Ремонтні розміри валу

Технологічні розміри	Діаметри в місці відновлення (поверхні А та Б), мм
Номінальний діаметр, мм	D1
Допустимий діаметр після зношування, мм	D2
Довжина поверхні відновлення	L

Пошкодження посадочних місць під підшипники є основною несправністю валу, яка в багатьох випадках може приводити до виходу з ладу вентилятора.

При нормальній роботі валу посадочні місця під підшипники працюють в умовах тертя з граничним змащуванням при одночасній дії великих вібраційних навантажень та абразивного зношування. На працездатність цього спряження значний вплив мають абразивні частинки твердого палива, які попадають у зону тертя разом з мінеральним маслом. Ці абразивні частинки шаржують поверхню валу, що може приводити до більш інтенсивного зношування посадочних місцю.

При абразивному зношуванні відбувається мікропластична деформація поверхневих шарів металу і внаслідок циклічних деформацій виникають втомні явища. При цьому деформовані шари руйнуються, виникають мікротріщини, що приводить до різкого зниження втомної міцності деталі та її руйнування [2].

Проаналізувавши умови роботи димотяга рециркуляції та умови роботи основного несучого елемента — вала, можна зробити висновок, що основною причиною зношування посадочних місць під підшипники валу є зношування при граничному терті підсилене абразивною дією частинок палива, що попадають в зону спряження деталей, та вібрацією, яка виникає при роботі вентилятора.

У більшості випадків деталі типу вал, які працюють при високих навантаженнях, виготовляють із звичайних вуглецевих сталей. Вал виготовляється зі сталі 45. Ця сталь відноситься до якісних вуглецевих сталей. Для великогабаритних деталей, звичайно, ці сталі застосовують у нормалізованому стані або стані після прокатування. Хімічний склад сталі 45 наведено у таблиці 1.2. Оскільки вал належить до відповідальних деталей, то він виготовляється зі сталі 45 у стані після нормалізації. Механічні властивості сталі наведені в таблиці 1.3 [3].

1.2. Вибір матеріалу покриття за його функціональним

призначенням

Для забезпечення якісного відновлення вали рециркуляційних димотягів повинні задовольняти наступним технічні умови:

· Вали, що мають тріщини, які виходять па поверхню та не усуваються при механічній обробці, відновленню не підлягають;

· вали, які мають знос робочої поверхні більше Г)₂, бракуються;

· вали, які мають осьовий прогин, підлягають попередньому правленню;

· Шар покриття повинен бути суцільним без тріщин і відшарувань;

· Твердість покриття не менше 50НІІС;

· При виявленні відшарувань тріщин покриття поверхня валу потребує повторного відновлення.

Ремонтні розміри колінчастого валу наведено в табл. 1.1.

Вал вентилятора працює в умовах граничного тертя при наявності абразивного зношування. В цих умовах добре себе зарекомендували покриття на основі самофлюсівних нікелевих сплавів.

1.3. Обґрунтування вибору способу відновлення валу вентилятора

Проаналізувавши основні методи відновлення аналогічних деталей, можна зробити висновок, що способи наплавлення для відновлення валів рециркуляційних димотягів використовувати недоцільно. Основною причиною є можливість деформації валу при наплавленні. Крім того, виникнення залишкових напружень, деформацій, тріщин може приверти до зниження опору втомі на 50-70%, а також зносостійкості порівняно з новими деталями.

Матеріал даного виробу - сталь 45, яка має понижену зварюваність, що ускладнює відновлення методом наплавлення у зв’язку з розтріскуванням наплавленого шару. Також при відновленні виробу із сталі 45 методом наплавлення та, якщо виріб, як у нашому випадку, має великі габаритні розміри, виріб після наплавлення деформується (оскільки відновлення проводиться в середній частині виробу). Тому відновлення будемо проводити методами газотермічного напилення.

На теперішній час є ряд інших технологій, які мають в цьому плані деякі переваги перед наплавленням. Високою ефективністю відрізняються технології газотермічного напилення, які забезпечують незначний нагрів відновлюваної поверхні (температура нагріву поверхні 200-300°С). При газотермічному напиленні практично не виникають зміни структури поверхневого шару і деформація деталі [10].

Методами газотермічного напилення (ГТН) отримують покриття на основі металевих, керамічних і металокерамічних матеріалів товщиною від десятків мікрометрів до декількох міліметрів в процесі бомбардування основи прискореними розплавленими або напіврозплавленими частинками, що транспортуються струменем газу. Як вихідні матеріали для газотермічного напилення використовуються дріт або порошки. Перевагою газотермічного напилення є порівняно низька вартість при високій продуктивності і якості покриттів, що наносяться.

З усіх відомих методів напилення доцільно застосувати електродугове напилення та плазмове напилення.

Електродугове напилення проводиться металізаторами, в яких розплавлення здійснюється електричною дугою, яка виникає між двома дротами, а розпилення дисперсного металу здійснюється за допомогою стиснутого повітря, яке подається по суцільному каналу в зону електричної дуги. Нагрів металів електричною дугою зумовлює застосування тільки електропровідних матеріалів.

Найбільш розповсюдженими є двоелектродні схеми з використанням стиснутого повітря. Живлення відбувається змінним струмом. Двоелектродна схема подачі електродного дроту дозволяє формувати композиційні покриття.

Рис. 1.3. Узагальнена схема плазмового напилення:

1 - вихід води для охолодження та підведення від’ємного потенціалу;

2 - ізолюючий кожух; 3 - транспортуючий газ с порошком;

4 - водоохолоджуваний анод; 5 - вхід води для охолодження та підведення

позитивного потенціалу; 6 - подання плазмоутворювального газу, 7 - катод

Плазмове нанесення покриттів має наступні особливості і переваги:

· отримання щільних і малоокислених покриттів, що володіють високою міцністю зчеплення з основою;

· висока продуктивність при нанесенні як металевих, так і керамічних матеріалів;

· високий коефіцієнт використання матеріалу: не менше 70 % для металів і 50 % для оксидних керамік;

· порівняно низькі експлуатаційні витрати [7].

Для остаточного вибору способу відновлення валу рециркуляційного димотяга проведемо порівняння можливостей плазмового та електродугового напилення. В табл. 1.4 наведено порівняльні характеристики методів.

Безумовно плазмове напилення поступається електродуговому напиленню за продуктивністю та вартістю обладнання, що приводить до збільшення собівартості відновлення деталі. Однак плазмове напилення дозволяє формувати покриття зі значно вищими показниками якості з широкого кола матеріалів, що недоступно електродуговому напиленню. Адгезія покрить при плазмовому напиленні дещо вища, ніж при електродуговому напиленні, це суттєво для роботи деталі при високих та знакозмінних навантаженнях. Також плазмові покриття відрізняються меншою пористістю. Ніж електродугові.

Таблиця 1.2.

Характеристики	Електродугове напилення	Плазмове напилення
Пористість, %	5-15	2-10
Адгезійна міцність, МПа	30-50	50-100
Коефіцієнт використання матеріалу	0,7-0,85	0,5-0,7
Продуктивність, кг/год.	10-20	2-8

Таким чином, аналіз літературних джерел та існуючий промисловий досвід переконливо свідчать, що для відновлення для валу рециркуляційного вентилятора доцільно застосувати плазмове напилення.

Висновки до аналітичного розділу

1. Аналіз умов роботи валу рециркуляційного димотягу показав, що місця посадки підшипників працюють в умовах зношування при терті металу по металу при наявності змащування, що підсилюється абразивною дією частинок палива, що потрапляють у місця спряження поверхонь.

2. На основі вивчення існуючого промислового досвіду відновлення аналогічних деталей та можливих способів відновлення показано найбільшу доцільність застосування плазмового напилення як методу, що відрізняється високою якістю покрить та необхідною продуктивністю.

2. Технологічний розділ.

На підставі вибраного у аналітичному розділі оптимального способу відновлення встановлюється технологічна схема та послідовність виконання операцій технологічного процесу.

2.1. Вибір схеми технологічної о процесу напилення валу

Вхідний контроль

Спеціальна підготовка поверхні

Підготовка матеріалів покрить

ГТН покриття

Розмірна обробка поверхні

Вихідний контроль

Рис. 2.1. Загальна маршрутна схема технології напилення.

2.2. Розробка конструкції та розрахунок товщини покриття

Товщина напиленого газотермічного покриття на деталях, у яких зміцнюється поверхня або відновлюються втрачені розміри, повинна передбачати припуск на наступну обробку (токарну, фрезерну, шліфувальну). Методика розрахунку товщини покриття з урахуванням припусків на обробку ілюструється рис.2.

а б в

Рис. 2.2. Схема до розрахунку товщини покриття з урахуванням припусків на обробку: а – припуск на обробку (загальний випадок); б – токарна (фрезерна) і шліфувальна обробка; в – шліфування попередньої токарної (фрезерної) обробки; 1 – припуск на обробку; 2 ­– напилений шар покриття, який залишився після обробки; 3 – основний метал деталі

Для напилення валу вентилятора ТЕС вибираємо одношарове покриття (рис.2.2а). Для цього покриття товщина може визначатися за формулою:

де D – номінальний діаметр деталі;

d – діаметр деталі після підготовки до напилення;

b - припуск на обробку після напилення.

Припуск на шліфування b у розмір залежить від якості абразивних кругів і точності станка. Приймаємо b = 0,5мм.

Дата добавления: 2015-10-24