
При ремонте компрессоров, снятых с производства, но находя-
щихся в эксплуатации, особенно актуальна задача проведения
ремонта в кратчайшие сроки с минимальными затратами труда
и материалов.
Решение о целесообразности проектируемой технологии ремонта
принимается на основе анализа годового экономического эффекта,
определяемого сопоставлением приведенных затрат по различным
видам ремонта и изготовления изделия.
Годовой экономический эффект рассчитывают на годовой объем
ремонтируемых деталей, узлов, изделий и определяют по формуле
Э = (С, + ЕкКг) §—«?. + ЕМ (29)
где Ci, Са — себестоимость годового выпуска деталей или ремонта
изделий по сравниваемым вариантам, руб.; Къ — капитальные
вложения по сравниваемым вариантам ремонта, руб.; Вг, Bt —
годовой объем ремонтируемых изделий, шт., по сравниваемым
вариантам; Ея — нормативный коэффициент эффективности капи-
тальных вложений (£„ = 0,15); (Ci + EBKi) и (Cs + EuKv) —
221
приведенные затраты на годовой ремонт деталей по сравниваемым
вариантам, руб.
По формуле (29) расчет ведут в случае применения более совер-
шенной организации ремонта деталей, например запасных частей,
изготовляемых на централизованных ремонтных базах и позволяю-
щих значительно увеличить годовой объем ремонта деталей по
сравнению с ремонтом их на месте эксплуатации.
Годовой экономический эффект можно рассчитать по удельным
затратам по формуле
э = ксл-адэ-(С^ + £н^)]В, (зо)
где (С{ -+ ЕнА'П и (Ci 4- EBKi) — приведенные затраты на одну
деталь по сравниваемым вариантам, руб.; Ci, Ci — себестоимость
ремонта одной детали по сравниваемым вариантам, руб.; AJ,
Аг — удельные капитальные вложения по сравниваемым вариан-
там технологии ремонта, приходящиеся на одну деталь, руб.
По формуле (30) сравнение следует производить тогда, когда
объем ремонтируемых деталей по сравниваемым вариантам не
изменяется.
Если проектируемый процесс ремонта обеспечивает повышение
качества деталей по сравнению с деталями, бывшими в эксплуата-
ции (например, увеличение износостойкости за счет нанесения
покрытий и др.), то годовой экономический эффект определяют
с учетом экономического эффекта, получаемого в сфере эксплуата-
ции изделий при использовании данных деталей, по формуле
(С{ 4- EHAi) -9---
тГ + £»
(Ci 4- EBKi) В,
(31)
где Tt, Т\ — сроки службы изделий до ремонта и после ремонта;
можно вместо срока службы взять увеличение износостойкости
детален за счет нанесения покрытий.
По формулам (29), (30) и (31) экономический эффект рассчиты-
вают в том случае, если ремонтные работы требуют значительных
капитальных вложений, например использования установки для
плазменного напыления, систем технической диагностики при тех-
ническом обслуживании компрессоров, дополнительных испыта-
тельных стендов, занимающих значительные площади, специаль-
ных установок для снятия заусенцев и т. д. В дополнение к годо-
вому экономическому эффекту целесообразно при наличии допол-
нительных капитальных вложений определить срок их окупае-
мости, который рассчитывают по формуле
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений (То)
должен быть меньше или равен нормативному (Тн), т. е.
Тв, Тв = \/Ев 6,6 года.
222
Если при ремонтных работах дополнительные средства не тре-
буются, то экономичность различных вариантов ремонта оцени-
вают годовой экономией на снижении себестоимости деталей, узлов,
изделий и определяют по формуле
3 = (Ci-G)B, (33)
где Ci и Са — себестоимость одной детали по сравниваемым вариан-
там, руб.; В — годовой объем ремонтируемых деталей, узлов,
изделий.
Капитальные вложения (Д'), необходимые для проведения
ремонтных работ, включают
К = Дбо + ^Спл + Дев + Дпр + Ктп> (34)
где Дб0 — балансовая стоимость оборудования; Дпл — стоимость
здания, занимаемого оборудованием; ДсС — стоимость служебно-
бытовых объектов; Дир — стоимость приспособлений, если она
превышает 50 руб.; /<тп — затраты на техническую подготовку
ремонтных работ.
Балансовую стоимость оборудования рассчитывают по формуле
KCo = aZ(ft8O, (35)
где а — коэффициент, учитывающий затраты по доставке и мон-
тажу оборудования (для металлорежущих станков а = 1,12);
Ц — оптовая цена единицы оборудования данного типоразмера,
занятой выполнением данной операции, руб.; k^o — коэффициент
занятости технологического оборудования определенного типораз-
мера выполнением данной операции ремонта.
Оптовые цены на оборудование определяют по прейскурантам
цен или по данным завода-изготовителя оборудования. Коэффи-
циент занятости оборудования определяют по формуле
где В — годовой объем ремонтируемых деталей (изделий); /ш. и —
норма штучно-калькуляционного времени на выполнение опера-
ции, мин/шт.; Фс — действительный годовой фонд времени работы
единицы оборудования, ч; при односменной работе оборудования
Фс = 2030 ч, при двухсменной Фс = 4015 ч, при трехсменной
Фс = 5960 ч; kB — коэффициент загрузки оборудования, для ре-
монтных цехов принимают 0,8—0,9.
При применении специального оборудования, предназначен-
ного для выполнения одной операции ремонта, и невозможности
использования оборудования для других операций йа. 0 = 1.
Стоимость здания, занятого оборудованием, рассчитывают по
формуле
Кпл = UnnSykg. (37)
где Цп„ — средняя стоимость 1 м2 общей площади здания, руб.;
S — площадь, ограниченная габаритами (длина X ширина) обору-
223
r.ru
дования данного типоразмера, занятого выполнением операции,
м2; у — коэффициент, учитывающий дополнительную площадь,
приходящуюся на оборудование данного типоразмера, занятое
выполнением операции; й3. п— коэффициент занятости площади
при изготовлении или ремонте данной детали или выполнении дру-
гой операции (по величине равен ka, 0).
Коэффициент у определяют в зависимости от площади оборудо-
вания:
Площадь оборудо-
вания по габари-
там (длинах ши-
рина), м» До 2,5 3,5 6—9 10-14 15—20 21—40 41—75 Св. 75
Коэффициент у,
учитывающий до-
полнительную
площадь 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5
Коэффициент у учитывает площадь, необходимую для рабочего
места, хранения изделий, материалов, средств технического
контроля, средств наземного межоперационного транспорта, про-
ходы и проезды между оборудованием и рабочими местами внутри
производственных отделений и участков, а также прочую вспомо-
гательную площадь цеха.
Среднюю стоимость 1 м2 площади здания, занимаемой оборудо-
ванием, можно принять равной 180 руб.
Стоимость служебно-бытовых объектов определяют по формуле
Кео — Цпл. cSqPo, (38)
где Цпл. б — стоимость 1 м2 служебно-бытовых помещений, руб.,
равная 200 руб.; Sc—площадь служебно-бытовых помещений,
приходящаяся на одного рабочего, равная 7 м2; Ро — численность
рабочих.
Стоимость приспособлений рассчитывают по формуле
К пр — ЦпрЯпр! (39)
где Цар — стоимость приспособления определенного типоразмера,
используемого на данной операции, руб.; ппр — число приспособ-
лений определенного типоразмера, используемых на данной
операции.
Стоимость специальных приспособлений определяют по данным
завода, при их отсутствии — по укрупненным нормативам стои-
мости специальных приспособлений.
Стоимость универсальных приспособлений, как правило, вхо-
дит в стоимость оборудования и поэтому отдельно не учитывается.
Затраты на техническую подготовку ремонтных работ (Л\п)
включают расходы на:
проверку представителем ремонтного предприятия наличия
технической и эксплуатационной документации, заполненной за
период эксплуатации, комплектности изделия;
224
подготовку запасных частей, вспомогательных материалов и
инструмента, такелажного оборудования, подъемных механизмов,
приспособлений;
проведение инструктажа ремонтных бригад;
разработку технологического процесса ремонта, восстановления
деталей.
Технологический процесс ремонта включает:
определение дефектов деталей, заполнение дефектной ведомости
на деталь;
разработку маршрута (плана) восстановления деталей;
определение характера организации ремонтных работ;
выбор технологических баз при ремонтных работах, расчет
припусков на восстановление изношенных деталей, определение
толщины наращиваемого слоя;
составление технической документации на ремонт деталей;
экономическое обоснование выбранного метода ремонта.
Эффективность восстановления элементов машины во многом
зависит от правильной организации ремонтной службы, ее специа-
лизации, что в свою очередь влияет на техническую подготовку
ремонтных работ.
Экономический анализ восстановления детали проводят путем
сопоставления различных вариантов ремонта по технологической
себестоимости, т. е. учитывая только изменяющиеся затраты в срав-
ниваемых вариантах.
Себестоимость ремонта деталей включает следующие статьи
затрат:
Срем = Мо 30 -f- Эт -f- Ао Sp -f- 4- San 4- Snp. (40)
где Af0 — затраты на материалы, руб/кг; 30 — заработная плата
рабочих, руб.; Эт — затраты на технологическую энергию, руб.;
Ао — затраты на амортизацию оборудования, руб.; Хр — расходы
на ремонт оборудования, используемого для восстановления
деталей компрессоров, руб.; S„ — затраты, связанные с эксплуата-
цией режущего инструмента, руб.; Зпл — затраты на содержание
и амортизацию производственных площадей; 5Пр — затраты на
амортизацию и ремонт приспособлений, руб.
Затраты на материалы (А40), расходуемые при восстановлении
детали:
44О = — ёоЦо’ (41)
где GM — масса заготовки или материала, кг; Цм — цена за 1 кг
заготовки или материала, руб.; /?т. 8 — коэффициент, учитывающий
транспортно-заготовительные расходы; g0 — количество реализуе-
мой стружки, кг, определяемое по формуле
go = Gm — g, (42)
g — чистая масса готовой детали, кг; Цо — цена 1 кг стружки,
РУб-
225
iker.ru
Стоимость чугунного литья, штамповок и поковок можно опре-
делить, например, по справочнику 135]. Стоимость отходов:
стружка чугунная — 25,6 руб/т; стружка стальная витая —
18,4 руб/т; стружка стальная мелкая — 22,6 руб/т.
Коэффициент kT. 8, учитывающий транспортно-заготовительные
расходы, принимают равным для материалов из черных металлов
1,04—1,08, для цветных и других материалов 1,0—1,02.
Заработная плата рабочих (основная и дополнительная)
3 = 1,167/60, (43)
где tm — норма штучного времени на операцию, мин; /ч — часо-
вая тарифная ставка рабочего соответствующего разряда, руб/ч
135L
Затраты на технологическую зэнергию, расходуемую при вос-
становлении детали ИЗ]:
Эт = РаЦа, (44)
где Ца— стоимость 1 кВтч электроэнергии, руб.; Ра — расход
энергии при восстановлении и механической обработке одной
детали, кВт ч:
Ра = в^ш/ (1/т|дв)> (45)
где Na — мощность установленных электродвигателей, кВт; k„ —
коэффициент потерь в сети; — коэффициент загрузки силовой
установки по мощности; ka, в — коэффициент использования сило-
вой установки по времени; /Ш1- — норма времени, затрачиваемая
на выполнение данной операции, мин; т]дв— КПД электродвига-
теля силовой установки, т]дв = 0,85...0,9.
При сварке, наплавке и металлизации затраты на технологи-
ческую энергию определяют по формуле
ЭТ = РГСэлДэ. (46)
где РэД — удельный расход электроэнергии наплавленного металла
кВтч/кг; Qan — масса расходуемого материала электродов при
сварке или электронной проволоки при наплавке, кг.
В случае хромирования
Л = 0,001 DKFnnU 2 /ШД8, (47)
где DK — катодная плотность тока; F^ — площадь покрываемой
поверхности; U — рабочее напряжение; 2 tm — суммарное штуч-
ное время на электрическое наращивание восстанавливаемого
слоя, ч.
Удельный расход электродной проволоки и флюса на 1 кг
наплавленного металла приведен в табл. 37 [13].
Данные по удельному расходу сварочных электродов на 1 кг
наплавленного металла приведены ниже:
СМ-11, ОМС-2............................ 1,5
УП2-55, ЦУ-1 1,6
У В-50, ЦЛ-14 1.7
226
ЦМ-7, ЦМ-8, ЦЛ-6 1,8
ЦМ-7С........................... 1,9
ОММ 5С ... . . . 2,3
Затраты на амортизацию оборудования определяются по формуле
А>=П^-. <48)
где а — норма амортизационных отчислений [351.
Затраты на амортизацию и ремонт приспособлений, используе-
мых при ремонтах компрессоров,
100) ^пр>
Snp “ ( т1р 4
(49)
где Тир = 2 года — срок службы приспособлений; для малоизна-
шиваемых приспособлений этот срок принимают 5 лет; а — рас-
ходы на ремонт приспособлений (10—20%).
Расходы на технологическую оснастку могут определяться в
соответствии с классификацией приспособлений по группам слож-
ности, по габаритным размерам и нормативным данным предприя-
тий. Расходы на ремонт оборудования, используемого для восста-
новления деталей компрессоров, обработки запасных частей
Sp = (IV7ремКмех “Ь Wрем^Св) 11т&з. о, (50)
где 1Г£ем, 1Греи — нормативы годовых затрат на все виды ремонта
(капитальный, средний, малый) и обслуживание соответственно
механической и электрической части оборудования [35]; Кмсх,
Кэ — категория сложности ремонта механической и электрической
Таблица 37. Удельный расход электродной проволоки и флюса
на 1 кг наплавленного металла при различных видах сварки и наплавки
Способ сварки, наплавки Твв шва Удельный рас- ход электрон- ной проволоки Удельный раскод флюса
Автоматическая сварка под флю- сом автоматом тракторного типа Стыковой 1,0 1,2
Автоматическая и полуавтоматиче- ская наплавка под флюсом — 1,03 1,5
Электрошлаковая сварка Стыковой 1,0 0,03—0,08
Автоматическая и полуавтоматиче- ская сварка и наплавка в среде углекислого газа Стыковой для сварки 1,15 —
Вибродуговяя наплавка — 1,25 —
Металливяция — 1.2 —
227
naker.ru
части [35]; — коэффициент, учитывающий класс точности
ремонтируемого оборудования [35].
Затраты, связанные с эксплуатацией режущего инструмента,
определяют по формуле
° И — Сер. эк. и^о>
где ССр. эк. и — средняя стоимость эксплуатации металлорежущего
инструмента за 1 станко-мин, коп.; to — основное время, мин
Затраты на содержание и амортизацию производственных пло-
щадей определяют по формуле
Snn = nsks,o.
где П — норматив издержек, приходящихся на 1 м2 производствен-
ной площади, руб.; S — площадь, занимаемая оборудованием,
умноженная на коэффициент, учитывающий добавочную площадь
[35].
При расчете полной себестоимости восстановленной детали
необходимо к технологической себестоимости прибавить цеховые
и общезаводские расходы, которые берутся в процентах от суммы
прямой и дополнительной зарплаты основных производственных
рабочих.
Условно-годовую экономию от рационального выбора двух
вариантов восстановления детали определяют по формуле (29) или
(31) в зависимости от целей и задач ремонта.
Пример расчета ремонтного участка для ремонта поршневых воздушных н
газовых компрессоров на базе «5П», выпускаемых Московским компрессорным
заводом «Борец».
На предприятиях МИНХИМПРОМа эксплуатируются компрессоры 19 ти-
поразмеров. Ежегодно в среднем ремонтируются от 300 до 1000 компрессоров.
В связи с тем, что эти компрессоры сняты с производства, целесообразно прово-
дить их ремонт на ремонтных участках завода-изготовнтеля. Для расчета участка
в качестве изделия-представителя взят компрессор марки 305 ВП 30/8.
Число ремонтов и технических обслуживании за ремонтный цикл: техниче-
ское обслуживание (ТО) — 12, текущий ремонт (ТР) — 6, средний ремонт (С) —
3, капитальный (К) — 1. Категория сложности компрессора 305 ВП 30/8 соста-
вляет 8 единиц. Ремонтный цикл — 3,4 года.
Трудоемкость ремонта за ремонтный цикл определяют по формуле (18):
Т’р (/?оЛо + ЯтЛт + /?гПе + /?к)К = (2,212 + 4-6 + 5-3+12)8 619 чел.-ч.
Среднегодовую трудоемкость ремонта одного компрессора определяют по фор-
муле (19);
619
Гер. г == 182 чел.-ч.
Трудоемкость ремонта в течение года 300 компрессоров составит
2 тр = Тср. ГВ = 182-300 = 54 600 чел.-ч.
С учетом перевыполнения норм трудоемкость ремонта снизится на величину
1,2 — коэффициент выполнения норм;
2 Тр = S Tp/kB и = 54 600/1,2 = 45 500 чел.-ч.
Так как ремонтный участок создается при заводе-изготовителе, то общая
сборка компрессора, его испытание и окраска производятся в сборочном цехе
228
завода. Трудоемкость общей сборки от трудоемкости ремонта составляет, по дан-
ным завода «Борец», 20—25%, или 45 500 X 20/100 = 9100 чел.-ч.
Трудоемкость ремонтных работ на ремонтном участке составит
2 Тр. у = 45 500 — 9100 = 36 400 чел.-ч.
Ремонту и восстановлению подлежат следующие детали ком-
прессора: цилиндры, цилиндровые втулки, поршни, поршневые
кольца, поршневые штоки, пальцы крейцкопфов, крейцкопф-
зеркало направляющих, шатунные подшипники, коленчатый вал
и др. Для ремонта и восстановления перечисленных деталей в зна-
чительной степени используется металлорежущее оборудование.
Трудоемкость различных видов работ, исходя из данных завода,
распределяется в процентном отношении к общей трудоемкости
следующим образом:
разборка компрессора — 20%; очистка и мойка деталей — 6%;
дефектация деталей — 15%; ремонт и восстановление на металло-
режущем оборудовании — 40%; комплектование — 8%; сборка
узлов, испытание отдельных деталей и узлов — 16%. Расчет
общего количества металлорежущего и неметаллорежущего обору-
дования проводят по формуле (20):
„ 5 ^ру 36 400 О1 п
С° “ Ф<А ср — 2070-0.8 — 2 ’9 еДиниц-
При односменном режиме работы Фо — 2070 ч. Принимаем
Со = 22единицам оборудования. Число металлорежущих станков
составляет 40% общего числа оборудования, 9 единиц.
Остальное оборудование в количестве 13 единиц составляют:
стенды, верстаки, сварочные и наплавочные автоматы, ванны для
промывки и очистки деталей, испытательные стенды и т. д.
Число единиц оборудования, используемого на различных ви-
дах работ, выполняемых при ремонте, определяют в соответствии
с соотношениями трудоемкостей данных работ:
разборка компрессора — 4 единицы (стенда); сборка узлов —
3 единицы; очистка и мойка — 1 единица: дефектация деталей и
контроль — 2 единицы; комплектование — 1 единица.
Число основных рабочих ремонтно-механического участка
определяют по формуле (22):
_ 2гр у _ 36 400 _ , о s
Г ~ Фр ~ 1840 ~ 1У’°‘
Принятое число — 20 рабочих.
Число рабочих-станочников
р 36 400
— 1840 * 100
40 = 7,9.
Принятое число — 7 (по числу станков).
Число рабочих, занятых на других видах работ, выполняемых
при ремонте, определяют в соответствии с соотношениями трудо-
229
chipmaker.ru
емкостей данных работ: разборка компрессора — 4 чел.; очистка
и мойка — 1 чел.; дефектация деталей — 3 чел.; комплектование
— 3 чел.; сборка узлов — 4 чел.
Число инженерно-технических работников составляет 6% от
общего числа рабочих: 20 = 1,2, принимаемая 2 чел. Анало-
гично определяют число счетно-конторского (СКП) и младшего
обслуживающего персонала (МОП), которое составляет 3% общего
числа рабочих соответственно. В нашем случае СКП — 1 чел.,
МОП — 1 чел. Всего работающих на участке ремонта 24 чел
Площадь, занимаемую металлорежущим оборудованием, опре-
деляют по формуле (27):
Зет = 3;дСу = 12-7-3 = 252 м2.
Площадь, занимаемую другим оборудованием, определим по
формуле (28):
s = $;др.
Площадь разборного участка 20 м2 х 4 = 80 м2
Площадь моечного участка 25 х 1 = 25 м2
Площадь для дефектации и комплектования 17x6 = 102 м2
Площадь сборки, испытания 28 X 4 = 112 м*
Итого: 319 м2
Значения удельной площади для разных участков взяты по данным
завода «Борец». Общая площадь 571 м2, площадь складского хозяй-
ства составляет 5% от общей площади, т е. 28 м2; площадь гарде-
роба принимают равной 0,8 м2 на одного рабочего. Она составляет
0,8 X 24 = 19.2 м2.
Расчет показал, ч.'о при объеме ремонта компрессоров 300 шт
в год целесообразно производить ремонт на участках или в отделе-
ниях по ремонту в цехе при отделе главного механика или в сбороч-
ном цехе. Трудоемкость ремонта составила 36 400 чел.-ч в год.
Для выполнения работ необходимо 18 единиц оборудования, из
них на долю металлорежущего оборудования приходится 7 стан-
ков. Общее число рабочих 20 человек, из них — 7 станочников и
13 слесарей-сборщиков. Всего работающих на участке — 24 чело-
века. Общая площадь участка 571 м2. При числе ремонтируемых
компрессоров более 300 шт. в год необходимо создание ремонтно-
механического цеха.
На этапе проектирования и расчета ремонтно-механического
цеха целесообразно укрупненно определить стоимость ремонта
и изготовления компрессора. Стоимость ремонта определится по
формуле (3):
Срем = (l4L + l4La) = (0,5-619 + =
* ц \ 1UU / о,1*
= (309 + 371.4) 4?- = 3599 руб..
230
где /ч — часовая тарифная ставка рабочего (0,5 руб/ч); а — про-
цент накладных расходов (150%); Тякс — срок службы компрес-
сора (18 лет); Тц — ремонтный цикл (3,4 года).
Стоимость изготовления компрессора определяем по формуле
(4):
= 2446,34 + 0,98 PBW + 67,75/V — 0,77G = 2446,34 +
+ 0,98-0,8-30 + 67,72-159 -0,77-3770 = 13 236 руб.
Исходные данные для компрессора марки 305 ВП 30/8: N =
= 159 кВт; масса G = 3770 кг.
Выводы. Стоимость ремонта меньше стоимости изготовления
на 10 335 руб. В данном случае ремонтировать компрессоры
выгодно, тем более что они сняты с производства, но еще будут
находиться в эксплуатации около 5 лет. Определив укрупненно
экономическую целесообразность ремонта, следует переходить
непосредственно к разработке технологического процесса ремонта
и подробному нормированию операций 123].
24. Интенсификация ремонтных работ, организация
серийного производства запасных частей
на базе унификации и стандартизации
Задача повышения производительности и снижения трудоем-
кости в производстве и ремонте компрессоров может быть решена
за счет увеличения серийности выпуска. Увеличению серийности
выпуска (ремонта) изделий, отдельных сборочных единиц и деталей
способствуют получившие развитие в компрессоростроении про-
грессивные методы проектирования изделий, основанные на унифи-
кации, стандартизации, нормализации и преемственности конст-
рукций. Чем больше будет в компрессорах стандартных и унифици-
рованных деталей и узлов, тем проще, качественнее и экономичнее
будет их ремонт.
Унификация, стандартизация запасных частей к компрессор-
ному оборудованию позволит организовать их выпуск крупными
сериями при условии применения высокопроизводительных, высо-
комеханизированных и автоматизированных технологических мето-
дов изготовления. Производство их в зависимости от потребности
целесообразно организовать централизованно на специализиро-
ванных заводах или в цехах и на участках, оборудованных для
их изготовления. Так, отсутствие в прошлом специализированного
производства подшипников скольжения снижало их качество и
препятствовало применению прогрессивных технологических мето-
дов изготовления.
Специализированное межотраслевое производство стандарти-
зованных и специальных подшипников скольжения из современных
материалов с применением совершенных технологических процес-
сов дало значительный экономический эффект как при изготовле-
нии компрессоров, так и при их ремонте.
231
r.ru
Самодействующие клапаны, применяемые в современных порш-
невых компрессорах для управления процессами всасывания и
нагнетания, в значительной степени определяют экономичность и
надежность их работы. Благодаря унификации этих клапанов и
возможности использования их для большинства компрессоров
стало экономически выгодно изготовлять их централизованно.
На Укмергском заводе «Венибе» организовано специализиро-
ванное производство самодействующих клапанов, организованы
исследовательская лаборатория и лаборатория надежности, осна-
щенные специальными стендами и современной аппаратурой.
Созданы надежные и экономичные конструкции прямоточных,
кольцевых, дисковых и полосовых клапанов, которые изготов-
ляются на современном технологическом оборудовании и из мате-
риалов самого высокого качества.
В связи с тем, что Укмергский завод «Венибе» практически
полностью удовлетворяет потребность народного хозяйства в комп-
лектации и запасных частях, изготовлять клапаны и пластины в
условиях эксплуатации нецелесообразно. Уровень надежности
самодействующих клапанов зависит от качества технического
обслуживания и уровня технических средств диагностики клала
нов. Применение самодействующих клапанов, изготовляемых на
заводе «Венибе» для компрессорных машин новых марок, должно
обязательно согласовываться между заводами—изготовителями
клапанов компрессоров. Как показывает опыт производства клапа-
нов на Укмергском заводе «Венибе», а также опыт зарубежных
фирм, такой порядок обеспечивает их надежную работу.
Детали компрессоров общепромышленного назначения (колен
чатые валы, шатуны, поршни и т. д.) целесообразно изготовлять
на централизованной базе с применением прогрессивных методов
контроля параметров деталей и средств технического оснащения.
Применяемые до сих пор средства измерения превращали изме-
рение в трудоемкий процесс, отнимающий много времени, завися-
щий зачастую от квалификации контролера. Надежность таких
средств измерения невысока. Наиболее прогрессивными средст-
вами контроля являются универсальные координатно-измеритель-
ные машины (КИМ), снабженные комплектом щуповых датчиков
Приборы могут работать в ручном, полуавтоматическом и автома-
тическом режимах измерения. Вычислительное устройство автома-
тически распознает направление ощупывания, ось и плоскость
измерения, различает внутренние и внешние контуры. К вычисли-
тельному устройству подключены различные периферийные уст-
ройства.
Быстродействующий самопишущий прибор составляет подроб-
ный протокол в текстовом виде с действительными размерами,
сравнением заданных и действительных значений, а также допус-
ками на погрешность формы и отклонения от заданного положения.
Измеренные значения могут быть показаны на экране дисплея или
изображены графически.
232
КИМ позволяют интенсифицировать технологический процесс
ремонта и по сравнению с традиционными средствами контроля
имеют ряд преимуществ; простота обслуживания; высокая точ-
ность измерения; минимальное время измерения контролируемых
параметров; исключение влияния человека на качество измерения;
универсальность контроля (от простых до сложных деталей).
Подобные машины находят широкое применение за рубежом.
В СССР выпускается трехкоординатный измерительный прибор
ТИП-2 с характеристиками:
диапазоны измерений по осям X — 630 мм, Y — 315 мм, Z —
315 мм; дискретность отсчета 0,5 мкм; допускаемая погрешность
± (2,5 + 1,4)L, мкм, где L — измеряемая длина, мм.
Такие приборы на сегодняшний день экономически целесооб-
разно применять при достаточно большом объеме выпуска деталей,
когда изготовление и ремонт осуществляются централизованно.
При ремонтах деталей на местах эксплуатации, на небольших
ремонтных участках целесообразно применять традиционные ме-
тоды контроля в приспособлениях с использованием калибров,
шаблонов, индикаторов часового типа соответствующей точности
и класса. Рациональные средства и схемы контроля можно выбрать
по рекомендациям работы [231.
Интенсификация ремонта способствует применению в процессе
изготовления деталей универсально-сборных приспособлений
(УСП). Система УСП состоит из набора нормализованных деталей,
из которых можно компоновать различные приспособления одно-
целевого назначения. УСП незаменимы на предприятиях единич-
ного и мелкосерийного производства. Обычно затрачивают много
времени и средств на технологическую подготовку, проектирование
и создание специальной оснастки. Применение УСП снимает эти
проблемы, благодаря следующим преимуществам:
1) экономии времени и труда; УСП компонуется в среднем
за 2—3 ч, что в 40—50 раз быстрее и в 10—15 раз менее трудоемко,
чем изготовление специальной оснастки;
2) быстрой окупаемости; затраты на приобретение комплекта
УСП окупаются за год эксплуатации;
3) многократной обратимости; после обработки партии деталей
приспособление можно разобрать, а его элементы использовать
для сборки других приспособлений;
4) высокому качеству изготовления элементов УСП, обеспечи-
вающему высокое качество изготовления ремонта деталей.
Заказчик может получить как комплект элементов УСП, так и
отдельные, собранные по чертежам и описаниям деталей заказчика
УСП на заводе-изготовителе.
ПРИЛОЖЕНИЕ ।
ДЕФЕКТНАЯ ВЕДОМОСТЬ
на производство ремонта ATKA-54S
ПО <СТИРОЛ» (г. Горловка)
chipmaker.ru
УТВЕРЖДАЮ
Главный инженер ККЗ
<-----> ------------------ 199—г.
№ п/п Я детелев я уклов Ко- личе- ство Краткое аодерж-нве работ Материала СУММ!
Наимеиови ie Единица аме ре- йва Коли- чество Цева аа едввицг (РГ«. — коп.)
1 2 8 4 8 6 7 8 9
I 1409008 1 Произвести такелажные работы
2 1409008 1 Компрессор освободить от уга- Бензин Б-70 кг 9,8 0—И 1—07
ковки, расконсервировать все де- Салфетки шт. 70,0 0—354 24-78
1409008 тали и узлы, очистить от корро- зии, грязи, промыть, продуть сжа- тым воздухом Щетки-сметкн шт. 2,0
3 1 Наружную поверхность корпуса Шпатлевка Ш-006 кг 3,2 0-92 2—94
компрессора очистить от потрес- Грунт ГФ-021 кг 2,4 0-53 1—27
кавшегося лакокрасочного мате- Эмаль ПР-115 кг 3,6 1—05 3—78
риала, корпус отпескоструить, подготовит? поверхность под по- краску, окрасить по технологии ОГМет Визуально и с помощью соответ- Растворитель 646 кг 2,2 0—42 0-92
4 1409008
ствутощих измерений определить годность деталей и узлов к даль-
нейшей эксплуатации
Продолжение прил. 1
№ п/п № деталей и узлов Ко- личе- ство Краткое содержание раво. Материалы Сумма
Наименование Единица камере* вне Коли- чество Цена аа единицу (руГ —коп.)
1 2 3 4 S 6 7 8 9
5 3286139 1 Заменить на серийно изготовляемые: подшипник радяальио-упорный — —- — *«" 189—98 977 ПЛ
6 3286(46 1 подшипник радиальный Ф80 — 4314 00
7 3600198—04 1 ротор — ял и
8 3134250 1 втулка лабиринтная Q7
9 3806016 1 входной направляющий аппа- — —
рат I се> ции 19-^32
10 3806017 1 то же 11 секции G0
11 3854.43 1 диафрагма I ступени — 8 оо
12 3856037 1 втулка с лопг гками
13 3856038 1 то же 10 80
14 385(339 1 » 121 '—00
15 16 1409008 1 другие узлы И детали Компрессор собрать согласно дей- Смазочный мате- кг 9,8 О—би 5—88
ствующей документации, сдел т> обкатку, разобрать, сделать реви- риал К—17
зию, окончательно собрать, за-
17 1409008 1 консервировать Изготовить тару Пиломатериалы м» 1,5 54—66 31-99 0-31 0—.5
18 1409038 1 Компрессор упаковать, нанести маркировку Гвозди к4Х 100 Эмаль МС-17 чер- кг кг 1,3 0,2 0—238 0—77
ная
Примечание. Трудозатраты иа ремонт компрессора дмесп с ротором составляют 50*4 руб.
Начальник цеха
Начальник участка
ю Начальник БТЗ
$ Начальник техиюро
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
СОГЛАСОВАНО
Директор ПО «Стирол»
УТВЕРЖДАЮ
Ген. директор НПО
< Каэанькомпрессормаш»
подпись фамилия водпись фамилия
* 1 199— г. « » 199— г.
печать яечать
ПРОТОКОЛ № 15—87/41
согласования оптовых цен иа вапчасти для проведения ремработ агрегата
АТКА-545
Предприятив-иаготовитель НПО «Каэанькомпрессормаш»
Потребитель (основной ваказчик) г. Горловка ПО «Стирол»
Оптовые цены устанавливаются в соответствии с инструктивными указаниями
Государственного комитета цен Совета Министров СССР от 30 апреля 1982 г.
№ п/и. Наименование изделия и краткая техническая характеристика Модель, марка, шифр Единица измере- ния Коли- чество изделий Оптовая цена за единицу (руб. —коп.)
1 2 в 4 б в
Запчасти для ремонта агрегата АТАКА-545 1409008 ШТ. 1 39 618—00
Заказчик
Изготовитель
Начальник ПЭО
одкнсь
фамялвя
аодаась
фамилия
199— г.
199— г.
236
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
КАЛЬКУЛЯЦИЯ
иа единицу изделия
1. Наименование изделия
2. Единица измерения
3. Завод-изготовитель
запчасти для ремонта компрессора
рубль
НПО «Каэанькомпрессормаш»
№ п. Наименование статей затрат Сметная по новому изделию Примечание
1 Сырье и основные материалы 1 687—45
2 Покупные комплектующие изделия, полу- фабрикаты со стороны, услуги коопериро- ванных поставок 4 314—00
3 Отходы возвратные (вычитаются) —
4 Транспортно-заготовительные расходы 240—05
5 Итого затрат на материалы 6 241—50
6 Энергия всех видов на технологические цели —
7 Полная стоимость материальных затрат —
8 Зарплата производственных рабочих основ- ная 5 044—00
9 Доплаты (премии) по прогрессивно-преми- альным системам —
10 Дополнительная заработная плата произ- водственных рабочих 605—28
11 Отчисления на социальное страхование 790—80
12 Износ инструмента и приспособления целе- вого назначения —
13 Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования (153,7%) 6 009—77
14 Цеховые расходы (86,5%) 3 382—21
15 Общезаводские расходы (109,6%) 4 285—44
16 17 Потери от брака —
18 Итого производственная себестои- мость 26 359—10
19 Внепроизводствениые расходы 110—71
20 Полная себестоимость 26 469—81
21 Себестоимость за вычетом прямых матери- альных затрат Прибыль (+), убыток (—) 65% за минусом материальных затрат —
22 13 148—19
23 Оптовая цена 39 618—00
Директор завода
Chlpmaker.ru
Начальник планового отдела
237
chipmaker.ru
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авдеев М. В., Воловик Е. Л., Ульман И. Е. Технология ремонта машин н
оборудования. М.: Агропромиздат. 1986. 247 с.
2. Бобро Ю. Г., Гребельннк М. П., Белоцерковский П. М., Петренко П. С.
Восстановление коленчатых валов холодильных компрессоровУ/Холодильная
техника. 1986. № 9. С. 33—38.
3. Биргер И. А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение. 1978. 240 с.
4. Быков А. В., Камышев Г. А. Развитие отечественных холодильных ком-
прессоров, агрегатов н машин//Холодильная техника. 1987. № 1. С. 13—17.
5. Гавриш Н. М., Кривошапкин В. Б., Сафонов А. А. Применение комбини-
рованных металлизационио-лакокрасочных покрытийУУЦветная металлур-
гия. Научно-технический сборник. 1986. № 1. С. 61—64.
6. Гаразаиов Е. Г., Ильин В. А., Малофеев В. П. Техническая диагностика
поршнеаых газоперекачивающих агрегатов по анализу отработанного ма-
слаУУТрение и износ. 1982. Т. 3. № 2. С. 284—289.
7 Гаркунов Д. Н. Триботехника. М.: Машиностроение. 1985. 424 с.
8. Гидон Л. М. Монтаж поршнеаых компрессоров. Изд. 3-е. М.: Машинострое-
ние. 1982. 236 с.
9. Евтухов В Г., Овчаренко В. Н. Финишная обработка шеек коленчатых ва-
лов тяжелых компрессоровУ/Химическое и нефтяное машиностроение. 1986.
№ 5. С. 32—34.
10. Игнатьев В. Г., Самойлов А. И. Монтаж, эксплуатация н ремонт холодиль-
ного оборудования. М.: Агропромиздат. 1986. 350 с.
11. Идельчик Ю. М., Лященко А. Е. Защшаот коррозии компрессорных машин.
Л.: Машиностроение. 1984. 119 с.
12. Китаев А. М., Китаев Я- А. Справочная книга сварщика. М.: Машинострое-
ние. 1985. 256 с.
13. Колев К. С. Технология машиностроения М.: Высшая школа, 1977. 256 с.
14 Композиционные металлополимерные материалы в химическом и нефтяном
оборудовании. Обзорная информация. М.: ЦИНТИхимнефтемаш. 1985. 75 с.
15. Кравцова Н. С., Петрушанская Л. Я., Милованов В. И. Оценка технического
состоиния герметичного компрессораУ/Холодильная техника. 1987. As 3.
С. 9—12.
16. Лернер Б. А., Веккер М. А., Фомичев М. А., Поляков Э. А. Восстановление
корпусов герметичных холодильных компрессоров/УХолодильная техника.
1985. № 12. С. 37—40.
17. Лутковский В. В. Повышение надежности работы холодильных установок.
М.: Машиностроение. 1978. 168 с.
18. Мамаев В. С., Осипов Е. Г. Основы проектирования машиностроительных
заводов. М,- Машиностроение. 1974. 290 с.
19. Милованов В. И., Буданов В. А. Расчетный метод оценки и износа деталей
малых холодильных компрессороа/УХолодильная техника. 1983. № 2.
С 53—60.
20. Милованов В. И., Будаиов В. А. Расчет износа поверхностей сопряжения
поршневое кольцо — гильза цилиндра холодильного компрессора//Холо-
дильная техника. 1984. № 10. С. 45—51.
238
21. Назаренко П. В., Гоштовт И. В., Клибанов Е. Л., Макаркин А. Н. Повы-
шение износостойкости поверхностей трения деталей герметичных ротацион-
ных компрессоров//Холодильная техника. 1986. № 12. С. 24—31.
22. Номенклатура н нормы расхода запасных частей к компрессорному обо-
рудованию. Сумы: ВНИИкомпрессормаш. 1981. 298 с.
23. Обработка металлов резанием: Справочник технолога/А. А. Панов, В. В. Ани-
кин, Н. Г. Бойм и др.; Под общ. ред. А. А. Панова, М.: Машиностроение,
1988. 736 с.
24. Плудек В. Защита от коррозии иа стадии проектирования. М.: Мир, 1980.
438 с.
25. Положение о системе технического обслуживания и ремонта холодильного
оборудования холодопроизводительностью свыше 3,5 кВт (3000 ккал/ч)
на предприятиях потребительской кооперации СССР. Ч. II. М.: ЦКТБ
Центрсоюза, ВНИИХОЛОДМАШ. 1985. 126 с.
26. Попов Э. В. Экспертные системы. Решение неформализованных задач в диа-
логе с ЭВМ. М.: Наука. 1987. 288 с.
27. Прибор спектрального вибрационного контроля СВИК-100/Газовая про-
мышленность. Сер. Транспорт и хранение газа. Реферативный научно-тех-
нический сборник. 1983. Вып. 8. С. 13—14.
28. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник
в 2-х кн. Кн. 1/Под ред. В. В. Клюева. 2-е изд. М.: Машиностроение. 1986.
488 с.
29. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник
в 2-х кн. Кн. 2/Под ред. В. В. Клюева. 2-е нзд. М.: Машиностроение. 1986.
352 с.
30. Раймз Г. Р. Обслуживание трубопроводов. Программа профилактического
обслуживания компрессоров//Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1985.
№ 7. С. 50—52.
31. Рудометкин Ф. И., Недельский Г. В. Монтаж, эксплуатация и ремонт холо-
дильных установок. М.: Пищевая промышленность. 1975. 373 с.
32. Семенов А. П. Рациональные области применения металлофторопластовых
подшипников (МФП)//Вестник машиностроения. 1981. № 12. С. 24—29.
33. Смелков Н. А. Повышение надежности работы упорных узлов винтовых
компрессоров 3-900 серии 2//Холодильная техника. 1987. № 4. С. 48—53.
34. Справочник по ремонту котлов и вспомогательного котельного оборудова-
ння/Под общ. ред. В. Н. Шастина. М.: Энергоиздат, 1981 496 с.
35. Справочник технолога-машиностроителя: В 2-х т. Т. 2/Под ред А. Г. Коси-
ловой и Р. К- Мещерякова. 4-е изд. М.: Машиностроение. 1985. 496 с.
36. Суслов А. Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхност-
ного слоя деталей. М.: Машиностроение. 1987. 208 с.
37. Технико-экономический анализ машин и приборов/Под ред. М. И. Ипатова,
В. И. Постникове. М.: Машиностроение. 1985. 248 с.
38. Технология компрессоростроения: Учебник для вузов/Н А. Ястребова,
А И. Кондаков, В. Д. Лубенец, А. Н. Виноградов. М.: Машиностроение.
1987. 336 с.
39. Хасуи А., Моригакн О. Наплавка и напыление/Пер. с японск. В Н. Попова;
под ред. В. С. Степина и Н. Г. Шестеркина. М.: Машиностроение. 1985.
240 с.
40. Troubleshooting the compressed air system, part 1 — compressors//Hidraulics
and pneumatics. 1984. Vol. 37. № 2. P. 44—48.
Chipmaker.ru
chipmaker.ru
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . - 3
Глава I. Техническое обслуживание и технико-экономическая целесооб-
разность ремонта компрессоров . . ... 4
I. Классификация компрессоров и характер их производства . . 4
2. Организация сервисного технического обслуживания н эксплуа-
тации компрессоров............................... . 13
3. Организация ремонтных работ............................... 18
4. Оценка технологичности конструкций компрессоров с точки
зрения ремонтопригодности ................................... 24
5. Технико-экономическая целесообразность восстановления (ре-
монта) компрессоров . 32
Глава II. Определение технического состояния деталей и узлов компрес-
сорных машин 35
6. Анализ основных причин неисправностей компрессоров .... 35
7. Методы диагностирования технического состояния компрессоров 39
8. Методы обнаружения дефектов в деталях и узлах компрессоров 55
9. Обеспечение эксплуатационной надежности компрессоров. 85
Глава III. Основные способы устранения дефектов и восстановления
деталей и узлов компрессоров ..... 98
10. Применение пайки в ремонтном деле. .98
11 Сварка в ремонтном деле.............................. 104
12. Восстановление форм и размеров деталей путем нанесения
покрытий ..................................................... 116
13. Слесарно-механические способы ремонта 128
14. Особенности ремонта деталей на мета глорежущих станках 137
Глаза IV. Ремонт деталей н узлов компрессоров .... 148
15. Ремонт цилиндров, корпусов и блок-картеров ... 148
16. Ремонт узлов компрессоров с подшипниками качения ... 161
17. Ремонт узлов компрессоров с подшипниками скольжения . 17J
18. Ремонт деталей шатунно-поршневой группы.................. 180
19. Ремонт коленчатых валов . ............................ 180
20. Выявление дефектов, замена и изготовление поршневых колец 195
Глава V. Расчет технико-экономических показате гей ремонтных работ 213
21. Расчет трудоемкости ремонтных работ......... . . . . 213
22. Расчет количества оборудования н ремонтных рабочих .... 215
23. Расчет экономической эффектнвносги ремонтных работ раз-
личных видов. ... .............. .... 221
24. Интенсификация ремонтных работ, организация серийного
производства запасных частей на базе унификации н стан-
дартизации . .... . 231
Приложение 1 .... 234
Приложение 2 ... . 236
Приложение 3 ............. 237
Список литературы . . . . .................. 238