Автор: Рахматулин М.Д.
Теги: тяга поездов на железных дорогах подвижной состав транспорт тепловозы железнодорожный транспорт локомотивы
Год: 1983
Текст
М.Д. РАХМАТУЛИН
ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ТЕПЛОВОЗОВ
ТРАНСПОРТ’
М. Д. РАХМАТУЛИН
ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ТЕПЛОВОЗОВ
Утверждено
Главным управлением учебными заведениями Министерства путей сообщения в качестве учебника для студентов вузов железнодорожного транспорта
МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1983
УДК 629.424.1.004.67(002(075.8)
Рахматулин М. Д. Технология ремонта тепловозов: Учебник для вузов. — М.: Транспорт, 1983. 319 с.
Изложены основы технологии ремонта тепловозов. Большое внимание уделено типовым сборочным единицам и соединениям механических и электрических частей оборудования тепловозов. Описаны современные способы очистки, контроля и восстановления деталей. Освещены вопросы сборки, регулировки и испытаний тепловозов после ремонта. Кратко рассказано о развитии системы технического обслуживания и ремонта тепловозов, методах оценки их надежности в эксплуатации и дифференциации периодов межремонтной работы.
Для студентов вузов железнодорожного транспорта по специальности 1601, может быть полезен инженерно-техническим работникам локомотиворемонтных предприятий.
Ил. 218, табл. 5, библиогр. 34 назв.
Рецензенты: кандидаты техн. наук. С. Б. Жал-кин, Э. Д. Тартаковский, инж. Ю. С. Шаульский
Заведующий редакцией В. А. Дробинский
Редактор Н. П. Киселева
3602030000-065
Р 049(01)-83
65-83
© Издательство «Транспорт», 1983
ОТ АВТОРА
Надежность тепловоза, определяемая совершенством его конструкции и технологией изготовления, в процессе эксплуатации постепенно снижается вследствие изнашивания трущихся деталей, коррозии, усталости металла, старения материалов и других вредных процессов. Они вызывают повреждения, устранение которых становится необходимым для безотказной работы тепловоза. «...Какой бы совершенной конструкции машина ни вступала в процесс производства, — писал К. Маркс, — при ее употреблении на практике обнаруживаются недостатки, которые приходится исправлять дополнительным трудом. С другой стороны, чем больше вышла она за предел своего среднего возраста, следовательно, чем больше сказывается действие нормального изнашивания, чем больше изношен и старчески слаб материал, из которого она сделана, тем многочисленнее и значительнее становятся ремонтные работы, необходимые для того, чтобы поддержать существование машины до конца периода средней продолжительности ее жизни...»1.
Техническое обслуживание и ремонт тепловоза, как и всякой машины, — объективная необходимость, вызываемая техническими, эксплуатационными и экономическими причинами.
Технические причины обусловлены разнообразием выполняемых деталями функций и широким диапазоном изменения действующих на них нагрузок, наличием в сборочных единицах активных движущихся деталей с различными видами трения, в сопряжениях. К этому следует добавить и наличие определенных отклонений в свойствах материалов, в допусках на точность и качество обработки, во взаимном расположении деталей и т. п.
Эксплуатационные причины, а именно различие в климатических, путевых и режимных условиях, в которых работают тепловозы, в квалификации локомотивных бригад, в значительной мере определяют сроки и объемы профилактических и ремонтных работ для поддержания надежности тепловоза на необходимом уровне.
Экономическая причина ремонта тепловоза — целесообразность повторного использования после восстановления базовых и наиболее дорогостоящих деталей, что позволяет уменьшить материальные и трудовые затраты. Затраты на капитальный ремонт тепловоза обычно не превышают 25 % стоимости нового тепловоза, а расход металла на его ремонт примерно в 15 раз ниже, чем на изготовление. Кроме того,
1 М а р к с К. и Энгельс Ф. Соч., т. 24, с. 196.
3
капиталовложения на один капитальный ремонт намного ниже, чем на изготовление нового тепловоза.
Для сохранения долговечности тепловоза необходимы продуманная система технического обслуживания и ремонта, оснащенная современными средствами ремонтная база, новейшая технология восстановления деталей t квалифицированный обслуживающий и ремонтный персонал.
Основная задача дисциплины «Технология ремонта тепловозов» — дать будущим специалистам знания, позволяющие с научной обоснованностью выбрать современные способы воздей твия на объект соответствующими средствами производства^ с целью восстановления его исправности, работоспособности и ресурса.
В учебнике принята новая методика изложения материала в соответствии с переработанной программой. Старая методика предусматривала изложение технологии ремонта всех без исключения составных частей одной или двух серий тепловозов. Из-за лимита времени, отведенного на чтение курса, сущность технологических процессов оставалась не раскрытой. Кроме того, были неизбежны бесчисленные повторения при описании технологии ремонта одних и тех же типовых сборочных единиц и соединений, из которых состоит тепловоз любой серии.
Опыт показал, что повреждения, приводящие впоследствии к отказам в работе тепловоза, возникают главным образом в типовых сборочных единицах и соединениях. Поэтому в данном учебнике основной акцент сделан на технологию их ремонта.
Получив знания по технологии ремонта типовых сборочных единиц и соединений, инженер легко может использовать их в практической деятельности по ремонту тепловоза любой серии.
При создании учебника использованы опыт передовых предприятий, основная нормативно-техническая документация по ремонту тепловозов, опубликованные научные исследования, разработки проектно-конструкторских и технологических бюро МПС по локомотивам, материалы новых ГОСТов и ОСТов.
Глава 1
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ И РЕМОНТУ ТЕПЛОВОЗОВ
1.1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Совокупность свойств продукции, обусловливающая ее пригодность для удовлетворения определенных потребностей в соответствии с ее назначением, называется качеством .продукции. Одним из свойств этой совокупности является^надежность.
Надежность1 — свойство объекта выполнять заданные^функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Надежность объекта (тепловоза, его сборочных единиц и деталей) обусловливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохранностью.
К. эксплуатационным показателям тепловоза^относятся мощность, скорость, сила тяги, расход дизельного топлива, масла и другие показатели, оговоренные в нормативно-технической документации. Для тепловозов основная заданная функция — выполнение перевозочной работы при обеспечении безопасности и графика движения поездов.
Нормативно-техническая, эксплуатационная и ремонтная документация — рабочие чертежи завода-изготовителя, технические условия на поставку, Правила технической эксплуатации, железных дорог Союза ССР (ПТЭ), инструкции по техническому обслуживанию и ремонту, ГОСТы, ОСТы, инструкции по хранению и транспортированию.
Безотказность — свойство объекта (тепловоза, его сборочных единиц, деталей) непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.
Наработка — продолжительность или объем работы объекта. Для тепловоза, его сборочных единиц и деталей наработка чаще всего учитывается в километрах пробега (магистрального тепловоза) и единицах времени (маневрового тепловоза).
Работоспособное состояние (работоспособность) —состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией
1 Основные термины и определения надежности приведены в соответствии с ГОСТ 13377—75 и ОСТ 24.040.03-79.
5
Долговечность — свойства объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Предельное состояние — состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена. Признаки (критерии) предельного состояния устанавливаются нормативно-технической документацией.
Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособлении к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания.
Повреждение — событие, заключающееся в нарушении исправности объекта. Повреждение может быть существенным и являться причиной нарушения работоспособности (отказ) и несущественным, при котором работоспособность объекта сохраняется.
Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособности сборочной единицы, вследствие которого ее восстановление или замена в период между плановыми видами технического обслуживания и ремонтов или на них, если это восстановление (замена, регулировка) не входит в объем ремонта и если необходимое для их выполнения время или трудоемкость превышают нормы, установленные для данной сборочной единицы. Отказы могут быть внезапные, постепенные, зависимые и независимые, конструкционные, эксплуатационные и ремонтные. К ремонтным отказам относят отказы, возникшие в результате нарушений установленных правил ремонта объекта в локомотивном депо или на специализированном ремонтном предприятии.
Исправное состояние (исправность) — состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией. Неисправное состояние (неисправность) — состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных нормативно-технической документацией. Понятие исправность шире, чем работоспособность. Работоспособный тепловоз или работоспособная сборочная единица могут считаться неисправными, однако их повреждения при этом не настолько существенны, чтобы препятствовать нормальному функционированию тепловоза или его сборочной единицы (например, трещина стекла манометра, незначительное подтекание масла в отдельных соединениях, вмятины на кузове и т. п.).
Ремонтируемый объект — объект, исправность и работоспособность которого в случае возникновения отказа или повреждения подлежит восстановлению. Перемонтируемый объект — объект, исправность и работоспособность которого в случае возникновения отказа или повреждения не подлежат восстановлению (лампы накаливания, элементы электроники, щетки электрических машин, ось колесной пары с трещиной и т. п.).
Восстанавливаемый объект — объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в рассматриваемой ситуации. Невосстанавливаемый объект — объект, работоспособность которого в случае возникновения отказа восстановлению
6
в рассматриваемой ситуации не подлежит. Например, заклинивание колесной пары тепловоза, происшедшее в пути следования с поездом, устранить на перегоне невозможно. Поэтому в данной ситуации тепловоз будет невосстанавливаемым объектом. В то же время устранение этого отказа возможно в депо; в этом случае тепловоз — восстанавливаемый объект.
Система технического обслуживания и ремонте^ тепловозов — совокупность взаимосвязанных средств, документации по техническому обслуживанию и ремонту и исполнителей, нужных для поддержания и восстановления качества тепловозов, входящих в эту систему.
Техническое обслуживание — комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности объекта при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании.
Ремонт — комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности тепловоза и восстановлению ресурса тепловоза или его составных частей. В этот комплекс операций могут входить разборка, очистка, контроль состояния, восстановление деталей, сборка, регулировка, монтаж. Объект можно ремонтировать заменой или восстановлением отдельных деталей и сборочных единиц.
Цикл технического обслуживания (ремонтный цикл) — наименьшие повторяющиеся интервалы времени или наработка тепловоза, в течение которых выполняются в определенной последовательности в соответствии с требованиями нормативно-технической документации все установленные виды технического обслуживания (ремонта).
Виды технического обслуживания (ТО) различают по одному^из признаков: этапу эксплуатации (ТО при использовании, ТО при хранении, ТО при ожидании), периодичности использования (ТО периодическое, ТО сезонное), реглементации выполнения (ТО регламентированное, ТО с периодическим контролем, ТО с непрерывным контролем), организации выполнения (поточное ТО, централизованное ТО).
Вид ремонта определяют по одному из признаков: степени восстановления ресурса (капитальный ремонт, текущий ремонт), по сохранению принадлежности ремонтируемой части (обезличенный ремонт, необезличенный ремонт), регламентации выполнения (регламентированный ремонт, ремонт по техническому состоянию), организации выполнения (агрегатный ремонт, поточный ремонт, ремонт эксплуатирующей организацией).}
Межремонтный период — наработка между плановыми видами технического обслуживания или ремонта тепловозов.
Плановый ремонт — ремонт, предусмотренный требованиями нормативно-технической документации. Неплановый ремонт — ремонт, постановка на который осуществляется без предварительного назначения.
Текущий ремонт — ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности тепловоза и состоящий в замене и (или) восстановлении отдельных частей.
1 Термины и определения по техническому обслуживанию и ремонту приведены в соответствии с ГОСТ 18322—78 и ОСТ 24.040.03-79.
7
Капитальный ремонт — ремонт, выполнямый для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса тепловоза или его сборочных единиц с'заменой или восстановлением любых их частей, включая базовые.
Объем ремонта (объем обязательных работ) — перечень операций по осмотру, восстановлению или замене сборочных единиц и деталей, выполняемых на каждом отдельном виде технического обслуживания или ремонта.
\ ''Производственный процесс ремонта — совокупность действий людей и средств производства, в"результате которых из неисправного или неработоспособного объекта получают исправный или работоспособный со свойствами, предусмотренными нормативно-технической документацией.^
Технологический процесс ремонта — законченная часть производств иного процесса, в результате выполнения которой достигается изменение формы, размеров, состояния и свойств объекта ремонта или последовательное соединение (разъединение) составных частей объекта в соответствии с требованиями нормативно-технической документации. Исходя из этого различают технологический процесс разборки и сборки, восстановления деталей сваркой или хромированием, очистки и т. п.
Технологическая операция — законченная часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном’рабочем месте при ремонте объекта одного наименования.
Деталь — изделие, изготовленное из~одного по) наименованию и марки материала без применения сборочных операций. " ’ , J"ь Сборочная единица — изделие, составные части которого соединены между собой сборочными операциями (свинчиванием, сочленением, клепкой, сваркой, пайкой, развальцовкой, склеиваниемVt. п.).
Объект ремонта — в рассматриваемом случае тепловоз, любая его сборочная единица или деталь, подвергающиеся техническому обслуживанию или ремонту.
1.2. СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ТЕПЛОВОЗОВ
В работающем тепловозе наряду с рабочими процессами, т. е. с процессами, способствующими превращению энергии, заключенной в топливе, во’внешнюю работу силы тяги, возникают и вредные процессы, под влиянием которых действенность рабочих процессов снижается, эксплуатационные показатели тепловоза ухудшаются. Рабочие процессы в тепловозе протекают лишь в период его функционирования, в то время как вредные процессы — в период всего времени его существования. К вредным процессам можно отнести изнашивание и деформацию деталей, усталость металла, старение материалов, коррозию и окисление, отложение нагара и накипи, перегрев деталей и т. п. Протекание вредных процессов в значительной мере'зависит от качества топливо-смазочных материалов, качества и своевременности 8
проведений профилактических и ремонтных работ, от нагрузочных режимов и других условий эксплуатации.
Рассмотрим, как влияют на работоспособность тепловоза погодные условия.)
Ветер встречный ^или боковой^заметно повышает сопротивление движению поезда. В южных зонах страны ветры часто сопровождаются пылевыми бурями, при которых запыленность воздуха достигает 100—400 мг/м3. Пыль, засасываемая воздухонагнетателями и вентиляторами тепловоза, содержит кремнезем, зерна которого обладают значительной твердостью и вызывают абразивный износ трущихся поверхностей деталей дизеля, тяговых электрических машин, экипажей части тепловоза. Так, средняя скорость изнашивания цилиндровых втулок дизеля при запыленности воздуха 200 мг/м3 достигает 2,8 мкм/ч, что в десятки раз превышает их износ у дизеля, работающего на технически чистом воздухе (1 мг/м3) [34].
Температура окружающей среды по-разному влияет на протекание вредных процессов. Так, iвысокая .температура, которая на Среднеазиатской дороге достигает 45° С в тени, способствует быстрому старению электроизоляционных материалов, потере эластичности резиновых деталей, ухудшает работу подшипников коленчатого вала дизеля из-за понижения давления смазочного масла. При высокой температуре интенсивнее испаряются масло и топливо, что «помогает» обильному прилипанию пыли, содержащей токопроводящие частицы металла и угля, на поверхности изоляции электрического оборудования. Низкая температура воздуха, достигающая в Сибири и северных зонах страны —50° С, вызывает заметное возрастание вибрации экипажной части и всего тепловоза из-за увеличения жесткости верхнего строения пути, что в свою очередь плохо отражается на работоспособности тяговых электродвигателей и секций радиатора холодильника тепловоза. В морозные дни на головках рельсов образуется пленка — конгломерат воды, пыли и песка, которая резко ухудшает сцепление бандажей колесных пар с рельсами и нередко вызывает боксо-вапие колес. При боксовании возрастает изнашивание бандажей колесных пар и .усиливается вибрация частей тепловоза. В зимнее время больше вероятность попадания внутрь тяговых электродвигателей снега и осаждения влаги на открытых поверхностях изоляции, что приводит к ее увлажнению.
Изменение атмосферного давления и температуры окружающей среды заметно влияет на работоспособность дизелей. При повышении температуры и понижении атмосферного давления масса воздуха, поступающего в цилиндры, уменьшается и наоборот. Уменьшение массы воздуха, поступающего в цилиндры, ведет к понижению мощности дизеля, плохому сгоранию топлива, повышенному нагарообразованию на поршнях и окнах цилиндровых втулок. Если масса воздуха превышает расчетную, форсировка дизеля намного возрастает, а следовательно, механическая нагрузка на детали становится выше допускаемого значения, что вызывает их перегрев и может быть причиной возникновения трещин, чрезмерной деформации и т. п. Анализ показывает, что на железных дорогах в холодных районах страны число повреждений и
9
отказов в работе тепловозов зимой возрастает, в южных районах увеличение числа повреждений и отказов падает на летние месяцы.
На работоспособность тепловозов влияют не только внешняя среда, но и путевые и режимные; условия работы, качество топлива и смазочных материалов, степень подготовки и опыт работы обслуживающего персонала, качество и своевременность выполнения профилактических и ремонтных работ.
Для поддержания надежности тепловоза и его сборочных единиц на необходимом уровне ГОСТ 18322—78 рекомендует следующую регламентацию выполнения видов технического обслуживания и ремонта машин.
1. Регламентированное техническое обслуживание. Регламентированный ремонт. При регламентированном порядке техническое обслуживание тепловоза или его плановый ремонт того или иного вида выполняют в объеме и в межремонтный период, которые установлены нормативно-технической документацией, независимо от технического состояния тепловоза.
Такая регламентация выполнения технического обслуживания и планового ремонта тепловозов нашла широкое применение на железнодорожном транспорте нашей страны. Ее недостаток заключается в том, что к моменту начала технического обслуживания или планового ремонта не учитывается техническое состояние тепловоза. Это приводит к неоправданным затратам, особенно если объемы обязательных работ и межремонтные периоды установлены едиными для тепловозов той или другой серии, функционирующих в различных условиях эксплуатации. Последствия этого недостатка можно значительно уменьшить, если постановку тепловозов на техническое обслуживание или плановый ремонт того или иного вида производить дифференцированно, т. е. с учетом уровня надежности тепловозов, выполненной ими механической работы и местных условий эксплуатации.
2. Техническое обслуживание с периодическим контролем. При этой регламентации техническое состояние тепловоза контролируют в соответствии с установленными в нормативно-технической документации объемом и межремонтным периодом, а объем операций по поддержанию исправности и работоспособности определяется техническим состоянием тепловоза в момент начала технического обслуживания.
3. Техническое обслуживание с непрерывным контролем. При таком порядке за техническим состоянием тепловоза следят непрерывно в процессе его функционирования. Операции, необходимые для поддержания исправности и работоспособности тепловоза, выполняют по мере надобности.
4. Ремонт по техническому состоянию. В этом случае техническое состояние тепловоза при плановом ремонте того или иного вида контролируют в объеме и сроки, установленные в нормативно-технической документации, а объем ремонта и момент начала ремонта определяют по техническому состоянию тепловоза.
Введение технического обслуживания с периодическим и непрерывным контролем, а также планового ремонта по техническому состоянию 10
120 тыс. нм
600 тыс. км
^-средний ремонт 0-1 перечневой ремонт @-11 перечневой ремонт
300
□ -копипыльный ремонт
^-средний ремонт
р^подьсночный ремонт
о -вольтой, периодический ремонт малый периодический ремонт
•-контрольный технический осмотр
Ф ---- О .......-□
[^-капитальный ремонт ^-средний ремонт
о-Ю периодический ремонт о-1 периодический ремонт •-месячный осмотр
^j-за^одсксй ремонт МБ
/^-педъемочный ремонт мы
оЫслыиюй периодический ремонт МО
милый периодический ремонт М3
•-контрольный технический осмотр М3
Рис. 1.1. Виды и периоды межремонтной работы тепловозов: а — 1937 г.; б — 1946 г.; в — 1955 г.; г — 1957 г.
связано с необходимостью разработки совершенных методов и средств технической (безр азбор ной) диагностики, которые позволяли бы без нарушения планового характера видов технического обслуживания и ремонта наиболее полно использовать ресурс тепловоза.
Рассмотрим, как изменялись виды и регламентация выполнения технического обслуживания и ремонта тепловозов в нашей стране.
Первый этап (1931—1945 гг.) характеризуется отсутствием опыта эксплуатации тепловозов, низкой квалификацией обслуживающего и ремонтного персонала, слабым технологическим оснащением, неприспособленностью баз ремонта паровозов к ремонту тепловозов. Никакой регламентации сроков ремонта не было, тепловозы работали «на износ». Ремонт осуществлялся тем же персоналом, который ремонтировал паровозы. В 1937 г. инженерно-техническими работниками депо Ашхабад впервые были предложены виды ремонта тепловозов серии Ээл (рис. 1.1, а), просуществовавшие с некоторыми изменениями до 1945 г.
Второй этап (1946—1956 гг.) отличается значительным развитием отечественного тепловозостроения" и переводом многих участков железных дорог на дизельную тягу. Начиная с 1946 г. локомотивный парк железных дорог начал пополняться отечественными тепловозами серий ТЭ1 и ТЭ2. На дизельную тягу был переведен ряд участков Ашхабадской, Орджоникидзевской, Московс ко-Курской, Ташкентской и других дорог. По рекомендации тепловозостроительного завода виды ремонта были несколько изменены (рис. 1.1, б). Для поддержания исправности и работоспособности тепловозов был введен месячный осмотр, а для восстановления исправности и ресурса — капи
11
тальный ремонт. При текущих видах ремонта в плановом порядке подвергались ремонту лишь дизель и некоторые сборочные единицы вспомогательного оборудования.
По мере накопления опыта, повышения квалификации обслуживающего и ремонтного персонала локомотивных депо в объемы обязательных работ и виды технического обслуживания и ремонта тепловозов вносились изменения. Так, например, в 1946 г. для настройки электрической схемы и регулировки дизеля были введены реостатные испытания тепловозов после периодических ремонтов. В 1951 г. для’уси-ления контроля за состоянием ответственных сборочных единиц оборудования и своевременного выполнения работ профилактического характера был установлен контрольно-технический осмотр (КТО) для магистральных тепловозов. В 1952 г.' разработаны и утверждены Правила текущего ремонта тепловозов’серий ТЭ1’и’’ТЭ2.
В 1955 г. был введен новый вид планового ремонта —"подъемочный. Кроме того, были несколько уменьшены наработки"между КТО, начали производить реостатные испытания тепловозов после*малогоч’пе-риодического ремонта (рис. 1.1, а).
При подъемочном ремонте наряду с плановымиработами по подкузовному оборудованию впервые предусматривались работы по экипажной части и тяговым электродвигателям с выкаткой^из-под'тепловоза тележек и полной их разборкой. Объем обязательных’работ стали устанавливать с учетом уровня надежноститепловозов. Таким образом, в 1955 г. в нашей стране окончательно оформилась'планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта тепловозов.
Третий этап (с 1956 г. по настоящее время) характеризуется коренной реконструкцией тяги на железнодорожном транспорте~(массо-вое внедрение тепловозов и электровозов), подчинением технического обслуживания и ремонта тепловозов, требованием конкретных условий эксплуатации, введением новых методов обслуживания локомотивов, использованием современных средств и усовершенствованной документации по техническому обслуживанию и ремонту.
Начиная с 1956 г. транспорт стал получать мощные отечественные тепловозы серий ТЭЗ и’ТЭЮ, значительно расширились районы применения дизельной тяги, возросла интенсивность использования тепловозов. В связи с этим выявились и недостатки в техническом обслуживании и ремонте тепловозов. К наиболее характерным из них можно отнести несвоевременное и неудовлетворительное выполнение работ профилактического характера. Объяснялось это тем, что локомотивные бригады, на которые были возложены профилактические работы между плановыми видами ремонта, из-за сложности оборудования и многочисленности «точек» обслуживания были практически не в состоянии (и по времени и физически) их выполнить. Межремонтные периоды тепловозов были установлены без учета конкретных условий эксплуатации.
В 1957 г. в соответствии с решением, принятым Всесоюзным совещанием инженеров тяги Гб], в систему технического обслуживания и ремонта тепловозов были внесены некоторые изменения (рис. 1.1, г). Для'усиления надзора’за состоянием тепловозов и повышения качест-
12
® - заводской ремонт Мб
Л ~ подъемочный ремонт М5
О - большой периодический ремонт Mb -малый периодический ремонт Мд
• -профилактический осмотр М2
(^-капитальный ремонт КР
- средний ремонт СР
Q - текущий ремонт ТР-3
О - текущий ремонт TP-1
• - техническое обслуживание ТО-3
@ -текущий ремонт ТР-2 о -текущийремонт ТР-1 • - техническое обслу ~ живание ТО-3
Рис. 1.2. Виды и периоды межремонтной работы тепловозов: а — 1961 г.; б — 1975 г.; в — 1981 г.
ва профилактических работ наработки между КТО были сокращены вдвое. Выполнение основных работ при техническом обслуживании было возложено не на локомотивные бригады, как это было раньше, а на ремонтный персонал депо. Вместо существовавших среднего и капитального ремонтов был установлен единый вид ремонта — заводской.
Эти изменения в дальнейшем были положены в основу мероприятий по переводу магистральных тепловозов на обслуживание сменными локомотив ными бр игадами.
В 1961 г. для усиления контроля за состоянием экипажной части тепловозов был введен ежесуточный технический осмотр магистральных тепловозов силами ремонтного персонала депо. Впервые была произведена дифференциация межремонтных периодов в зависимости от уровня надежности и интенсивности загрузки тепловозов.
Уточнения, внесенные в 1970 и 1975 гг. в систему технического обслуживания и ремонта, коснулись главным образом периодов межремонтной работы и видов ремонта (рис. 1.2, а, б).
Действующая система технического обслуживания и ремонта тепловозов, в последний раз уточнялась в 1981 г. приказом МПС 10/Ц. Виды ремонта приведены на рис. 1.2, в для магистральных тепловозов,1 а данные^ по; тепловозам других типов приведены в табл. 1.1 и 1.2.
13
Таблица 1.1
Среднесетевые нормы межремонтных периодов тепловозов, установленные в 1981 г.
Серия тепловоза Межремонтные периоды, не более, тыс. км/календарное время
Техническое обслуживание Текущий ремонт Капитальный ремонт
ТО-2 ТО-3 ТР-1 ТР-2 I ТР-З КР-1 | КР-2
Магистральные тепловозы ТЭ10 24—48 Ч 7,2/17 сут 29/2,3 мес 115/9,2 мес 210/18 мес 680/4,5 г 1360/9 лет
ТЭЗ, ТЭ7, ЗТЭЗ 24—48 ч 7,5/18 сут 30/2,5 мес 120/10 мес 240/18 мес 720/5 лет 1440/10 лет
ТЭП60, 2ТЭП60 24—48 ч 7,5/18 сут 37,5/3 мес 150/9 мес 300/18 мес 900/4,5 г 1800/9 лет
М62, 2М62 24—48 ч 8/18 сут 40/3 мес 120/9 мес 240/18 мес 720/4,5 г 1440/9 лет
2ТЭ116 24—48 ч 8/18 сут 40/3 мес 200/15 мес 400/30 мес 800/5 лет 1600/10 лет
ТГ102, ТГ16 24—48 ч 7,2/— 57,5/— 115/— 230/— 460/— 920/—
Маневровые ТЭМ1, ТЭМ2, ЧМЭЗ Устанавлива- 30 сут 7,5 мес 15 мес 30 мес 7,5 г 15 лет
ТГМЗ, ТГМ7 ется начальником железной 10 сут 2 мес 8 мес 16 мес 5 лет 10 лет
ТЭ1, ТЭ2, ЧМЭ2 и др. дороги 15 сут 4 мес 8 мес 16 мес 5 лет 10 лет
Примечания. 1. При необходимости для устранения недопустимого проката бандажей отдельных колесных пар без выкатки из-под тепловоза проводится ТО-4.
2. В календарный срок межремонтного периода включается только время нахождения тепловоза в эксплуатируемом парке.
Таблица 1.2
Выполнение видов технического обслуживания и ремонта
Виды технического обслуживания и ремонта Кто выполняет работы по техническому обслуживанию и ремонту Место выполнения технического обслуживания и ремонта
ТО-2 (магистральные тепловозы) ТО-2 (маневровые тепловозы) ТО-3, ТО-4, ТР-1, ТР-2, ТР-3 КР-1, КР-2 Ремонтный персонал депо Слесари ремонтной бригады и прикрепленные локомотивные бригады Ремонтный персонал депо Ремонтный персонал завода Пункт технического обслуживания Станционные пути, пункты экипировки и технического обслуживания Специализир ов энные стойла основных локомотивных депо Тепловозоремонтные заводы
При технических обслуживаниях ТО-1/ТО-2 и ТО-3 предусмотрены операции по контролю состояния, ревизии, очистке, креплению, регулировке и т. п. для поддержания исправности и работоспособности тепловоза, уменьшения изнашивания деталей и обеспечения безопасности движения. Так, например, при ТО-2 контролируют экипажную часть тепловоза, особенно сборочные единицы и детали, связанные с безопасностью движения, производят ревизию тяговых электродвигателей. При ТО-3 и текущем ремонте ТР-1, кроме работ, выполняемых при ТО-2, подвергают проверке и ревизии основные сборочные единицы дизеля — цилиндры и поршни, подшипники коленчатого вала, вертикальную передачу, турбокомпрессор и воздуходувку, форсунки, очищают фильтры; контролируют состояние тягового генератора и вспомогательных электрических машин и электрической аппаратуры и т. п. При ремонте ТР-1 некоторые сборочные единицы при необходимости подвергают ремонту со съемкой с тепловоза.
Техническое обслуживание ТО-4 предназначено для устранения недопустимого проката бандажей отдельных колесных пар без выкатки из-под тепловоза.
При текущих ремонтах ТР-2 и ТР-3 заменяют или восстанавливают отдельные сборочные единицы и детали для обеспечения или восстановления работоспособности тепловоза. Для этого при ремонте ТР-2, кроме работ, выполняемых при ТО-3 и ТР-1, восстанавливают работоспособность сборочных единиц дизеля (цилиндров, поршней, подшипников коленчатого вала, вертикальной передачи, топливной аппаратуры и др.), вспомогательного оборудования (гидропривода вентилятора, вентиляторов тяговых электродвигателей и др.), отдельных вспомогательных электрических машин, электрических аппаратов, производят лечебную перезарядку аккумуляторных батарей, ревизию тяговых редукторов и др.
При текущем ремонте ТР-3 наряду с работами, проводимыми при ТР-2, восстанавливают работоспособность сборочных единиц и деталей тележек с их выкаткой из-под тепловоза, тяговых электроде ига-
15
телей, редукторов и вентиляторов холодильника, секций радиатора, теплообменника, большей части электрических машин и аппаратов.
Капитальные ремонты КР-1 и КР-2 предназначены для восстановления исправности и близкого к полному восстановлению ресурса тепловоза с заменой или восстановлением любых его частей, включая и базовые.
Объем обязательных работ, выполняемых при всех видах технического обслуживания и ремонта тепловозов каждого типа, регламентируются Правилами текущего и капитального ремонта.
1.3. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ТЕПЛОВОЗОВ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Надежность тепловозов в каждый период эксплуатации с достаточной точностью можно оценить вероятностно-статистическими методами и методами и средствами технической (безразборной) диагностики. При анализе надежности объекта этими методами используются достоверные данные о работе тепловозов в конкретных условиях эксплуатации с учетом влияния на них всего многообразия эксплуатационных факторов.
Оценка надежности тепловоза и его сборочных единиц выборочным методом. Располагая опеределенной конкретной информацией о наработках до отказа некоторого числа объектов и применив для их обработки методы математической статистики, в частности выборочный метод, можно получить достоверную оценку показателей [6].
Для получения информации о наработках до отказов наблюдения ведут за эксплуатацией генеральной совокупности объектов в одинаковых условиях. В качестве такой совокупности могут служить, на- * пример, магистральные тепловозы одной серии, используемые в грузовом движении на данном участке (полигоне), или их сборочные еди- ' ницы (дизели, тяговые электродвигатели, колесные пары и т. п.).
В большинстве случаев наблюдения осуществляют не за всей генеральной совокупностью, а ее частью, т. е. за выборкой. При этом выборку производят так, чтобы в нее вошли объекты, техническое состояние которых в среднем соответствовало бы пропорциям, имеющим место в генеральной совокупности.
Для определения объема выборки, т. е. минимального числа объектов наблюдения, когда закон распределения случайных величин не известен, задаются требуемой величиной безотказной работы в течение времени или пробега и необходимой доверительной вероятностью. Практические приемы расчета числа объектов наблюдения определены ГОСТ 17510—79.
Для расчета вероятностных показателей надежности отдельные части исследуемого объекта (тепловоза, тягового электродвигателя, дизеля и т.п.) расчленяют на группы — статистические совокупности.
Собранный опытный материал по отказам по каждой исследуемой группе сводят в вариационный ряд распределения случайных величин. 16
Каждый вариационный ряд делят на интервалы таким образом, чтобы плотность распределения (число случаев отказов) в каждом интервале составляла примерно от 5 до 10.
Затем приступают к определению статистических характеристик распределения: среднее значение, дисперсия или среднее квадратичное. Для наглядности плотности распределения изображаются в виде гистограмм. По виду гистограммы для данного эмпирического ряда подбирают теоретическую кривую распределения. Задача подбора заключается в том, чтобы с той или иной точки зрения теоретическая кривая наилучшим образом совпала с данными эмпирического распределения. После этого устанавливают соответствие эмпирического распределения теоретическому при помощи критериев согласия Колмогорова или Пирсона. На основании полученного закона распределения наработки на отказ рассчитывают вероятностные показатели надежности согласно рекомендациям ОСТ 24.040.03-79.
Наиболее важными показателями надежности тепловоза или его сборочных единиц, принадлежащих к числу ремонтируемых, являются вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ, параметр потока отказов, а у изделий, относящихся к числу перемонтируемых, — вероятность безотказной работы и интенсивность отказов.
Другим не менее важным показателем надежности является ремонтопригодность. Показатели ремонтопригодности — вероятность восстановления в заданное время и среднее время восстановления.
Комплексными показателями надежности тепловоза являются ко-•>(|м|)ициенты готовности и технического использования. Коэффициент готовности характеризует вероятость того, что тепловоз окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых использование тепловоза по назначению не предусматривается. Коэффициент технического использования— отношение суммарного времени пребывания тепловоза в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме этого времени и времени всех простоев, вызванных техническим обслуживанием и ремонтом, включая неплановые ремонты за тот же период, без учета времени простоя в ожидании технического обслуживания и ремонта.
На значение коэффициентов готовности и технического использования оказывает существенное влияние совершенство организации и технологии ремонта тепловозов в локомотивном депо.
Оценка надежности тепловоза и его сборочных единиц методами и средствами технической (безразборной) диагностики. Статистический ме тод оценки близок к вероятностному при достаточно большом числе и большой продолжительности наблюдений. Так как обработка и анализ статистических данных связаны со многими случайными величинами, найденные в результате наблюдений показатели надежности будут средними, пригодными только для данной генеральной совокупности тепловозов или их сборочных единиц, эксплуатируемых в данных условиях. За средними показателями трудно различить индивидуальные особенности отдельно взятого тепловоза, степень его надежности, ресурса исправной его работы и т. п.
17
Статистический метод позволяет ответить на вопрос, как служит данная деталь, но чаще всего невозможно установить физическую сущность явления и ответить на вопрос, почему она так служит [8].
В процессе эксплуатации в тепловозе по тем или иным причинам возникают повреждения и отказы различного характера. Одни из них появляются внезапно (внезапные отказы или повреждения) и являются результатом перенапряжения материала, трещин, задиров и т. п., другие обусловливаются повреждением или отказом взаимосвязанных элементов оборудования (зависимые отказы или повреждения), третьи возникают из-за постепенного изменения одного или нескольких заданных параметров (постепенные отказы или повреждения).
Возникновение отказов в «незапланированное» время приводит к неплановым ремонтам, нарушению ритма производства и в конечном счете к перерасходу эксплуатационных средств.
Можно ли предупредить внезапные отказы без разборки тепловоза или его сборочных единиц? Как проследить за «назреванием» внезапных отказов и перевести их в отдельных случаях в разряд постепенных? Как влияют отказы отдельных элементов оборудования на отказ соседних. И наконец, можно ли в любой момент установить степень надежности тепловоза или его составных частей? На все эти вопросы с той или иной степенью достоверности в зависимости от методов, средств и глубины проникновения в процессы, происходящие в исследуемом объекте, отвечает техническая диагностика.
Техническая диагностика — отрасль знаний, исследующая техническое состояние объектов диагностирования и проявления технических состояний, разрабатывающая методы их определения, а также принципы построения и организацию использования систем диагностирования.
Технической диагностикой решаются три типа задач по определению технического состояния объекта. К первому типу относятся задачи диагноза — определения технического состояния объекта, в котором он находится в настоящий момент времени. Ко второму типу задач относятся задачи прогноза — по определению состояния объекта, в котором он окажется в некоторый будущий момент времени. Решение таких задач необходимо для установления срока службы или ресурса объекта, периода межремонтной работы. Наконец, к третьему типу относятся задачи генеза — определения состояния объекта, в котором он находился в некоторый момент времени в прошлом. Решение этих задач нужно для выявления причин возникновения повреждений, отказов или аварий.
Всякий объект, подвергаемый технической диагностике, можно представить как «черный ящик», содержимое которого (его структура, состояние) нам неизвестно, а известны лишь параметры входа и выхода. Входные стимулы (воздействия) могут прикладываться либо по заранее разработанной программе, либо произвольно при функционировании объекта проверки. Задача заключается в умении наблюдать реакции объекта на эти воздействия и принимать решения.
Установлены следующие виды систем диагностирования (ГОСТ 20911—75): по степени охвата изделия — локальное и общее;
18
d) Рабочие Воздействия
Результаты диагностирования
Рис. 1.3. Схемы систем технического диагностирования: а — система функционального диагностирования; б — система тестового диагностирования
б)
Результаты ди а гностирования
по характеру взаимодействия между объектом и средствами диагностирования — функциональное и тестовое диагностирование; по используемым средствам диагностирования — с применением универсального и специализированного, встроенного и внешнего средств диагностирования; по степени автоматизации диагностирования — автоматическое, автоматизированное и ручное.
При функциональных системах диагностирования состояние объекта проверяется в рабочих режимах (рис. 1.3, а). Воздействия, поступающие на входы объекта, заданы его рабочим алгоритмом1 функционирования. Такие воздействия называются рабочими. При этом никакие воздействия на объект со стороны средств диагностирования не подаются. Допускается применять режимы, имитирующие функционирование объектов диагностирования, в том числе ускоренные (форсированные) режимы, не искажающие физическую сторону объекта. Устройства для имитации функционирования могут быть как частью объекта, так и частью средств диагностирования. Такие системы решают как задачи проверки правильности функционирования, так и задачи поиска неисправностей.
При тестовых системах диагностирования состояние объекта контролируется чаще всего, когда объект не функционирует. Воздействия, поступающие на входы объекта (рис. 1.3,6), подаются от средств диагностирования. Такие воздействия называются тестовыми. Если тестовое диагностирование выполняется при функцинировании объекта, то принимаются меры, исключающие влияние тестовых воздействий на правильность функционирования объекта. Тестовым диагностированием решаются задачи проверки исправности, работоспособности и поиска неисправностей. Ответы могут сниматься как с основных выходов объекта, т. е. с выходов, необходимых для применения объекта по назначению, так и с дополнительных выходов, сделанных для целей диагностирования. Основные и дополнительные выходы часто называют контрольными точками. Ответы объекта (на рабочие или тестовые воздействия) в обеих системах диагностирования поступают на сред-
1 Алгоритм — формальное предписание, однозначно определяющее содержание и последовательность операций, переводящих совокупность исходных данных в искомый результат — решение задачи.
19
ства диагностирования. Средства диагностирования, которые постоянно связаны с объектом проверки называются встроенными; средства, периодически подключаемые к объекту, — внешними (приставными), а не имеющие непосредственной связи с объектом проверки — специализированными.
Объекты проверки могут быть простыми, имеющими лишь два состояния (нормы и отказа), и сложными, имеющими большое число промежуточных состояний. Для простых объектов реализуются логические алгоритмы диагностирования, для сложных — вероятностные. Чаще используются смешанные алгоритмы с разделением объекта на простые и сложные элементы.
Работоспособность тепловоза и его составных частей в процессе функционирования контролируют в основном традиционными средствами и методами на основании алгоритмов, изложенных в нормативно-технической документации. Опыт применения проверочной универсальной машины для автоматической проверки электрических цепей электровозов, машины централизованного контроля и управления «Дельта» на дизель-поезде ДР-11, спектральный анализ картерного масла дизелей тепловозов на ряде железных дорог дали положительные результаты их использования для контроля технического состояния локомотивов в процессе функционирования.
1.4. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ПЕРИОДОВ МЕЖРЕМОНТНОЙ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЗОВ
Как известно, надежность тепловоза при прочих равных условиях во многом зависит оттого, с какими нагрузочными режимами и в каких условиях он эксплуатируется. Например, путевые условия, определяемые типом рельсов, состоянием верхнего строения пути и профилем железнодорожного полотна (крутизной, уклонами и подъемами), оказывают заметное влияние на износ деталей экипажной гчасти, вибрацию, режимы ведения поезда, цикличность загрузки механизмов и т. д. Климатические условия, характеризуемые температурой, атмосферным давлением, влажностью и запыленностью окружающей среды, также сказываются на работоспособности тепловоза (см. с. 9).
Режим работы (скорость движения, цикличность изменения нагрузки, частота и длительность остановок поезда) во многом зависит от уровня организации движения поездов, путевых и климатических условий, квалификации локомотивных бригад и оказывает заметное влияние на работоспособность тепловоза.
Чтобы яснее представить влияние местных условий эксплуатации на техническое состояние тепловоза, проследим за работой двух тепловозов одной серии с одинаковыми составами на участкахЪдинаковой длины, но с различными путевыми, климатическими и режимными условиями.
Предположим, что первый тепловоз работает на двухпутном участке с отличным состоянием пути, оборудованном автоблокировкой. Работа протекает при умеренной температуре, технически'чис-20
том воздухе, нормальном атмосферном давлении. Состав по участку движется без остановки почти все время под уклон. Второй тепловоз везет такой же состав, но по однопутному горному участку с затяжными подъемами, при сильном встречном боковом ветре, резком перепаде температуры и атмосферного давления и т. п.
При движении приходится часто подавать на рельсы песок, что, как известно, увеличивает не только сцепление колес тепловоза с рельсами, но и сцепление колес вагонов, что способствует увеличению сопротивления движению поезда. По мере движения состава в гору увеличивается разреженность воздуха. Масса воздуха, поступающего в цилиндры дизеля, становится недостаточной для сгорания топлива. Мощность дизеля падает, а сам дизель перегревается. Не в лучшем положении в смысле перегрева окажутся и тяговые электрические машины, так как они будут находиться под большими токовыми нагрузками, несмотря на непрерывную работу охлаждающих устройств. В этих условиях все элементы оборудования тепловоза будут работать крайне напряженно. Изнашивание деталей всех механизмов, а также старение изоляции токопроводящих частей электрического оборудования будет происходить более интенсивно. Даже фильтры тепловоза быстрее будут загрязняться, так как через них пройдет больше воздуха, топлива и масла. Очевидно, что на втором участке тепловоз как тяговая машина используется более интенсивно, чем на первом.
Какой мерой можно гоценить работу, выполненную тепловозом на первом и втором участках?
Если оценить ее пробегом или количеством перевезенного груза (км, т, т • км), то окажется, что в обоих случаях тепловоз перевез один и тот же груз на одно и то’ же расстояние. Видимо, и такие показатели, как время нахождения тепловоза в эксплуатации (особенно при плохой организации движения поездов), общее число оборотов коленчатого вала дизеля, техническая скорость поезда, не могут также объективно оценить степень загрузки тепловоза. «Неполноценным» окажется и такой показатель, как «количество энергии, выработанной тяговым генератором» (кВт • ч), так как при холостой работе дизеля (без нагрузки) как при движении с поездом, так и на стоянках тяговый генератор не вырабатывает энергию. К тому же этот показатель может быть применен только для тепловозов с электрической передачей.
Остается не рассмотренным еще один показатель — расход топлива тепловозом. Начнем с того, что мы понимаем под словом работа. Как известно, работа, произведенная при том или ином процессе, есть количество энергии, превратившейся в данном процессе из одной формы в другую. В нашем случае тепловоз, как’ всякий локомотив, является преобразователем энергии, заключенной’в топливе, во внешнюю работу силы тяги, т. е. в механическую работу по передвижению поезда. Поэтому, не допуская существенной погрешности, можно принять, что количество израсходованного топлива прямо пропорционально выполненной тепловозом механической работе. Очевидно, расход топлива будет зависеть при прочих равных условиях от интенсивности загрузки тепловоза в тех или иных условиях эксплуатации.
21
Рис. 1.4. Измерители работы тепловозов 2ТЭ10В:
1 — пробег; 2 — перевозочная работа; 3 — показатель использования мощности
На рис. 1.4 приведены фактические измерители работы тепловозов одной и той же серии, используемых в грузовом движении в четырех различных депо. Для возможности сравнения эти данные были взяты после израсходования каждым тепловозом 100 т дизельного топлива. Как видно из рис. 1.4, после затраты одинакового количества энергии одни и те же тепловозы, работающие в различных эксплуатационных условиях, имеют неодинаковые измерители. Из этого следует, что наиболее объективным показателем интенсивности загрузки тепловоза, учитывающим все многообразие эксплуатационных факторов, может служить расход топлива тепловозом на 1 км пробега. Расход топлива зависит от серии тепловоза, массы состава, профиля и состояния пути, скорости движения, времени работы дизеля на различных частотах вращения вала под нагрузкой и вхолостую, силы и направления господствующих ветров, атмосферных осадков и других климатических условий.
Расход топлива, отнесенный к 1 км пробега или 1 ч его работы, назван показателем использования мощности тепловоза <р. Он характеризует не только загрузку основной энергетической установки тепловоза — дизеля, но и всех его составных частей. Действительно, чем больше загружен дизель, тем напряженнее работают все элементы передачи, включая колесные пары, тем продолжительнее находятся под большими токовыми нагрузками токопроводящие части электрических машин, аппаратов, кабелей, тем больше времени работают вентиляторы охлаждающих устройств. От снимаемой с дизеля мощности зависит также количество воздуха и топлива, пропускаемое фильтрами, а следовательно, и сроки их замены или очистки.
Анализ показал, что интенсивность изнашивания деталей важнейших элементов оборудования тепловозов (кроме деталей рессорного подвешивания челюстных тележек) зависит при прочих равных условиях от того, с какой интенсивностью работает тепловоз [27].
22
Расход топлива за 1 км пробега может служить также показателем интенсивности загрузки моторных вагонов дизельных поездов, автомотрис, мотовозов, автодрезин. Покзателем использования мощности электровозов и моторных вагонов электросекций может служить расход электроэнергии на 1 км пробега.
Фактический показатель использования мощности тепловозов каждой серии (отдельного тепловоза, тепловозов одного депо или одной дороги) для магистральных тепловозов находят из следующего выражения:
ф = Qyce • 10“4-
Средняя условная масса состава брутто, т
Qvc =------------------,
+ Lg++L4+L5
где А — выполненная перевозочная работа тепловозами данной серии за определяемый период, т-км;
£х, £2, А3, — соответственно пробег тепловозов во главе поезда, в двойной тяге, £4, £5 в одиночном следовании, в подталкивании и условный пробег, выполненный тепловозами данной серии за определяемый период, км;
е — расход дизельного топлива тепловозами данной серии за определяемый период на измеритель, кг/104 т-км брутто.
Для участков дорог, где дизельная тяга вводится впервые или одна серия тепловозов заменяется другой, необходимые данные для определения ф находят тяговыми расчетами.
Чтобы учесть возможный пробег магистральных тепловозов с порожняком, в одиночном следовании, в подталкивании и условный пробег при работе на данном участке, среднюю условную массу состава принимают Qyc = (0,7 4- 0,9) Q, где Q — масса состава, найденная тяговыми расчетами.
Для тепловозов маневровых показатель использования мощности ф' = E/ta,
где Е — общий расход дизельного топлива тепловозами данной серии за определяемый период, кг;
tQ — общее время нахождения тепловозов данной серии в эксплуатируемом парке за определяемый период, ч.
Если данная серия тепловозов впервые используется для маневровой работы временно до получения фактических данных Е и показатель использования мощности принимается равным ф' = = (0,10 4- 0,20)Gq, где G4 — часовой расход топлива дизелем тепловоза данной серии при работе на номинальной мощности, кг/ч.
Интенсивность загрузки дизелей различных серий тепловозов сравнивается между собой по коэффициенту загрузки дизеля, который рассчитывается по формулам:
для магистральных тепловозов
v итех ф .
(?ч
23
ДЛЯ майеврбвых Тепловозов
где Отех—техническая скорость грузовых или пассажирских поездов, обслужи* ваемых тепловозами данной серии, за определяемый период, км/ч.
Фактические показатели использования мощности тепловозов различных серий по сети железных дорог и по отдельным железным дорогам приведены на рис. 1.5. Из рисунка видно, что интенсивность загрузки тепловозов зависит от местных условий эксплуатации.
Министерством путей сообщения утверждаются средние нормы периодов межремонтной работы тепловозов для всей сети железных дорог (см. табл. 1.1). Для тепловозов различных серий отдельных железных дорог и депо эти средние нормы дифференцируются в зависимости от показателя использования мощности <р каждой серии тепловозов. Если этого не делать, то тепловозы, работающие на участках с неблагоприятными условиями эксплуатации и с полным использованием мощности, будут подвергаться техническому обслуживанию и ремонту в те же сроки, что и тепловозы, работающие на участках, где условия работы легче, а выполненная тепловозами механическая работа значительно меньше.
Такая «уравниловка» привела бы к неоправданным расходам денежных средств, материалов и запасных частей.
Дифференцированные нормы периодов межремонтной работы тепловозов, выраженные в километрах пробега Lp (для магистральных) и во времени tp (для маневровых), определяются из следующих выражений:
г ._ б0 ' » ___ б о . бр
р— <р ’ р 705ф' ’ ₽~ 23,5ф' ’
где Gq и Gq — соответственно норма расхода дизельного топлива между отдельными видами технического обслуживания или ремонта для маг-гистральных и маневровых тепловозов данной серии, кг;
705 и 23,5 — соответственно продолжительность работы маневрового тепловоза в месяц и в сутки, ч.
Рис. 1.5. Показатели использования мощности тепловозов: 1 — 2ТЭ10В; 2 -- ТЭЗ
24
Как видно, при наличии нормы расхода топлива Go и Gq легко дифференцировать периоды межремонтной работы тепловозов по пробегу или времени работы, т. е. показателям, удобным для транспортников.
Норма расхода топлива Go и Go для каждой серии тепловоза определяется по формулам:
для магистрального тепловоза
G0-vG4-^-s
^тех
для маневрового тепловоза
Go v G4 /эн,
где LpH и /эн — соответственно среднесетевая норма периода межремонтной работы в километрах и во времени магистральных и маневровых тепловозов, утвержденных МПС (см. табл. 1.1).
Коэффициенты загрузки дизелей в зависимости от степени надежности каждой серии тепловозов рекомендовано принимать для магистральных тепловозов v = 0,54-0,65, а для маневровых у’ = 0,14-0,2.
Таким образом, дифференциация межремонтных периодов позволяет выполнять объем обязательных работ через меньший пробег (время) по тем тепловозам, которые работают более интенсивно, и через больший пробег по тепловозам, работавшим с меньшей нагрузкой.
1.5. ОСНОВНАЯ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
К нормативно-технической, эксплуатационной и ремонтной документации (ОСТ 24.040.03-79) отнесены рабочие чертежи завода-изготовителя, технические условия на поставку, Правила технической эксплуатации железных дорог Союза ССР (ПТЭ), инструкции и правила по техническому обслуживанию и ремонту, ГОСТы и ОСТы, утвержденные в установленном порядке, инструкции по хранению и транспортированию.
Комплектность и правила составления эксплуатационных и ремонтных документов на изделия всех отраслей промышленности, в том числе тепловозов, их составных частей и деталей устанавливаются ГОСТ 2.601—68*, ГОСТ 2.604—68.
К основной нормативно-технической документации по техническому обслуживанию и ремонту каждой серии тепловозов относятся: инструкция по эксплуатации, инструкция по техническому обслуживанию, правила (руководства) по текущему ремонту, правила капитального ремонта, технологические инструкции*по^ремонту основных сборочных единиц.
Эксплуатация, техническое обслуживание иГремонт оборудования общего назначения, таких, как ударно-сцепных устройств, тормозного оборудования, скоростемеров, колесных пар, радиоаппаратуры, автоматической сигнализации и автостопов, средств пожаротушения, регламентируются отдельными инструкциями^ руководствами, утвержденными. Министерством путей сообщения (МПС),
25
В инструкции по эксплуатации излагаются порядок и правила подготовки объекта к работе, правила его эксплуатации (использования, транспортирования, хранения и технического обслуживания), меры безопасности для обслуживающего персонала, методы обнаружения и способы устранения возможных неисправностей.
В инструкции по техническому обслуживанию объекта приводятся объем обязательных работ по техническому обслуживанию, сроки и порядок проведения этих работ, даются допускаемые в эксплуатации параметры отдельных сборочных единиц и деталей.
Правила (руководства} по ремонту регламентируют общие вопросы организации и планирования, объемы обязательных работ, выполняемых при различных видах технического обслуживания и ремонта, допускаемые и предельные размеры, браковочные признаки деталей и сборочных единиц, а также порядок и режимы испытаний собранных сборочных единиц и в целом тепловоза.
Технологические инструкции по ремонту отдельных сборочных единиц устанавливают порядок разборки объекта, очистки, контроля состояния, технологические процессы восстановления поврежденных деталей, требования по сборке, регулировке и испытанию объекта ремонта. Технологические инструкции разрабатываются в соответствии с Правилами ремонта.
Кроме того, на каждый тепловоз в целом и основные (сменные) сборочные единицы (дизель, тяговый генератор, тяговые электродвигатели, тележки и т. п.) ведется технический паспорт (формуляр), где фиксируются все данные по техническому обслуживанию и ремонту объекта, величины и характер износа основных деталей. На каждый тепловоз ведется книга ремонта, где фиксируются все работы, выполненные при плановых и неплановых ремонтах, техническом обслуживании. Контроль состояния деталей методами неразрушающего контроля отмечается в отдельном журнале.
Глава 2
ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА
2.1. РАЗБОРКА ОБЪЕКТА РЕМОНТА
Производственные процессы на ремонтных заводах и в локомотивных депо определяются видом ремонта, конструкцией объекта ремонта, типом, специализацией и кооперированием производства. На заводах капитальный ремонт тепловозов производят с обезличиванием их сборочных единиц (обезличенный ремонт), когда в процессе сборки на раму тепловоза (несущий кузов) монтируют не те составные части, которые были сняты с него при разборке, а другие, заранее отремонтированные. Основные сборочные единицы тепловоза, такие, как дизель-генератор, тележки, тяговые электродвигатели, редукторы, секции радиатора и др., также ремонтируют с обезличиванием сборочных единиц и деталей. Текущие ремонты ТР-2 и ТР-3 тепловозов в наиболее оснащенных локомотивных депо выполняют смешанным методом. Основные сборочные единицы тепловоза обезличивают, но при ремонте самих сборочных единиц в большинстве случаев их детали восстанавливают и ставят на прежние места (необезличенный ремонт).
Оба метода допускают организацию ремонта на поточных линиях, а значит, возможность ритмичной работы предприятия, позволяют более рационально использовать его производственные мощности, обеспечивают стабильность качества отремонтированных объектов и сокращают продолжительность производственного цикла ремонта.
Несмотря на большое разнообразие в конструкции составных частей различных серий тепловозов, существует общая структура процесса их ремонта, которую можно представить по схеме: приемка тепловоза (или товарной сборочной единицы1) в ремонт, наружная очистка, разборка (общая, по отдельным сборочным единицам и подетальная), очистка, контроль состояния и восстановление деталей, сборка, испытание и окраска отдельных сборочных единиц и тепловоза в целом.
Все вопросы, связанные с приемкой тепловоза и товарных сборочных единиц в заводской ремонт, регламентируются Основными условиями ремонта и модернизации локомотивов, моторвагонного подвижного состава на ремонтных заводах МПС, а с приемкой в текущие виды ремонта — Правилами текущего ремонта.
При сдаче тепловоза или товарной сборочной единицы на ремонтный завод локомотивное депо предъявляет заводу следующую документа
1 Товарные сборочные единицы — отдельные составные части тепловоза (дизель, тяговый генератор или электродвигатель, колесная пара и т. п.), которые учитываются в плане предприятия как отдельная товарная продукция.
27
цию: технические паспорта (формуляры) в целом на тепловоз и его составные части, заявку на работы по модернизации, акт осмотра повреждений и другие документы, характеризующие техническое состояние составных частей тепловоза. На заводе наружным осмотром устанавливают комплектность тепловоза или товарных сборочных единиц, определяют наличие аварийных повреждений и т. п.
Приемка каждого тепловоза или товарной сборочной единицы оформляется соответствующим актом. Тепловоз, поступающий в капитальный или текущий ремонт ТР-3, разэкипируют, инструмент и вспомогательный инвентарь сдают на хранение.
До поступления на разборочную позицию цеха тепловоз очищают в обмывочно-продувочном стойле (рис. 2.1). Оборудование этого стойла позволяет производить очистку кузова и экипажной части, натирку поверхности кузова пастой, продувку сжатым воздухом электрических машин, аппаратов и секций радиатора, сушку тяговых электродвигателей горячим воздухом. Тепловоз вводят в стойло от постороннего генератора на низком напряжении. Очистка кузова (крыши, боков) и экипажной части с боков, а также нанесение пасты и натирка кузова осуществляются передвижной портальной моечной машиной 1, а очистка экипажной части снизу передвижной моечной тележкой 4. Моечные машина и тележка передвигаются по рельсам. Очистка ведется четырьмя капроновыми щетками, диаметр каждой щетки 500 мм. Паста наносится форсункой при помощи сжатого воздуха. Управление всем оборудованием производится с пульта. Время на полную обработку двухсекционного тепловоза 170 мин.
Окончательный объем текущего ремонта того или иного вида по каждому тепловозу определяется с учетом перечня работ, составленного мастером депо, осмотревшим локомотив. На тепловозы, назначенные на ремонт ТР-3 в другое депо, составляется дополнительный перечень работ сверх обязательного объема работ, предусмотренного Правилами текущего ремонта и планом модернизации. Вместе с локомотивом в пункт ремонта направляются технические паспорта (формуляры) тепловоза и его составных частей.
Разборка тепловоза и его сборочных единиц — ответственный начальный этап производственного процесса ремонта.
Последовательность и порядок разборки тепловоза или его сборочных единиц устанавливаются сетевым графиком и технологическими инструкциями. При текущем ремонте (плановом и неплановом) тепловоз разбирают частично, а при капитальном ремонте все его сборочные единицы разбираются полностью.
Трудоемкость разборочных и сборочных работ составляет значительную часть (примерно 30—45%) общей трудоемкости ремонта тепловоза. Эта цифра заметно уменьшается, когда сокращается число пригоночных работ, отпадает необходимость восстановления поврежденных при разборке деталей, поиска потерянных крепежа, прокладок и т. п. Поэтому правильная организация и качественное выполнение процессов съемки и разборки оказывают весьма заметное влияние на сохранность деталей, продолжительность, трудоемкость и стоимость ремонта тепловоза.
28
1
3
4
персонала
Рис. 2.1. Механизированное обмывочно-продувочное стойло типа А550:
J — передвижная портальная моечная машина; 2, 3 —вытяжные коробы; 4 — передвижная моечная тележка; 5 — рукава для отсоса пыли-6 — пульты управления подъемом и спуском коробов; 7, 8 — пульты управления портальной моечной машины и моечной тележки
Каких же правил следует^придерживаться при демонтаже или при разборке объекта ремонта? Прежде всего несколько слов об инструменте. Он должен быть по возможности механизированным и универсальным, удобным и безопасным в работе, обязательно исправным, обеспечивающим сохранность деталей.^Выколотки желательно^при-менять^из алюминия,^красной меди или фибры. Значительноеповы-шение производительности труда ийкачества* разборочныхаработ достигается при механизации работ, особенно связанных с разборкой резьбовых и прессовых соединений деталей, при применении различных кантователей, съемочных приспособлений и т. д.
Технологический процесс съемки и разборки любого объекта ремонта при текущем ремонте состоит из следующих этапов: внешней проверки, проверки положения деталей в сборочных единицах, съемки и разборки. Во всех случаях, когда это возможно, объект ремонта до поступления на рабочее место очищают снаружи, что создает благоприятные условия для дальнейшей работы.
При капитальном ремонте тепловоза две первые проверки во многих случаях не делают, так как большинство сборочных единиц восстанавливают обезличенным ремонтом.
Внешняя проверка. Существует простое правило — изменение внешнего вида, деталей по сравнению с их нормальным состоянием в сборочной единице не бывает беспричинным. Оно возникает в процессе функционирования тепловоза. Внешняя проверка позволяет заранее по отдельным признакам определить характер того или иного повреждения, предупредить возможный отказ в работе, ориентировочно установить объем ремонта. Так, об ослаблении вкладышей подшипника коленчатого вала дизеля легко судить по смещению линий разъемов вкладышей и корпуса подшипника, а по смещению контрольной риски, нанесенной на бандаже и ободе колесного центра, — об ослаблении и провороте бандажа колесной пары. Слабо укрепленную или плохо уплотненную катушку на сердечнике полюса электрической машины определяют по следам смещения (натертости). Обугленная изоляция — признак ослабшего контактного соединения. Скопление пыли в виде жилки или небольшого валика на поверхности деталей (особенно на деталях экипажной части) указывает на наличие трещины или ослабление детали в посадке. Жилка в этом случае будет как бы обрисовывать контур трещины.
Проверка положения деталей в сборочных единицах. Наиболее достоверные данные о величинах зазоров и разбегов между трущимися деталями, об искажении их формы, деформации и износе можно получить лишь тогда, когда измерения ведутся при рабочем положении деталей. Например, зазор «на масло» в подшипниках коленчатого вала дизеля, в якорных и моторно-осевых подшипниках тягового электродвигателя, боковой зазор между зубьями различных зубчатых передач или деталями шлицевого соединения наиболее точно можно определить в сборочной единице. Так, искажение формы постелей подшипников коленчатого вала дизеля или моторно-осевых подшипников в остове тягового электродвигателя можно установить лишь в том случае, когда крышки подшипников нормально закреплены на 30
< воих местах. Деформацию цилиндровой втулки дизеля можно выявить лишь при нахождении ее в блоке.
Собственно съемка и разборка. Несмотря на разнообразие конструктивных элементов оборудования тепловозов, их разборка состоит из небольшого числа повторяющихся операций. К ним прежде всего следует отнести разборку резьбовых и прессовых соединений, сборочных единиц с подшипниками качения и скольжения, неподвижных конусных соединений. О технологических приемах разборки этих соединений и сборочных единиц более подробно рассказывается в гл. 3.
Объект ремонта «до винтика» не разбирают, если в этом нет необходимости, особенно при текущем ремонте. Детали неразъемных соединений (например, клепаных) или разъемных соединений, нос нормальной посадкой деталей разбирают лишь при надобности.
Часто бывает так, что многие детали оказываются годными и могут быть повторно использованы, а объект ремонта после сборки установлен на свое прежнее место. Поэтому в процессе демонтажных работ снятые детали размещают так, чтобы после очистки и проверки каждую деталь можно было легко найти и поместить на прежнее место.
При этом проверяют наличие знаков маркировки на деталях, в местах, предусмотренных чертежом. Если этих знаков, т. е. цифр, букв, рисок и т. п. нет или они перепутаны, их сразу же наносят. Эта рекомендация особенно важна для спаренных деталей, обезличивание которых при текущих видах ремонта не только приводит к потере времени, но и отрицательно влияет на долговечность объекта.
Регулировочные прокладки и шайбы, цилиндрические и конические штифты и т. п., служащие для фиксации или регулировки ориентированного положения деталей, сохраняют, чтобы при последующей сборке или монтаже объектов не производить лишних, иногда очень грудоемких операций по их центровке и регулировке. При текущем ремонте в процессе снятия люков, крышек или крупных деталей, установленных на герметизирующих прокладках, соблюдают осторожность, чтобы обеспечить их сохранность.
Открытые полости оборудования, не снятого с тепловоза, в том числе и труб, а также полости демонтированных объектов закрывают крышками или пробками, чтобы избежать их засорения. Весь годный крепеж (гайки, болты и шпильки) по возможности вновь помещают на прежние места. Если это не удается, годный крепеж рассортировывают но размерам и размещают в ячейках комплектовочных корзин или тележек.
Разборка тепловоза. Тепловоз (рис. 2.2), подлежащий капитальному ремонту, после наружной очистки подают на первую позицию поточной линии. Разборку ведут последовательно-параллельным методом (рис. 2.3).
Чтобы демонтировать съемную часть кузова тепловоза, удаляют люки и жалюзи кузова, шахты холодильника. Снимают секции ра-’нштора. Одновременно демонтируют ограждения агрегатов вспомога-н'льного оборудования, снимают половицы. Отсоединяют и снимают трубопровод между дизелем и шахтой холодильника и с дизеля, а |<1кже топливо-и маслопрокачивающие насосы с электродвигателями.
31
После этого приступают к демонтажу агрегатов вспомогательного оборудования: вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей, синхронного подвозбудителя с приводным редуктором, заднего и переднего распределительных редукторов, двухмашинного агрегата, компрессора, карданных валов и промежуточных опор.
Снимают дизель-генератор, электрическую аппаратуру, измерительные приборы и часть приборов тормозного оборудования. Разбирают шахту холодильника, снимают коллекторы секций, резервуар противопожарной установки, расширительный бак, гидропривод и крыльчатку вентилятора холодильника. Затем снимают остальное подкузовное оборудование — фильтры, теплообменник, топливоподогре-ватель, санузел, и др. и приступают к съемке сборочных единиц, находящихся под рамой тепловоза (воздушных резервуаров, топливного бака, привода скоростемера). Подготавливают раму тепловоза к подъему: разъединяют патрубки и кабели от тяговых электродвигателей, снимают защитные чехлы боковых опор рамы, воздушные трубопроводы и др. Приподняв раму мостовым краном, переставляют ее на вторую позицию поточной линии. На этой позиции снимают с рамы оставшиеся сборочные единицы электрического и тормозного оборудования, ударно-сцепные устройства.
Снятое оборудование, в том числе и тележки тепловоза, отправляют в соответствующие ремонтные цехи и на участки завода, где они подвергаются последующей разборке, очистке и проверке.
Для разборки дизеля разъединяют его с тяговым генератором.Тяговый генератор направляют для ремонта в электромашинный цех. Дизель разбирают на поворотном" стендер г последовательности, показанной на рис. 2.4.
Чтобы разобрать тележку, ее устанавливают на разборочную площадку, оборудованную^подъемником, снимают с нее воздушные и песочные трубы, буксовые| струнки, распускают рычажную передачу тормоза и освобождают от скоб рамы тележки кабели тяговых электродвигателей. Тросом зачаливают раму тележки. Включают электродви-
Рис. 2.2. Расположение дизель-генератора и вспомогательного оборудования на тепловозе 2ТЭ10Л:
1 — вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки; 2 — маслопрокачивающий агрегат; 3— дизель-генератор 10Д100; 4 — фильтр грубой очистки масла; 5 — задний распределительный редуктор; 6 — синхронный подвозбудитель; 7 — теплообменник;
8 — редуктор привода синхронного подвозбудителя; 9, 1'1 — карданные валы; 10 — гидропривод вентилятора; 12 — фильтр тонкой очистки масла; 13 — вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки; 14 — топливоподкачивающий агрегат; 15 — передний распределительный редуктор; 16 — компрессор; 17 — промежуточная опора; 18 двухмашинный агрегат
32
Рис. 2.3. Схема разборки секции тепловоза 2ТЭ10Л
Зак. 1284
Рис. 2.4. Схема разборки дизеля 1 ОД 100
33
гатель подъемника и приподнимают (поворачивают вокруг оси колесных пар) тяговые электродвигатели примерно на 17° так, чтобы из носиков (приливов) их остовов вышли верхние обоймы пружинных подвесок. У бесчелюстной тележки, кроме того, отсоединяют от корпуса букс фрикционные гасители колебаний и буксовые поводки от кронштейна рамы тележки. После этих операций краном снимают раму тележки. Раму в сборе с деталями рессорного подвешивания, рычажной передачей и другими, ранее снятыми деталям и очищают в моечной машине. Затем разбирают рессорное подвешивание, рычажную передачу, снимают с рамы тележки опоры рамы тепловоза и другие детали.
2.2. ОЧИСТКА ОБЪЕКТА РЕМОНТА
Грязный тепловоз или деталь «не ласкает» глаз. Но это полбеды. Если эти загрязнения не удалить, то они в одних случаях будут способствовать перегреву деталей и старению материалов, в других — возникновению трещин, прогаров. Под грязью трудно обнаружить трещину или другое повреждение. Работа с грязной деталью снижает производительность труда и качество контроля.
Тепловоз и его части в процессе эксплуатации покрываются сухой или пропитанной влагой и маслом пылью. На поверхностях, охлаждаемых водой, появляется накипь, а на омываемых маслом — лаковые и смолистые отложения, нагар. Металлические детали не только загрязняются, но и покрываются коррозией и окислами.
Накипь — твердые отложения, образующиеся при выпадании солей из жесткой воды. Накипь почти не растворяется в воде, прочно пристает к поверхностям, омываемым водой. Коэффициент теплопроводности накипи в 20—30 раз меньше, чем у металлов.
Лаковые отложения — углеродистые вещества, напоминающие по виду лаковые покрытия. Они образуются на металлических поверхностях, омываемых маслом или топливом и подвергаемых воздействию невысоких температур порядка 80—150° С (на направляющих частях поршней, шатунов, внутренних поверхностях блока и т. п.).
Рис. 2.5. Классификация способов очистки деталей объекта ремонта
34
Смолистые отложения (осадки) — мазеобразные сгустки, состоящие из продуктов физико-химического изменения топлива и масла, смешанных с механическими примесями — продуктами изнашивания деталей и пыли. Осадки откладываются чаще всего на поверхностях, омываемых маслом: в картере дизеля, маслопроводах, в каналах шатунов и коленчатых валов, на дне баков для масла, фильтрах и т. п.
Нагар — твердые углеродистые вещества, образующиеся на поверхностях деталей, подвергаемых воздействию высоких температур (свыше 150° С).
Нагар обладает низкой теплопроводностью, способствует перегреву деталей, образованию термических трещин и прогаров, например, на головках поршней. Отложение нагара на окнах втулок цилиндров (дизель Д100) приводит к ухудшению продувки, снижению мощности, заметному изнашиванию деталей цилиндропоршневой сборочной единицы.
Частицы загрязнения удерживаются на деталях или за счет молекулярного притяжения, или механического сцепления вследствие шероховатости поверхности.
По действию среды на объект ремонта все способы очистки можно объединить в группы: механические, физико-химические, термические и смешанные. На рис. 2.5 приведено условное подразделение способов очистки деталей, чаще всего применяемых в ремонтной практике.
2.2.1. Механические способы очистки
Механические способы очистки основаны на воздействии твердого тела на объект очистки для разрушения и снятия слоя загрязнения.
Очистка ручным механизированным инструментом. Этим способом удаляют с поверхностей деталей нагар, окислы, коррозию, старую краску. Ручной инструмент (скребок, шабер и т. п.) используют для очистки загрязнения труднодоступных мест и когда очищаемая площадь невелика. Механизированный инструмент (дрели с ручным, пневматическим или электрическим приводом, со сменными круглыми или торцовыми щетками) чаще применяют для очистки больших поверхностей и для ускорения процесса. Щетки изготовляют из стальных, латунных проволочек (диаметром 0,05—0,25 мм), волосяных и капроновых нитей. Нередко применяют резиновые легко деформируемые торцовые «шляпки» с укрепленной на них наждачной шкуркой. Чем меньше диаметр щетки, тем больше допустимая частота вращения. В процессе очистки металлические щетки прижимают к поверхности деталей небольшим усилием, чтобы не изогнуть проволочек. Кроме того, твердая и толстая проволока оставляет на очищаемой поверхности грубые царапины. Щетки из гофрированной проволоки более упруги и служат дольше.
Вибрационная очистка деталей. К этому способу чаще всего прибегают, когда возникает необходимость очистки большого числа мелких деталей — крепежа, пружин, шайб, планок и т. д. Очистка ведется во вращающихся контейнерах (барабанах) или в контейнерах со сложным колебательным движением, в которых при взаимном перемещении и трении деталей с соприкасающихся поверхностей удаляется загрязнение.
Для ускорения процесса очистки в одних случаях в контейнер подается подогретый моющий раствор, а в других — контейнер (барабан
2*
35
с мелкими отверстиями в боковых стейках) вращается в ванне с подогретым раствором. Раствор способствует размягчению загрязнения и обезжириванию очищаемых поверхностей. Иногда контейнер дополнительно загружают гранулированными частицами (фарфоровой крошкой, косточками персиков, гранулами различных пластмасс и т. п.). В качестве моющих растворов можно использовать щелочные растворы, применяемые при очистке погружением и струйным способом (см. с.41—43).
В мсечной машине для очистки мелких деталей (рис. 2.6) контейнер 2 тороид-ного типа смонтирован на верхней части корпуса 7 на пружинах 4, Контейнер жестко связан с дебалансным механизмом 5, а через гибкий привод с электродвигателем 6. Детали загружают через съемную крышку 1, а выгружают через окно 3. При пуске электродвигателя дебалансный механизм сообщает контейнеру сложные колебательные движения. Подогретый моющий раствор подается на детали насосом 10, протекает через решетку 11 на дно контейнера и снова сливается самотеком в бак. Длительность очистки 8—10 мин. Амплитуда и частота колебаний контейнера и активное перемещение деталей регулируются подбором грузов дебалансного устройства. Степень очистки деталей и производительность такой моечной машины высокие.
Очистка абразивами. Сущность очистки абразивами заключается в том, что загрязненную поверхность деталей, покрытую нагаром, коррозией, окислами, старой краской или прочно приставшей тонкой пленкой загрязнения, обрабатывают твердыми или мягкими абразивами, направляемыми струей воздуха или жидкости. Частицы абразива, ударяясь о поверхность детали, разрушают загрязненный слой и уносят с собой грязевые частицы.
К твердым абразивам относятся кварцевый песок, фарфоровая крошка, металлическая крошка — частицы отбеленного чугуна размерами 0,3—0,8 мм,
которые имеют форму неправильных многоугольников.
Крошка или гранулы различных пластмасс, измельченные кукурузные зерна, порошок окиси алюминия, косточковая крошка (дробленая скорлупа ореха, косточек персика, абрикоса и т. п.) относятся к мягким абразивам. Они
Рис. 2.6. Схема моечной машины для очистки мелких деталей вибрационным способом:
1 — съемная крышка; 2 — контейнер; 3 — окно разгрузки деталей; 4 — пружины; 5 — дебалансный механизм; 6 — электродвигатель; 7 — корпус; 8 — нагревательный элемент; 9 — бак для раствора; 10 —
насос
используются для очистки якорей, катушек электрических машин и аппаратов от эмалевидной пленки сажи и грязи, прочно приставшей к поверхности изоляции, а также для очистки деталей из легких металлов от любых загрязнений.
В зависимости от того, в сухом или мокром виде подается абразив на очищаемую поверхность, очистку абразивами подразделяют на пневмоабразив-ную и гидроабразивную.
Схема установки типа А231-05 для пневмоабразивной очистки деталей тепловозов мягкими абразивами (косточковой крошкой) показана на рис. 2.7.
Установка имеет три основные части: камеру, циклонный фильтр с отстойником и вентилятор. Камера в свою очередь состоит из рабочей части 1, бункера 8 и круглого вращающегося стола 9 для укладки очищаемых деталей. Косточковую крошку засыпают в верхнюю
36
часть бункера 5, откуда она, минуя клапан 7, величина открытия которого регулируется ножной педалью, поступает в нижнюю часть бункера и далее к смесителю 6. Сжатый воздух, подаваемый в смеситель, увлекает абразив и через сопло 10, направляемое рукой рабочего, с силой выбрасывает его на поверхность очищаемой детали. Отработавшая крошка проваливается через решетку в бункер для повторного использования.
Воздух, загрязненный пылью косточковой крошки и различными взвешенными частицами (нагара, ржавчины, грязи), пройдя циклонный фильтр 3, очищается и вентилятором 2 выбрасывается в атмосферу. Задержанные фильтром частицы опускаются в отстойник 4 с водяной пленкой. За процессом очистки наблюдают через смотровое стекло; камера освещается двумя лампами. Продолжительность очистки, например, поршня дизеля Д50 1—3 мин, втулки цилиндра 3—4 мин. Расход крошки на каждую из этих деталей 0,2—0,3 кг.
Рис. 2.7. Схема установки типа А231.05 для очистки деталей косточковой крошкой пневмоабразивным способом:
/ — рабочая часть камеры; 2 — вентилятор; 3 — циклонный фильтр; 4 — водяной отстойник; 5 — вентиль; 6 — смеситель; 7 — клапан 8 — бункер; 9 — стол; 10 — сопло
Детали, покрытые смолистыми отложениями, предварительно обрабатывают одним из способов физико-химической очистки. Для очистки тепловозных деталей пневмоабразивным способом, но металлической крошкой используется установка типа А512, а для очистки кварцевым песком — установка типа П20—55.
Очистка деталей абразивами очень эффективна. Однако при неумелом использовании этого способа вместо пользы можно получить вред, особенно при обработке деталей, покрытых электрической изоляцией. При очистке таких деталей крупными абразивами с чрезмерно высоким давлением воздуха вместе с пленкой грязи можно легко удалить и изоляционный слой (рис. 2.8). Чтобы этого не случилось, необходимо заранее, опытным путем подбирать размер частиц абразива и давление воздуха.
Чем больше масса частиц песка, их скорость и содержание в струе воздуха, тем интенсивнее очистка. Все это не в малой степени зависит от диаметра выходного отверстия сопла. Общее правило — применение при более высоком давлении и скорости воздуха абразивных частиц меньшего размера. Например, при очистке кукурузной мукой деталей, покрытых электрической изоляцией, давление воздуха может быть доведено до 0,6—0,65 МПа при диаметре отверстия сопла 6 мм. Более крупные и тяжелые частицы, такие, как измельченные кукурузные зерна и початки, лучше очищают при давлении
Рис. 2.8. К очистке деталей с электрической изоляцией пневмоабразивным способом:
а — тяжелым крупным абразивом; б — легким мелким абразивом
37
Рис. 2.9. Установка для гидроабра-зивной очистки, работающая по принципу выдавливания абразивной смеси воздухом:
1 — рефлектор; 2 — сопло; 3 — шланг; 4 — стол; 5, 6, 7 — краны; 8 — электродвигатель;
9— мешалка; 10 — смесительный бак; 11— клапан; 12—рукоятка; 13— лаз; 14 — дверка; 15 — смотровое окно; 16 — камера; 17 — патрубок вытяжной вентиляции
Рис. 2.10. Схема установки для гидро-абразивной очистки, работающей по принципу раздельной подачи песка и воды:
1 — аккумулятор воды; 2 — сопло; 3 — смеситель; 4 — вентиль; 5, 6 — камеры для песка
воздуха 0,28—0,42 МПа и диаметре отверстия сопла 16—25 мм. При очистке стальных деталей песком давление воздуха поддерживают в пределах 0,25—0,40 МПа, а деталей из алюминиевых сплавов — 0,10— 0,15 МПа.
При очистке деталей сухими абразивами выделяется много пыли* Поэтому пневмоабразивную очистку желательно вести в отдельных, хорошо вентилируемых помещениях. Чтобы предотвратить попадание абразивной пыли в легкие и глаза, рабочий, обслуживающий установку, должен иметь респиратор и очки.
При гидроабразивной очистке смесь (абразив с водой) к соплу установки может подаваться выдавливанием сжатым воздухом, центробежным или лопастным насосом, путем эжектирования при раздельной подачи воздуха в смеси с песком и воды.
В установке, работающей по принципу выдавливания абразивной смеси сжатым воздухом (рис. 2.9), смесительный бак 10 заполняется жидкостью и абразивом в необходимых пропорциях. Мешалка 9, приводимая электродвигателем, поддерживает абразивы во взвешенном состоянии. Абразивная смесь выдавливается из смесительного бака к соплу 2 по шлангу 3 воздухом, поступающим через кран 6 под давлением 0,50—0,60 МПа. Абразивная смесь с воздухом, поступающим к соплу через кран 5, с силой выбрасывается на детали, укрепленные на вращающемся столе 4. Отработавшая абразивная смесь ’стекает в коническую часть камеры 16. После использования всей смеси подача воздуха в смесительный бак прекращается и при помощи крана 7 бак соединяется с атмосферой. Клапан 11 под действием столба жидкости опускается и абразивная смесь возвращается в смесительный бак. Клапан 11 может плотно прижиматься к седлу поворотом рукоятки 12.
Установка для гидроабразивной очистки, работающая по принципу раздельной подачи песка и воды, показана на рис. 2.10. Основные элементы установки: двухкамерный
38
пескоструйный аппарат со смесителями, аккумулятор воды и сопла. Давление воздуха в камерах песка и в аккумуляторе воды поддерживается в пределах 0,40—0,50 МПа.
Песок из нижней камеры 5 под давлением воздуха поступает в смеситель 3, где он подхватывается воздухом и по резиновому шлангу поступает к центральному каналу сопла 2. Одновременно к соплу подводится под давлением вода. При выходе из сопла струи смешиваются. Образующаяся смесь воды и песка с силой подается на очищаемую поверхность. Перекрыв кран 4, можно поверхности, подвергнутые очистке, промыть водой и продуть сжатым воздухом. В воду добавляют антикоррозионные присадки — нитрит натрия 0,3—0,4%, эмульсон 0,5—1% или ингибиторы. В качестве абразива применяют кварцевый песок.
Недостатки абразивной очистки заключаются в том, что очистке подвергаются лишь те поверхности, которые попадают в зону прямого действия струй, внутренние полости, карманы и углубления, т. е. те поверхности, где скапливается наибольшее количество загрязнения, оказываются неочищенными, если не применять особые приспособления. Недостатком также являются относительная сложность применяемого оборудования, большие затраты труда на установках с ручным управлением соплами. Кроме того, детали, подвергнутые абразивной очистке, особенно омываемые маслом, необходимо дополнительно тщательно очищать от остатков абразива ополаскиванием или струйным способом.
2.2.2. Физико-химические способы очистки
Очистка физико-химическими способами основана на использовании различных жидкостных сред (неорганических и органических) и паст. Жидкие очищающие среды могут быть щелочными, кислыми и нейтральными, а по составу одно- и многокомпонентными. Из органических нейтральных жидкостей чаще всего применяется вода. Так как вода не растворяет многие виды загрязнений (нефтепродукты, нагар, накипь, краску, окислы металлов и др.), ее применяют только при наружной мойке тепловозов для смывания сухой или увлажненной пыли.
Органические нейтральные растворители (осветительный керосин, бензин, бензол, уайт-спирит, трихлорэтилен, четыреххлористый углерод и др.) используют для удаления лаковых и смолистых отложений, а также загрязнений, не смываемых щелочами, или там, где нельзя применять щелочи из-за их агрессивности.
Щелочные моющие растворы в своем составе содержат обычно такие компоненты: разрушающие (щелочи, соли), пенообразующие и поверхностно-активные вещества (ОП-7, ОП-10, жидкое стекло, стуль-фонал и др.), эмульгаторы (силикат натрия, мыло), антиокислители (нитрит натрия, хромпик). Рецептура некоторых, наиболее часто употребляемых синтетических моющих средств щелочного типа приведена в табл. 2.1. Выпускаются они в виде порошков.
Кислотными моющими растворами пользуются для снятия с поверхности деталей накипи и коррозии. В водные растворы соляной, серной, азотной, ортофосфорной кислот добавляют ингибиторы, т. е. вещества, тормозящие коррозионный процесс.
39
Таблица 2.1
Рецептура синтетических моющих средств щелочного типа
Компоненты Марки и состав моющих средств, %
МЛ-51 МЛ-52 МС-6 МС-8 Лабомид- 101 Л абом и Д- 203
Сода кальцинированная 44 50 40 38 50 50
Триполифосфат натрия 34,5 30 25 25 30 30
Метасиликат натрия — — 29 29 16,5 10
Жидкое стекло 20 10 — — -— ——
Смачиватель ДБ 1,5 8,5 — — -— —
Сульфонал — 1,8 — — — —
Синтанол ДС-10 —— — 6 — 3,5 8
Синта мид-5 — — — 8 — —
Алкилсульф аты — — — — — 2
Технологический процесс физико-химической очистки состоит из трех операций: сортировки деталей, очистки, ополаскивания и сушки.
Сортировка деталей перед очисткой ведется по следующим признакам: по размерам и форме, характеру загрязнения, шероховатости поверхности, материалу, из которого изготовлены детали, по материалу покрытия (электрическая изоляция, полуда, полимеры, краска).
Детали из углеродистых сталей и чугуна практически почти не подвергаются разрушению в щелочных растворах любой концентрации, тогда как кислоты без ингибирующих добавок вызывают их разрушение — травление. Сильно разрушаются в щелочных растворах хромированные детали. Детали из алюминиевых и цинковых сплавов нельзя очищать ни в щелочных (каустическая сода), ни в кислых растворах.
Очистка деталей в водных растворах заключается в следующем. Под действием раствора, нагретого до 80—90° С, слой загрязнения смачивается и размягчается. Масляная пленка, расширяясь, разрушается, на поверхности детали образуются мельчайшие капли масла с грязевыми частицами. Однако сила сцепления масла и металла продолжает удерживать эти капли на поверхности детали. Для снижения силы сцепления в состав раствора вводят эмульгаторы, а чтобы ускорить отрыв капель, раствор заставляют принудительно перемещаться у очищаемой поверхности. Эмульгаторы обволакивают капли масла с загрязненными частицами особой пленкой, ослабляющей силу сцепления масла с металлом, и способствуют формированию мельчайших капелек масла в растворе, т. е. эмульсии. Присутствие в растворе эмульгаторов, а также хромпика или жировой смазки предохраняет детали от коррозии.
Ополаскивание деталей водой необходимо для удаления с поверхности деталей следов щелочи или кислоты, для предотвращения последующей коррозии металла, а также вредного влияния на кожу рук. Если ополаскивание ведется холодной водой, деталь после этого сушат, а если горячей водой, то процесс сушки отпадает.
Циркуляция или возмущение раствора у очищаемой поверхности достигается вращением небольших пропеллеров, перемещением дета-40
лей в растворе, опрыскиванием, прокачиванием раствора через изделие и наконец, созданием быстрых колебаний раствора механическими вибраторами или ультразвуком.
В зависимости от того, каким способом достигается перемещение раствора у поверхности очищаемой детали, физико-химическая очистка условно подразделяется на следующие способы: струйную, погружением, принудительной циркуляцией раствора, парами растворителя и ультразвуком.
Струйный способ очистки. При этом способе химическое действие раствора усиливается динамическим воздействием его струи.
Давление, под которым моющие растворы подаются на очищаемые детали, изменяется в различных моечных машинах от 0,1 до 3,5МПа. Диаметры выходных отверстий насадок обычно принимаются от 2 до 8 мм, а отношение длины отверстия насадки к его диаметру — от 0,5 до 4.
Моечные машины для струйной очистки принято делить на камерные (одно-, двух- и многокамерные) и конвейерные.
Душевые системы, т. е. трубопроводы с ввернутыми в них соплами у моечных машин могут быть неподвижными, когда в процессе очистки перемещаются детали, и подвижными, когда перемещается душевая система, а детали остаются неподвижными.
Моечная камера однокамерной тупиковой моечной машины модели ММД-13Б с неподвижной душевой системой предназначена для очистки крупногабаритных деталей тепловозов длиной до 8,9 м, шириной до 3 м и высотой до 1,4 м (рис. 2.11). Моечная машина, кроме камеры с системой принудительной вентиляции для отсоса паровоздушной смеси и сушки деталей, имеет два бака (для раствора и воды) вместимостью каждый 6 м3 с паровым подогревателем, а также душевую систему 2 и трубопроводы. Крупногабаритные детали /, подлежащие очистке, укладывают непосредственно на тележку 5, а мелкие на ту же тележку, но в сетчатых корзинах. Моечная камера с одного торца имеет глухую стену, а с другого дверь, через которую загруженная деталями тележка механизмом передвижения вка-
Рпс. 2.11. Моечная камера однокамерной тупиковой моечной машины типа ММД-13Б для очистки крупногабаритных деталей струйным способом
41
тываетсй в моечную камеру. После закрытия двери включается одновременно душевая система и механизм передвижения тележки. Тележка в течение всего процесса очистки совершает возвратно-поступательное движение внутри моечной камеры со скоростью 0,78 м/мин. Ход тележки 3,9 м. Очистка горячим раствором продолжается 15—25 мин, а затем в течение 7 мин детали ополаскивают горячей водой. Напор струй раствора и воды душевой системы из 290 сопел диаметром 5 мм на выходе достигает 0,1—0,12 МПа.
Раздельный слив раствора и воды обеспечивается перекидным сливным лотком, размещенным на полу моечной камеры. После ополаскивания душевую систему отключают и тележку останавливают. Для ускорения процесса сушки деталей открывают боковые двери. Раствор разогревается паровым змеевиком, а вода насыщенным паром. Расход воды при ополаскивании 0,4 м3/ч. Раствор пропускают через фильтр и сливают в отстойник, а затем используют повторно. Нормальная температура раствора 80—85° С поддерживается автоматически.
Камерная моечная машина типа А328 для очистки мелких тепловозных деталей щелочными растворами или органическими растворителями показана на рис. 2.12. Ее основные элементы: моечная камера 2 с патрубком 1 вытяжной вентиляции и неподвижной душевой системой, бак для раствора с паровым змеевиком и барботером, которые служат для разогрева раствора. Если в качестве моющей жидкости применяют осветительный керосин, через змеевик пропускают холодную воду для его охлаждения. Внутри камеры смонтирован круглый стол диаметром 900 мм, который соединен через редуктор 5 с электродвигателем* Давление жидкости в душевой системе создается насосом 3, приводимым в действие электродвигателем 4. Загружают камеру через дверку 6. Детали на столе размещают на некотором расстоянии друг от друга и обтягивают сеткой, чтобы удержать на столе. Плотно закрыв дверку, включают последовательно привод стола и душевую систему (21 сопло с отверстиями диаметром 2 мм). Стол совершает сложное вращательное движение (0,067 с-1). После 10—15 мин очистки прекращают подачу раствора и, не выключая привод стола, открывают вентиль для обдувки деталей сжатым воздухом, который подается по трубке с отверстиями. Высушенные детали извлекают из камеры.
Для повышения эффективности очистку и мойку деталей в некоторых случаях осуществляют пульсирующими струями, т. е. чередующими ударами струи. В этих случаях разрушающее воздействие струи значительно усиливается.
Рекомендуемые щелочные растворы и режимы очистки приведены в табл. 2.2.
вых препаратов пользуются следующим составом: кальцинированная сода — 40—50%, тринатрийфосфат или триполифосфат натрия 20—25%, жидкое стекло и метасиликат натрия — 20—25% и поверхностно-активные вещества— 3—6%.
Хотя струйный способ очистки очень эффективен, позволяет применять моющие растворы меньшей концентрации, раствор используется многократно, однако этому способу присущи и недостатки; а) значительная затрата электроэнергии для создания давления и перекачки моющего ра-
Рис. 2.12. Камерная моечная машина типа А328 для очистки мелких
При отсутствии гото-
деталей струйным способом
створа;
42
Таблица 2.2
Моющие растворы и режимы очистки
Способ очистки Средства для удаления загрязнений Концентрация в моющем растворе, г/л Рабочая температура раствора, °C Продолжительность очистки, мин Обычные загрязнения Отложения
лаковые смолистые
Струйный МЛ-51*1 Лабомид-101 МС-8*2 10—20 10—20 10-20 80—85 70-85 75-85 10-15 15-30 10—25 — — + + + +
Погружением МЛ-52 Лабомид-203 МС-8 АМ-15*3 10—20 20—30 10—20 100% 70—85 80—100 75-85 20-40 5-10 3-5 10-25 20—50 + + + + + + +
Принудительной циркуляцией МЛ-51 Лабомид-101 МС-8 Ингибированная кислота*4 (соляная, серная и др.) 10—20 10—20 10—20 50-200 80—85 70—85 75—85 60-75 15—45 20—50 15—45 15—30 + + +
*’ Нагар.
*2 Нагар, коррозия, окислы.
*3 Коррозия, окислы.
*4 Накипь.
б) недостаточное поступление моющего раствора в труднодоступные места деталей (внутренние полости, карманы, углубления и т. п.);
в) невозможность использования растворов с критическими концентрациями ПАВ (поверхностно-активные вещества) ввиду их сильного пенообразования;
г) большие потери тепла струями.
Очистка погружением. Объект ремонта при этом способе очистки погружается в ванну с горячим моющим раствором, циркулирующим у очищаемых поверхностей с помощью лопастных мешалок или гребных винтов. Применение для этих целей пара или воздуха не рекомендуется. Не создавая нужной турбулентности вокруг омываемых деталей, воздух (и пар) лишь взбалтывает осадок загрязнений в ванне и усиливает пенообразование. Кроме того, воздух охлаждает нагретый раствор и окисляет входящие в него компоненты.
Ванны для очистки громоздких частей тепловозов, а также мелких деталей, загружаемых в ванны в сетчатых корзинах, имеют два отделения (рис. 2.13): одно заполняется моющим раствором, подогреваемым паровым змеевиком, а другое наполняется проточной горячей водой. Поток горячей воды создается насосом. Для удаления пара, поднимающегося с поверхности раствора или воды, над ванной имеется зонт, соединенный с вытяжной вентиляцией. Чтобы предотвратить взбалтывание моющего раствора при опускании деталей в ванну, предусмотрена решетка 5, которая поддерживает промываемые детали на определенном расстоянии от дна, достаточнохм для накапливания отстоя. Отстой сливается из нижней части ванны. Местные, более крупные отложения загрязнения, оставшиеся на
43
поверхности деталей, удаляют струей раствора, подаваемого насосом через резиновый шланг и наконечник 6. Детали после очистки в растворе в течение 15— 25 мин помещают в другую ванну с горячей водой для ополаскивания. Для повышения эффективности ополаскивания горячая вода в ванне взбалтывается воздухом.
Рекомендуемые моющие растворы и режимы очистки приведены в табл. 2.2, Для очистки топливной аппаратуры и фильтров от лаковых смолистых отложений способом погружения применяют препарат AM-15. Препарат нагревают до 20— 40° С. Ниже 20° С ухудшается качество очистки, при температуре более 40° С процесс очистки ускоряется, но при этом увеличивается испарение препарата. Состав препарата AM-15: ксилол нефтяной технический — 70—76%, ализариновое масло — 28—22%, оксиэтилированные спирты ОС-20—2%.
Описанный способ лишен недостатков струйного способа очистки деталей. Применение растворов с высокой концентрацией ПАВ позволяет ускорить процесс и повысить качество очистки, особенно громоздких частей сложной формы, таких, как блок и рамы дизеля, рама тележки, остовы тяговых электродвигателей и т. п., имеющих много карманов, углублений и других «закоулков».
Недостаток очистки погружением — быстрое загрязнение раствора, а следовательно, необходимость частой его замены или фильтрации.
Очистка принудительной циркуляцией раствора. При этом способе очистка ведется путем прокачивания моющего раствора насосом через внутреннюю полость объекта ремонта. Поэтому этот способ применяется главным образом для очистки внутренних полостей секций радиатора, теплообменников, крышек цилиндров дизеля, корпуса турбокомпрессора и т. п. В последнее время этот способ стали применять для очистки полостей сборочных единиц, охлаждаемых водой, без съемки последних с тепловоза.
Очистку секций радиатора тепловоза осуществляют на установке, схема которой показана на рис. 2.14. Раствор для очистки внутренних поверхностей
Рис. 2.13. Ванна для очистки деталей способом погружения:
1 — зонт отсасывающей вентиляции; 2 — трубопровод; 3 — насос; 4 — устройство для нагрева раствора; 5 — решетка; 6 — наконечник
трубок и воду для наружной моики заливают в баки 3 и 4. Раствор нагревают теплообменником 7, а воду—паром, выходящим из отверстий барботера 6» Внутри камеры укрепляют шесть секций и через них прокачивают раствор (см. табл. 2.2) сначала в одном, а затем в противоположном направлении. После очистки раствором секции промывают, прокачивая через них горячую воду. Наружную поверхность секций обмывают горячей водой (80—90° С) при закрытых дверях камеры и при включенном вентиляторе отсоса пара. Общее число сопел с отверстиями 2 мм для наружной мойки 1320 шт. Напор воды у выхода из сопел 0,1 МПа.
Условно о качестве очистки внутренних поверхностей объектов ремонта, недоступных оптико-визуальному контролю, судят по времени протекания определенного количества воды через очищенную по-
44
Лар из магистрали
Рис. 2.14. Схема установки для очистки внутренних и наружных поверхностей секций радиатора холодильника тепловоза:
/ — секции радиатора; 2 — душевая система; 3 — бак для горячей воды; 4 — бак для раствора; 5 —термометр дистанционный; 6—барбатер; 7 — теплообменник; 8 — фильтр на сливном трубопроводе; 9 — фильтр на всасывающем трубопроводе; 10 — насос, Q=120 м3/ч
лость (внутреннюю полость секций радиатора, водяную полость теплообменника ит. п. ) или по разности объемов воды путем заполнения полости объекта до и после очистки (охлаждаемой полости цилиндровой крышки, масляной полости теплообменника и т. п.).
Очистка парами растворителя. Сущность этого способа состоит в следующем: в паровое облако достаточно сильного растворителя помещают в подвешенном состоянии холодную деталь, которая быстро покрывается конденсатом растворителя; растворитель, стекая с поверхности детали, уносит с собой частицы грязи. Процесс продолжается до тех пор, пока деталь не нагреется до температуры паров. В большинстве случаев этого времени оказывается вполне достаточно для очистки, так как процесс протекает весьма интенсивно. Чаще всего к рассматриваемому способу прибегают для удаления прочно приставшей пленки грязи с поверхности деталей с электрической изоляцией, т. е. якорей и катушек полюсов электрических машин и других массивных деталей.
Установка для очистки деталей парами растворителя (рис. 2.15) состоит из моечной камеры 12 с принудительной вентиляцией, устройства для очистки загрязненного растворителя 6 и напорной магистрали /. В нижней части камеры смонтирован паровой змеевик 10 для нагревания растворителя. Верхняя часть камеры открытая, ее горловина окружена змеевиком 2 для циркуляции холодной воды.
Установка работает следующим образом: включаются нижний (паровой) змеевик 10, затем вентиляция и верхний (охлаждающий) змеевик 2. Образующие-45
Рис. 2.15. Схема установки для очистки деталей парами растворителя:
1 — напорная магистраль; 2, 10 — охлаждающий и паровой змеевик; 3, 8 — насосы; 4 — отстойник; 5 — запасной бак; 6 — очистительное устройство; 7 — воронка для спуска отстоя; 9 — вентиль; // — ванна с растворителем; 12 — моечная камера; 13 — лоток; 14 — термостат, управляющий процессом нагрева; 15— вентилятор
ся при кипении растворителя пары устремляются вверх, достигнув холодного пространства камеры, т. е. зоны верхнего змеевика 2, начинают конденсироваться и в виде капель падать вниз. Конденсат, образующийся на поверхности труб верхнего змеевика, стекает в лоток 13 и далее в отстойник 4. Часть пара, не успевшая превратиться в конденсат, отсасывается вентилятором 15. Когда в камеру с горячими испарениями помещают в подвешенном состоянии холодную деталь, например якорь, то его поверхность сразу покрывается конденсатом, который, стекая, увлекает с собой частицы загрязнения. Местные, более крупные отложения грязи, оставшиеся на поверхности детали, удаляют струей чистого растворителя, подаваемого насосом 3 через резиновый шланг и наконечник. Загрязненный растворитель отсасывается из ванны насосом 8, пропускается через очистительное устройство 6 и накапливается в запасном баке 5.
В качестве растворителя применяют трихлорэтилен и перхлорэти-лен, температура кипения которых соответственно 87 и 121° С. Желательно применять растворы, имеющие температуру кипения выше, чем у воды. В этом случае отпадает необходимость сушки изоляции якорей и катушек после их очистки.
При работе на такой установке, во-первых, строго контролируют температуру нагревания раствора. При чрезмерном нагревании раствора может произойти его разложение и образование опасных химических соединений. Во-вторых, время выдержки деталей в камере должно быть не более времени, необходимого для растворения грязи. Особенно это касается деталей с электрической изоляцией, изготовленных на основе различных кремниевых соединений. Эти соединения при продолжительном нахождении в парах растворителя могут сами начать растворяться, т. е. вместе с грязью незаметно может быть снята и изоляционная лаковая пленка.
Время выдержки очищаемой детали в камере устанавливается опытным путем.
Преимуществами этого способа очистки являются быстрота и эффективность очистки всегда чистым растворителем, отсутствие необходимости сушки в печи якорей, катушек и других деталей с электрической изоляцией. Рассмотренный способ очистки весьма перспективен.
Очистка ультразвуком. При этом способе у очищаемых поверхностей деталей создается интенсивное колебание раствора за счет ударных волн, возникающих при пропускании через раствор ультразвука. 46
Детали, подлежащие очистке, погружают в ванну 3 (рис. 2.16) с моющим раствором. Под действием ультразвука в растворе образуются области сжатия и разрежения, распространяющиеся по направлению ультразвуковых волн. В зоне разрежения, на границе между поверхностью детали и жидкостью, образуется полость С (рис. 2.17), куда под действием местного давления из пор Ж капилляров М выталкиваются раствор и загрязнение.
Через полпериода колебаний в том же месте образуется область сжатия, в результате пузырек захлопывается, происходит гидравлический удар, способный создавать большое мгновенное местное давление, намного превышающее исходное, вызванное распространением ультразвуковых колебаний1. Это явление сопровождается характерным шумом. Благодаря большой частоте ультразвуковых колебаний эти процессы повторяются до 20 000 раз в секунду. Под действием раствора и гидравлических ударов жировая пленка на поверхности детали разрушается, загрязнения превращаются в эмульсию и уносятся вместе с раствором. Ско-
Рис. 2.16. Установка для очистки деталей ультразвуком:
1 — магнитострикционный преобразователь; 2 — мембрана преобразователя; 3 — ванна с моющим раствором; 4 — очищаемая деталь; 5 —• щит управления
Рис. 2.17. Схема образования полости в растворе под действием ультразвуковых волн
рость и качество ультразвуковой очистки зависят от химической активности и температуры раствора, а также удельной мощности ультразвука.
Преимущества ультразвуковой очистки деталей: более высокое качество по сравнению с другими способами очистки, значительно меньшая продолжительность процесса; очистка легко может быть механизирована.
В промышленности, как правило, ультразвуковой способ применяют для очистки мелких деталей. В последнее время этот способ очистки начинают внедрять и при ремонте тепловозов. В тепловозной практике его используют, например, для очистки фильтров, крепежных деталей (гаек, болтов, шайб и др.).
1 Образование полостей (пустот) в жидкости и Действие, оказываемое ими в тех областях среды, где они возникают, получило название кавитации.
47
2.2.3. Термические способы очистки
Термические способы очистки основаны на удалении загрязнения нагревом его до температуры, при которой оно либо сгорает, либо теряет механическую прочность и отделяется от поверхности детали. В ремонтной практике чаще всего применяют термическую очистку открытым огнем или погружением в расплавы солей и щелочи. Так, открытым огнем, кислородно-ацетиленовым или керосиновым пламенем, очищают от смолистых отложений и нагара глушитель шума выпуска, выпускные коллекторы и патрубки дизеля.
К очистке деталей в расплавах солей и щелочей прибегают для удаления нагара и накипи.
Установка для такой очистки (рис. 2.18) состоит из четырех ванн. Ванна / (из нержавеющей стали) заполняется расплавом, состоящим из каустической соды 65%, азотнокислого натрия 30% и поваренной соли 5%. Температура расплава 380—420° С. В этой ванне детали из черных металлов выдерживают 5— 15 мин, а из алюминиевых сплавов 3—5 мин, затем их извлекают из ванны, охлаждают на воздухе до 120—150° С и погружают в сетчатой корзине 5 в ванну 2 ддя прополаскивания водой. Для нейтрализации остатков щелочи детали погружают в ванну 3, заполненную 50%-ным раствором ингибированной соляной кислоты для деталей из черных металлов или водным раствором фосфорной кислоты (85 г/л) и хромового ангидрида (125 г/л) для деталей из алюминиевых сплавов.
Окончательно детали из черных металлов промывают в ванне 4 с горячим водным раствором кальцинированной соды (3 — 5 г/л) и тринатрийфосфата (1,5—2 г/л), а детали из алюминиевых сплавов — в чистой горячей воде.
Очистка и обезжиривание деталей в расплаве солей и щелочей происходят хорошо и довольно быстро. Однако этому способу присущи и недостатки: очистка оказывает определенное влияние на свойства металла, быстро загрязняется расплав, нельзя очищать детали сложной формы и тонкостенные из-за возможности их деформации, процесс очистки сложен, требует затраты ручного труда, малопроизводителен.
Рис. 2.18. Схема установки для очистки деталей термическим способом (в расплаве солей и щелочи)
48
2.3. КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ЧАСТЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОВОЗА
2.3.1. Классификация повреждений деталей.
Виды изнашивания
Объекты ремонта после очистки подвергаются контролю для сравнения их фактического состояния с требованиями действующей нормативно-технической документации.
В результате контроля устанавливается пригодность деталей к дальнейшей работе, возможность их восстановления или необходимость браковки.
Существуют три разновидности размеров и других технических характеристик деталей: номинальные, допустимые и предельные.
Номинальными считаются размер и другие технические характеристики детали, соответствующие рабочим чертежам на изготовление новой детали и служащие началом отсчета отклонений.
Допустимыми называются размеры, повреждения и другие технические характеристики детали, при которых она может быть вновь использована на тепловозе и будет удовлетворительно работать в течение предстоящего межремонтного периода.
Предельными считаются размеры, повреждения и другие технические характеристики деталей, при наличии которых детали бракуют или восстанавливают.
Фактическое состояние деталей характеризуется наличием тех или иных повреждений, причинами возникновения которых могут служить различные факторы эксплуатационного, производственного, конструкционного или аварийного характера.
Повреждения эксплуатационного характера возникают, как правило, в результате изнашивания деталей или нарушений требований технического обслуживания тепловоза. Повреждения производственного характера — результат нарушений, допущенных в процессе изготовления самого тепловоза или при его ремонте. Повреждения конструкционного характера возникают вследствие ошибок, допущенных конструкторами при проектировании тепловоза: неточностей при выборе размеров, допусков на сопряженные детали, материала, способа термообработки деталей и т. п. Повреждения аварийного характера являются следствием несвоевременного обнаружения дефектов изготовления или нарушения технологии ремонта, результатом усталости металла, которой подвержены в основном детали, работающие со знакопеременной или цикличной нагрузкой (коленчатые валы, оси колесных пар, валы якорей тяговых электродвигателей и др.), ненормального изнашивания, а также грубого нарушения нагрузочных режимов работы оборудования и столкновения подвижного состава.
Допустимые и предельные размеры и другие технические характеристики деталей устанавливаются нормативно-технической документацией. ГОСТ 2.602— 68 определяет содержание технических условий по контролю и восстановлению и рекомендует ведомости определенной формы. Ведомости после их заполнения являются не только документами учета и отчетности, но и техническими документами, позволяющими на основе их статистической обработки определять коэффициенты замены и ремонта деталей
49
где n — число негодных (забракованных) Деталей в партий;
N — общее число деталей данного наименования в партии;
т
Кр=—100,
где т — число деталей, подлежащих ремонту.
Эти коэффициенты используются в дальнейшем для разработки технологической документации, при определении норм расхода материалов и запасных частей, а также служат исходными данными для проектирования ремонтных предприятий и заводов по изготовлению запасных частей и т. д. Практическую ценность коэффициенты замены и ремонта деталей будут иметь лишь в том случае, если они определяются путем изучения повреждений больших партий тепловозов, поступивших в капитальный и текущий ремонт.
Изучение и анализ эксплуатационных информативных материалов (ведомостей, статистических данных по отказам тепловозов в пути следования и случаям неплановых ремонтов) позволили выявить наиболее существенные повреждения основных сборочных единиц механических частей оборудования тепловозов.
Дизель. Блок — деформация постелей подшипников и отверстий под цилиндровые втулки, трещины в сварных швах, трещины вблизи постелей подшипников;
коленчатые валы и их подшипники — износ шеек, износ и повреждение антифрикционного слоя вкладышей, трещины валов;
цилиндры, поршни и шатуны — износ цилиндровых втулок, поршней и их колец, трещины в головках поршней и втулок;
вертикальная передача — износ деталей шлицевых соединений, излом торсионного вала и пружин, ослабление деталей в посадке, повреждение подшипников качения;
воздухонагнетатели — износ, ослабление деталей в посадке, трещины торсионного вала, износ деталей подшипников скольжения и качения, заклинивание ротора турбокомпрессора;
топливные насосы и форсунки — износ прецизионных пар, износ запорного конуса иглы и корпуса распылителя;
кулачковые валы и их привод — износ кулачков и шеек валов, износ и поломка зубьев зубчатых колес;
насосы масла, топлива, воды и их приводы — износ и ослабление деталей подшипников качения, износ зубьев зубчатых колес, износ и ослабление деталей подшипников скольжения.
Вспомогательное оборудование. Редукторы и их приводы — износ и ослабление деталей подшипников качения в посадке, износ зубьев зубчатых колес, обрыв болтов крепления редукторов, трещины у насосного и турбинного колес, повреждение соединительных звеньев;
вентиляторы — износ деталей шлицевых соединений, трещины лопаток колес, повреждение подшипников качения;
секции радиатора — загрязнение внутренних поверхностей трубок, трещины трубок и повреждение паяных швов.
Экипажная часть. Колесные пары и буксы — износ, трещины и ослабление в посадке бандажей, износ зубьев зубчатого колеса, износ наличников букс, повреждение подшипников качения и резинометаллических деталей, трещины в осях;
50
рама тележки — трещины, износ наличников буксовых проемов;
рессорное подвешивание тележки — износ и ослабление в посадке деталей шарнирных соединений (втулок, валиков, балансиров), трещины подвесок рессор, поломка цилиндрических пружин, излом листов листовых рессор;
рычажная передача тормоза — износ деталей резьбовых и шарнирных соединений.
Таким образом, наиболее характерными повреждениями деталей и сборочных единиц механических частей оборудования тепловозов, встречающимися в эксплуатации, являются износ деталей, ослабление деталей в посадке, деформация и трещины и загрязнение.
Все повреждения условно можно разделить на три группы: к первой группе отнести повреждения износного характера, ко второй — механического и к третьей — химико-теплового характера.
Повреждения износного характера. Износ деталей проявляется обычно в изменении качества их поверхности, геометрических размеров и формы.
В результате изнашивания цилиндрические детали по диаметру становятся овальными, а по длине конусными. В отдельных случаях поверхностная твердость деталей уменьшается, например при изнашивании закаленных или цементированных поверхностей, и, наоборот, твердость увеличивается в результате наклепа, но одновременно повышается хрупкость поверхностного слоя. Подавляющее число повреждений тепловозных деталей приходится на износ или сочетание его с другими повреждениями.
Процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и (или) накопления его остаточной деформации при трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы тела, называется изнашиванием. Значение износа может выражаться в единицах длины, объема, массы и др.
Процесс изнашивания поверхностных деталей очень сложен, он зависит от большого числа факторов, по-разному сочетающихся в условиях эксплуатации тепловозов. К этим факторам можно отнести твердость и качество поверхностей деталей, удельное давление на поверхностях трения, условия смазки трущихся поверхностей, структуру материала деталей, скорость перемещения одной поверхности относительно другой, форму и размер зазора между поверхностями деталей, соприкасающихся в процессе трения.
Виды трения подразделяются по наличию относительного движения на трение покоя и трение движения, по характеру относительного движения на трение скольжения и трение качения, по наличию смазочного материала на трение без смазочного материала и трение со смазочным материалом.
Трение покоя — это трение двух тел при микроперемещениях до перехода к относительному движению, а трение движения — трение двух тел, находящихся в относительном движении.
Трение скольжения — трение движения, при котором скорости тел в точке касания различны по величине и (или) направлению.
Трение качения характеризуется трением движения двух твердых тел, при котором их скорости в точках касания одинаковы по величине и направлению.
По ГОСТ 23.002—78 установлены три группы изнашивания в машинах: механическое, коррозионно-механическое и при действии электрического тока (рис. 2.19).
Б1
Рис. 2.19. Классификация видов изнашивания деталей
Механическое изнашивание происходит в результате механических воздействий, а коррозионно-механическое изнашивание — в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой.
Абразивное изнашивание материала получается в результате режущего или царапающего действия на него твердых частиц, находящихся в свободном или закрепленном состоянии. Абразивному изнашиванию подвержены главным образом детали экипажной части тепловоза, щетки и коллекторы электрических машин, детали топливной аппаратуры дизеля и др.
Гидроабразивное и газоабразивное изнашивания возникают в результате воздействия твердых частиц, взвешенных в жидкости (газе) и перемещающихся относительно изнашиваемого тела.
Гидроабразивному изнашиванию подвержены трущиеся детали дизеля, компрессора (детали сборочных единиц с подшипниками скольжения, цилиндропоршневой сборочной единицы, топливной аппаратуры и др.).
Эрозионное изнашивание — механическое воздействие потока жидкости и (или) газа. Гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание—это эрозионное изнашивание при воздействии потока жидкости (газа).
Кавитационное изнашивание — гидроабразивное изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости, при котором пузырьки газа лопаются вблизи поверхности, что создает местное повышение давления или температуры.
Кавитационному изнашиванию подвергаются вкладыши подшипников коленчатых валов дизелей с антифрикционным слоем из баббита, поверхности охлаждения цилиндровых втулок, корпус водяного насоса и др.
Усталостное изнашивание происходит при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя. Оно наблюдается как при трении качения, так и при трении скольжения. Усталостное изнашивание чаще всего наблюдается у деталей подшипников качения и зубчатых передач, подшипников скольжения, в частности у подшипников коленчатых валов дизелей.
Изнашивание при заедании происходит в результате схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия возникших неровностей на сопряженную поверхность. Этот вид изнашивания наблюдается между деталями цилиндро-поршневой сборочной единицы дизелей, деталями сборочных единиц с подшипниками скольжения и др.
Окислительное изнашивание — химическая реакция, происходящая при воздействии на материал кислорода или другой окисляющей среды. Окислительному изнашиванию подвергаются детали экипажной части тепловоза, части кузова и др.
Изнашивание при фретинге — механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных перемещениях* 52
Изнашивание при фретинг-коррозии — это изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных перемещениях, вызываемое одновременным воздействием коррозионной среды и трения (коррозии при трении).
Электроэрозионное изнашивание — эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока. Этому виду изнашивания подвергаются рабочие поверхности контакт-деталей контактных соединений электрических машин и аппаратов.
Повреждения механического характера. Повреждения механического характера возникают чаще всего в результате приложения знакопеременных или ударных нагрузок, нарушения порядка закрепления деталей, недопустимого их скручивания. К повреждениям этой группы можно отнести трещины, деформацию, вмятины, отколы, пробоины.
Трещины появляются главным образом в зонах высоких механических и тепловых нагрузок и в зонах концентрации напряжений, например, в подступичных частях оси колесной пары и в галтелях шеек коленчатого вала. Термические трещины (сетка разгара) на поверхности головки поршня дизеля Д100 и трещины в первых трех канавках вызываются газовой коррозией и температурной деформацией. Трещины в цилиндровой крышке дизеля появляются из-за ее перегрева, резкого охлаждения или в результате деформации крышки, вызванной нарушением порядка крепления.
Деформация деталей, например, овализация постелей коренных подшипников коленчатого вала дизеля, коробление плоскостных деталей, изгиб различных валов возникают в результате ударных нагрузок, чрезмерного нагрева, нарушения порядка закрепления или регулировки взаимного положения деталей и т. п, Большая часть повреждений механического характера падает на трещины, деформацию и коробление деталей.
Вмятины, отколы и пробоины возникают при сильных и концентрированных ударах о детали, часто наблюдаются на плоскостях деталей (вмятины), на поверхностях литых тонкостенных корпусных деталей, лапах корпусов редукторов и т. п.
Повреждения химико-теплового характера. К ним можно отнести коробление, оплавление и прогар, раковины.
Коробление, прогары и оплавление деталей происходят чаще всего от температурных перегрузок или неудовлетворительного охлаждения. Например, пригорание колец в канавках поршней дизеля ведет к перегреву и оплавлению головок; образование толстого слоя нагара в охлаждающей полости поршней дизеля приводит к появлению термических трещин и прогару головок; отложение накипи в полости крышки цилиндра служит причиной ее перегрева и коробления.
Раковины на деталях возникают вследствие местного перегрева или химической (газовой) коррозии. Так, например, при плохом прилегании выпускных клапанов к крышке цилиндра газы прорываются в зазор между тарелкой клапана и крышкой, в результате на притирочных поверхностях выгорает металл и появляются раковины.
2.3.2. Способы определения повреждений деталей механических частей оборудования
Способы определения повреждений износного характера. Износ деталей определяют непосредственным или косвенным измерением. При непосредственном измерении размер или отклонение от него на-
53
а)
0,005
0008
0,010
Оптиметр
0,015 рог 0,05 О, О У , 0,05
Рычажная^ "скоба
Микрометр
’ без указания класса точности
70-го класс
очности
Микро нет
S)
6)
0,1 о,г
0,5 ю 2,0
штангенциркуль? — отсчетом 0,02 мм
штангён- ==------
циркуль с отсчетом 0.05 мм
Штангенциркуль с отсчетом 0,1мм
25 50 100 150200500
Размерам
0,05 0,04 0,05
0,1 0,2
0,5 1,0 2,0
Индикаторный ...'Р ну трон ер
~~—•Л^_тикрометрический ______ нутромер Штангенциркуль с —г—-—. отсчетом 0,02 мм
' Штангенциркуль с отсчетом 0,05мм
Штангенциркуль
с отсчетом 0,1мм
25 50 100150 200 500
Размер, мм
0,05 0,04 0,05
0,1
0,2
0,5
1,0
2,0
Микрометрический —
Штангенглубанбнёр'с - отсчетом 0,02 мм “Штангенглубиномер с - отсчетом 0,05мм
Штангенциркуль
с отсчетом 0,1мм |
25 50 100 150200500 Размер, мм
Рис. 2.20. Номограммы для выбора контактного измерительного инструмента: а — для валов; б — для отверстий; в — для глубин
£
ходят по показаниям прибора, контактирующего с измеряемой деталью.
При косвенном измерении искомую величину находят путем пересчета результата измерения другой величины, связанной с искомой определенной зависимостью. Косвенно износ деталей можно определить профилографированием, по глубине вырезанных лунок, негативными оттисками, радиометрическим и интегральным способами. Определение износа деталей радиометрическим и интегральным способами производится без разборки объекта; во всех других случаях объект разбирают частично [или полностью.
Контактный способ измерения (способ микрометража) в ремонтной практике применяется для определения величины и характера износа, деформации, изгиба и коробления деталей, а также для контроля ориентированного положения деталей в сборочных единицах (зазора, разбега, перпендикулярности, параллельности и т. п.). При этом чаще всего применяют микрометры, индикаторы, штангенциркули, индикаторные и микрометрические нутромеры, глубиномеры, штангензубомеры, щупы, измерительные и поверочные линейки, калибры, шаблоны и угольники. При выборе контактного измерительного инструмента удобно пользоваться номограммами (рис. 2.20), где по горизонтали указан определяемый размер детали (диаметр вала или отверстия), а по вертикали — допуски на изготовление и точность инструмента. Отсутствие постоянной базы измерения, погрешности, возникающие от непостоянства температуры детали и прибора, являются недостатками контактного способа.
Способ профилографирования основан на сопоставлении профилей поверхности одной и той же детали, снятых профилографом до и после изнашивания. За базу измерения принимается неизна-шиваемая часть поверхности или дно искусственной базы (углубления), соз-
54
Рис. 2.21. Схема к измерению износа деталей методом вырезанных лунок:
А — поверхность детали до изнашивания; Б — поверхность детали после изнашивания; а — установка резца; б — лунка; 1 — деталь; 2 — лунка; 3 — алмазный резец
данной на поверхности трения. Этот способ применяют в практике исследовательских работ. Он ограничивается формой, размерами и месторасположением исследуемых поверхностей.
Способ вырезанных лунок основан на том, что на поверхности трения детали делаются углубления — лунки, имеющие в сечении геометрически правильную, заранее известную форму (рис. 2.21). Разница в глубине лунки до и после изнашивания соответствует линейной величине износа данной части поверхности. Способ вырезанных лунок чаще всего применяют при исследовательских работах, когда необходимо быстро установить величину и характер износа той или иной детали, например, втулок цилиндров, шеек коленчатых валов и т. д.
Линейный износ цилиндрической поверхности детали при лунке, расположенной перпендикулярно образующей цилиндра, определяют по формуле
Mi = hx—/г2 = 0,125(/1—±у).
где hi, h2 — глубина лунки до и после определенного этапа изнашивания; г — радиус вращения вершины алмазного резца;
R — радиус кривизны поверхности трения в месте нанесения лунки. Знак «+» для выпуклой, знак «—» для вогнутой поверхности;
11 и 12 — длина лунки соответственно до и после определенного этапа изнашиванияв
Линейный износ плоской поверхности детали в месте нанесения лунки находят из выражения
д/г = /г1_/г2=0,125 (/?—/!) — .
Г
При нанесении лунки по образующей цилиндрической поверхности трения h и Mi определяют по формуле для плоской поверхности.
Способ негативных оттисков является разновидностью предыдущего способа. С проверяемой поверхности силовым воздействием на пластический материал снимается оттиск до и после изнашивания. За базу измерения принимается дно искусственного углубления, сделанного на изнашиваемой поверхности.
55
Радиометрический способ или способ меченых атомов основан на использовании способности радиоактивных изотопов к излучению. Деталь (или две сопряженные детали), износ которой хотят изучить, подвергают облучению радиоактивными изотопами. В процессе работы эта деталь омывается смазкой, которая уносит продукты изнашивания вместе с изотопами. Излучаемая изотопами энергия фиксируется счетчиками элементарных частиц, смонтированными на маслопроводах испытуемого объекта. По изменению интенсивности излучения судят о режиме изнашивания детали как в качественном, так и в количественном отношениях.
Радиоактивные изотопы (сурьмы, вольфрама, кобальта) закладывают в сделанные в детали отверстия, вводят в расплавленный металл (если изотопы образуют с металлами твердый раствор) или наносят на отдельные участки электролитическим способом, диффузией или облучением. Этот способ обладает высокой чувствительностью и позволяет определить износ отдельно взятой детали или сопряженных пар без разборки объекта. Применяется главным образом для исследовательских целей. К недостаткам способа следует отнести сложность процесса облучения деталей, необходимость применения сложной аппаратуры, и принятия особых мер по охране труда.
Интегральные способы определения износа деталей основаны на нахождении суммарного износа путем взвешивания детали до и после изнашивания, определения концентрации различных продуктов изнашивания в смазочном масле или на сравнительной оценке так называемых «служебных свойств» деталей или трущейся пары.
Способ взвешивания применяют для определения износа образцов при лабораторных исследованиях. Деталь взвешивают до и после изнашивания. Величину потери массы чаще всего принимают за характеристику износа детали. Определить этим способом линейный износ, особенно когда он неравномерный, практически невозможно. Нельзя применять этот способ и для определения износа громоздких деталей, а также деталей, изготовленных из пористых материалов (ввиду заполнения пор маслом) и материалов, склонных к пластической деформации.
Способ определения износа деталей по степени загрязнения масла продуктами изнашивания сводится к тому, что от смазочного масла через определенные промежутки отбирают пробы. Каждая проба сжигается и в оставшейся золе химическим, полярографическим или спектральным анализом определяют содержание различных металлов (железа, меди, свинца и т. п.). Этим способом можно дать лишь общую оценку скорости изнашивания различных трущихся пар машины, но нельзя установить линейную величину и характер износа отдельных деталей или сопряжений. При этом возможны погрешности из-за того, что крупные частицы продуктов изнашивания оседают на дне резервуаров и в трубопроводах и могут не попасть в отбираемые для анализа пробы масла. Поэтому данный способ применяют в основном для контроля состояния деталей в нормальной эксплуатации, для определения ненормального (аварийного) изнашивания деталей как один из методов технической диагностики и в тех случаях, когда необходима сравни-56
тельная оценка влияния различных факторов (масел, топлива, материалов и т. п.) на изнашиваемость деталей без разборки исследуемого объекта.
Способ определения износа по сравнительной оценке «служебных свойств». Чаще всего за критерий «служебных свойств» принимают характер изменения давления или расхода рабочего тела (воздуха, топлива, масла). Например, о суммарном износе деталей цилиндро-поршневой сборочной единицы дизеля судят по уменьшению давления сжатия (компрессии) в цилиндре или по увеличению расхода масла «на угар» в эксплуатации; о суммарном износе деталей- плунжерной пары топливного насоса дизеля — по величине утечки топлива, между плунжером и его гильзой,о суммарном износе отверстий распылителя форсунки — по расходу протекаемого через отверстия воздуха или топлива. Из приборов, основанных на зависимости между зазором (проходным сечением) и изменением расхода воздуха, наибольшее распространение получили ротаметры — пневматические микрометры, обладающие высокой точностью измерения.
Примеры применения различных способов измерения износа, деформации и коробления деталей с использованием стандартных инструментов и приборов, а также специализированных стендов и установок описаны в соответствующих разделах учебника.
Способы определения повреждений механического и химико-теплового характера. Деформацию и коробление деталей в условиях депо и на ремонтных заводах определяют непосредственным измерением (микрометражом) или косвенными способами измерения. Оплавление, прогар, раковины, риски и т. п. выявляют, как правило, визуально. Трещины и внутренние пороки в деталях отыскивают методами неразрушающего контроля.
Существует несколько видов неразрушающего контроля (ГОСТ 18353—79), каждый из которых включает несколько методов. В ремонтной практике нашли применение следующие методы: визуальнооптический, магнитопорошковый, цветной и люминесцентный, отраженного излучения, жидкостный и газовый, вихретоковый.
Визуально-оптический метод, как и все методы, относящиеся к оптическому виду, основан на получении первичной информации об объекте ремонта при визуальном наблюдении или с помощью оптических приборов. Этот метод прост, требует малой затраты времени, сравнительно недорог. '
Объект исследуется визуально или при помощи светочувствительных приборов: луп, микроскопов, линзовых или волоконных эндоскопов, перископических дефектоскопов и т. п.
Большинство эндоскопов имеет трубчатый цилиндрический корпус, в котором размещены осветительная аппаратура и оптическая система. Эндоскопы бывают линзовые (жесткие) и волоконные (гибкие). В гибких эндоскопах свет и изображение передаются по световодам, т. е. по каналам для передачи света, имеющим размеры, во много раз превышающие длину волны света. Некоторые световоды представляют собой прозрачные диэлектрические стержни или нити (волокна), соединенные в жгуты (снопы).
57
В конструкции каждого гибкого эндоскопа имеется регулярный жгут волокон для передачи изображения (с диаметром волокон 12— 17 мкм или более) и осветительный жгут нерегулярной укладки. Источником света служит осветитель, выполненный в виде отдельного блока с мощными лампами. С помощью рукоятки, расположенной около окуляра, объективная часть эндоскопа может изгибаться в одной плоскости на угол ±120°. Разрешающая способность (чувствительность) жгутов длиной более 1 м примерно 12—15 мм”1, коротких — около 20 мм”1. Максимальная разрешающая способность длинных световодов из тонких волокон не превышает 40—45 мм”1 [22].
Эндоскопы позволяют осматривать детали и поверхности сборочных единиц, скрытые близлежащими деталями и недоступные прямому наблюдению, проверять состояние внутренних поверхностей различных закрытых сборочных единиц, например камеры сгорания цилиндра дизеля, полостей различных редукторов, турбокомпрессора и т. п.
Особое внимание при контроле обращается на поверхности, расположенные в зонах высоких тепловых и механических нагрузок, а также в зонах концентрации напряжений.
Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля — один из методов, относящихся к магнитному виду контроля. Он основан на регистрации магнитных полей рассеяния над повреждениями с использованием в качестве индикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии. Сущность метода заключается в следующем. Контролируемую деталь намагничивают, а затем на ее поверхность наносят ферромагнитный порошок — индикатор \ Если повреждение поверхностное или расположено достаточно близко к поверхности, то там, где оно находится, возникает индикаторный след из частичек ферромагнитного порошка. При этом частички порошка как бы обрисовывают контур повреждения, т. е. показывают его месторасположение, форму и длину.
Существуют два способа намагничивания деталей: полюсное и без-полюсное (циркулярное). При первом способе деталь намагничивают электромагнитом или соленоидом (намагничивающей катушкой), при этом в детали возникают продольные силовые линии (рис. 2.22, а). При бесполюсном способе сплошная деталь намагничивается включением ее в цепь тока, а полая — при помощи массивного проводника, помещаемого внутрь детали и включенного в цепь источника питания (рис. 2.22, б). В этом случае в детали возникают поперечные магнитные силовые линии.
Наибольшее распространение на ремонтных предприятиях нашли дефектоскопы переменного тока круглые типа ДГЭ-М, седлообразные типа ДГС-М и настольные типа ДГН (рис. 2.23). Все они относятся к числу соленоидных приборов и предназначены для выявления поперечных трещин у деталей. Общим для этих дефектоскопов является то, что контроль деталей ведется при действующем магнитном поле.
1 Под индикатором подразумевается прибор, устройство, элемент или вещество, предназначенные для регистрации первичных информативных параметров по форме/удобной для восприятия человеком.
58
т. е. при включенном дефектоскопе.
Исправность дефектоскопа и качество индикатора проверяют на эталоне—стальном валике, части бандажа и т. п.
с трещинами или зачеканен-ной искусственной вставкой.
Технологический процесс контроля деталей магнитным дефектоскопом состоит из следующих операций: подготовки дефектоскопа и контролируемой детали, намагничивания детали и ее контроля, размагничивания детали. У дефектоскопа при помощи мегаомметра проверяют состояние изоляции токопроводящих частей и надежность заземления его металлических частей. Поверхности детали, подвергаемые контролю, тщательно очищают.
Включенный в сеть дефектоскоп располагают на контролируемой детали таким образом, чтобы обеспечить продольное намагничивание, особенно мест, наиболее подверженных образованию трещин (галтелей, углов прямоугольных рамок, шпоночных гнезд, отверстий и т. п.).
На контролируемые поверхности посыпают сухой порошок или поливают их суспензией, т. е. взвесью этого порошка в жидкости (минеральных маслах, керосине, дизельном топливе). В случае скопления порошка на каком-либо участке в виде характерной жилки (индикаторный след), указывающей на наличие трещины, это место обтирают и снова проверяют. Поврежденное
Рис. 2.22. Схемы намагничивания деталей: а — полюсного; б — бесполюсного
Рис. 2.23. Магнитный дефектоскоп типа ДГН-1Б:
/ — намагничивающая катушка; 2 — корпус; 3—_ трсхжильный кабель; 4 — стойка; 5— эталон;
6 — понижающий трансформатор; 7 — посуда с магнитной смесью
место очерчивают мелом.
Для размагничивания, не выключая дефектоскоп, деталь постепенно удаляют от прибора (или прибор от детали) на расстояние не менее 1—1,5 м. После этого дефектоскоп выключают. Полностью размагниченная деталь не должна притягивать пластину щупа. Размагничивание деталей необходимо, так как намагниченные детали длительное время могут притягивать к себе ферромагнитные частицы, которые особенно опасны для деталей сборочных единиц с подшипниками каче-
ния и скольжения.
В качестве индикатора используют ферромагнитные порошки, получаемые или термическим разложением пентокарбонила железа или распылением железа электрической дугой в керосине, а также порошки из окалины железа, отходов стали, из феррита. Наибольшее применение нашел черный магнитный порошок Кемеровского анилинокрасоч
59
ного завода. Для увеличения контрастности изображения применяют порошки желтого, красного и светло-желтого цвета.
Магнитопорошковый метод очень эффективен при выявлении поверхностных повреждений. Контроль деталей этим методом надежен, недорог и нагляден.
К недостаткам метода следует отнести трудности, возникающие при размагничивании крупных деталей (коленчатых валов, блоков), недоступность непосредственного контроля деталей в сборочных единицах без их разборки, а также невозможность контроля деталей из цветных металлов и сталей аустенитного класса.
Цветной (хроматический) метод основан на регистрации контраста цветного индикаторного следа на фоне поверхности контролируемого объекта ремонта в видимом излучении.
Технологический процесс контроля деталей цветным методом состоит из следующих операций: подготовки контролируемой детали, смачивания индикаторной жидкостью, очистки поверхности от индикаторной жидкости, нанесения проявляющей краски, проверки контролируемой поверхности.
Поверхность детали, подлежащей контролю, очищают и обезжиривают (ацетоном, растворителями 645, 646, 647 и др.) и сушат 15—20 мин на воздухе. Затем деталь погружают в индикаторную жидкость или ею обильно смачивают контролируемую поверхность (рис. 2.24). По истечении 10—15 мин, когда жидкость проникнет глубоко в трещины и поры, остатки индикаторной жидкости с поверхности детали удаляют масляно-керосиновой смесью (70% трансформаторного масла и 30% керосина по объему). Индикаторную жидкость смывают, не ожидая ее высыхания. Продолжительность контакта смеси с поверхностью детали не должна превышать 4—5 мин. Смесь удаляют с детали ветошью. После этого контролируемую поверхность детали равномерно, избегая подтеков и «прозрачных» мест, покрывают тонким слоем проявляющей краски.
Через несколько минут на поверхности детали, имеющей трещину, поры ит. п., появляется индикаторный след, копирующий повреждение. Происходит это благодаря тому, что индикаторная жидкость из трещины под действием капиллярных сил вытягивается в микропоры проявляющей краски, которая действует как промокательная бумага
Рис. 2.24. К контролю деталей цвет-
Промышленностью выпускается красная индикаторная жидкость К (ТУ6-10-750-74) и белая проявляющая краска М (ТУ6-10-749-74). В качестве индикаторной жидкости может служить также состав, приготовленный из 80% керосина, 20% скипидара и 15 г краски «Судан IV» на 1 л смеси. Применяют также состав из 75% керосина, 20% трансформаторного масла и 5% атраце-нового масла. При использовании индикаторных жидкостей, приготовленных на керосине, в качестве проявителя применяют сухой микропористый порошок селикагеля или водный раствор мела или каолина (на 1 л воды 600—700 г као-
лина или 300—400 г порошка мела).
ным или люминесцентным методом:
а — полость трещины заполнена индикаторной жидкостью; б — жидкость удалена с поверхности детали; в — нанесен проявитель, трещина выявлена: / — индикаторная жидкость; 2 — деталь; 3 — проявитель; 4 — индикаторный рисунок трещины
Цветной метод неразрушающего контроля применяют для выявления трещин, пор и т. п. в металлических, пластмассовых деталях и деталях из твердых сплавов. Цвет-
60
ной метод нагляден, прост и недорог. Он позволяет контролировать детали в сборочных единицах без их разборки, обладает хорошей разрешающей способностью, особенно при комнатной температуре.
Для контроля деталей цветным методом чаще всего при ремонте применяют переносный дефектоскоп ДМК-4, выполненный в виде чемо-
Рис. 2.25. Схема ультразвукового дефектоскопа
дана размером 430x250x200 мм с гнездами и секциями. В этом чемодане, кроме портативного дефектоскопа, размещены принадлежности для контроля. Дефектоскоп позволяет контролировать сборочные единицы в труднодоступных местах.
Люминесцентный метод основан на регистрации контраста люми-несцирующего видимым излучением следа на фоне поверхности контролируемого объекта ремонта в длинноволновом ультрафиолетовом излучении.
Технологический процесс контроля деталей люминесцентным методом почти не отличается от цветного метода. При люминесцентном методе также используют индикаторные жидкости, но в их состав вводят люминофоры — вещества, которые светятся собственным светом под воздействием ультрафиолетовых лучей.
На железнодорожном транспорте чаще применяют три состава индикаторных жидкостей: 1) нориол Б — 25%, керосин — 64,5%, бензин — 10%, эмульгатор (ОП-Ю, ОП-7 или ОП-4) — 0,5%; 2) нориол А — 15% и керосин — 85%; 3) трансформаторное масло — 50%, керосин — 50% с добавлением на 1 л смеси 5 г технического антрацена [10].
При люминесцентном методе контроля используют переносный дефектоскоп КД-31 Л, предназначенный для локального контроля деталей при ремонте и техническом обслуживании. Дефектоскоп представляет собой ультрафиолетовый облучатель, соединенный кабелем с пускорегулирующим аппаратом, размещенный в упаковочном чемодане размером 340 X130 X 230 мм.
Метод отраженного излучения (эхо-метод) основан на регистраций волн, полей или потока элементарных частиц, отраженных от повреждения или поверхности раздела двух сред.
При ремонте тепловозов контроль эхо-методом осуществляется ультразвуковыми дефектоскопами УЗД-64 (рис. 2.25). Импульсный генератор 4 через равные промежутки времени посылает короткие электрические импульсы на пьезоэлектрическую пластину передающего индикатора 6, который преобразует эти импульсы в ультразвуковые и направляет в контролируемый объект 7. Одновременно начинает работать генератор развертки 2. При отсутствии повреждения ультразвуковые колебания отражаются от противоположной поверхности (дна) объекта и воспринимаются такой же или той же пластиной приемного индикатора 5, где они вновь преобразуются в электрические импульсы, которые поступают в усилитель 3, а затем на вертикально-отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 1. На ее экране при этом возникает так называемый донный cигнaлi При наличии в объекте повреждения часть колебаний сначала отразится от него
61
Начальный импульс
Сигнал настройки по бездефектному поршню
Рис. 2.26. Индикатор к ультразвуковому дефектоскопу для нахождения трещин и рыхл от в ручьях поршня: 1 — штепсельный разъем; 2 — индукционная катушка; 3, 1 -— демпферы; 4, 6 — пьезоэлектрические пластины; 5 — поршень; 8 — корпус
----Предельная бы сота
сигналов дефектоскопа
(эхо — сигнал), а остальная часть отразится от противоположной стороны объекта (донный сигнал). Вследствие этого на эране дефектоскопа левее донного сигнала возникнет эхо — сигнал от повреждения.
Для изготовления индикаторов применяют керамические пластины титана бария, поверхности которых покрывают тонким слоем серебра.
Технологический процесс ультразвукового контроля состоит из следующих операций: измерения сопротивления изоляции токопроводящих частей и проверки надежности заземления металлических частей дефектоскопа, включения и настройки дефектоскопа, подготовки к контролю и контроля объекта.
Рассмотрим этот процесс на примере контроля поршня дизеля Д100. Поршень, особенно его первые три ручья для колец, тщательно очищают. Чтобы избежать воздушной прослойки между индикатором и поршнем и тем самым создать лучшие условия для проникновения колебаний в металл, поверхность проверяемых ручьев обильно смазывают маслом. Поршень боковой поверхностью укладывают на ролики, позволяющие свободно его вращать вокруг оси. После
включения и настройки дефектоскопа к нему присоединяют индикатор, ножки которого вставляют в ручьи поршня (рис. 2.26). Индикатор плотно прижимают к поверхности поршня и начинают его медленно поворачивать на роликах. При наличии повреждения сигналы на экране дефектоскопа сильно уменьшатся по высоте, либо совсем пропадут. Поворачивая поршень и наблюдая за экраном дефектоскопа, отмечают размеры и место расположения повреждения. Начало
поврежденного места узнают по снижению высоты сигналов, а конец по их уве-
личению.
К достоинствам метода отраженного излучения (эхо-метода) следует отнести возможность выявления глубинных повреждений как у отдельных деталей, так и у деталей, находящихся в сборочных единицах, независимо от материала, из которого они изготовлены. Например, можно выявить повреждения в подступичной части оси собранной колесной пары, на шейках коленчатого вала, не снятого с дизеля, в болтах крепления полюсов собранного тягового электродвигателя, определить, нет ли пропуска газов из камеры сгорания цилиндров дизеля Д100 (через адаптеры) в водяную полость цилиндровых втулок и т. п.
Недостатки этого метода: необходимость изготовления «своего» индикатора для проверки каждого типа объекта с учетом его формы, размеров, материала. Например, только для контроля шеек коленчатого вала дизеля Д100 нужно иметь пять различных индикаторов. Кроме того, нужны предварительная тщательная очистка контролируемой части объекта, знание особенностей работы аппаратуры и навыки при расшифровке повреждений.
В ремонтной практике применяют еще один очень старый метод неразрушающего контроля, который также можно отнести к акустичес-62
кому виду. Это метод обстукивания детали молотком. В этом случае наличие трещин (например, у бандажей колесных пар) или надежность крепления деталей определяется по тональности звука. Данный метод не вполне надежен, так как частота звуковых колебаний зависит от вида соединения деталей, характера и силы удара и, естественно, от опыта исполнителя.
Жидкостный и газовый методы контроля основаны на регистрации индикаторных жидкостей и газов, проникающих через сквозные повреждения контролируемого объекта.
При контроле этими методами полость проверяемого объекта заполняют индикаторной жидкостью или газом под определенным давлением. О наличии повреждений (трещин, раковин, непроваров, разгерметизации соединения и т. п.) судят при жидкостном методе по «потению», течи, изменению давления, при газовом методе — по образованию пузырьков газа на поверхности объекта, покрытого мыльным раствором, или когда объект погружен в жидкость.
Эффективность контроля этими методами повышается, если для проверки используется индикатор (жидкость, газ), нагретый до рабочей температуры, т.е. температуры, при которой объект работает в эксплуатации. Например, контроль водяных секций радиатора холодильника, блока, цилиндровых крышек и втулок дизеля ведется водой, нагретой до 60—70° С. Применение горячего индикатора повышает качество контроля. Объясняется это тем, что при нагревании индикаторная жидкость становится менее вязкой, кроме того, быстрее размягчаются загрязнения, закупоривающие поры и трещины.
Опрессовка обычно ведется давлением, превышающим рабочее в течение 3—5 мин. Если проверяемый объект не имеет полости для циркуляции рабочей жидкости, давление опрессовки доводят до 0,1 МПа или такие полости контролируют наливом жидкости. В качестве индикатора при ремонте используют воду, керосин, дизельное топливо, сжатый воздух.
Недостаток рассмотренных методов заключается в том, что нельзя выявить несквозные повреждения, а также повреждения, плотно закупоренные загрязнением.
Вихретоковый метод основан на взаимодействии собственного электромагнитного поля катушки с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых этой катушкой в контролируемом объекте. Когда к металлическому объекту контроля подносится катушка (датчик), по которой протекает переменный ток, в поверхностных слоях объекта наводятся вихревые токи. Магнитное поле (вторичное) этих токов направлено навстречу полю возбуждающей катушки. Характер распространения вихревых токов изменяется при наличии в металле повреждений или неоднородностей. При этом меняются симметрия, амплитуда и фаза вторичного магнитного поля. Это поле взаимодействует с возбуждающим полем, образуя результирующее поле, которое и несет в себе информацию о характере повреждения. О наличии в объекте контроля повреждений судят по изменению амплитуды и фазы тока в возбуждающей или приемной катушке. Часто для этой^цели используют одну и ту же катушку — преобразователь"(рис. 2.27)*
63
Рис. 2.27. Положение различных накладок датчиков при контроле деталей вихретоковым методом:
J —* датчик; 2 — накладка датчика; 3 — деталь
Для отыскания трещин пор и других повреждений в объектах ремонта, изготовленных из металлических материалов, используют электромагнитные дефектоскопы типов ВД-1ГА, ППД-2М, ВДЦ-2М с накладными датчиками (старое название последнего дефектоскопа ПЭИТ-2, т. е. портативный электромагнитный искатель трещин). Электромагнитный дефектоскоп ВД-1ГА получает питание от сети 24 или 36 В переменного тока с частотой 50 Гц, имеет четыре типа сменных датчиков (диаметр катушки датчика 1,5 мм), рабочая частота 3000 кГц, индикатор стрелочный и звуковой, масса прибора 3 кг. Размеры надежно выявляемых трещин: длина 1,5 мм, глубина 0,2 мм.
Технологический процесс контроля электромагнитным дефектоскопом состоит из подготовки объекта контроля, настройки дефектоскопа и проверки поверхности исследуемого объекта ремонта.
Электромагнитный метод контроля в основном пригоден для выявления поверхностных и расположенных близко к поверхности повреждений. Чувствительность (или разрешающая способность) метода в значительной степени зависит от месторасположения и происхождения повреждения. Выявляются только такие повреждения, которые существенно изменяют траекторию вихревых токов. Наиболее эффективно обнаруживаются трещины усталостного и термического характера на поверхности металла как у отдельных деталей, так и деталей, находящихся в сборочных единицах. При ремонте тепловозов электромагнитные дефектоскопы с набором накладных датчиков могут использоваться для выявления трещин в ручьях поршней дизеля Д100, шейках коленчатых валов, в болтах или шпильках крепления крышек шатунных и коренных подшипников коленчатого вала ит. п.
2.4. СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ МЕХАНИЧЕСКИХ ЧАСТЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ
Повреждения в механических частях оборудования тепловоза возникают обычно в соединениях. Причинами возникновения большинства из них является изнашивание и ослабление посадки и лишь меньшая часть повреждений вызывается механическим и химико-тепловым воздействием. Поэтому перед ремонтным персоналом чаще всего возникает вопрос, как восстановить первоначальную посадку (натяг, зазор, прилегание и т. п.) в соединениях тех или иных деталей, т. е. как вернуть начальные размеры, геометрическую форму и поверхност-64
ные свойства деталям класса «вал» (шейкам валов, пальцев, валиков, цапф) или класса «отверстие» (отверстиям цилиндров и втулок, гнездам подшипников и т. п.). Эти детали, как правило, изнашиваются неравномерно, деформируются, становятся овальными, на трущихся и кон-тактирующихся поверхностях появляются риски, задиры, наклеп, раковины и т. п. Реже приходится решать вопросы, связанные с восстановлением цельности деталей, т. е. устранением трещин, отколов, раковин и т. п.
Восстановить первоначальную посадку деталей соединения, работоспособность которого нарушена изнашиванием, ослаблением посадки или деформацией деталей, можно двумя путями:
а) изменением номинального (первоначального) размера детали с одновременным получением нормальной геометрической формы. Такое изменение осуществляется, как правило, слесарно-механической обработкой поврежденных поверхностей. При этом восстанавливается только посадочная или контактная поверхность;
б) восстановлением номинальных размеров и формы детали.
В подавляющем большинстве случаев детали с повреждениями износного характера восстанавливают наращиванием тем или иным способом, а затем подвергают (где это нужно) механической, тепловой или химико-термической обработке. В этом случае восстанавливается как нормальная посадка, так и номинальный размер деталей. Что же касается устранения повреждений аварийного характера и повреждений, вызванных механическим или химико-тепловым воздействием, то нельзя рекомендовать какие-либо обобщенные "пути их устранения, так как в этом случае повреждения могут’быть весьма разнообразными.
Для возможности выбора наиболее эффективного способа восстановления деталей ниже рассказывается о сущности, положительных и отрицательных сторонах способов восстановления поврежденных деталей, применяемых в современной практике ремонта механических частей оборудования тепловозов *.
2.4.1. Восстановление деталей способами слесарно-механической обработки
Слесарно-механическая обработка состоит из слесарных работ разметки, рубки, правки, гибки, резки, опиливания, сверления, зе-нкерования и развертывания отверстий, нарезания резьбы, шабрения, притирки и доводки, клепки) и механической обработки. Слесарные работы, выполняемые при помощи^ручного или механизированного слесарного инструмента, обычно дополняют станочную механическую обработку.
Шабрение. Шабрение — ручная или механизированная обработка поверхностей шабером. Поверхность шейки вала или другой техно-
1 Теоретические основы различных способов обработки металлов, сварки и наплавки’ рассматриваются в курсах «Обработка металлов резанием», «Техноло-гия’металлов» и др*
з Зак. 1284 65
логической детали, по которой ведут шабрение, покрывают тонким слоем краски (ультрамарин синий). Для получения отпечатка обрабатываемую деталь накладывают на поверхность технологической детали или, наоборот, технологическую деталь помещают в отверстие обрабатываемой детали и несколько раз проворачивают (или передвигают). Шабрению подвергают те места, где хорошо видны отпечатки краски. Этот процесс повторяют до тех пор, пока мелкие отпечатки краски будут равномерно распределены на обрабатываемой поверхности. Для поверхностей средней точности на площади 25 X 25 мм число пятен должно быть 10—15, выше средней точности — 15—20 и высокой точности — 20—25. Число пятен удобно подсчитывать наложением целлулоидного шаблона с нанесенной на нем сеткой (25x25 мм).
При ремонте тепловозов к шабрению обычно прибегают при подгонке вкладышей моторно-осевых подшипников к шейкам оси колесной пары и постелям остова тягового электродвигателя: для устранения мелких повреждений баббитовой заливки вкладышей подшипников коленчатого и кулачкового валов: выведения незначительной овальности втулки верхней головки шатуна дизеля и других неразъемных подшипников скольжения. Нередко шабрением пользуются для подгонки плоских стыковых поверхностей и особенно плоскостей громоздких деталей. Объясняется эго тем, что их станочная обработка представляет сложность из-за установки и выверки на станке. Недостаток рассматриваемого способа обработки — низкая производительность и высокая стоимость.
Развертывание. Обработку развертками применяют в основном для окончательной отделки отверстий втулок неразъемных подшипников скольжения после их запрессовки в корпусную деталь или для устранения овальности отверстий износившихся втулок. При одновременном развертывании отверстий двух подшипников для достижения их соосности, например отверстий втулок, установленных в крышке и корпусе масляного насоса дизеля Д50, применяют регулируемые развертки с направляющей частью или развертки соответствующей длины.
Обработка регулируемой разверткой ведется вручную или на сверлильном станке двумя или тремя развертками, отличающимися друг от друга диаметрами Так, для обработки отверстия втулки верхней головки тпят'/ня пизеля Л100 используют развертки диаметрами 82,12: 82,14 и 82, 16 мм.
Необходимость применения развертывания так же, как и шабрения, вызывается тем, что станочная обработка отверстия втулок неразъемных подшипников скольжения после их запрессовки в корйус-ную деталь затруднена из-за сложности установки деталей на станке или отсутствия соответствующего оборудования и т. п.
Постановка гужонов. Постановкой гужонов (резьбовых вверты-шей) устраняют трешины в неответственных (ненагруженных) частях деталей, например, в стенках охлаждающей полости блока в корпусах редукторов и воздухонагнетателей и т. п., т. е. там, где трещины нельзя устранять сваркой, пайкой или пастообразными клеевыми со-ставами^по технологическим причинам.
66
Вначале, чтобы предотвратить дальнейшее распространение трещины, по ее видимым (концам сверлят сквозные отверстия 1 и 2 (рис. 2.28, а). В отверстиях нарезают резьбу и ввертывают гужоны, выступающие концы которых срезают заподлицо с поверхностью детали. Затем между этими гужонами вдоль всей трещины фрезой или зубилом делают паз 4 глубиной 1,5—2 мм и шириной, несколько большей диаметра гужона (рис. 2.28, б).
Сверлят отверстия 3 и 5 (рис. 2.28, е), нарезают в них резьбу (рис. 2.28, в), ввертывают гужоны, выступающие концы которых срезают, оставив около 5 мм (рис. 2.28, а), расчеканивают до .заполнения паза (рис. 2.28, д), после'чего сверлят отверстия 4 и о (см. рис. 2.28, е) и вновь повторяют процесс, пока трещина не будет заполнена перекрывающими друг друга гужонами. Расчеканенный шов зачищают заподлицо с поверхностью детали и пропаивают припоем. Качество выполненной работы проверяю! опрессовкой.
Рис. 2.28. Схема восстановления детали с трещиной постановкой штифтов (гужонов)
При постановке гужонов рекомендуется соблюдать следующие условия: чтобы не допустить раздачи трещины и ослаоления ранее по ставленных гужонов, каждое последующее отверстие, начиная от отверстия 3, должно перекрывать предыдущее с расчеканенным гужо-ном на V3 диаметра; гужон изготавливают из прутка красной меди диаметром 5—10 мм, резьбу у гужона делают несколько полнее, чем у отверстия для того, чтобы он ввертывался с некоторым усилием. Диаметр гужона не должен превышать толщину детали вблизи трещины. Перед ввертыванием гужона резьбовые части отверстия и гужона покрывают клеевыми составами, лучше анаэробным клеем.
Рассмотренный способ прост, однако он трудоемок. Применяется при текущем ремонте тепловозов.
Механическая обработка. станочная обработка деталей, имеющих неравномерный износ, децюрмацню или другие повреждения, а также деталей, подвергнутых наращиванию (наплавке, хромированию, металлизации и т. и.), имеет некоторые особенности по сравнению с механической обработкой при изготовлении новых деталей.
При станочной обработке деталей системы «вал» или «отверстие» с неравномерным износом приходится снимать слой металла, неравномерный по толщине, что может привести к нарушению требуемой жесткости системы «станок — инструмент — деталь». Поверхности деталей, отремонтированные наплавкой, в ряде случаев имеют неравномерную структуру и твердость, что приводит к изменению условий резания, в результате чего возможны нарушения треоуемои точности и шероховатости иораооганнои поверхности.
Обработка деталей, подвергнутых короолению, изгиоу или деформации, часто затрудняется из-за потери установочных баз, которые з* 67
были использованы при изготовлении новых деталей. В этих случаях ориентируются на неизношенные поверхности, исправляют базовые поверхности или применяют комбинированную установку деталей по сохранившему центровому отверстию и одной из менее изношенных рабочих поверхностей. Установочные базы особенно нужны при малых припусках на обработку после хромирования, при обработке деталей под ремонтный размер и поверхностей, имеющих высокую твердость после цементации, закалки и т. п. В любом случае пере-механической обработкой ремонтную деталь проверяют, на правильность положения ее неизношенных и посадочных поверхностей.
Обработка под ремонтный размер. Ремонтные размеры делятся на пригоночные и категорийные (ГОСТ 2.604—68). Пригоночными называются ремонтные размеры детали, установленные с учетом припуска на пригонку детали «по месту». Под пригоночные размеры изготовляют главным образом запасные части, такие, как крышки коренных подшипников коленчатых валов дизелей, крышки и вкладыши моторно-осевых подшипников тяговых электродвигателей, поршни серводвигателя и буксы регуляторов частоты вращения и т. п.
Прежде чем установить запасную часть с пригоночными размерами «по месту» другой, с ней спариваемой детали, это «место» при необходимости предварительно обрабатывают для устранения возможных повреждений. Запасную деталь с пригоночными размерами притачивают или подгоняют «по месту» спариваемой с ней детали.
Категорийными называются ремонтные окончательные размеры детали, установленные для определенной категории ремонта. Под категорийные ремонтные размеры могут обрабатываться новые детали, используемые как запасные части, и детали ремонтного фонда.
Механическую обработку деталей класса «вал» или «отверстие» ремонтного фонда под категорийные ремонтные размеры ведут таким образом, чтобы положение геометрической оси вала или отверстия осталось прежним, неизменным. Для вала категорииныи ремонтный размер всегда меньше номинального размера, а для отверстия — больше номинального. Одна деталь может иметь несколько категорийных ремонтных размеров. Разность двух ближайших размеров называется ремонтным интервалом р. Его находят из выражения
₽ = 2 (6 + х),
где 6 — максимальный односторонний износ, мм;
х — максимальный припуск на обработку, мм.
Число категорийных ремонтных размеров
для вала
П (dn ~
для отверстия
П = (dmax
где da — номинальный диаметр шейки или отверстия, мм;
<4п1п» ^тах — диаметры; минимальный вала, максимальный отверстия мм.
68
Величина d зависит от прочности детали, глубины цементационного или закаленного слоя. Так, минимальный диаметр шейки коленчатого вала дизеля ограничивается запасом прочности шейки.
Категорийный ремонтный размер диаметра вала или отверстия находят из выражения dp = ± 2 (б + х).
Изношенная часть
Знак минус ставится при ВЫЧИС- Рис. 2.29. К определению категорий-лении категорийного ремонтного* ЬЬ1Х ремонтных размеров деталей размера шейки вала (рис. 2.29, а),» <системы «вал» и «отверстие» а плюс — при определении катего- м
рийного ремонтного размера отверстия (рис. 2.29, б). Деталь под категорийный ремонтный размер обрабатывают, как правило, в конце технологического процесса, после термических, сварочных, слесарных и других операций. Этим удается избежать возможных деформаций или повреждений у окончательно обработанных деталей. В практике ремонта тепловозов под категорийные ремонтные размеры обрабатывают сложные, дорогостоящие детали, такие, как шейки коленчатых валов дизеля и компрессора, втулки цилиндров дизеля и цилиндры компрессора, постели коренных подшипников коленчатого вала в блоке (картере) дизеля или моторно-осевых подшипников в остове тягового электродвигателя. Кроме того, обработка под категорийные ремонтные размеры широко используется для восстановления деталей резьбовых соединений. Категорийные ремонтные размеры деталей приводятся в Правилах ремонта тепловозов (табл. 2.3).
Разница в размерах отдельно коренных или отдельно шатунных шеек одного коленчатого вала после обработки под категорийные ремонтные размеры допускается не более, чем на одну категорию.
В сопряженных деталях с категорийными размерами сохраняются класс точности и посадка, предусмотренные в рабочих чертежах.
Таблица 2.3
Категорийные ремонтные размеры шеек коленчатых валов дизеля 2Д100 и вкладышей подшипников
Деталь Номинальный размер, мм Категория и размер
1 2 3 4 5
Коленчатый вал: шейки коренные 203,88—о.оз 203,38 202,88 202,38 201,88 201,38
шейки шатунные 171,88_о,оз 171,38 170,88 170,38 169,88 169,38
Вкладыши подшипников: коренные 19—0,02 19,25 19,50 19,75 20 20,25
шатунные 9» 5—о, 02 9,75 10 10,25 10,50 10,75
69
^^Преимуществами обработки деталей под категорийные ремонтные размеры являются простота и дешевизна. Без значительных затрат продлевается срок службы сложных дорогостоящих частей. К недостаткам данного способа следует отнести нарушение взаимозаменяемости деталей, которая сохраняется лишь в пределах одной категории, необходимость замены или ремонта сопряженной детали, что приводит к хранению большого числа «замороженных» одноименных деталей различных^размеров .Например, к каждому категорийному размеру втулки цилиндра нужно иметь поршень и поршневые кольца «своих» размеров.
Постановка дополнительной (новой) детали. Рассматриваемый способ применяют, когда деталь имеет значительные повреждения, громоздка или нетехнологична в ремонте. В этом случае поврежденную часть вала или отверстия подвергают механической обработке, а затем напрессовывают на шейку вала или запрессовывают в отверстие тонкую втулку, после чего рабочую поверхность втулки обрабатывают под номинальный размер. Таким образом восстанавливают концевые шейки коленчатого вала дизеля или компрессора, вала якоря тягового генератора, гнездо роликового подшипника в корпусе вертикальной передачи дизеля Д100, крыльчатку водяного насоса и т. п. Если в отверстие детали целую втулку установить нельзя, то ставят полувтулки, которые затем укрепляют сваркой, шурупами, приклеивают или фиксируют каким-либо другим способом. Так поступают при восстановлении гнезд подшипников качения у механизма, имеющего разъемный корпус, например, гнезда подшипников в корпусе гидромеханического редуктора тепловоза ТЭЗ, гнезда под лабиринты у турбовоздуходувки, отверстий в блоке дизеля.
К рассматриваемому способу нередко прибегают для восстановления поврежденных резьбовых отверстий и особенно в деталях, изготовленных из легких сплавов.
Хотя способ дополнительных (новых) деталей и позволяет восстанавливать сильно изношенные шейки валов и отверстия (резьбовые и гладкие) под номинальный размер, не требует нагревания восстанавливаемой детали и, следовательно, не вызывает нарушения ее термообработки, однако применение этого способа часто ограничивается конструкцией детали и ее прочностью.
Разновидностью описанного способа является восстановление путем замены поврежденной части детали, т. е. когда резьбовой или шлицевой конец вала срезают и вместо него приваривают новый конец, который затем обрабатывают по ремонтному чертежу.
2.4.2. Восстановление деталей пластическим деформированием
Способ основан на использовании пластичности металлов, т. е. их способности под действием внешней силы изменять свою геометрическую форму без разрушения. Восстановление формы и размеров, главным образом втулок и полых валиков, пальцев, достигается за счет перераспределения металла самой детали в направлении к ее изношенным поверхностям.
70
Рис. 2.30. К восстановлению деталей пластическим деформированием:
а — осадка; б — раздача; в — обжатие; 1, 3 — оправки; 2, 11 — втулки; 4, 5 — нижняя и верхняя части кондуктора; 6 — прошивка; 7 — ручка; 8 — поршневой палец; 9 — кондуктор;
10 — толкатель; 12 — матрица
Различают два вида пластической деформации: холодную и горячую. Первая, осуществляемая за счет приложения значительных внешних сил, сопровождается внутрикристаллическими сдвигами металла и его уплотнением. Этот вид деформации чаще всего применяют при ремонте деталей из цветных металлов. Второй вид деформации достигается предварительным подогревом детали до ковочных температур. В этом случае происходят межкристаллические сдвиги металла, требуется меньшая внешняя сила, поверхностного упрочнения металла не происходит, уменьшается опасность появления трещин.
Наибольшее распространение среди процессов восстановления деталей пластическим деформированием получили осадка, раздача, обжатие и правка.
Осадка характеризуется несовпадением направления внешней силы Р с направлением деформации б (см. рис. 2.30, а). Ее применяют для увеличения диаметров коротких валиков, пальцев и т. п. или для уменьшения размеров отверстий втулок за счет уменьшения их высоты.
1 Окончательно отверстие втулки обрабатывают развертками или расточкой на станке. При восстановлении осадкой сильно нагруженных втулок (например, втулки верхней головки шатуна) допускается уменьшение номинальной высоты не более 5%, в остальных случаях уменьшение может достигать 15% высоты.
Г": Раздача характеризуется совпадением направления силы Р и деформации б (см. рис. 2.30, б). Раздача применяется для увеличения наружного диаметра полых деталей (пальцев, втулок, осей и т. п.).
Для примера ниже рассматривается процесс восстановления поршневого пальца дизеля Д100 холодной раздачей. Процесс состоит из следующих операций: сортировки, отжига, раздачи, термической и механической обработки.
Сортировка пальцев позволяет избежать непроизводительных расходов по их^цементации. При сортировке устанавливают, подвергались пальцы раздаче
71
ранее или нет. Если раздача производится впервые, то после нее можно произвести станочную обработку, сохранив достаточный для работоспособности пальца цементированный слой. Допускается снятие слоя цементации толщиной до 0,35 мм. Вторично раздаваемые пальцы, как правило, цементируют. Кроме того, сортировка пальцев по группам с разницей в диаметрах отверстий 0,2 мм делается для подбора оправок. Отжиг (высокий отпуск) делается для придания материалу пальца необходимой пластичности; нагрев и выдержка при 880—890° С в течение 0,5—1 ч, охлаждение до температуры окружающей среды. *
f Раздача ведется прошивками 6 (диаметрами 47,2; 47,4 и 47,6 мм), пропускаемыми через отверстие пальца (см. рис. 2.30, б). Припуск на механическую обработку 0,20 мм. 1
Если сохранился старый цементированный слой, то палец подвергают только закалке; нагрев и выдержка 0,5—1 ч при температуре 760—800° С, охлаждение в масле до комнатной температуры. Для снятия внутренних напряжений делают низкотемпературный отжиг: нагрев до 180—200° С с последующим охлаждением на воздухе. Палец нагревают в соляной ванне, в электрической печи или на высокочастотной установке. Механическая обработка состоит из шлифования и полирования до размеров и шероховатости, предусмотренных ремонтным чертежом. Кроме того, проверяют твердость рабочей поверхности и нет ли трещин.
Обжатие деталей характеризуется совпадением направлений силы Р и деформации 6, при этом у полых деталей в процессе обжатия уменьшаются как внешний, так и внутренний диаметры (рис. 2.30, в}. Обжатие применяется, когда нужно восстановить нормальную посадку по внутреннему диаметру различных втулок из цветных металлов. Уменьшение наружного диаметра втулки в результате обжатия компенсируется одним из способов наращивания.
Для примера ниже приводится схема технологического процесса восстановления обжатием бронзовой втулки верхней головки шатуна дизеля Д100. После удаления из головки шатуна втулок (стальной совместно с бронзовой) их разъединяют. Бронзовые втулки, подлежащие восстановлению, сортируют по двум группам: с износом до 0,3 мм и с износом более 0,3 мм. Втулки первой группы пропускают через матрицу диаметром 93,6 мм, а втулки второй группы — через матрицу диаметром 93,1 мм, затем наращивают наружный диаметр втулок (металлизацией, меднением или клеевыми составами) до необходимых размеров. После соединения стальной втулки с бронзовой их запрессовывают в головку шатуна. Внутренний диаметр бронзовой втулки окончательно обрабатывают развертками под номинальный размер.
Способы восстановления деталей осадкой, раздачей и обжатием просты. Они дают возможность экономить цветные металлы и высококачественные стали. Применение этих способов ограничивается наличием в деталях необходимого запаса металла.
Правка стальных валов. Правку, как и другие способы обработки деталей пластическим деформированием, ведут без нагрева (холодная правка) и с нагревом (термическая правка) за счет укорачивания волокон выпуклой стороны' вала или удлинения сжатых волокон вогнутой стороны.
Холодную правку производят статической нагрузкой (под прессом или при помощи приспособлений) и механическим наклепом. При правке статической нагрузкой деталь выдерживают под прессом в течение длительного времени или производят двойную правку, заключающуюся в первоначальном перегибе детали с последующей правкой 'в обратную сторону и, наконец,'после правки производят стабилизацию.
Рис. 2.31. К правке стального коленчатого вала способом механического наклепа:
1 — пневматический молоток; 2 — боек; 3 — коленчатый вал; а', б', в', г' — положение осей коренных шеек до правки; а, б, в, г — положение осей коренных шеек после правки
Наилучший результат получается в последнем случае. Дело^в том, что холодная правка статической нагрузкой нестабильна из-за опасности обратного действия, снижения усталостной прочности и несущей способности детали. Опасность обратного действия вызывается появлением остаточных напряжений, которые с течением времени, складываясь с напряжениями, возникающими под действием рабочих нагрузок, могут вызвать повторную деформацию и искривление детали. Усталостная прочность деталей ухудшается за счет появления в их поверхностных слоях мест с растягивающими напряжениями.
Для повышения стабильности холодной правки и несущей способности детали рекомендуется после ее правки производить тепловую обработку в виде стабилизирующего отпуска: нагрев детали в нейтральной или восстановительной среде до 400—450° С и выдержка при этой температуре в течение 0,5—1 ч (в зависимости от размера детали). Термически обработанные детали, температура отпуска которых менее 500° С, нагревают после правки до 200—250° С и несколько увеличивают время выдержки.
Правка механическим наклепом осуществляется ударами ручного или пневматического молотка с шаровидным бойком по поверхности детали (рис. 2.31). Этот способ успешно применяется для правки небольших стальных коленчатых валов и других валов сложной формы. Так, например, в зависимости от направления прогиба коленчатого вала наклепывают соответствующие поверхности его щек справа и слева оси шатунной шейки. Продолжительность правки и глубина наклепа (деформации щеки) зависят от силы и числа ударов в единицу времени, конструкции бойка и материала вала. По одному и тому же месту делают не более трех-четырех ударов. Качество правки контролируют измерением биения вала. Правильно проведенная правка характеризуется стабильностью во времени, высокой точностью (до 0,02 мм), сохранением усталостной прочности материала за счет возникновения местных напряжений сжатия в поверхностном слое детали. При этом практически не происходит концентрации остаточных растягивающих напряжений в опасных сечениях вала. - 4
- Термическая правка вала ведется путем быстрого местного нагрева выпуклой части шейки (или части) вала до 400—600° С. При этом сжатые волокна (с вогнутой, холодной стороны шейки), находящиеся под 73
напряжением, сначала будут препятствовать {дальнейшему расширению нагретых волокон, а когда^их температура превысит предел текучести, сжатые волокна начнут выпрямлять вал. Нагрев ведут^быстро, не менее чем двумя газовыми горелками.
Зона нагрева не должна превышать одной пятой длины окружности шейки и должна находиться строго в плоскости максимального прогиба. Продолжительность нагрева зависит от числа горелок и мощности пламени. Как при нагреве, таки при охлаждении недопустимы сквозняки и принудительное охлаждение. Цикл нагрев — охлаждение повторяют до устранения прогиба. После каждого цикла.контролируют биение вала. Для ускорения процесса до начала нагрева шейки вала между его щеками закладывают металлический брусок или щеки разжимают домкратом. Правку коленчатых валов механической чеканкой и термическим способом можно вести и без демонтажа вала с дизеля.
^Вибрационное накатывание — накатывание при вибрации инструмента в касательном направлении к поверхности деформируемого материала. Вибрационное накатывание — один из наиболее перспективных способов обработки деталей пластическим деформированием, позволяющим повысить долговечность деталей при сравнительно небольших затратах. Сущность способа заключается в следующем. ]
Поверхность восстанавливаемой детали после точения или шлифования обрабатывают по винтовой линии колеблющимся шаром (рис. 2.32, а) или алмазным наконечником. При относительном перемещении инструмента и детали на ее поверхности выдавливаются канавки глубиной в несколько микрон, существенно отличающиеся по форме и микрорельефу от поверхностей (той же высоты), которые образуются при резании (рис. 2.32, б). Канавки не имеют заостренных краев, вследствие чего площадки контактов поверхностей сопряженных деталей достаточно велики. Изменяя соотношение скоростей движения детали и инструмента, можно получить необходимый микрорельеф, т. е. сетку канавок различной формы и расположения [33].
Выбор рисунка микрорельефа в зависимости от условий работы детали устанавливается экспериментальным путем. Например, канавки, обеспечивающие наибольшую износостойкость (рис. 2.33, а),'наносят на
Рис. 2.32. К вибрационному накатыванию поверхностей деталей:
а — схема движения детали и инструмента (шара); б — формы неровностей, одинаковых по высоте, при различных способах обработки поверхностей: 1 — точении; 2 шлифовании;
3 — вибрационном накатывании
74
Рис. 2.33. Виды канавок (микрорельефов) на поверхности деталей, полученных вибрационным накатыванием
рабочую поверхность втулки цилиндра дизеля; канавки, создающие хорошую сопротивляемость схватыванию (рис. 2.33, б), наносят на поверхность валиков рессорного подвешивания тележек, а канавки, обеспечивающие герметичность уплотнительных пар (рис. 2.33, в), — на шейки валов сборочных единиц с различными сальниковыми уплотнениями. Канавки служат карманами, удерживающими смазку в условиях трения без смазочного материала или при его недостаточности, кроме того, являются ловушками, задерживающими продукты изнашивания, что также способствует уменьшению износа.
2.4.3. Наращивание деталей металлизацией
Сущность наращивания деталей металлизацией (напылением) состоит в том, что металл, расплавленный в металлизаторе, распыляется струей сжатого воздуха или инертного газа до мельчайших частиц (1,5—10 мкм) и со скоростью 100 —200 м/с наносится на заранее подготовленную шероховатую поверхность восстанавливаемой детали. Металлизация применяется для наращивания плоских поверхностей, и деталей класса «вал», а также для заполнения различных углублений, возникающих от местного изнашивания, ударов и т. п.
Технологический процесс наращивания металлизацией включает в себя подготовку поверхности детали, нанесение металлизационного слоя и обработку детали после металлизации.
Подготовка поверхности заключается в придании ей шероховатости и затем обезжиривании.
В зависимости от применяемого способа плавления присадочного металла металлизацию подразделяют на газовую, электродуговую, высокочастотную и плазменную. Металлизационный слой наносят метал-лизаторами.
В газовых металлизаторах (ТИМ1, МГИ-1-67 и др.) присадочную проволоку плавят ацетилено-кислородным или водородно-кислородным пламенем, а в элект-родуговых металлизаторах (ЛК или ЭМ) — электрической дугой, образуемой между двумя электродами. В высокочастотных металлизаторах (МВЧ-1, МВЧ-2, МВЧ-3) плавление происходит за счет индуктивного нагрева током высокой частоты, а в плазменных металлизаторах (УМП-4-64, УПУ-3 и др.)—плазмой, образующейся при пропускании плазмообразующего газа через дуговой разряд, возбуждаемый между двумя электродами.
Плазма, образующаяся в любом дуговом разряде, представляет собой сильно ионизированный и раскаленный газ. Плазмообразующий газ, чаще всего аргон или аргон в смеси с азотом, пропускается через узкий канал с плазмотрона (плазменной головки) (рис. 2.34, а). В промежутке между электродами (сопло-анод 1 и электрод — катод 2) кратковременным искровым разрядом возбуждается электрическая дуга. Начинается процесс устойчивого горения дуги. Часть плазмообразующего газа, проходя через столб дугового разряда, нагревается, сильно ионизируется и выходит из медного сопла-анода плазмотрона в виде плазмен-
75
Рис. 2.34. к плазменной металлизации деталей:
а — плазматрон; б — схема плазматрона с независимой дугой; 1 — сопло-анод; 2 — электрод-катод; 3 — изолирующая прокладка; 4—плазменная струя
ной струи. Наружный слой газа, омывающий столб дуги, остается относительно холодным и образует электрическую и тепловую изоляцию между потоком плазмы и охлаждаемым каналом сопла-анода. Материалом для наконечникачмедного неплавящегося электрода-катода служит вольфрам с присадкой тория. Температура плазмы достигает 10 000—30 000° С. Плазма характеризуется повышенной электропроводностью и легко поддается действию магнитных полей. Существование плазмы поддерживается непрерывно протекающим процессом ионизации, который и создает высокую проводимость.
Различают два типа дуговых плазмотронов: с независимой (выделенной) и зависимой (совмещенной) дугой. Для металлизации деталей применяют плазмотроны с независимой дугой, в которых плазменная струя независима от напыляемой детали. Плазмотрон в этом случае является автономным источником плазменной струи, не зависимым от изделия (см. рис. 2.33, б). Плазмой можно не только металлизировать, но и наплавлять, сваривать и резать металлы. Присадочный материал подается в плазменную струю как в виде проволоки, так и в виде порошка. Механическая обработка наращенных поверхностей деталей металлизацией ведется обычными способами (точением, шлифованием и т. п.).
Электродуговая металлизация имеет ряд преимуществ: простота применяемого оборудования, высокая производительность (от 3 до 14 кг напыляемого металла в 1 ч), при использовании в качестве электродов проволок из двух различных металлов можно получить покрытие из их сплава. К недостаткам следует отнести повышенное окисление металла, значительное выгорание легирующих элементов и невысокую плотность покрытия.
Газовая металлизация имеет по сравнению с электродуговой ряд преимуществ: меньший угар легирующих элементов проволоки (С, Мп, Si), более мелкий распыл частиц, меньшую пористость напыленного покрытия и как следствие его лучшие механические свойства.
Высокочастотная металлизация по сравнению с электродуговой также имеет меньший угар легирующих элементов проволоки, выше производительность, так как можно применять проволоку большего диаметра, и в 2 раза уменьшенный удельный расход электроэнергии.
Плазменная металлизация выгодно отличается от выше приведенных способов. Благодаря большой концентрации и нейтральной среде теплового потока, высокой скорости течения плазменной струи и стабильности дугового разряда удается получать покрытия с более одно-76
родной структурой и меньшей окисляемостью при использовании различных металлов, в том числе из карбидов и окислов металлов, твердых износостойких и тугоплавких материалов.
Преимущества наращивания деталей металлизацией: возможность нанесения слоя металла толщиной от 0,003 до 15 мм на любой материал без опасности его перегрева. Температура детали в процессе металлизации не превышает 70—100° С. Металлизировать можно не только металлы, но и дерево, стекло, гипс и т. п.;
получение достаточно пористого покрытия, на котором хорошо удерживается смазка, а значит, повышается износостойкость.
К числу существенных минусов металлизации следует отнести недостаточную прочность сцепления покрытия с поверхностью восстанавливаемой детали, большую трудоемкость подготовительных операций и, наконец, значительные потери металла в процессе напыления.
2.4.4. Наращивание деталей электролитическими способами
Процесс наращивания электролитическими способами основан на электролизе, т. е. способности металла осаждаться на катоде при прохождении постоянного тока через электролиты.
Количество выделенных при электролизе веществ пропорционально силе тока и времени его прохождения. В качестве электролита применяют при хромировании — водный раствор хромового ангидрида (150—250 г/л) и серной кислоты (1,5—2,5 г/л); при осталивании — водный раствор хлористого железа (200 г/л) и соляной кислоты (0,6 — 0,8 г/л). Анодами служат при хромировании свинцовые пластины с добавкой до 8% сурьмы для повышения механической прочности (нерастворимый анод), а при осталивании — стальные пластины из малоуглеродистой стали (растворимый анод). В ремонтной практике наибольшее распространение получили хромирование и осталивание. Меднение и никелирование применяют значительно реже главным образом для вспомогательных целей.
Технологический процесс хромирования состоит из трех этапов: подготовки детали (механическая обработка, изоляция мест, не подлежащих покрытию, монтаж детали на подвеску, обезжиривание и промывка, декопирование), собственно хромирования и обработки после покрытия.
Механическая обработка детали — шлифование и полирование — необходима для придания поверхности правильной формы, иначе при отложении хрома на поверхности детали будут «скопированы» все неровности и изъяны.
Изоляция мест, не подлежащих хромированию, делается целлулоидной лентой, цапонлаком (целлулоид, растворенный в бензине), бакелитовым лаком, резиновыми чехлами, клеями ГЭН-150 В или 88 и т. п. Отверстия, имеющиеся в детали, закрывают свинцовыми пробками, чтобы избежать искривления силовых линий у отверстий. Перед изоляцией деталь обезжиривают промывкой в бензине.
Монтаж детали на подвеску монтируют вне ванны. При этом выдерживают равномерное расстояние между анодом и деталью для того, чтобы была необходимая плотность тока (силовых линий), а следовательно, и нужная толщина слоя хрома на наращиваемых поверхностях (рис. 2.35). Как правило, форма анодов должна соответствовать форме поверхности, подвергаемой покрытию.
Обезжиривание и промывка производятся для лучшего соединения хрома с наращиваемыми поверхностями детали. Предварительное обезжиривание ве-77
Рис. 2.35. Подвеска для хромирования цилиндровой втулки дизеля Д100 (а), характер силовых линий при плоских (б) и круглых (в) анодах:
/ — хвостовик анода; 2 — анод; 3 — катодная подвеска; 4 — шайба; 5 — цилиндровая втулка; 6 — винипластовый экран
дется одним из физико-химических способов или венской известью (смесь окиси кальция и магния) с добавкой 3% кальцинированной соды и 1,5% едкого натра. Эту смесь разводят водой до пастообразного состояния и наносят на деталь волосяными кистями с последующей промывкой проточной водой. Обезжиривание можно вести и электролитическим способом. В этом случае деталь подвешивают в ванну с водным раствором едкого натра 70—100 г/л и 2—3 г/л жидкого стекла. В процессе электролиза на катоде происходит интенсивное выделение пузырьков газа (водорода), срывающего с поверхности детали жировую пленку, одновременно происходят и процессы омыления и эмульгирования жиров. После обезжиривания деталь промывают горячей или холодной водой для удаления остатков раствора. Качество обезжиривания проверяют по смачиваемости поверхности детали водой.
Декопирование — процесс удаления тончайшей пленки окислов для получения активной поверхности металла и прочного спепления с покрытием. Декопирование производят в течение 1 мин в отдельной ванне или в ванне с электролитом для хромирования, при этом деталь служит анодом, а свинцовая пластина — катодом.
Хромирование ведется-до получения необходимого слоя на детали в ванне с электролитом при соответствующем режиме (плотности тока и температуре электролита). Практически толщина наращиваемого слоя хрома при ремонте ограничивается 0,1—0,2 мм. Слой большей толщины непрочен и некачествен по структуре.
Хромовые осадки делятся на гладкие и пористые. Гладким хромом обычно наращивают детали с неподвижными посадками, а пористым — детали, подвергающиеся изнашиванию (поршневые кольца и пальцы, втулки цилиндров и т. п.). Поры хорошо удерживают масляную пленку, которая предохраняет трущиеся поверхности от трения без смазочного материала.
Обработка детали после хромирования состоит из следующих операций: промывки детали и подвесного приспособления, снятия детали с подвески и уда* 78
ления изоляции, термической обработки для обезводорожиеания (нагрев в сушильном шкафу и выдержка в течение 2—3 ч при температуре 150—200° С), контроля качества наращенного слоя, при надобности механической обработки до заданного размера.
Преимущества хромирования: возможность наращивания деталей без нарушения структуры основного металла, так как процесс ведется при температуре не свыше 70° С; высокая твердость хромового покрытия, а у пористого хрома, кроме того, высокая износостойкость; хорошая сопротивляемость действию кислот и сернистых соединений, жаростойкость (допускает нагрев до 500° С).
Недостатки хромирования: длительность процесса и сложность подготовительных операций; возможность восстановления деталей только с относительно небольшим износом, так как при толщине слоя более 0,2 мм-осадок хрома становится непрочным; малая производительность — за 1 ч работы ванны наращивается слой 0,015—0,03 мм и относительно высокая стоимость процесса. Для снижения производственных затрат одновременно можно наращивать достаточно большое число деталей, а сам процесс хромирования автоматизировать.
Технологический процесс осталивания (железнения) имеет много общего с процессом хромирования. Он также состоит из трех этапов: подготовки, покрытия и последующей обработки детали. Осталивание применяют при ремонте деталей с неподвижной посадкой без дополнительной термической обработки; для создания подслоя (при восстановлении деталей с большим износом) при последующем хромировании и для восстановления деталей с последующей термообработкой поверхностного слоя.
Преимущества осталивания: сохранение структуры металла детали. Процесс ведется при температуре не более 100° С;
возможность получения достаточно твердого слоя без термообработки. При необходимости оста ленные детали могут быть подвергнуты цементации, закалке и отпуску;
возможность восстановления деталей с относительно большим износом. Толщина наращиваемого слоя 5 мм и более;
высокая производительность процесса, примерно в 8—10 раз выше, чем при хромировании;
стоимость процесса в несколько раз меньше хромирования, так как при осталивании применяют менее дефицитные, дешевые материалы.
Недостатки осталивания: сложность подготовительных операций, необходимость частой фильтрации и систематической корректировки электролита, трудность подбора материала ванн и необходимость подогрева электролита.
2,4.5. Восстановление деталей сваркой и наплавкой
Под наплавкой понимают процесс нанесения на поверхность детали металла или сплава плавлением. Плавление металла достигается за счет тепла электрической дуги (электродуговая сварка и наплавка) или тепла, образующегося при сгорании ацетилена, природного газа и др. в струе кислорода (газопламенная сварка и наплавка). В процес
79
се плавления металла и при его последующем затвердевании из-за^не-равномерного распределения тепла на участке, прилегающем к наплавленному слою (в зоне термического влияния) происходят структурные изменения в металле и изменения линейных размеров детали. Глубина зоны термического влияния, зависящая от начальной температуры детали, скорости и способно хлаждения, теплопроводности основного металла, способов и режима наплавки, колеблется от 1 до 25 мм. Изменения структуры металла и линейных размеров, если не принять особых мер, приводят к местной деформации детали и появлению трещин. к этим особым мерам относятся предварительный подогрев и последующее медленное охлаждение детали, особые приемы наплавки, отжиг и отпуск после наплавки, защита расплавленного металла от воздействия воздуха и т. п.
В процессе наплавки наплавленный металл насыщается кислородом, азотом и водородом воздуха, а легирующие элементы выгорают. Образование окислов в наплавленном металле снижает предел прочности и ударную вязкость шва, а насыщение стали азотом ухудшает его пластические свойства, уменьшает ударную вязкость и относительное удлинение и т. п. Для защиты расплавленного металла от воздействия кислорода и азота воздуха и компенсации выгоревших легирующих элементов применяют электроды с покрытиями или наплавку ведут под слоем флюса и в среде защитных газов.
По степени механизации процесса электродуговая сварка и наплавка разделяется на ручную, полуавтоматическую и автоматическую. При ручной сварке и наплавке все операции ведутся сварщиком вручную. Качество работ зависит от квалификации сварщика, производительность процесса невысока. Несмотря на эти недостатки, ручная сварка нашла широкое применение в ремонтном производстве, особенно для наплавки небольших поверхностей, устранения трещин, отколов и т. п.
Сварка и наплавка стальных деталей. Сварка и наплавка ручным способом ведется электродами с тонкими (0,10—0,25 мм на сторону) и толстыми (0,5—1,5 мм на сторону) покрытиями для защиты сварочного шва от вредных действий воздуха. Тонкие покрытия (чаще всего из 80—85% мела и 20—15 % жидкого стекла) способствуют устойчивости горения дуги и поэтому их называют стабилизирующими или ионизирующими покрытиями. Электроды с тонкими покрытиями используют для сварки малоответственных деталей, работающих при статических нагрузках. Толстые покрытия являются защитно-легирующими. В них входят газошлакообразующие, легирующие вещества и раскислители, способствующие формированию шва с повышенными механическими свойствами. Электроды с толстыми покрытиями применяют для сварки и наплавки ответственных частей из углеродистых и низколегированных сталей. Для наращивания изношенных поверхностей стальных деталей используют наплавочные электроды, обеспечивающие получение плотного слоя металла необходимой твердости [13].
Сварка чугунных деталей выполняется с учетом особых условий. Это вызвано тем, что в процессе сварки из-за высокого местного нагрева, быстрого охлаждения и усадки в металле возникают значительные 80
внутренние напряжения, которые могут привести к появлению трещин. При быстром охлаждении, кроме усадки, происходит отбеливание чугуна, шов получается пористым. Отбеленный чугун характеризуется высокой хрупкостью и твердостью, что снижает прочность шва и затрудняет механическую обработку. Для предупреждения этих нежелательных явлений при сварке чугунных деталей применяют соответствующие электроды и флюсы. Сварку ответственных деталей ведут с предварительным подогревом (горячая сварка) и во всех случаях с медленным охлаждением детали [13]. Горячая сварка чугуна возможна как ацетилено-кислородным пламенем, так и электрической дугой.
Сварка и наплавка деталей из алюминиевого сплава. Сварка осложняется из-за того, что при нагревании эти сплавы интенсивно окисляются, а их окислы тугоплавки. Температура плавления алюминия 657° С, а его окислов 2050° С. Пленка окислов затрудняет процесс плавления присадочного материала с основным и препятствует выходу газов из расплавленного металла. Удаляют окислы флюсами или электродными покрытиями, растворяющими или связывающими окись алюминия. Присадочным материалом могут служить стержни того же состава, что и основной металл. В процессе наплавки ответственных деталей, например поршней дизеля Д50, их подогревают до температуры 300—350° С, а после окончания наплавочных работ медленно охлаждают, чтобы предупредить коробление [13]. В практике ремонта тепловозов чаще для сварки и наплавки алюминия пользуются ацетилено-кислородной сваркой.
Хорошие результаты дает плазменно-дуговая сварка и наплавка (сварка сжатой дугой), основанная на использовании тепла плазменной дуги. Для сварки применяют плазмотроны с зависимой дугой, у которых плазменная струя совпадает с направлением столба дуги, горящей между электродом (катодом) и ремонтируемой деталью, подключенной к положительному полюсу источника питания. Плазменнодуговая сварка и наплавка по сравнению с другими видами сварки имеет ряд преимуществ: надежная газовая защита сварочной ванны от воздействия окружающего воздуха, сохранение химического состава металла сварочных соединений, благодаря концентрированному действию дуги почти не происходит коробление детали, нет необходимости в предварительном и местном подогреве. Предварительный нагрев делается только при ремонте деталей сложной конфигурации. Сварка ведется, как и при плазменной металлизации, неплавящимся электродом.
Полуавтоматическая и автоматическая сварка. Электродуговая сварка и наплавка, при которой механизирована (автоматизирована) только подача присадочного материала, называется полуавтоматической, если же механизированы как подача, так и передвижение электрода вдоль шва, то такая сварка называется автоматической. При полуавтоматической и автоматической сварке электрическая дуга и расплавленная ванночка металла изолируются от воздуха флюсом или нейтральным газом.
Сварка и наплавка под слоем флюса. Электрическая дуга находится под слоем сухого зернистого флюса /, поступающего перед дугой из
81
патрубка 2 (рис. 2.36). Плавится как электрод 4 (голая необмазанная проволока), подаваемый в зону плавления с постоянной скоростью, так и часть флюса 1. При этом над сварочной ванной образуется газовый пузырь 5, флюсовая оболочка которого (жидкий шлак) надежно защищает зону горения от влияния воздуха. Эта же оболочка не дает разбрызгиваться жидкому металлу, сохраняет тепло дуги, замедляет остывание шва, так как после остывания над швом образуется плотная шлаковая корка 7. Флюс создает благоприятные условия для выхода газов из сварочной ванны, т. е. способствует формированию однородного и плотного слоя наплавленного металла с меньшим количеством шлаковых и газовых включений и хорошими механическими свойствами. Кроме того, вследствие длительного контакта флюса с жидким металлом происходит легирование наплавленного слоя. При автоматизации процесса не только получается более качественный шов, но и значительно повышается производительность труда, экономнее расходуется электродная проволока и электроэнергия. Кроме того, работу могут выполнять сварщики более низкой квалификации.
Вместе с тем, процесс имеет и недостатки: значительная глубина зоны термического влияния; затруднена наплавка деталей диаметром менее 100 мм, так как расплавленный флюс и шлак не успевают затвердеть и стекают с поверхности детали и, кроме того, такие детали сильно деформируются; для получения слоя большой твердости нужны дорогостоящие флюсы; большие потери времени на вспомогательные работы.
• Автоматической наплавкой под слоем флюса целесообразно восстанавливать детали класса «вал» и «отверстие» больших размеров со значительным износом и деформацией, например, горловины и постели моторно-осевых подшипников остовов тяговых электродвигателей.
Наплавка в среде защитных газов отличается от наплавки под слоем флюса тем, что электрическая дуга и сварочная ванна изолируются от воздуха оболочкой инертного газа — углекислого газа, азота, смеси газов (рис. 2.37). Сварку и наплавку в защитной среде инертного газа рекомендуется вести постоянным током обратной полярности для получения более устойчивой дуги и меньшей зоны термического влияния.
Рассматриваемый вид наплавки широко применяется /при восстановлении постелей коренных подшипников коленчатого вала дизеля Д100 (наплавка в среде углекислого газа) и при восстановлении алюминиевых блоков дизелей (плазменно-дуговая сварка и наплавка).
Вибродуговая наплавка отличается от обычной автоматической
82
Рис. 2.36. Схема наплавки деталей под слоем флюса:
1 — флюс; 2 — патрубок; 3 — мундштук; 4 — электродная проволока; 5 — газовый пузырь; 6 — источник тока; 7 — шлаковая корка; 8 — слой наплавленного металла
Рис. 2.37. Схема электродуговоЙ наплавки в среде углекислого газа (а) и газовая горелка (б):
1 — баллон с газом; 2 — редуктор; 3 — влагоотделитель; 4 — электрический подогреватель;
5 — газовая горелка; 6 — электродная проволока; 7 — мундштук с наконечником; 8 — охлаждаемая полость горелки; 9 — подающий механизм; 10 — сварочный генератор
электродуговой наплавки тем, что электродная проволока в процессе наплавки непрерывно вибрирует (частота вибрации 20—100 Гц, амплитуда 1—2,5 мм), вследствие чего электрическая дуга горит не постоянно, а возбуждается периодически (рис. 2.38). Цикличность возбуждения дуги способствует более устойчивому протеканию процесса и переносу материала электрода на деталь в мелкокапельном состоянии. Это позволяет получить плотные слои наплавленного металла небольшой толщины (от 0,50 до 3,5 мм) при малой глубине зоны термического влияния ,т. е. практически без деформации детали. Поэтому способ вибродуговой наплавки широко применяют для восстановления деталей класса «вал» и «отверстие» сравнительно малого диаметра (от 40 мм) и с незначительным износом.
Вибродуговая наплавка ведется с охлаждением жидкостью (раствор 4—5% кальцинированной соды и 20% технического глицерина в воде), подаваемой на расстоянии 10—40 мм от электрода, под слоем флюса или под слоем флюса с одновременным охлаждением детали жидкостью, а также в среде защитных газов. Если ограничиться только подачей жидкости в зону наплавляемого слоя, то будут возникать микротрещины и мелкие газовые поры, отрицательно влияющие на прочность детали и, кроме того, твердость наплавленного
2.38. Схема формирования шва при вибродуго-вой наплавке:
а — короткое замыкание; б — отрыв электрода; в — горение дуги; г — холостой ход
83
Рис. 2.39. Схема вибродуговой наплавки деталей:
а — под слоем флюса; б — tlqr слоем флюса с охлаждением внутренней поверхности детали водой; 1 — патрон станка; 2 — восстанавливаемая деталь; 3— патрубок для подачи флюса; 4 — мундштук; 5 — флюсоудерживающее приспособление; 6 — приставка; 7 — задний центр станка; 8— пиноль станка; 9 — шланги подвода и отвода охлаждающей воды
слоя получается неравномерной. При наплавке под слоем флюса (рис. 2.39, а) или под слоем флюса с охлаждением детали жидкостью (рис. 2.39, 6), подаваемой внутрь вращающейся детали или на ее поверхность вслед за резцом, снимающим шлаковую корку, микротрещины и другие дефекты в наплавленном слое практически не возникают. Детали тепловозов, в том числе подверженные переменной динамической нагрузке, после восстановления вибродуговой наплавкой под слоем флюса работают надежно. Для вибродуговой наплавки используют старогодные токарно-винторезные станки, обеспечивающие вращение детали и продольное перемещение вибродуговой головки. Вибрация электрода достигается электромагнитным или механическим вибратором или за счет эксцентриситета мундштука головки.
2.4.6. Восстановление деталей электроэрозионной обработкой
Электроэрозионная обработка основана на электрической эрозии (разрушении) металла при электрическом искровом разряде. При ремонте для электроэрозионного наращивания обычно используют конденсаторную установку, схема которой показана на рис. 2.40. Электрический ток от источника энергии подается на обкладки конденсаторной батареи 4, где накапливается в виде статического заряда. При приближении электрода 2 к детали 1 на расстояние, пробиваемое определенным напряжением, происходит разряд в виде короткого мощного импульса. В этот момент от электрода отделяется капля расплавленного металла и устремляется к поверхности детали, ударяясь о которую прочно приваривается к ней. В период разряда температура между электродом (анодом) и деталью (катодом) достигает 10 000° С. Присутствие в этой зоне различных легирующих элементов, входящих в состав электрода, позволяет не только наращивать, но и легировать поверхность детали. Кроме этого, при наращивании стальных дета-84
лей происходит сверхскоростная закалка их поверхностей на глубину 0,2—0,8 мм в зависимости от мощности установки.
Толщина наращиваемого слоя зависит от числа и мощности импульсов тока, свойств материала электрода. При грубых режимах (сила тока более 10 А) можно получить слой до 0,5 мм, а при мягких режимах (сила тока до 1 А)—до 0,2 мм. Толщина слоя ограничивается из-за его окисления и азотизации. Поэтому эрозионная стой -
Рис. 2.40. Схема установки для элек-троэрозионного наращивания и легирования:
1 — деталь; 2 — электрод; 3 — вибратор; 4 — конденсаторная батарея
кость поверхности детали и электрода становится одинаковой. Для возможности наращивания этим способом эрозионная стойкость детали должна быть выше, чем у электрода. В среде защитных газов слой можно получить в 2—3 раза больший. Наращивать детали можно металлами и сплавами любой твердости (вольфрамом, сормайтом, победитом и др.). При грубых режимах слой получается пористым и шероховатым, особенно если процесс наращивания ведется вручную. Установки для электроэро-
Рис. 2.41. Установка для электро-эрозионного наращивания и упрочнения ЭФИ-10:
1 — корпус; 2 — вибратор; 3 — контакт-
ЗИОННОГО наращивания И упрочне- ная пластина
ния типа 'ЭФИ-10 (рис. 2.41), вы-
пускаемые серийно, рассчитаны на различные режимы. Для механизации процесса наращивания применяют, кроме электроэрозионной установки, переоборудованный токарный станок, обеспечивающий нуж
ную частоту вращения детали и перемещения суппорта, на котором монтируется вибратор, обычно электромагнитного типа. При ручном способе наращивания деталь укладывают на контактную пластину 3, а вибратор с электродом (анодом) передвигают по поверхности детали
вручную.
Электроэрозионное наращивание наиболее эффективно для компенсации ^износа и смятия рабочих поверхностей деталей шлицевых и шпоночных соединений, восстановления натяга между деталями прессовых соединений и особенно у громоздких и сложных по конфигурации деталей, например, для наращивания ребер втулки цилиндра дизеля Д100 при восстановлении натяга между втулкой и ее рубашкой, корпуса буксы и др.
85
2.4.7. Восстановление деталей полимерными материалами
Восстановление деталей пластмассами прост, экономичен и достаточно надежен. Ими при ремонте можно наращивать поверхности для создания натяга в соединении, заделывать трещины и пробоины, склеивать детали, выравнивать поверхности, надежно закрывать поры в любых деталях, даже в труднодоступных местах. Клеевые составы и пластмассы в ряде случаев заменяют сварку и пайку, хромирование и оставливание, а иногда являются единственно возможными средствами восстановления деталей [31.
Применяемые при ремонте пластмассы можно разделить на две группы. К первой относятся термореактивные (реактопласты), т. е.пласт-массы, которые отвердевают и теряют свои пластические свойства при нагреве. Применяют их в виде различных композиций (в жидком или пастообразном состоянии) для наращивания, склеивания, заделки трещин и пробоин. Композиции составляют преимущественно на основе эпоксидных смол ЭД-20 и ЭД-16. Во вторую группу входят термопластические пластмассы (термопласты), которые при нагреве не отвердевают и сохраняют свои пластические свойства. Используют их для наращивания и изготовления различных деталей. К ним относятся полиамиды, например поликапролактам (капрон) П68, АК-7, капролон В, фторопласт Ф-4, полиэтилен и др.
При ремонте тепловозов наибольшее распространение получили клеи, приведенные в табл. 2.4, и пасты на основе эпоксидных смол — в табл. 2,5.
Кроме указанных в табл. 2.4 клеев, в последнее время при ремонте начали применять высокопрочные быстротвердеющие анаэробные клеи, которые сохраняют вязкотекучее состояние в течение длительного времени на открытом воздухе и твердеют при отсутствии воздуха. Анаэробные клеи могут применяться как для наращивания и склеивания , так и для стопорения деталей резьбовых соединений.
Наращивание деталей жидким клеевым составом производится по такой технологической схеме: подготовка поверхности детали, нанесение слоя и его термообработка (сушка). Подготовка поверхности детали необходима для создания лучших условий ее сцепления с пленкой клея. К этим условиям прежде всего относятся шероховатость поверхности и ее чистота.
Шероховатость наращиваемых поверхностей деталей создается искусственно обработкой их наждачной шкуркой, металлическим абразивом, дробью, крупнозернистым шлифовальным камнем, зачисткой драчевым напильником или металлической щеткой, электроэрозион-ной обработкой. Очистку и обезжиривание ведут ацетоном, уайт-спиритом, бензином Б-1, Б-70. Качество обезжиривания проверяют по смачиваемости поверхности детали водой.
Клей на поверхности деталей наносят ручным или механизированным способом. При ручном способе используют волосяную кисть. После нанесения слоя детали выдерживают некоторое время (см. табл. 2.4) при комнатной температуре или 3—5 мин в печи при температуре 60—65° С, чтобы дать возможность улетучиться легким фракциям клея. 86
Таблица 2.4
Технологические характеристики клеей, применяемых при ремонте тепловозов
Марка клея Число слоев, наносимых при склеивании Выдержка перед термообработкой, мин Режим термообработки Давление обжатия при склеивании, МПа Материалы склеиваемых изделий
температура нагрева, °C время выдержки, ч
БФ-2 2 30 120—130 2—3 0,3—2 Металл, керамика
БФ-4 2—3 30—40 140—160 1—2 0,5—1 Гетинакс, текстолит
БФ-6 2 40 60—80 1 — Ткани, кожа, войлок
МПФ-1, пленка 1 155 ±5 1 0,05-0,3 Алюминий и его сплавы, полиамидные пленки, стеклотекстолит
ВС-ЮТ 2 60 180±5 2 0,05—0,5 Металл, металлические материалы
88Н 2 10—15 20—25 24 0,1—0,15 Резина, металл, пластик
88НП 2 25±10 20—25 24 0,1—0,15 Металл, древесина, кожа, войлок
Лейконат 1 .— 140±5 0,5—1 0,25—0,5 Металл, резина
ФР-12* 1 — 25±10 24 Древесина, фанера, древопластик
ПЭД-Б* 1 — 25±10 24 0,15—0,2 Поролон, полистирол, металл
ГЭН-150(В)* 2 20—30 120-145 0,5-0,7 0,5—1 Металл
* Клеи готовят па месте потребления.
Таблица 2.5
Пастообразные клеевые составы на основе эпоксидных смол
Компоненты Состав в весовых частях
№ 1 | Кв 2 Кв з | №4 | № 5
Эпоксидная смола ЭД-16 Отвердитель: 100 100 100 100 100
полиэтиленполи амин или гексометилендиамин Наполнители: 10 10 10 10 10
чугунный порошок 150 —— — — —
окись железа —— 150 — —• —
графит — — — 50 —
молотая слюда 20 20 — — —
алюминиевая пудра — — 20 — 90
этрол пластификатор: — — — — 90
дибутилфталат 15—20 15—20 15—20 15—20 15—20
Материал деталей Чугун Сталь Алюминий Чугун Пластмасса
87
Затем наносят следующий слой. Толщина пленки зависит от числа нанесенных слоев и условной вязкости клеевого раствора. Для клея ГЭН-150 (В) такая зависимость приведена на рис. 2.42. Поверхности крупных деталей рациональнее покрывать клеевыми составами механизированным способом: внутренние поверхности различных втулок и колец центробежным способом, а наружные поверхности втулок и шеек валов — путем напыления обычными распылителями (типа краскораспылителей).
Термообработка наращенного слоя клея ускоряет отвердение и улучшает его прочностные свойства. Нагрев обычно ведется в электрической печи. Деталь после нанесения последнего слоя клея и выдержки при комнатной температуре помещают в сушильный шкаф и нагревают до необходимой температуры (см. табл. 2.4) (кроме подшипников качения и их колец, последние нагревают до 100—120 °C).
Скорость повышения температуры в печи 2—3° в минуту, при большей скорости происходит бурное выделение легких фракций клея, поверхность пленки клея делается морщинистой. При указанных температурах деталь выдерживают (см. табл. 2.4), а затем охлаждают до комнатной температуры.
Преимущество наращивания деталей жидким клеевым составом: простота технологического процесса и оборудования, возможность нанесения пленки толщиной от 0,001 до 0,10 мм, не требуется механическая обработка покрытия, структура наращиваемого металла не изменяется, невысокая температура термообработки.
Наращивание поверхностей деталей пастообразными клеевыми пастами аналогично наращиванию жидкими клеевыми составами.
Склеивание деталей жидким клеевым составом отличается от наращивания клеевыми составами тем, что термообработка клеевого шва
производится не после нанесения клеевого слоя на поверхности деталей, а после соединения деталей между собой. Опыт показал, что прочность клеевого соединения деталей зависит главным образом от качества подготовки склеиваемых поверхностей, толщины клеевого слоя (с уменьшением его толщины прочность шва повышается), от площади прилегания двух деталей и режима термообработки в период отвердевания клеевого шва. Увеличение площади прилегания склеиваемых поверхностей ' достигается созданием шероховатости и обжатием деталей в приспособлениях. Давление обжатия зависит от материала и гибкости деталей. Склеенные детали рекомендуется подвергать эксплуатационным нагрузкам не раньше, чем через 20—30 ч после термообработки и охлаждения. В течение этого времени повышается
Рис. 2.42. Зависимость толщины слоя клея ГЭН-150(В), наносимого вручную, от его условной вязкости:
1 — ОДИН СЛОЙ; 2 — два СЛОЯ; 3 — три слоя
88
прочность клеевого шва. Преимущества соединения деталей клеевыми составами: можно соединять друг с другом различные материалы (см. табл. 2.4); возможность получения соединений, устойчивых к воздействию нефтепродуктов, вибростойких; отсутствие внутренних напряжений в клеевом шве. Процесс ведется при температурах не более 180° С.
Рис. 2.43. Приспособление для об-жатия дисков сцепления с фрикционными накладками при склеивании: 1 — ручка; 2, 3— прижимы; 4 — тмек.
сцепления; 5 — основание
К недостаткам клеевого соединения следует отнести низкую теплостойкость, недостаточно ’’высокую прочность.
Ниже для примера приведена
технологическая схема приклеива-
ния фрикционных накладок муфты включения редуктора вентилятора холодильника тепловоза. Подготовку склеиваемых поверхностей деталей ведут, как описано выше, а клей наносят обычно вручную. После нанесения второго слоя и необходимой выдержки детали соединяют и монтируют в приспособлении, показанном на рис. 2.43. Поворотом ручки 1 диски 4 обжимают детали усилием 0,3—0,4 МПа. Затем приспособление с дисками помещают в электрическую печь для термообработки клеевого шва.
2.4.8. Восстановление деталей и сборочных единиц пайкой
Пайкой достигается образование соединения с межатомными связями путем нагрева соединяемых материалов ниже температуры их плавления, их смачивания припоем, затекания припоя в зазор и последующей его кристаллизации. Припой—это материал для пайки и лужения, температура плавления которого ниже, чем у паяемых материалов.
В зависимости от температуры расплавления припои подразделяются на особолегкоплавкие (^145 ° С), легкоплавкие (> 145 450° С), среднеплавкие (>450 si 1100° С), высокоплавкие (< 1100 5g; 1850° С), тугоплавкие (> 1850° С). Для образования паяных соединений, работающих при невысокой температуре и небольших ударных нагрузках, например, при восстановлении неразборных контактных соединений токопроводящих частей, теплообменников, радиаторов отопительной установки кабины машиниста применяют легкоплавкие оловянно-свинцовые припои (ГОСТ 21931—76).
Когда необходимо иметь прочное паяное соединение, выдерживающее высокую температуру, например, при ремонте секций радиатора холодильника, пайке проводников тока, используют среднеплавкие медно-цинковые припои (ГОСТ23137—78). Серебряные припои (ГОСТ 19738—74) используют там, где требуется хорошая электропроводность и вязкость паяного шва, например, при соединении серебряных или металлокерамических накладок с контакт-деталями электричес-
89
ких аппаратов, хомутиков разрезных секций обмотки якоря тягового генератора, пайке концов обмотки якоря в петушках коллектора и т. п.
Флюсы — химически* активные вещества — предназначены для растворения окисной пленки на поверхностях спая деталей и припоя и для защиты этих поверхностей от окисления в процессе нагрева и пайки [13]. При пайке контакт-деталей токопроводящих частей применяют только канифольные флюсы. Пользоваться флюсами, содержащими кислоту или другие компоненты, разрушающие металл проводников тока и вызывающие коррозию паяного соединения, нельзя.
В качестве нагревательных средств при пайке оловянно-свинцовистыми припоями применяют ручные паяльники или ванны, в которых расплавляют припой; при использовании среднеплавких припоев место спая деталей подогревают газовыми горелками или электрическим током (индукционным или контактным способом).
Технологический процесс пайки состоит из подготовки мест спая деталей, флюсования, подогрева места спая и пайки. Подготовка мест спая заключаетсяв их очистке механическими или химико-физическими способами, придании им шероховатости и обезжиривании.
Флюсы, применяемые для пайки легкоплавкими припоями, при перегреве теряют свои флюсирующие качества. Поэтому флюс наносят не на наконечник паяльника, а на место спая деталей.
Пайка легкоплавкими припоями ручным паяльником проста и не требует особых пояснений. Ниже рассмотрен процесс пайки легкоплавкими припоями способом погружения в расплавленный припой. Сущность способа заключается в том, что предварительно подготовленные и покрытые флюсом места спая деталей медленно погружают в расплавленный припой и через небольшой промежуток времени вынимают из него. Качество данного способа пайки определяется силой тяжести и температурой припоя, оставшегося на месте спая. Способом погружения в расплавленный припой паяют электрические контактные соединения при замене обмоток якорей тяговых электродвигателей и генераторов.
После укладки обмотки в пазах сердечника якоря (см. с. 240 — 243), обрезки дисковой фрезой выступающих из петушков коллектора концов обмотки и покрытия канифольным флюсом мест спая якорь опускают в ванну с расплавленным припоем до упора в кольцо^ (рис. 2.44, а). Уровень припоя регулируют, опуская или поднимая кольцевой поплавок 4 так, чтобы припой не доходил до верхней кромки петушков’на 2—3 мм. После 15—20 мин выдержки, поднимая'поплавок, снижают уровень припоя, извлекают якорь из ванны/юхлаждают его "до”100— 110° С, подтягивают коллекторные болты и проверяют качество^пайки^методом милливольтметра или на установке ИУ-57 (см. гл. 4). Качество и однородность паяного соединения^ в значительной степени зависят от тщательности подготовки поверхностей спая и чистоты припоя в ванне.
Просачиванию припоя между упорным кольцом 6 и коллектором якоря препятствует абсестовый уплотнительный шнур 7. Поверхность7коллекторных пластин закрывают маской (водным раствором мела). Припой расплавляетсятнагре-вательным элементом 2 до температуры 300—320ОГС. Более высокий'нагрев припоя нежелателен, так как может произойти перегрев коллектора и’порча электрической изоляции.
К преимуществам пайки погружением в расплавленный припой следует отнести высокую производительность процесса, так как находя-90
Рис. 2.44. Электрические ванны для пайки концов обмотки в петушках коллектора якоря тягового электродвигателя (а) и якоря тягового генератора (б):
1 — редуктор; 2 — нагревательный элемент; 3 — теплоизоляция; 4 — поплавок; 5 — припой;
6 — упорное кольцо; 7 — асбестовый уплотнительный шнур; 8 — корпус; 9 — электродвигатель; 10 — опорное устройство; 11 — редуктор уровня припоя; 12 — ролики
щегося в ванне тепла достаточно для одновременного нагрева всех мест спая объекта ремонта. Недостатки способа: загрязнение припоя и значительные его потери (до 30%) из-за угара и разбрызгивания.
Пайку и перепайку отдельных неразборных электрических контактных соединений якоря электрической машины осуществляют на установке для контактной пайки (рис. 2.45). На этой установке нагрев мест спая деталей достигается за счет тепла, выделяющегося при прохождении тока между двумя электродами с повышенным контактным сопротивлением. После быстрого нагрева к месту спая, ранее покрытому флюсом, подносят пруток припоя. По мере расплавления и затекания припоя в зазоры между шлицами коллектора и концами обмотки пруток перемещают по петушку. Чтобы предотвратить затекание припоя в*об-мотку, якорь устанавливают с наклоном на 20—30° к горизонту коллектором вниз; переднюю лобовую часть обматывают асбестовой лентой. При необходимости перепайки отдельных петушков сначала удаляют старый припой нагреванием поврежденного спая. Чтобы при этом
Рис. 2.45. Схема станка для пайки концов обмотки в петушках коллектора якоря тяговой электрической машины: 1 — дисковая фреза для обрезки концов обмотки; 2 — индуктор; 3 — якорь;
4 — задняя бабка; 5» 12 — редукторы; 6 — электродвигатель; 7 — поворотная рама; 8 — гидроцилиндр подъема; 9 — механизм перемещения передней бабки; 10 — передняя бабка; It •— механизм передвижения фрезерного устройства
91
избежать перегрева, образования окалины и пленки окислов, нагреваемое место обильно покрывают флюсом, затем приступают к пайке.
^Преимущество данного способа пайки — незначительные потери припоя (4—5%). Кроме того, благодаря кратковременному выделению тепла и его концентрации&на небольшом участке спая, коллектор не перегревается, что очень важно для сохранения прочности электрической изоляции и твердости меди коллектора. Сам способ универсален — имеется возможность регулировать температуру нагрева и паять как легкоплавкими, так и среднеплавкими припоями. Недостаток способа; малая производительность установки, трудоемкость пайки деталей сложной формы.
Пайку среднеплавкими припоями рассмотрим на примере восстановления секции радиатора холодильника тепловоза, когда нагрев места спая выполняется газопламенным способом.
Характерные повреждения секций — загрязнение наружной и внутренней поверхностей и потеря герметичности. Поэтому секции, снятые с тепловоза для ремонта, прежде всего очищают (см. с.44, 45) и только после этого проверяют их герметичность жидкостным методом с соблюдением условий, приведенных в в п. 2.3. Герметичность секций нарушается из-за появления трещин у самих трубок или в паяных швах в зоне трубных коробок 2 (рис. 2.46). Трещины чаще наблюдаются у масляных секций*
При проверке герметичности выявляют, какие трубки текут, внешние, расположенные по периметру секции, или внутренние. Если текут трубки внутренних рядов, секцию снова опрессовывают, но уже воздухом. Для этого снимают с нее один, а если нужно и второй коллектор, срезав паяный шов на станке или газовой горелкой. После этого секцию монтируют в корпусе приспособления (рис. 2.47). Отверстия ж не снятого с секции коллектора заглушают. Чтобы определить поврежденное место, корпус приспособления устанавливают вертикально. Сверху трубки секций заполняют водой. Через кран в полость корпуса приспособления подводят сжатый воздух (0,1—0,15 МПа). По выходу пузырьков воздуха определяют поврежденное место.
Повреждения типа в внешних трубок, т. е. трубок, расположенных по периметру секции (см. рис. 2.46), устраняют пайкой без съемки коллектора секции, а трещины по паяному шву между трубной коробкой и трубками (типа а) — со съемкой коллектора. Трещины, обрывы внутренних и внешних трубок, у которых повреждения типа б расположены на расстоянии более 10 мм от трубной коробки, устраняют пайкой отверстий трубок с обоих концов, т. е. трубки заглушают.
Если повреждение перепайкой устранить не удается или число заглушенных трубок превышает норму [24, 25], секцию ремонтируют с заменой трубной коробки 2 и усилительной доски 3 (см. рис. 2.46). Для этого ножовкой с механическим приводом обрезают все трубки на расстоянии 4—5 мм от усилительной доски* Измеряют активную длину трубок секции, если она меньше нормы, секцию бракуют. Если их длина в пределах нормы, то приступают к подготовительным операциям. Снимают с обрезанных концов трубок по пять-шесть охлаждающих пластинок, концы труб тщательно очищают от старого припоя и окислов шабером, гидроабразивным или пневмообразивным способом (см. п. 2.2). Запасную трубную коробку и усилительную
Рис. 2.46. Повреждения секции радиатора холодильника тепловоза:
1 — коллектор; 2 — трубная коробка; 3 — усилительная доска;
4 — трубка
92
Рис. 2.47. Приспособление для опрессовки секции радиатора (без одного коллектора) :
1 — резиновая прокладка; 2 — корпус; 3 — секция радиатора; 4 — кран для выпуска воздуха; 5 — трубка для подвода воздуха
доску после очистки соединяют .между собой заклепками и надевают_на ^трубки секции таким образом, чтобы концы трубок выступали на 1,5—3,5 мм над решеткой трубной_коробки. При этом следует иметь в виду, что высота трубных коробок, поставляемых в запас, несколько больше номинальных размеров (примерно на 25—30 мм). Делается это для того, чтобы сохранить номинальную длину секции после^ обрезки трубок.
Процесс пайки^трубок к трубной коробке ^медно-фосфористым припоем (92,35—90,75% меди, 6—8% фосфорами 1,65—Ь25%_серебра) осуществляют в таком порядке* Места спая протравливают 50%-ным водным раствором серной кислоты в течение 6—8 мин, нанося раствор мягкой^волосяной щеткой, а затем промывают сначала холодной, а затем нагретой до 80—90° С водой* Подготовленные таким образом поверхности флюсуют, т. е. покрывают технической бурой (Na2B4O2), которую затем расплавляют газовой горелкой. Секцию устанавливают наклонно под углом 4—6°. Пайку начинают с верхнего ряда трубок. Припой благодаря наклону секций растекается тонким слоем по поверхности и заполняет зазоры между трубками и трубной коробкой, создавая плотный паяный шов. Для лучшей пайки и равномерного распределения припоя прогрев места спая ведут, перемещая газовую горелку вокруг каждой трубки. При пайке следят, 93
Рис. 2.48. Кантователь для ремонта секций радиатора:
J — корпус; 2 — фиксатор; 3 — секция радиатора; 4 — обхват; 5 — ограничитель; 6 — винт
чтобы припой и флюс не затекали в трубки. После окончания пайки концы трубок раздают оправкой до номинального размера.
Качество пайки проверяют в приспособлении (см. рис. 2747). Дефекты пайки устраняют перепайкой. После этого секцию вместе с предварительно пригнанными коллекторами монтируют на кантователе (рис. 2.48) , обеспечивающем правильное расположение коллекторов на секции, когда привалочные их поверхности лежат в одной плоскости, а длина секции равна номинальному размеру. Кантователи изготовляют двух размеров для секций длиной L ~ 1356 мм и L = 686 мм. Кантователь дает возможность поворачивать секции в процессе припайки коллекторов к трубным коробкам. Пайку коллекторов ведут среднеплавкими медноцинковыми припоями. Собранную секцию снова опрессовывают водой, а затем проверяют ее пропускную способность по времени протекания определенного количества воды через секцию. Это время регламентируется Правилами ремонта [24, 25J.
2.4.9. Выбор рационального способа восстановления деталей
Прежде чем приступить к восстановлению той или иной детали, сборочной единицы или соединения, приходится решать как технические, так и экономические вопросы. К техническим вопросам относятся конструктивно технологические особенности ремонтируемого объекта, как тот или иной способ восстановления будетй.удовлетворятьл условиям эксплуатации, а к экономическим — эффективность восстановления.
Конструктивно-технологические особенности сборочных единиц и деталей определяются: а) их структурными^ характеристиками — формой, размерами, материалом, термообработкой, точностью&изготовления, шероховатостью и твердостью поверхности, характером сопряжения (зазор, натяг, разбег и др.); б) условиями работы — величиной и характером нагрузки, видом трения, величиной и характером износа. Знание этих* особенностей^ позволяет ^установить^ какие из деталей или соединений могут восстанавливаться теми или инымиз способами.
Способы восстановления деталей, их преимущества и недостатки были рассмотрены выше. Наиболее рациональными из них, видимо, будут те, которые обеспечивают наибольшую долговечность и взаимозаменяемость восстановленной детали, а также возможность ремонта 94
тех или иных соединений путем простой замены деталей. В ремонтной практике для восстановления номинальных размеров и правильной формы изношенных поверхностей деталей чаще прибегают к металлопокрытиям. Наибольшая прочность сцепления металлопокрытий с основным металлом достигается при наплавке (электрической, газопламенной, вибродуговой), несколько ниже — при электролитических способах наращивания, наименьшая — при металлизации.
Стоимость восстановления зависит от мощности и специализации ремонтных предприятий, степени совершенства технологии, организации производства и оснащенности его технологическими средствами. На мощных предприятиях с большой годовой программой ремонта деталей могут быть использованы более прогрессивная технология и организация производства. Вопрос о целесообразности восстановления деталей может быть решен на основе следующей зависимости [18]:
7ИР == ШП — кДв,
где Л4р — расходы на ремонтные материалы в процентах от полной себестоимости восстановления деталей Св;
МП — расходы на материалы и полуфабрикаты в процентах от полной себестоимости изготовления деталей Си;
Ди — расходы на заработную плату в процентах от полной себестоимости изготовления деталей Си;
к — коэффициент, зависящий от соотношения накладных расходов при производстве и при восстановлении деталей данного наименования.
При выборе способа устранения тех или иных повреждений деталей можно руководствоваться критериями применимости и долговечности и технико-экономическим критерием [18, 32].
Критерий применимости описывается функцией
(т \
Фд; И77д; 2 > )
z=i /
где Мд — материал детали;
Фд, — форма и диаметр восстанавливаемой поверхности детали;
— износ детали, подлежащей восстановлению;
Яд — величина и характер воспринимаемой деталью нагрузки: т
S Tt — сумма технологических особенностей способа, определяющих об-/«=1 ласть его рационального применения*
Критерий применимости позволяет из существующих способов устранения повреждения выбрать те, которые наи лучшим образом "подходят для восстановления данной детали.
Критерий долговечности определяется как функция = fl (^и> ^сц)>
где кв, кСп — коэффициенты износостойкости, выносливости, сцепляемости* Критерий долговечности определяет работоспособность восстанавливаемых деталей. Он выражается через коэффициент долговечности кд, под которым понимается отношение долговечности восстановленной детали к долговечности такой же новой детали.
Технико-экономический критерий— функция двух аргументов:’
где кп — коэффициент производительности способа;
Э — показатель экономичности способа»
g 95
Глава 3
ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА МЕХАНИЧЕСКИХ ЧАСТЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ
3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВЫХ СОЕДИНЕНИИ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ
Тепловозы, как и многие другие изделия машиностроения, состоят в основном из однотипных сборочных единиц, выполненных из однотипных соединений и частично однотипных деталей. Эти однотипные сборочные единицы и соединения выполняют аналогичные функции независимо от того, в каких составных частях изделий они находятся. Они как бы «нейтральны» и могут находиться как в составных частях тепловозов, электровозов, вагонов, так и в других изделиях машиностроения. Различие будет лишь во внешнем конструктивном оформлении той или иной сборочной единицы или соединения.
По технологическим признакам типовые сборочные единицы и соединения классифицируют следующим образом [21] и ГОСТ 23887—79.
Механические части оборудования тепловоза:
соединения— прессовые, резьбовые, с деталями, базирующимися на плоскостях, конические разъемные подвижные, конические разъемные неподвижные, шлицевые, шпоночные, клепаные, сварные, паяные, клиновые, развальцованные, штифтовые и др.
сборочные единицы — с подшипниками качения, с разъемными подшипниками скольжения, с неразъемными подшипниками скольжения, с цилиндрическими деталями, движущимися возвратно-поступательно,гс резиновыми деталями, с различными сальниковыми уплотнениями;
передачи — зубчатая, ременная;
детали — витые цилиндрические пружины, валы, втулки. Токопроводящие части оборудования тепловоза;
электрические контактные соединения — разборные, неразборные и разъемные.
«Нейтральность» этих сборочных единиц и соединений очевидна и не требует доказательств (табл. 3.1). Практика эксплуатации не только тепловозов, но и других машин показывает, что большинство повреждений, за исключением повреждений аварийного характера и вызванных химико-тепловым воздействием возникает, как правило, в перечисленных типовых'сборочных^едипицах ^соединениях, при’этом^ отказов работе каждой типовой сборочиой единицьГили типового соединения наступает при возникновении характерных, присущих только"им повреждений. Например, отказ в работе шлицевого соединения наступает из-за изно с а и л и "смятия "шлицев; потер я" р аботоспособностиЪу б-чатой передачи - возникает^ в результате усталостного изнашива ния зубьев. Соединения" с прессовой посадкой 'выходят г"из ’"стро* из-за ослабления деталей в посадке, подшипники скольжения — из-за износа деталей, разборные электрические контактные соединения — вследствие ослабления крепления контакт-деталей и т. д.
96
Таблица 3.1
Типовые соединения и сборочные единицы некоторых механических и токопроводящих частей оборудования тепловоза ТЭЗ
Соединения или сборочная единица Число соединений или деталей, шт.
6 S W «к *&<§§§§ □ С О <Р со SJ Вертикальная передача^ с торсионным валом Форсунка дизеля Тяговый электродвигатель ЭДТ-200Б Контактор электропнев-матический Рессорное подвешивание тележки
Механические части Резьбовое соединение Прессовое соединение Коническое разъемное подвижное соединение Коническое разъемное неподвижное соединение Шлицевое соединение Шпоночное соединение Соединение с деталями, базирующимися па плоскостях Сборочная единица с резинометаллическими деталями Клепаное соединение Сборочная единица с подшипниками качения Сборочная единица с неразъемными подшипниками скольжения Сборочная единица с разъемными подшипниками скольжения Сборочная единица с цилиндрическими деталями, движущимися возвратно-поступательно Сборочная единица с сальниковыми уплотнениями Зубчатые передачи Токопроводящие части Неразборное контактное соединение Разборное контактное соединение Разъемное контактное соединение 10 и 2 3 1 1 1 100 24 1 3 5 3 6 2 6 1 1 2 2 114 22 1 8 2 372 36 12 98 13 2 2 4 9 9 1 8 25 7 124 96 12 96
4 Зак. 1284
97
Время возникновения, степень того или иного повреждения зависят от характера воспринимаемых нагрузок, наработки, условий эксплуатации, тех или иных нарушений, допущенных в уходе и ремонте. Таким образом, технологические операции по разборке, контролю, восстановлению и сборке каждой типовой сборочной единицы или типового соединения идентичны. Они отличаются в отдельных случаях только в зависимости от материала, термообработки, характера повреждения, прочности деталей, а также от имеющихся технологических средств предприятия и экономической целесообразности применения того или иного способа восстановления.
В учебнике описание ремонта каждого типового соединения или типовой сборочной единицы тепловоза ведется по следующей схеме. Сначала приводится характеристика сборочной единицы или соединения, основные повреждения, возникающие в них в эксплуатации. Затем даются основные технологические рекомендации по разборке, контролю, восстановлению работоспособности или исправности и, наконец, сборке. Все это сопровождается примером ремонта наиболее ответственной сборочной единицы или соединения тепловозов.
3.2. РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Резьбовые соединения — соединения составных частей изделий с применением деталей, имеющих резьбу (шпилька — деталь — гайка, болт — деталь, болт — гайка). Основные повреждения резьбовых частей деталей: вытягивание, смятие и срыв резьбы и ее износ по диаметру. Эти повреждения вызывают потерю прочности и неподвижности деталей в соединениях, нарушение ориентированного положения деталей и т. д.
Срыв, значительное смятие и вытягивание резьбы легко можно обнаружить визуально. Износ и незаметное на глаз смятие резьбы определяют по тому, как ввинчивается гайка, болт или шпилька, а также по величинам качки или осевого перемещения сопрягаемых деталей; более точно эти неисправности определяются, предельными резьбовыми калибрами класса 8g для болтов и 7G — для гаек (ГОСТ 16093—81).
Разборка. Если при отвертывании гайки или болта приходится прилагать слишком большое усилие, проверяют, не осталось ли в стопорном отверстии части шплинта. Усилие отвертывания при разборке обычно выше, чем усилие завертывания, что объясняется «схватыванием» металлов сопрягаемых деталей, образованием на них коррозии, «пригоранием», особенно поверхностей, покрытых маслом и топливом. В этих случаях полезно резьбовые соединения, особенно находящиеся в экипажной части, у выпускного тракта дизеля и т. п. до разборки обложить на некоторое время тампонами, обильно пропитанными керосином. Перед отвертыванием обстукивают гайку (головку болта) кругом по граням молотком из меди, подставив под противоположную грань гайки молоток или какую-либо деталь со значительной массой. Если деталь закреплена несколькими болтами или гайками, то во избежание ее коробления сначала ослабляют все болты и гайки, а затем отвертывают их полностью. При разборке трубопроводов для пре-98
Рис. 3.1. К удалению конца оборванной шпильки или болта из отверстия:
а — при помощи зубчатой оправки; б — болтом с левой резьбой; в — приваркой гайки
дотвращения их скручивания, а также при отвертывании контргаек пользуются одновременно двумя гаечными ключами. Соединения, находящиеся под действием дополнительной нагрузки, создаваемой пружиной (сборочные единицы рессорного подвешивания тележки, пружина серводвигателя регулятора частоты вращения дизеля и т. п.) перед разборкой разгружают, чтобы обеспечить безопасность работ.
Для удаления оборванной заподлицо шпильки (болта) в ней
просверливают отверстие, нарезают метчиком левую резьбу и завертывают болте левой резьбой (рис. 3.1,6) или в отверстие забивают оправку (зубчатую, трехгранного или квадратного сечения) (рис.^3.1, а), которыми вывертывают находящийся в детали остаток шпильки (болта). Можно также воспользоваться технологической гайкой, приварив ее к торцу оставшейся шпильки Дрис. 3.1, в). Чтобы облегчить вывинчивание поврежденной шпильки из алюминиевой детали, производят быстрый местный нагрев детали в районе поврежденной шпильки. Во многих случаях остаток оборванной шпильки удается извлечь электро-эрозионным сверлением медным электродом.
Восстановление. С учетом прочности деталей, экономической целесообразности и имеющихся технологических средств ремонтного предприятия для восстановления работоспособности поврежденных резьбовых соединений применяют следующие способы.
Перенарезание резьбы под категорийный ремонтный размер, меньший номинала, у концов валов, силовых шпилек и болтов; под размер, больший номинала, у резьбовых отверстий. Чаще всего уменьшают диаметр резьбовой части у концов валов, не несущих радиальной и осевой нагрузки или не передающих вращающего момента. Например, резьбовой конец вала якоря тягового электродвигателя или коленчатого вала компрессора тепловоза. Если обрабатывается под категорийный ремонтный размер поврежденное резьбовое отверстие, например, под шпильки крепления крышки цилиндра или шпильки у блока дизеля, то новые шпильки изготовляют ступенчатыми (рис. 3.2, в), резьбовая часть, ввертываемая в тело блока, делается большего размера.
Наплавка резьбовой части вала, болта, шпильки или отверстия с последующим нарезанием резьбы номинального размера. Перед наплавкой стачивают не только старую резьбу, но дополнительно еще слой металла, равный одной глубине резьбы. Делается это для того, чтобы при последующей наплавке и нарезании резьбы место соединения основного и наплавленного металла не располагалось по внутреннему диаметру резьбы. Восстанавливать резьбовую часть деталей, работающих со знакопеременной нагрузкой в ответственных сборочных еди-4* 99
ницах, например, у болтов и шпилек крепления крышек коренных и шатунных подшипников^коленчатого вала дизеля, нельзя.
Постановка дополнительной (новой) детали дляА восстановления поврежденных .резьбовых отверстий, особенно в деталях, изготовленных из легких сплавов (корпус воздуходувки или турбокомпрессора, блок дизеля М750 Ji т. п.). При этом’ставят либо дополнительные резьбовые ввертышиДрис. 3.2, а) или резьбовые втулкиДрис. 3.2, б). Как правило, для восстановления ,ста льны х^и чугунных деталей дополнительная деталь изготовляется из^материала той же марки, что^и у восстанавливаемой детали. В отверстия деталей, изготовленных^из легких сплавов, ставят дополнительные детали из стали (обычно сталь 20) Для стальных втулок толщину стенок принимают не менее 2 мм,для чугунных — не менее 4 мм. Для большей надежности дополнительные резьбовые втулки, установленные на прессовой посадке, стопорят винтами или штифтами.
Замена поврежденного резьбового конца вала (силовых или аикер-ных шпилек) новой резьбовой частью, изготовленной из металла той же марки, что и ремонтируемый вал.
Нарезание новых резьбовых отверстий рядом со старыми с последующей заваркой старых отверстий или заделкой их резьбовыми пробками.
Сборка. Технологический процесс сборки любого одно- или многорезьбового соединения состоит из нескольких последовательных операций: проверки размеров и ориентированного положения деталей, завинчивания и затяжки гаек или болтов, стопорения.
Проверка размеров и ориентированного положения деталей.
Особенно важна проверка глубины несквозных резьбовых отверстий и длины резьбовой части болтов. При закреплении двух деталей (например, полюса в остове электрической машины) нельзя ввертывать болт номинального размера в уменьшенное по глубине несквозное резьбовое отверстие или болт с уменьшенной длиной резьбовой части. Погрешности, возникающие при нарушении этих условий, проиллюстрированы на рис. 3.3, где показано положение окончательно затянутого болта номинального размера, ввернутого в несквозное резьбовое отверстие номинальной глубины (рис. 3.3, а) и такого же болта в отверстие с уменьшенной против чертежа глубиной (рис. 3.3, б).
Рис. 3.2. к восстановлению поврежденных деталей резьбовых соединений: а — резьбовым ввертышем; б — резьбовой втулкой; в — ступенчатой шпилькой
100
Рис. 3.3. К сборке резьбового соединения
На рис. 3.3, в изображен болт с уменьшенной против чертежа резьбовой частью, ввернутой в резьбовое отверстие. Закрепляемые детали, показанные на последних двух рисунках, в лучшем случае могут быть только^прижаты друг к другу, а пружинные шайбы, помещенные под головками болтов, лишь слегка будут обжаты, так как болт либо упрется в дно отверстия, либо в нижнюю деталь.
Смонтированный^ остове тягового электродвигателя с такими нарушениями верхний полюс через небольшой пробег тепловоза вследствие ослабления крепления и обрыва болтов падает на якорь при движении тепловоза. Такие аварии чаще наблюдаются в зимнее время, когда вибрация частей экипажной части увеличивается из-за возрастания жесткости железнодорожного полотна. В большинстве случаев проверить надежность закрепления деталей такого типа путем обстукивания болта, щупом или другим способом не удается. Правильное закрепле-
ние такого соединения можно гарантировать лишь в том случае, если предварительной проверкой установить соответствие размеров резьбовых частей деталей чертежу.
Не менее существенно следующее требование. Сопрягаемые поверхности гайки (головки болта) и зажимаемой ею деталей должны быть па-
раллельны между собой, что достигается только в том случае, если ось резьбы гайки, болта, а также оси резьбового или гладкого отверстия (под призонный болт) в соединяемых деталях перпендикулярны к их опорным поверхностям. К чему может привести нарушение этого условия, показано на рис. 3.4, где изображен шатунный подшипник дизеля, предварительно стянутый шатунными болтами «до упора». Как видно из рисунка, гайка и головка болта касаются шатуна и крышки только одной стороной, что можно легко проверить щупом или по отпечатку краски на торце гайки или головки болта. Если такую гайку затянуть окончательно, то произойдет изгиб болта. Это чрезвычайно опасная погрешность крепления и особенно ответственных, тяжело нагруженных соединений, таких,
Рис. 3.4. К сборке шатунного подшипника коленчатого вала
как крышки шатунных подшипников коленча-
дизеля
101
того вала, цилиндровые ^крышки, адаптеры форсунок цилиндровых втулок и т. п> Опыт показывает, что обрывы шпилек или болтов, возникновение трещин в деталях: являются следствием именно такой неточности сборки. Поэтому ^не случайно в Правилах ремонта тепловозов [24] сказано: «Проверить прилегание по краске головок болтов и гаек к опорным поверхностям шатуна. Допускается не более двух разрывов отпечатка по окружности длиной не более 3 мм каждый'».
В общем случае неперпендикулярность шпилек, ввернутых в деталь, к опорной ее поверхности допускается не более 0,2 мм на длине 100 мм/а допустимое биение торца гайки (головки болта) не более 0,01 диаметра описанной окружности. Запрещается подгибать (выправлять) перекошенную шпильку, так как она при этом деформируется у корня и может дать трещину и оборваться во время затяжки или, что значительно хуже, в процессе эксплуатации.
Проходные отверстия под болты или шпильки у соединяемых деталей при относительном их смещении, не допускающем постановки деталей номинального размера, исправляют путем рассверловки, развертывания или наплавки. При наплавке отверстия обрабатывают под номинальный размер. Раздача отверстий оправкой недопустима.
Завинчивание гаек и болтов. Перед завинчиванием резьбовые части деталей покрывают маслом, применяемым для смазки данного механизма, у ответственных соединений, касторовым маслом, а у работающих в зонах с высокой температурой—графитовой смазкой. Если по требованиям чертежа под гайку или головку болта подкладывается плоская шайба, то проверяют ее поверхность. Она должна быть ровной, плоскостной, без заусенцев. Если сопрягаемые детали изготовлены из легких сплавов или меди, то под гайки или головки болтов, как правило, помещают стальные шайбы, предотвращающие врезание гаек или головок болтов в тело деталей.
Затяжка гаек или болтов. Операция затяжки одно- или многорезьбового соединения состоит из предварительной, так называемой затяжки «до упора», создания «жесткости» в соединениях деталей и окончательной затяжки.
Затяжка любой гайки (или болта) «до упорам т. е. до момента, когда для дальнейшего ее поворота нужно резко увеличить усилие, прилагаемое к ключу с рукояткой длиной 300 мм. Такая затяжка необходима для определения «стартового» положения гайки, с которого нужно начинать окончательную затяжку. Особенно это важно при ручной затяжке.
«Жесткость» в соединении деталей создается предварительной одно-, двукратной перетяжкой (затяжка-отпуск) крепежных деталей от большого усилия. При этом достигается сглаживание мелких дефектов в резьбовой части, неровностей и волнистости прокладок, помещаемых между деталями, сминание небольших заусенцев, забоин и случайно попавших между деталями загрязнений. Пренебрежение казалось бы ненужной двукратной затяжкой и отпуском из-за стремления ускорить процесс сборки приводит к нежелательным последствиям, так как не-устраненные неровности, особенно у деталей, испытывающих знакопеременные нагрузки при работе, постепенно сглаживаются и соедине-102
Рис. 3.5. Схема последовательности затяжки гаек динений
(болтов) многорезьбовых сое-
ние теряет «жесткость», возникает вибрационное размыкание стыков деталей и соединение постепенно слабеет. Часто после разборки шатунных подшипников, разъединения поршня дизеля со вставкой (Д100) можно наблюдать наклеп на контактирующих поверхностях деталей (шатуна и его крышки, головки поршня, прокладок, вставки или верхней плиты). То же самое происходит и в местах крепления коллекторных болтов якорей тяговых электрических машин, частей вертикальной передачи в отсеке блока дизеля Д100 и т. п. Наиболее вероятной причиной возникновения наклепа в перечисленных случаях является затяжка гаек и болтов без создания предварительной «жесткости» в соединении.
Окончательная затяжка гаек (или болтов) двух или более резьбовых соединений ведется в строго определенной последовательности с постепенным увеличением усилия затяжки. Правильная последовательность гарантирует доброкачественность сборки, исключает возможные перекосы и деформации деталей. На практике чаще приходится сталкиваться с креплением гаек (болтов), расположенных по квадрату, окружности или по прямоугольному контуру (рис. 3.5). В первом случае гайки затягивают крест-накрест попарно, считая в каждой паре гайки, расположенные на концах одной диагонали (рис. 3.5, а). В такой последовательности крепят, например, гайки шатунных подшипников (Д50) или гайки крепления головки поршня (Д49).?
Особую пунктуальность соблюдают при креплении многорезьбовых соединений, расположенных по прямоугольному контуру. В этих случаях затяжку начинают с гаек (болтов), находящихся в средней части, затем крепят пару соседних справа и пару соседних слева (рис. 3.5, 6), постепенно приближаясь к крайним парам гаек. Так поступают при сборке коренных подшипников коленчатых валов дизелей, монтаже плит жесткости на блоке дизеля Д100, соединении блока с картером дизеля Д50 и т. д.
Порядок затягивания гаек (болтов) по окружности показан на рис. 3.5, в, г. Так затягивают гайки крепления цилиндровых крышек дизеля Д50 или болтов крепления подшипниковых щитов тягового электродвигателя.
Однако важна не только последовательность, но и постепенность увеличения усилия затяжки гаек (болтов). Гайки затягивают постепенно, т.е. сначала" затягивают все гайки в нужной последовательности, предположим, на одну треть усилия затяжки от положения «до упора», затем еще на треть и, наконец, окончательно заданным усилием, Это правило соблюдают как при затяжке*гаек предельным и дина-
103
мометрическими ключами и гайковертами, так и вручную. Нарушение порядка окончательной затяжки гаек (болтов), например, крышек коренных подшипников коленчатого вала или плиты жесткости блока (Д100), неминуемо ведет к деформации блока, потере соосности и ступенчатости гнезд подшипников, нарушению параллельности осей цилиндров.
Каким должно быть усилие затяжки гаек и болтов? В общем случае максимальный момент, создаваемый на ключе при затяжке, должен быть не более [21] Л4тах=0,1 d3cr, где о — предел прочности материала болта или шпильки; d—диаметр болта или шпильки.
Чрезмерная затяжка резьбового соединения приводит к сминанию резьбы, ее вершины смещаются, образуя так называемую «елочку», а в отдельных случаях к обрыву болтов и шпилек (особенно диаметром меньше 14 мм).
На усилие затяжки резьбового соединения влияют повторяемость сборки, состояние сопрягаемых поверхностей гайки (болта) и детали, жесткость скрепляемых деталей, состояние и вид покрытия резьбы. Так, коэффициент трения деталей без покрытия выше, чем у оксидированных и фосфатированных, но ниже, чем у оцинкованных. При разработке технологии сборки ответственных резьбовых соединений ремонтируемых объектов учитывают износ граней головок болтов и гаек, износ резьбы и другие мелкие повреждения крепежных деталей, повторно используемых при ремонте.
Момент затяжки можно контролировать специализированными ключами: предельными, автоматически выключающимися при достижении определенного момента затяжки и динамометрическими с указателем прилагаемого момента’при затяжке. Контроль момента затяжки можно вести также по повороту гайки (болта) на определенный, заранее установленный угол, по удлинению болта или деформации тарированной пружинной шайбы. В зависимости от расчетного момента затяжки и допустимой деформации скрепляемых деталей эти величины устанавливают путем затяжки резьбового соединения динамометричоским ключом.
Рассмотрим для примера, как рекомендуется затягивать вручную гайки крепления крышки цилиндра дизеля Д50. Сначала завинчивают все гайки «до упора», а затем для создания «жесткости» еще на 1—1,5 грани в два-три приема в последовательности, показанной на рис. 3.5, в. После чего все гайки отвертывают и вновь завертывают «до упора». Лишь после этого приступают к окончательной их затяжке. Для этого все гайки поворачивают на 1—1,5 грани в два-три приема в той же последовательности. Такой же порядок соблюдают и при затяжке болтов крепления подшипниковых щитов остова тягового электродвигателя.
В отдельных случаях момент затяжки гаек (болтов) устанавливают не расчетным, а опытным путем по допустимой деформации деталей. Например, допустимая деформация деталей у форсунки дизеля определяется качеством распыливания ею топлива, у топливного насоса — уменьшением его плотности (т. е. возрастанием утечки топлива между его деталями), у поршня дизеля — по степени овализации направляющей части и т. п, 104
Стопорение деталей резьбовых соединений. Для сохранения стабильности затяжки и предупреждения самопроизвольного отвертывания крепежных деталей^ применяют различные способы ;их стопорения.|Н а тепловозах чаще всего стопорят^пружинной шайбой, раз-водным^шплинтом, винтом, проволокой и в. отдельных^ случаях контргайкой (рис. 3.6). g
Пружинная шайба должна обладать достаточнойJ упругостью. При правильной сборке шайба полностью прилегает к опорным поверхностям детали и гайки или золовки болта (см. рис. 3.3, а).
Разводной шплинт должен сидеть в отверстии болта или шпильки плотно, а его головка должна утопать в прорези гайки так, чтобы
Рис. 3.6. Схема стопорения гаек (болтов) многорезьбовых соединений проволокой
шплинт работал на срез полным сечением; короткий конец шплинта загибают и плотно прижимают к торцу болта или шпильки, а длинный — к грани гайки. При несовпадении отверстия под шплинт с прорезями гайки ее подтягивают, но не отвертывают. Завязанная контрящая проволока не должна иметь свободного перемещения.
3J3. ПРЕССОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Прессовые соединения — соединения составных частей изделия с гарантированным натягом. Натяг создается^благодаря тому, что охватываемая деталь имеет больший размер, чем отверстие охватывающей детали. Такие соединения имеются у многих сборочных единиц тепловоза, например колесной пары (ось — центр, центр — бандаж, ось — зубчатое колесо), сборочных единиц с подшипниками качения, разъемными и неразъемными подшипниками скольжения,5 цилиндровой втулки дизеля Д100 (втулка — рубашка’втулки) и т. п.
Потеря работоспособности нормально собранного прессового соединения вызывается ослаблением деталей в'посадке (потерей неподвижности) и чаще всего у соединений, детали которых длительно испытывают при работе^ударную или циклическую нагрузку, например, вкладыши коренных и шатунных подшипников.
В случае ослабления деталей в посадке в одних случаях происходит наклеп на сопряженных поверхностях, в других — проворот одной детали относительно другой, а в отдельных случаях появляются задиры на сопрягаемых поверхностях.
Ослабление деталей в посадке можно определить по внешним'при-знакам (без разборки), в процессе разборки и после разборки соединения. Внешними признаками во многих случаях могут служить смеще-
105
Цйе контрольных рйсок, например, на бандажах и центрах колесной пары, смещение стыков вкладышей относительно разъема корпуса коренного или шатунного подшипника коленчатого вала дизеля, скопление грязи в виде валика или ржавчины в местах соединения деталей, особенно в сборочных единицах экипажной части тепловоза.
В некоторых случаях ослабшая посадка легко определяется обстукиванием деталей молотком. Ослабление узнают по звуку низкой тональности (при высокой тональности посадка нормальная) или по еле уловимому смещению одной детали относительно другой по «отдаче в руку».
В этом случае деталь обстукивают по одному торцу, например, торцу вкладыша подшипника коленчатого вала дизеля, а к другому торцу того же вкладыша прикладывают палец.
Для определения ослабления деталей в посадке часто пользуются индикаторами. Например, индикаторным приспособлением (рис. 3.7) определяют ослабление посадки ступицы на конце верхнего вала вертикальной передачи дизеля Д100. Стойку 1 приспособления монтируют на ступице, а измерительный стержень индикатора 2 упирают в гайку 4, навернутую на вал. Коленчатые валы дизеля поворачивают на 15—20° вначале в одну, а затем в другую сторону. При нормальной посадке стрелка индикатора не будет отклоняться.
В процессе разборки ослабление ^посадки деталей узнают по усилию распрессовки, а после разборки (разъединения) — по наличию наклепа, засветлений, коррозии, а также путем микрометража, т. е.
Рис. 3.7. К проверке ослабления деталей в посадке при помощи индикатора:
1 — струбцина со стойкой; 2 — индикатор рычажный; 3 — ступица; 4 — гайка; 5 — муфта
обмера сопрягаемых поверхностей деталей.
Разборка. Разъединение деталей прессовых соединений можно вести тремя способами: холодным, горячим и нагнетанием масла. При холодном способе используют различные винтовые и гидравлические съемники, пневматические и гидравлические прессы (рис. 3.8). При горячем способе охватывающую деталь соединения быстро нагревают тем или иным путем, чтобы она расширилась и произошло ослабление посадки. Способ нагнетания масла заключается в том, что в зону сопряжения деталей подается масло под большим давлением.
Холодный способ наименее совершенен , так как при его применении не исключены случаи задира сопрягаемых поверхностей. Кроме того, повторяемость разборки и сборки соединения сокращается из-за потери натяга вследствие
106
Рис. 3.8. Винтовые приспособления и гидравлический пресс для разъединения деталей прессовых соединений:
a, б, в — винтовые съемники для спрессовки зубчатого колеса, крыльчатки и вала водяного насоса; г — передвижной гидравлический пресс для снятия деталей с нижнего коленчатого вала дизеля Д100; 1— стеллаж; 2 — нижний коленчатый вал; 3—антивибратор; 4 — сменный съемник; 5 — гидроцилиндр; 6 — распределительный кран; 7 — электродвигатель;
8 — насос
сглаживания шероховатости сопрягаемых поверхностей. Поэтому когда деталь может быть выпрессована в обе стороны, например втулка верхней головки шатуна дизеля или другая втулка без заплечиков в сквозном отверстии, ее выпрессовывают в направлении запрессовки. В этом случае требуется меньшее усилие для разъединения и лучше сохраняются микронеровности на сопрягаемых поверхностях деталей.
Наилучшие результаты достигаются, когда прессовые соединения разъединяют горячим способом или нагнетанием масла. При этом практически устраняется трение между деталями, а шероховатость сопрягаемых поверхностей деталей сохраняется, что позволяет увеличивать повторяемость разборки и сборки соединения. К горячему способу прибегают тогда, когда охватывающая деталь имеет меньшую массу, чем охватываемая, или теплопроводность металла охватывающей детали выше, чем у охватываемой, например, бандаж—центр колесной пары, алюминиевое колесо — стальной вал ротора турбокомпрессора, внутреннее кольцо буксового роликового подшипника — шейка оси колесной пары и т. д.
107
Быстрый нагрев охватывающей детали ведется путем индуктирования в ней вихревых токов (индукционный нагрев) или газопламенным способом. В первом случае деталь для нагрева помещают в сильное электромагнитное поле индуктора (рис. 3.9), а во втором — нагрев ведется мощными газовыми горелками. Трущиеся детали сборочных единиц с подшипниками после индукционного нагрева размагничивают.
Разъединять детали прессовых соединений во многих случаях целесообразно нагнетанием масла, т. е. путем подачи масла под давлением 150—250 МПа в места сопряжения деталей. Для этой цели в охватываемых деталях предусматривают каналы и кольцевые канавки, по которым подается масло к сопрягаемым поверхностям. Как происходит разъединение деталей в этом случае, видно на рис. 3.10. Сопряженные детали находятся под контактным (первоначальным) давлением, созданным запрессовкой (рис. 3.10, а); после нагнетания масла его давление сравнивается с контактным (рис. 3.10, б); когда давление масла превысит контактное (рис. 3.10, в), оно начинает проникать между сопрягаемыми поверхностями деталей и почти полностью их отделяет. Охватывающая деталь как бы «всплывает». Приложив небольшое осевое усилие к охватывающей детали, ее легко демонтировать.
Для нагнетания'масла пользуются ручными и винтовыми прессами или плунжерными насосами (рис. 3.11). В некоторых случаях для по-
Рис. 3.9. Универсальный индукционный нагреватель для съемки внутренних колец буксовых роликовых подшипников тепловоза:
/ — клеммная коробка; 2 — маглитопровод; 3 — катушка; 4 — сменное кольцо
108
Рис. 3.10. Характер распределения давления между сопрягаемыми поверхностями деталей прессового соединения при разборке способом нагнетания масла
вышения давления к нагнетательной системе присоединяют мультипликатор. Давление масла между сопрягаемыми деталями повышают медленно (в течение 4—8 мин) с тем, чтобы дать возможность маслу просочиться между сопрягаемыми поверхностями деталей и равномерно их деформировать. Давление масла, контролируемое манометром, не должно превышать значения, указанного в технологической инструкции по разборке данной сборочной единицы. В противном случае возможна пластическая деформация деталей, особенно охватывающей. В случае обильного просачивания масла между деталями и когда соединение не разъединяется, применяют более вязкие масла (МС20, МК20).
При демонтаже запрещается ударять по снимаемой детали, а чтобы деталь^в момент соскока недфичинила травмы окружающим, вал устанавливают вертикально или деталь предварительно укрепляют в амортизирующем захвате или на пути ее соскока устанавливают упорную шайбу. При всех случаях руки рабочего не должны находиться в зоне снимаемой детали.
Восстановление. Внешние признаки на поверхностях сопряжения деталей могут сигнализировать об ослаблении деталей в посадке. Сте-
Рис. 3.11. Ручной винтовой пресс (а) и плунжерный насос высокого давления (б) для разъединения деталей прессовых соединений способом нагнетания масла:
1 — шейка оси колесной пары; 2 — сменный наконечник; 3 — винтовой пресс; 4 — рычаг; 5 — плунжер; 6 — корпус; 7 — поршень; 8 — масляный резервуар; 9 — шток поршня
109
пень же ослабления и искажения цилиндрической формы деталей узнают путем их обмера. Измерение диаметров отверстий охватывающей или охватываемой деталей ведут как минимум в двух поясах I-II и двух перпендикулярных плоскостях а — а, б—б (рис. 3.12, а, б). В тех случаях, когда детали прессового соединения состоят из половинок, например детали разъемных подшипников скольжения, определяют разность Д/г между длинами полуокружностей контактирующих поверхностей охватывающей и охватываемой деталей (рис. 3.12, в). Удвоенное значение Д/г принимается за натяг в соединении (при положительном значении Д/г) или за отсутствие натяга (при отрицательном значении Д/г).
Измеряют Д/i в приспособлении (рис. 3.13), поверхность ж сменного ложа 3 которого имитирует половину контактирующей поверхности охватывающей детали, например корпуса коренного или шатунного подшипника коленчатого вала дизеля. Чтобы измерить Д/i, половинку охватываемой детали 5 помещают в ложе приспособления так, чтобы одна ее сторона упиралась в ограничитель 4, а другая, выступающая часть, расположилась под штоком поршня 7 пневматического цилиндра. После подачи сжатого воздуха поршень пневмоцилиндра опускается и концом своего штока определенным усилием плотно прижимает половинку охватываемой детали к ложу. Величина Д/i измеряется индикатором 6. После возвращения поршня в первоначальное положение охватываемая деталь выталкивается из ложа тягой 8, шарнирно связанной с рукояткой 10. Описанным способом измеряют Д/i у новых вкладышей шатунных и коренных подшипников тепловозных дизелей при их изготовлении на заводе. Для каждого типа подшипника изготовляется соответственно и сменное ложе.
В зависимости от степени ослабления или повреждения сопрягаемых поверхностей деталей нормальную посадку деталей прессового соединения восстанавливают одним из следующих способов.
Если сопрягаемые поверхности деталей не имеют повреждений (задира, наклепа, искажения формы и т. п.), то нормальную посадку восстанавливают наращиванием сопрягаемой поверхности одной из деталей. Наращивают поверхность той детали, которая более технологична в обработке, т. е. когда для того или иного процесса наращивания нет необходимости изготовлять особые приспособления, а можно использовать имеющееся оборудование. Например, ослабление посадки внутреннего кольца буксового роликового подшипника на шейке оси колесной пары устраняют наращиванием поверхности внутреннего кольца подшипника, а не шейки оси колесной пары. Однако ослабление внутреннего кольца шарикоподшипника на валу водяного насоса
DxBa.inbiBci.eHan деталь Охватывающая деталь Охватываемая деталь
I Л а I л а Охватывающая деталь
Рис. 3.12. Схема измерения деталей прессового соединения НО
Рис. 3.13. Приспособление для измерения возвышения Д/z половинок охватываемой детали прессового соединения:
1 — стол; 2 — фиксатор ложи; 3 — ложе сменное; 4—ограничитель; 5 — половинка охватываемой детали; 6 — индикатор со стойкой; 7 — шток поршня; 8 — тяга; 9 — манометр; 10 — рукоятка; 11 — масленка; 12 — регулятор давления; 13 — распределительный воздушный кран; 14—пневмоцилиндр
дизеля целесообразнее устранять наращиванием шейки вала, так как процесс наращивания поверхности внутреннего кольца неразборного шарикоподшипника хромированием, осталиванием или металлизацией намного сложнее, чем наращивание шейки вала.
В тех случаях, когда сопрягаемые поверхности деталей повреждены, но незначительно, поступают следующим образом. Посадочной поверхности одной из деталей придают механической обработкой цилиндрическую форму, а поверхность другой детали наращивают. Иногда наращивают сопрягаемые поверхности обеих деталей, а затем доводят их размеры до номинальных значений.
Выбор способа наращивания зависит от толщины слоя. Если необходимый слой наращивания не превышает 0,20 мм, применяют хромирование, осталивание, меднение, электроэрознонный способ, клеевые составы или металлизацию. Толщина клеевого слоя допускается не более 0,10 мм. При толщине наращиваемого слоя до 0,30 мм пользуются цинкованием, металлизацией, осталиванием, а при слое толщиной более 0,30 мм — осталиванием, металлизацией, электродуго-вой, газовой или вибродуговой наплавкой.
При выборе того или иного способа наращивания учитывают положительные и отрицательные стороны процессов, конструктивно-технологические особенности деталей и степень их повреждения, наличие технологических средств, квалификацию ремонтного персонала.
Ш
Иные способы используют при значительных повреждениях сопрягаемых поверхностей деталей^или когда конструктивно-технологические особенности деталей не позволяют применить тот или^иной*спо-соб наращивания.
Так, ослабление посадки бандажа на центра колесной пары тепловоза устраняют наращиванием обода колесного центра электродуговой наплавкой или постановкой между бандажом и ободом колесного центра прокладки из листовой стали толщиной 1—2 мм [12]. Ослабление и проворот внутреннего кольца роликового подшипника на валу якоря тягового электродвигателя часто приводят^к заметному повреждению шейки вала якоря, глубина рисок, задиров и выработки в отдельных случаях достигает 2—3 мм. Номинальный размер такой шейки восстанавливают при заводском ремонте вибродуговой наплавкой, а при текущем ремонте, кроме того, и постановкой дополнительной стальной втулки на шейку вала толщиной не менее 2 мм. Прессовую посадку различных неразъемных подшипников скольжения, например, втулки в верхней головке шатуна дизеля, втулок подвесок рессорного подвешивания тележек тепловоза или подшипников кулачкового вала в блоке дизеля Д50 и т.п., во многих случаях удается устранить путем осадки.
Сборка. Прочность прессового соединения деталей зависит от правильной формы и шероховатости сопрягаемых поверхностей, величины натяга и способа сборки. При неправильной форме сопрягаемых поверхностей (овальности, конусности и т. п.) напряжения, возникающие при посадке, будут распределены неравномерно по поверхностям сопряжения деталей, что отрицательно сказывается на прочности соединения. Виды посадок и поле их допусков указываются на сборочных или ремонтных чертежах восстанавливаемого объекта. Нужно иметь в виду, что одинаково опасен как увеличенный, так и уменьшенный натяг. Чрезмерный натяг приводит к перенапряжению деталей, их повреждению при демонтаже, искажению формы отверстий, уменьшению зазоров между деталями сборочных единиц с подшипниками качения и скольжения и т. п. При малом натяге неизбежно ослабление деталей в посадке.
Сборку прессовых соединений ведут теми же способамиv с применением тех же технологических средств, что и при разборке. Предпочтение отдается сборке нагревом охватывающей детали или охлаждением охватываемой детали. Они обеспечивают более качественное соединение деталей вследствие сохранения первоначальной шероховатости контактирующих поверхностей, сокращение продолжительности процесса сборки и требуют более простой технологической оснастки. Усилие запрессовки втулок, зубчатых колес, шкивов в случае сборки холодным способом принимается на 10 — 15% меньше усилия их выпрессовки.
В зависимости от конструкции, материала и величины натяга в соединении детали нагревают в жидкой среде, в газовой или электрической печи и индукционным способом. К нагреванию в жидкой среде (в масляной или водяной ванне) прибегают в тех случаях, когда достаточна небольшая температура и нужно выдержать ее в узких пре-112
делах, например, при сборке сборочных единиц с подшипниками качения небольших размеров, чтобы предотвратить отпуск колец подшипника. При нагревании в содовой^воде (10 г соды на 1 л воды) деталь дополнительно очищается и обезжиривается. После нагревания индукционным способом деталь размагничивают.
Охлаждение детали до — 75° С осуществляют в среде твердой углекислоты (сухого льда). Для этого деталь помещают в деревянный или металлический ящик с хорошей изоляцией, заполненный твердой углекислотой. Жидким азотом деталь можно охладить до — 195° С. Для охлаждения детали требуется меньше времени, чем для ее нагревания. Кроме того, охлаждение исключает температурные напряжения, местные деформации и окисление поверхностей деталей, особенно сложной формы. Время выдержки при нагревании или охлаждении зависит от формы, массы и материала детали.;
Прочность соединения возрастает при покрытии сопрягаемых поверхностей деталей промежуточным слоем металла (меди, никеля, цинка) или полимерных материалов — клея, смолы ВДУ и т. п. Такие покрытия толщиной не более 20 мкм предохраняют сопрягаемые поверхности деталей как при сборке, так и при разборке, а также защищают их от фретинг-коррозии. Для устранения задиров при холодной запрессовке посадочные поверхности деталей покрывают тонким слоем смазки, применяют приспособления, обеспечивающие действие усилия строго по оси запрессовываемой детали. У ответственных соединений, например центра с осью колесной пары, усилие запрессовки проверяют по диаграмме запрессовки [12].
3.4. КОНИЧЕСКОЕ РАЗЪЕМНОЕ НЕПОДВИЖНОЕ СОЕДИНЕНИЕ
В рассматриваемом соединении сопрягаемые поверхности составных частей изделия имеют форму конуса. Составные части при этом фиксируются неподвижно гарантированным натягом. Для большей надежности такие соединения иногда применяют в комбинации со шпоночным соединением. Такого типа соединения встречаются во многих сборочных единицах тепловозов. Например, таким образом соединены ведущее зубчатое колесо тягового редуктора и вал якоря тягового электродвигателя, ступицы и вал вертикальной передачи дизеля 2Д100 (рис. 3.14, а), синхронные зубчатые колеса и валы рабочих колес воздуходувки дизеля 2Д100, фланцы, зубчатые колеса и валы редуктора привода синхронного подвозбудителя тепловоза 2ТЭ10Л (рис. 3.14, б), рабочее и зубчатое колеса и вал вентилятора охлаждения тягового генератора тепловоза 2ТЭ116, фланцы и валы распределительных редукторов тепловоза 2ТЭ10Л и гидромеханического редуктора тепловоза ТЭЗ и др.
Детали соединения такого типа работают в сборочных единицах, передающих значительные ударные и пульсирующие нагрузки, вследствие этого их работоспособность чаще всего нарушается в результате ослабления в посадке. Обнаруживают ослабление по тем же признакам и путем тех же проверок, что и ослабление деталей прессового соеди-113
4 3 КНС 2 1 КпС
нения. Аналогично с соблюде* нием тех же условий ведется в случае надобности и, разъединение деталей. Усилие, необходимое для разъединения, зависит от величины конуса сопрягаемых поверхностей. По мере увеличения конуса сила, требуемая для распрессовки, уменьшается.
Восстановление. Работоспособность конического разъемного неподвижного соединения в зависимости от характера повреждения деталей восстанавливают:
а) при незначительных изъянах сопрягаемых поверхно-стей — шлифованием, ^проточкой, обработкой конусными развертками до необходимой шероховатости с последующей взаимной притиркой конических поверхностей. Качество обработки конусной части проверяют калибром по краске;
б) при значительных повреждениях — наращиванием сопрягаемых поверхностей (вибродуговой наплавкой, осталиванием, металлизацией), постановкой дополнительной детали в отверстие охватывающей детали или заменой конусной части конца вала с последующей механической обработкой и взаимной притиркой сопрягаемых поверхностей.
Весьма важно при обработке рассматриваемых деталей, каки
Рис. 3.14. Сборочные единицы тепловоза с коническими неподвижными соединениями:
а — вертикальной передачи дизеля 2Д100; б — редуктора привода синхронного подвозбудителя тепловоза 2ТЭ10Л; КНС — коническое разъемное неподвижное соединение; Ц — каналы нагнетания масла при разъединении; 1 — коническая муфта; 2— конусная муфта; 3 — вал; 4— шпонка; 5 — фланец; 6 — рабочее колесо; 7 — зубчатое колесо
114
в случае ремонта конических разъемных подвижных соединений, обеспечить соосность их конических и цилиндрических поверхностей (см. с. 117). Хотя в данном соединении несоосность и не влияет на процесс взаимной притирки деталей, но значительно ухудшает' работу смежных сборочных единиц. Дело в том, то даже при правильной центровке валов имеет место биение фланцев муфт, насаженных на эти валы. При несоосности конусов фланцев (а следовательно, и валов) биение валов намного увеличивается, а это, как известно, способствует возникновению вибрации и быстрому выходу из строя деталей соединительных муфт, подшипниковых сборочных единиц.
Притирка деталей. Для нормальной посадки необходимо, чтобы сопрягаемая коническая поверхность охватывающей детали плотно прилегала к конусу вала. Проверка прилегания ведется по краске. Если отпечаток краски неравномерный и менее 75% площади сопряжения, то производят взаимную притирку деталей. Притирка и контроль качества прилегания ведутся так же, как и при ремонте конических разъемных подвижных соединений (см. с. 118). Чтобы охватывающая деталь занимала правильное положение, а также для возможности использования ее массы, притирку ведут при вертикальном положении осей притираемых конусов. Площадь сопряжения приближенно определяют по ширине и высоте притирочного следа.
Сборка. Если размеры деталей точно выдержаны, прилегание конических поверхностей равномерное и не менее 75% площади сопряжения, то в дальнейшем прочность соединения будет зависеть от качества сборки.
Сборку конических разъемных неподвижных соединений в зависимости от натяга можно вести, как и сборку прессовых соединений, путем холодной напрессовки, нагревания охватывающей или охлаждения охватываемой детали. Холодную напрессовку осуществляют за счет усилия, создаваемого поворотом гайки на конце вала, падающим грузом или под прессом. Гайку затягивают предельным или динамометрическим ключом. Сборку затяжкой гайки или падающим грузом, как правило, производят у соединений, передающих незначительные вращающие моменты. О преимуществах и недостатках рассмотренных способов сборки подробно говорилось при описании ремонта прессовых соединений.
Натяг в коническом разъемном неподвижном соединении достигается передвижением (просадкой) охватывающей детали 1 (рис. 3.15) по валу 2 на расстояние Ah = 1ц — h2. Величину h± измеряют перед напрессовкой после притирки детали 1 по валу. Расстояние Ah для каждого соединения указывается на чертеже. Например, это расстояние при монтаже зубчатого колеса на вал якоря тягового электродвигателя равно 1,4—1,7 мм.
Зависимость натяга 6 от расстояния Ah может быть выражена так 6 = Ah-2 tg а, где а — угол конуса.
Какие ошибки чаще всего встречаются в ремонтной практике при сборке конических разъемных неподвижных соединений, покажем на
115
Рис. 3.15. К сборке конического разъемного неподвижного соединения:
а — после притирки зубчатого колеса по валу; б — после насадки зубчатого колеса на вал; в — нормальная сборка; г — ненормальная сборка; 1 — зубчатое колесо; 2 — вал; 3 — стопорная шайба; 4 — гайка
примере монтажа ведущего зубчатого колеса тягового редуктора на вал якоря тягового электродвигателя.
Первая ошибка — образование на конических поверхностях сопрягаемых деталей незаметных на глаз уступов. На конусе вала 2 со стороны большего основания, а'у зубчатого колеса 1 со стороны меньшего основания конуса (рис. 3.15, а). Уступы возникают при повторной "притирке зубчатого колеса по валу из-за ^истирания металла деталей каждый раз примерно на 0,02—0,03 мм. Если эти маленькие уступчики не заметить и своевременно не удалить, зубчатое колесо после насадки будет удерживаться на валу лишь в местах сопряжения с уступами и в процессе эксплуатации про-
вернется на нем.
Вторая ошибка — отсутствие зазора а (рис. 3.15, в), вызываемое неточностью обработки конусов деталей и повторными притирками зубчатого колеса по валу. По величине^вазора а обычно судят о надежности стопорения охватывающей детали на валу гайкой 4. Наличие
зазора а свидетельствует о том, что в соединении имеется запас натяга, который при надобности можно увеличить за счет дополнительной затяжки гайки или дальнейшей просадки охватывающей дета-
ли по валу.
3.5. КОНИЧЕСКИЕ РАЗЪЕМНЫЕ ПОДВИЖНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Соединение этого типа характеризуется плотным прилеганием сопрягаемых конических поверхностей деталей, герметически отделяющих две полости. При работе одна из деталей совершает поступательное или поступательно-вращательное движение.
Конические разъемные подвижные соединения условно можно разделить на два вида. К первому относятся соединения, детали которых имеют широкую притирочную фаску (более 0,5 мм), например клапаны крышки цилиндра дизеля, нагнетательный клапан топливного насоса, различные предохранительные и редукционные клапаны, пробковые краны и т. п. Ко второму виду относятся соединения с узкой (менее 0,5 мм) притирочной фаской, например игла распылителя форсунки дизеля.
116
Характерная неисправность конического разъемного подвижного соединения — потеря герметичности запорного конуса, вызванная износом, наклепом, выгоранием сопрягаемых поверхностей или деформацией деталей.
Восстановление соединений с широкой притирочной фаской. Работоспособность^ соединения можно восстановить:
взаимной притиркой деталей}
предварительной слесарной или механической обработкой сопрягаемых (рабочих) поверхностей деталей с последующей взаимной их притиркой;
наращиванием конических поверхностей наплавкой (клапаны цилиндровой крышки, пробковые краны и т. п.) с последующей станочной обработкой и взаимной притиркой деталей;
заменой одной из деталей новой.
При любом способе механической обработки сопрягаемых конических поверхностей чрезвычайно важно, чтобы:
а) радиальное биение сопрягаемой (рабочей) поверхности А (рис. 3.16) относительно направляющей Б детали было минимальным. Например, у иглы распылителя форсунки оно не должно превышать 0,002 мм, у клапана цилиндровой крышки — 0,05 мм, у нагнетательного клапана топливного насоса — 0,005 мм;
б) вершина конуса детали совпадала с осью вала (клапана, иглы) или отверстия охватывающей детали (седла, корпуса).
Даже незначительное нарушение перечисленных условий приводит к резкому возрастанию затрат труда и времени при взаимной притирке деталей. Нелегко бывает в этих случаях устранить одностороннее прилегание конических сопрягаемых поверхностей деталей. Надо заметить, что притирка клапана (иглы) к седлу не восстанавливает нарушений соосности.
Рис. 3.16. К механической обработке сопрягаемых поверхностей деталей конического разъемного подвижного соединения с широкой фаской:
1 — клапан; 2 — крышка цилиндра; 3 — направляющая клапана .
117
Остановимся на некоторых особенностях притирки сопрягаемых поверхностей деталей.
Притирку деталей с широкой фаской ведут на специализированных станках, .механизированным инструментом или вручную. Как следует производить притирку, покажем, на примере восстановления герметичности запорного конуса клапанов цилиндровой крышки дизеля Д50.
До начала работы между клапаном и крышкой помещают пружину. Чтобы шлифовальная смесь не попала между стержнем клапана и его направляющей, под пружину подкладывают войлочное кольцо, затем наносят небольшую порцию шлифовальной смеси на коническую сопрягаемую поверхность седла крышки. Притирку начинают легким постукиванием клапана о седло. Чтобы избежать образования круговых рисок на сопрягаемых поверхностях деталей, одновременно с постукиванием клапан небольшим усилием поворачивают на х/2 — х/з оборота в разные стороны. Работу продолжают до тех пор, пока притирочный след не станет матовым и полностью исчезнут неровности.
Притирку начинают обычно с применения смеси из среднезернистого корундового порошка, затем заменяют смесью из мелкозернистого порошка, а заканчивают полировкой на чистом масле.
Если долго не удается притереть клапан к седлу, проверяют, не нарушена ли соосность конических и направляющих поверхностей деталей (см. рис. 3.16). Ручная притирка деталей очень трудоемка. Простейшим средством механизаций притирочных работ является пневматический или электрический инструмент вращательного действия с реверсивным ходом, повышающий производительность труда примерно в 2 раза. После окончания притирки детали тщательно очищают, а затем продувают сжатым воздухом для удаления остатков шлифовальной смеси. Трущиеся поверхности деталей покрывают маслом.
Простым и надежным способом предварительного контроля правильности геометрической формы, соосности клапана и его седла, а также качества притирки деталей является проверка на карандашные риски и краску. На притирочный след клапана наносят равномерно 8—10 поперечных рисок мягким карандашом или тонкую сплошную пленку краски — ультрамарин синий сухой, смешанный с маслом. Клапан вставляют в гнездо и один раз поворачивают с некоторым нажимом на четверть оборота. Вынув клапан, проверяют, насколько стерты карандашные риски или каков характер отпечатка краски на седле. Притирочный след должен быть непрерывным по окружности и шириной не менее 1 мм.
Окончательно проверить качество притирки деталей конических разъемных подвижных соединений в зависимости от конструкции сборочной единицы можно жидкостным или газовым методами неразрушающего контроля (см. 2.3). О плохом качестве притирки будут свидетельствовать пузырьки воздуха, если опрессовка ведется воздухом, а испытуемые детали опущены в жидкость (рис. 3.17); если детали смочены мыльной водой, — шипение воздуха и образование мыльного пузыря; при опрессовке жидкостью — «потение», образование капель или течь. Наливом керосина проверяют герметичность запорных 118
конусов клапанов цилиндровых крышёк дизеля. Керосин заливают через впускной и выпускной каналы крышки.
Восстановление соединений с узкой притирочной фаской. Как восстанавливают работоспособность соединений второго вида при текущем ремонте, покажем на примере распылителя форсунки дизеля. Герметичность запорного конуса восстанавливают только одним способом — взаимной притиркой, а вернее сказать «оживлением» узкой притирочной фаски. Объясняется это тем, что:
1) узкая притирочная фаска в этом соединении достигнута благодаря точности изготовления деталей и разнице в углах конусов примерно в 1° (рис. 3.18, а, в);
2) износ сопрягаемых поверхностей деталей незначителен, подтекание же по запорному конусу вызывается образованием микроскопических ямок и ка-нальчиков вследствие деформации металла и попадания абразивов. Насколь
ко мал износ иглы и корпуса распылителя в запорной части, можно судить по тому, что за 200 тыс. км пробега тепловоза он обычно достигает всего 0,003 мм;
3) станочная обработка (шлифование) сопрягаемых (рабочих) поверхностей возможна только на прецизионных станках, которые имеются на заводах-изготовителях. Ручная же правка этих поверхностей при помощи «косяков», как показала практика, слишком трудоемка и не дает желаемых результатов.
Учитывая эти конструктивные особенности, нельзя при удалении притиркой с сопрягаемых поверхностей иглы и корпуса распылителя микроскопических ямок и канальчиков применять грубые шлифоваль-
Рис. 3.17. Контроль герметичности запорного конуса нагнетательного клапана топливного насоса сжатым воздухом: 1 — стеклянный сосуд; 2 — наконечник; 3 —резиновая трубка; 4 — клапан
Рис. 3.18. К восстановлению герметичности запорного конуса конического разъемного подвижного соединения с узкой притирочной фаской
119
1
Рис. 3.19. Типовой станок ПР279-01-1 для притирки деталей топливной аппаратуры:
/ _ стол; 2 — электродвигатель; 3 — редуктор; 4 — клиновидный ремень; 5 — выключатель;
6 —- бабка; 7 — полка для деталей
ные смеси, притирку вести пристукиванием большим усилием и вращать шпиндель станка с большой частотой. Поспешность в данном случае только вредит. К чему она приводит, можно видеть на рис. 3.18, б. Притирочная фаска иглы по ширине почти сравнялась с конической поверхностью корпуса распылителя, к тому же образовался кольцевой буртик а. При опрессовке такой распылитель может и не подтекать. Однако после непродолжительной работы игла сядет на буртик а и герметичность запорного конуса распылителя нарушится. У таких форсунок подтекание топлива из распылителя будет происходить до подъема иглы и после посадки ее, ухудшится резкость отсечки топлива.
Для восстановления герметичности запорного конуса распылителя целесообразно использовать типовой станок с комплектом приспособлений (рис. 3.19) и шлифовальные пасты заводского изготовления.
В частности, для притирки, вернее сказать «оживления», поврежденных сопрягаемых поверхностей иглы и корпуса распылителя рекомендуется применять микропасту Ml или УС20 (экстра 500). Частота вращения шпинделя станка не должна превышать 2,3—4,5 с-1. Чистую, насухо протертую иглу зажимают в патроне станка. После пуска станка на коническую поверхность иглы (со стороны вершины кону-120
са) наносят тонкий слой пасты, а цилиндрическую поверхность покрывают маслом. Затем на иглу осторожно надвигают корпус распылителя. «Оживление» притирочных фасок ведут с легким нажатием корпуса на иглу без пристукивания. Не следует увлекаться чрезмерным употреблением пасты, нужно помнить, что данная операция предназначена лишь для удаления с сопрягаемых поверхностей микроскопических неровностей. Достаточно операцию повторить 1—2 раза. Окончательную доводку ведут на чистом масле. Притирочный след должен быть блестящим шириной не более 0,4 мм. Проверку герметичности запорного конуса распылителя производят жидкостнымДметодом при контроле работы форсунки на стенде (см. с. 259)
3.6. СБОРОЧНЫЕ ЕДИНИЦЫ С ПОДШИПНИКАМИ СКОЛЬЖЕНИЯ
На тепловозах наибольшее распространение получили одноопорные и многоопорные разъемные и неразъемные подшипники скольжения. Каждая сборочная единица с разъемным подшипником состоит из разъемного корпуса, двух вкладышей и вала, а с неразъемным подшипником — цельного корпуса, втулки и вала. Вкладыши или втулку изготовляют либо целиком из антифрикционного материала (втулка верхней головки шатуна дизеля Д50, вкладыши моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя и т. п.), либо многослойными, как, например, у подшипников коленчатых валов дизелей Д100 и Д50 вкладыши бронзовые с антифрикционным слоем из баббита БК-2, а у дизеля Д49 вкладыши стальные с антифрикционным слоем из свинцовистой бронзы и небольшим слоем (0,02—0,05 мм) свинцовистого сплава.
Вкладыши и втулки в корпусах подшипников имеют, как правило, прессовую посадку (прессовое соединение) и фиксируются от проворота штифтом, шпонкой, выступом и т. д. Разъемные части корпуса подшипника соединяют между собой при помощи болтов или шпилек (резьбовые соединения). Все вопросы, связанные с разборкой, выявлением и устранением повреждений, сборкой прессовых, резьбовых и шпоночных соединений, входящих в сборочную единицу с подшипником скольжения, подробно освещены в соответствующих частях этой главы учебника и здесь не рассматриваются.
Работоспособность сборочных единиц с подшипниками скольжения нарушается как вследствие изнашивания и повреждения антифрикционного слоя и ослабления вкладышей (втулок) в посадке, изнашивании шеек вала, так и в результате деформации постелей и других повреждений корпусных деталей. По мере изнашивания деталей увеличивается зазор между ними, что приводит в одних случаях к возникновению ударных нагрузок и усталостных трещин, а в других к разрегулировке соединительных звеньев, а также к чрезмерной утечке смазки из подшипников, т. е. нарушению смазывания деталей. При этом несущие поверхности вкладышей (втулок) подшипников многоопорных валов изнашиваются неравномерно. Большему износу подвержены трущиеся пары наиболее нагруженных опор. Вследствие этого опоры де
1?1
лаются ступенчатыми. На одних опорах шейки вала лежат (покоятся), а над другими опорами, у которых вкладыши (втулки) изношены больше, провисают.
За ступенчатость несущих вкладышей разъемных или несущих поверхностей втулок неразъемных подшипников многоопорных валов принимают наибольшую разность между их толщинами в средней части (для вкладышей или втулок одного категорийного ремонтного размера). Ступенчатость определяют не менее, чем по трем вкладышам рядом расположенных опор.
Степень деформации постелей подшипников зависит от жесткости отдельных частей и соединений корпусных деталей (блока, картера и крышек коренных подшипников дизеля или шатунов и крышек их нижних головок, остова и крышек моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя и т. п.), характера приложения нагрузки и других факторов. Если деформация постели или потеря неподвижности крышки разъемного подшипника одноопорного вала приводит в большинстве случаев к овализации, то у многоопорных валов ведет к нарушению соосности и возникновению ступенчатости постелей. Такие нарушения возникают из-за различия в величинах деформаций по отдельным опорам, вследствие этого их несущие части располагаются в пространстве на разных уровнях — постели соседних подшипников делаются как-бы ступенчатыми , а общая их геометрическая ось ломаной.
Под ступенчатостью постелей многоопорных валов понимают разность расстояний от общей геометрической оси постелей до места прилегания вкладышей (или сопряжения втулки) в вертикальной или горизонтальной плоскостях. Различают ступенчатость между соседними опорами и общую, наибольшую ступенчатость между опорами вала.
Восстановление работоспособности сборочных единиц с подшипниками скольжения достигается'.
восстановлением или заменой поврежденных деталей; доведением зазоров «на масло» до номинальных размеров;
устранением ступенчатости вкладышей (втулок) подшипников многоопорных валов;
устранением ступенчатости и восстановлением цилиндрической формы постелей многоопорных валов.
Нормальный зазор та масло» в подшипниках восстанавливают'.
обработкой одной из деталей, чаще шейки вала (оси, цапфы и т. п.), под категорийный ремонтный размер с постановкой новых или отремонтированных вкладышей (втулок) категорийного размера;
заменой одной из деталей новой, чаще несущих вкладышей, и восстановлением формы трущейся части незаменяемой детали;
восстановлением номинальных размеров и формы шеек (валов, осей и т. п.) и вкладышей (втулок) путем наращивания.
Ступенчатость несущих вкладышей или несущих поверхностей втулок подшипников многоопорных валов устраняют заменой отдельных вкладышей или втулок.
Цилиндрическую форму отдельных постелей подшипников восстанавливают-.
слесарной обработкой поверхности постели;
122
Механической обработкой постелей под категорийный ремонтный размер или наращиванием постелей с последующей механической обработкой под номинальный размер.
У многоопорных валов соосность всех постелей восстанавливают механической обработкой их под категорийный ремонтный размер с одной установки.
После внешней проверки и определения положения деталей у собранного подшипника измеряют зазор «на масло». У собранного подшипника этот зазор измеряют щупом или индикаторным приспособлением, у разобранного—микрометражом деталей, а у разъемных подшипников с вкладышами с твердым антифрикционным слоем, кроме того, «по выжимке». Во всех случаях измерение зазора ведут в точках, расположенных в зонах максимального износа деталей.
Измерение зазора «на масло» щупом. Щуп применяют в тех случаях, когда имеется свободный доступ к подшипнику и диаметр шейки вала не менее 50 мм. Измеряют зазор с каждой стороны подшипника. За действительный зазор принимают среднеарифметическую величину зазоров, полученных с обеих сторон подшипника. Пластины щупа при измерении должны входить в зазор между деталями на всю длину от небольшого усилия. Если щуп на всю длину не входит в зазор, а упирается в какое-то препятствие, это чаще всего указывает на повреждение (отслаивание) антифрикционного слоя подшипника. При диаметре шейки вала менее 50 мм точность измерения снижается из-за плохого вхождения плоских пластин в зазор. Если измерение зазора ведется в зонах максимального износа деталей, точность измерения щупом достигает 0,02 мм.
Схемы измерения зазора «на масло» щупом в различных подшипниках скольжения приведены на рис. 3.20. Зазор в шатунном подшипнике коленчатого вала дизеля Д50 (рис. 3.20, а) измеряют между нерабочим вкладышем 2 и шейкой по
Рис. 3.20. Схема измерения зазора «на масло» в подшипниках коленчатого вала: а — в шатунном подшипнике дизеля Д50; б — в коренном подшипнике верхнего коленчатого вала дизеля Д100; А, Б — места измерения зазора; СГ — сторона генератора; СУ — сторона управления; 1 — рабочий (несущий) вкладыш; 2 — нерабочий вкладыш
123
оси вала в вертикальной плоскости как со стороны управления (СУ), так и со стороны генератора (СГ). Перед измерением шатунную шейку вала устанавливают в нижнюю мертвую точку. Этим достигается, во-первых, свободный доступ к местам измерения и, во-вторых, примерное совмещение зон максимального износа деталей (рабочего вкладыша и шейки вала). За действительный зазор «на масло» принимают- серднеарифметическое значение зазоров, измеренных с обеих сторон подшипника.
Зазоры «на масло» в коренных подшипниках верхнего коленчатого вала дизеля Д100 измеряют также с обеих сторон подшипника, но не только между нерабочим вкладышем 2 и шейкой, но и между рабочим вкладышем 1 и шейкой по оси вала в вертикальной плоскости. Вызвано это тем, что коленчатый вал занимает нерабочее положение, т. е. его коренные шейки опираются на нерабочие вкладыши. Для доступа к точкам измерения соседние шатунные шейки коленчатого вала попеременно устанавливают то в нижнюю мертвую точку (н. м. т.), то во внешнюю мертвую точку (в. м. т.).
Пример вычисления зазора. Допустим, что в результате измерения седьмого коренного подшипника верхнего коленчатого вала были зафиксированы следующие зазоры: 6А = 0,19 мм, бБ = 0,07 мм — со стороны управления; бА = = 0,22 мм, 6Б = 0,06 мм — со стороны генератора.
Действительный (измеренный) суммарный зазор «на масло»
6n„m = _ 0>27 мм.
Полученный зазор будет отличаться от фактического, так как в данном случае измерения велись, когда зоны максимального износа деталей (несущего вкладыша и шейка вала) не совпадали.
Измерение зазора «на масло» индикаторным приспособлением. Индикаторное приспособление применяют, когда нельзя измерить зазор щупом или когда диаметр шейки вала менее 50 мм. Чаще всего таким образом измеряют зазоры «на масло» в подшипниках одно- или двухопорных валов. Схемы измерения зазоров «на масло» в шатунном подшипнике верхнего коленчатого вала дизеля Д100 и в подшипниках турбокомпрессора показаны на рис. 3.21, а и б? В первом^ случае ножка индикатора упирается сверху на шатун (корпус подшипника) при положении шатунной шейки во внешней мертвой точке, а во вто-
рые. 3.21. Схема измерения зазора «на масло» в подшипниках скольжения индикаторным приспособлением:
1 — рычаг; 2 — шатунный подшипник дизеля Д100; 3 — индикатор; 4 — подшипник турбокомпрессора; 5 — рым
124
Рис. 3.22. Схема измерения деталей шатунного подшипника дизеля при определении зазора «на масло» методом обмера
ром — на конец вала ротора. Для определения зазора шатун или вал перемещают в вертикальной плоскости. Отклонение стрелки индикатора будет соответствовать зазору «на масло» в подшипнике. Точность измерения зазора индикатором зависит от наличия масла в подшипнике и его вязкости, совпадения зон максимального износа деталей и всегда несколько ниже, чем при измерении щупом.
Определение зазора «на масло» в подшипнике обмером деталей. Обмер деталей применяют в тех случаях, когда зазор «на масло» в собранном подшипнике многоопорного вала измерить не удается.
Например, у опорно-упорного коренного подшипника коленчатого вала нельзя измерить ни щупом и ни индикаторным приспособлением, а у шатунного подшипника дизеля Д100 — щупом. В этих случаях, чтобы получить результаты, соответствующие измерениям при нахождении деталей в рабочем положении, разобранный подшипник собирают вместе с вкладышами, при этом гайки крышки подшипника закрепляют до положения окончательной затяжки. Например, при определении зазора «на масло» в шатунном подшипнике дизеля Д100 (рис. 3.22) находят разность между диаметром подшипника D, измеренным в плоскости симметрии шатуна а—а, и диаметром шатунной шейки коленчатого вала d в плоскости оси симметрии щек б—б. Плоскость симметрии шатуна и щек шейки вала взята в качестве базы измерения потому, что зоны максимального износа деталей расположены в этих плоскостях .
За действительный (измеренный) зазор «на масло» принимают среднеарифметическое значение зазоров, измеренных с каждой стороны подшипника в поясах I и II, т. е.
’подш —
Измерение зазора «на масло» по «выжимке». К этому способу прибегают, когда измерить зазор щупом или индикаторным приспособлением не удается. Для измерения зазора «по выжимке» подшипник частично разбирают (снимают крышку и вкладыш) вал поворачивают
125
таким образом, чтобы зона максимального износа его шейки располагалась со стороны снятого вкладыша подшипника. На шейку (вкладыш) по оси вала укладывают отрезок свинцовой или пластмассовой проволоки. Собирают подшипник, затягивают гайки (болты) крепления крышки подшипника до положения, соответствующего окончательной затяжке. Снимают крышку подшипника и измеряют микрометром толщину выжимки, т. е. сплющенной проволоки. Зазор «на масло» соответствует средней толщине выжимки.
В общем случае, когда зазор «на масло» в подшипниках скольжения превышает максимально допустимый для новых деталей на 25% и более, трущиеся детали подлежат восстановлению или замене.
Технологический процесс ремонта разъемных подшипников скольжения рассмотрим на примере подшипников коленчатых валов дизелей Д100, Д50 и Д49.
Разборка. Прежде всего следует иметь в виду, что корпусные детали подшипников и, в частности, крышки подшипников, невзаимозаменяемы и поэтому их обезличивать нельзя. При постройке дизеля крышку каждого коренного подшипника подгоняют к своему месту и закрепляют на блоке (картере), а затем для достижения соосности и минимальной ступенчатости все постели растачивают на станке с одной установки под номинальный размер. Постель под вкладыши у каждого шатунного подшипника растачивают под номинальный размер после спаривания шатуна с крышкой.
До отвертывания гаек (болтов) крепления крышки любого подшипника проверяют, имеются ли на крепежных деталях метки окончательной затяжки. Чтобы избежать чрезмерного прогиба коленчатого вала, не удаляют одновременно рабочие вкладыши у двух крайних опор со стороны тягового генератора, когда его якорь соединен с коленчатым валом дизеля. Коленчатый вал должен всегда покоиться на трех опорах, равномерно расположенных по длине вала. Чалочное приспособление или пеньковый трос для снятия вала зачаливают за шатунные шейки. До подъема вала обязательно удаляют вкладыши опорно-упорного подшипника (у седьмой опоры дизеля Д50 и у одиннадцатой опоры дизеля Д100), чтобы избежать поломки вала или повреждения торцов этих вкладышей. При выведении вкладыша коренного подшипника из гнезда картера (дизель Д50) или блока (дизель Д49) при помощи технологического штифта (рис. 3.23) коленчатый вал поворачивают по часовой стрелке, если смотреть со стороны тягового генератора. Этим предотвращается смятие фиксирующего выступа 2 вкладыша.
Контроль состояния и восстановление деталей. Корпус подшипника. К характерным повреждениям корпусов относятся трещины и остаточная деформация корпусных деталей (постелей).
Трещины чаще всего возникают в зонах максимальных нагрузок и концентрации напряжения: в бугелях и крышках коренных подшипников (дизели Д100, Д49), в местах переходов вертикальных ребер к постелям коренных подшипников картера (дизель Д50). Трещины отыскивают методами неразрушающего контроля (см. п. 2.3). В зависимости от характера и размера трещины у стального блока дизеля их устра-126
Рис. 3.23. К разборке коренных подшипников коленчатого вала:
а — дизеля Д50; б — дизеля Д100; 1,4 — короткие штифты; 2 — фиксирующий выступ;
3 — длинный штифт; 5 — вкладыш опорно-упорного подшипника; 6 — вкладыш опорного подшипника
няют путем разделки и заварки поврежденных мест или вваркой новой части вместо поврежденной с соблюдением мер по предупреждению коробления блока [13].
Степень деформации корпусных деталей определяют по величине ступенчатости и несоосности постелей многоопорных валов и проверяют технологическим валом, стрункой или оптико-механическим способом.
Перед проверкой любым способом контролируемые части с многоопорными валами и большим расстоянием между опорами, например блок или картер дизеля, устанавливают на жесткие, тщательно выверенные опорные балки, чтобы предотвратить их деформацию.
Проверка технологическим валом. Технологический вал представляет собой цельный или составной полый вал, диаметр рабочих шеек которого меньше номинального диаметра постелей на двойную величину допускаемой несоосности геометрических осей отверстий (постелей) подшипников (коленчатого или кулачкового вала дизеля, ротора турбокомпрессора, остова электродвигателя и т. п.). Вал должен обеспечивать одновременную проверку всех и как минимум трех постелей подшипников многоопорных валов. До проверки крышки разъемных подшипников монтируют по своим местам согласно маркировке, гайки крепления крышек завертывают до положения окончательной затяжки.
Технологический вал при допустимой соосности и ступенчатости постелей подшипников должен легко и от небольшого усилия вращаться вокруг оси. При этом вал должен опираться на несущие поверхности постелей подшипников, например, у дизелей Д100 и Д49 на поверхности крышек коренных подшипников, а у дизеля Д50 — на ложе картера.
Ступенчатость измеряют щупом по зазору между рабочей шейкой технологического вала и постелью корпуса подшипника в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а качество прилегания шеек вала к несущим поверхностям постелей определяют по отпечатку краски.
Преимуществом использования технологического вала являются простота, достаточная для практических целей точность, возможность одновременной проверки соосности и ступенчатости всех постелей многоопорного вала и возможность контроля прилегания рабочих шеек
127
к постелям. Кроме того, базой измерения служат постели менее деформированных опор, в которых сохранилась первоначальная после расточки соосность. Благодаря этому измерение получается^более достоверным.
|‘(У многоопорных валов с неразъемными подшипниками скольжения (рис. 3.24) технологическим валом контролируют не только соосность и ступенчатость отверстий (постелей) корпусов, но соосность и ступенчатость самих подшипников после запрессовки втулок в^корпуса.
Проверка стрункой. Стрункой (стальная проволока диаметром 0,3—0,5 мм) как «материализованной» осью пользуются для измерения ступенчатости отверстий (постелей) корпусов подшипников многоопорных валов с большими диаметром и расстоянием между опорами, например, постелей коренных подшипников коленчатого вала дизеля Д50 (рис. 3.25). Масса груза для натяжения равна 0,5—0,6 разрывного усилия проволоки. Первоначально струнку выставляют так, чтобы она совпадала с осями (центрами) отверстий крайних опор. Для этого крышки разъемных подшипников предварительно монтируют на своих местах. Измерив микрометрическим нутромером радиусы г от поверхности постели до струнки в вертикальной и горизонтальной плоскостях и в двух поясах по длине каждой опоры,вычисляют смещение и излом геометрических осей опор. Касание измерительного инструмента к струнке фиксируется по звуку или загоранию низковольтной лампочки, включенной в цепь струнки и корпуса подшипника.
h Недостатки этого способа — за базу измерений'берут оси отверстий крайних опор, часто подвергающиеся деформации, невысокая точность измерения, длительность процесса; преимущества — простота и дешевизна оснастки.
Проверка оптико-механическим способом. Этот способ проверки отличается большой точностью [31], однако он сложен и требует специализированной оснастки. Кроме того, за базу измерений соосности’по-
Рис. 3.24. Технологический вал для проверки соосности и ступенчатости подшипников кулачкового вала клапанов дизеля Д50:
а — ось технологического вала*, б — ось подшипников кулачкового вала клапанов; / — блок дизеля; 2 — подшипник кулачкового вала; 3 — технологический вал на четыре опоры
128
Рис. 3.25. Схема проверки соосности постелей коренных подшипников коленчатого вала дизеля Д50 при помощи струнки:
1 — ролик; 2 — струнка; 3 — груз
стелей берутся оси отверстий крайних опор независимо от того, сохранили или нет эти опоры первоначальную форму постелей и соосность.
У разъемных подшипников деформации подвержены несущие части корпуса. Возникновению ступенчатости и овальности способствует не только деформация, но и ослабление крепления крышек подшипников. При потере неподвижности сопрягаемые поверхности крышек и бугелей блока, крышки и шатуна становятся гладкими, более светлыми (без следов механической обработки), у кромок стыковых поверхностей появляются мелкие острые заусенцы.
Ступенчатость или овальность постелей единичных подшипников, превышающая допустимые значения, устраняют торцовкой стыков С крышки подшипника (рис. 3.26). Для этого штатный коленчатый вал заменяют технологическим. Торцовку крышки ведут шлифованием или шабрением до тех пор, пока зазор между крышкой и рабочей шейкой технологического вала исчезнет или не станет минимально допустимым. При этом зазор с обеих сторон крышки при измерении в вертикальной плоскости делают одинаковым. Качество прилегания стыков крышки и бугеля блока или крышки и шатуна проверяют по краске контрольной плитой, когда стыковые поверхности плоские, или технологической крышкой, когда стыковая поверхность имеет зубчатую форму. Отпечаток краски должен быть равномерным и составлять не менее 75% площади сопряжения.
В тех случаях, когда по тем или иным причинам не удается демонтировать коленчатый вал с дизеля, а возникает необходимость в замене крышки подшипника или в устранении недопустимой ступенчатости или овальности постели, поступают следующим образом. Вместо штатных вкладышей в постель корпуса подшипника помещают технологические вкладыши, толщину которых подбирают так, чтобы наружный их диаметр соответствовал диаметру отверстия постелей или рабочей шейки технологического вала, а внутренний диаметр — диаметру шейки коленчатого вала. Один из технологических вкладышей заводят под шейку коленчатого вала, а другой помещают в ложе крышки подшипника. После чего, как и в первом случае, снятием металла с поверхностей С крышки подшипника добиваются исчезновения зазора между шейкой вала и технологическим вкладышем, помещенным в ложе крышки.
5 Зак. Щ84 129
Рис. 3.26. Постели вкладышей коренных подшипников коленчатого вала:
а — верхнего вала дизеля Д100; б — нижнего вала дизеля Д100; в — дизеля Д50; г — дизеля Д49-1 — крышка; 2 — ложе блока; 3 — ложе картера
130
Недопустимую овальность отдельной постели коренного подшипника дизеля Д50 устраняют также торцовкой стыков С крышки, а ступенчатость — шабровкой несущих поверхностей ложа картера 3 по технологическому валу.
Восстановление соосности и цилиндрической формы, а также устранение ступенчатости одновременно у всех постелей коренных подшипников дизелей Д100, Д49 производят в условиях ремонтных заводов по следующей технологической схеме: наплавка лож крышек и бугелей блока, т. е. поверхностей прилегания вкладышей, подгонка крышек «по замкам» блока (по размерам «62» и «382» у блока дизеля Д100 и зубчатых стыков крышки дизеля Д49), расточка постелей одновременно всех опор с одной установки.Если наплавляют только ложи бугелей, то стыки крышек подшипников дизеля Д100 перед подгонкой по замкам торцуют на 0,15—0,20 мм, чтобы при расточке постелей сохранить нормальное расстояние между осями верхнего и нижнего коленчатых валов. После расточки каждую крышку и бугель маркируют одним номером.
Замена крышки коренного подшипника коленчатого вала дизеля. Крышки подшипников со значительными повреждениями и трещиной заменяют. Запасные крышки поставляют с подгоночными ремонтными размерами «по замкам» и окончательно расточенными ложами (в местах прилегания вкладышей) под номинальный размер. В этом случае замена поврежденной крышки запасной сводится к подгонке ее «по замкам» блока (картера) с использованием технологического вала. Подгоночные работы ведут снятием металла с замковых поверхностей Щ путем опиливания, шабрения, шлифования этих поверхностей. На вновь установленной крышке ставят те же знаки маркировки, которые были на замененной.
Коленчатый вал. Основные повреждения коленчатых валов — абразивный
износ шеек, изгиб вала и трещины. О характере износа шеек коленчатого вала судят по их овальности и конусности, определяемых измерением шеек.
Измерение износа шеек. Плоскость симметрии а—а' щек первой шатунной шейки при положении в. м. т. условно принимают за нулевую (рис. 3.27) и относительно нее ведут все дальнейшие измерения. Для определения овальности и конусности каждую шейку измеряют микрометром по схеме, приведенной на рис. 3.27. Наибольшую разность диаметров шейки в двух взаимоперпендикулярных плоскостях (а—а', б—&, в—в' и г—г') принимают за действительную ее овальность, а наибольшую разность диаметра шейки в одной из четырех плоскостей I и II поясов за действительную конусность.
Характер износа шеек верхнего коленчатого вала дизеля Д100 иллюстрируют эпюры радиального износа, полученные путем измерения индикаторным приспособлением (рис. 3.28). Как видно, шейки вала изнашиваются неодинаково. Если зона максимального износа шатунных шеек расположена по оси симметрии щек, то характер и величина износа коренных шеек различны. Наибольший износ наблюдается у первой коренной шейки; ее износ в среднем на 20—30% выше, чем у остальных коренных шеек. Зона максимального износа у первой коренной шейки находится со стороны шатунной шейки, у большинства же других шеек она располагается примерно на биссектрисе угла, образованного между соседними кривошипами (рис. 3.29). Примерно такой же характер износа шеек коленчатых валов дизелей Д50, Д49. Износ шеек коленчатого вала дизеля Д49 заметно меньше, чем у дизелей Д100 и Д50.
Овальность шеек коленчатых валов в эксплуатации обычно ограничивается 0,18 мм (2Д100), 0,09 (10Д100, Д49), 0,15 (Д50); после обработки шеек под категорийные ремонтные размеры максимально допустимая овальность 0,02 мм.
Измерение изгиба вала. Изгиб вала косвенно определяют по биению его коренных шеек. Биение коренных шеек у вала, бывшего в эксплуатации, свидетельствует как об износе, так и о возможном изгибе вала, после же обработки шеек под категорийные ремонтные размеры — только о несоосности геометрических осей.
Схема измерения биения шейки вала индикатором показана на рис. 3.30, а. До начала измерений вал устанавливают «нулевой» плоскостью вертикально, а стрелку индикатора поворотом шкалы выставляют против цифры 0. Медленно поворачивают вал на полный оборот. Через каждые 45° читают и записывают на круговой диаграмме (рис. 3.30, б) показание индикатора в каждом поясе измерения (I и II). Отклонение стрелки индикатора от нуля против часовой стрелки записывают со знаком «минус», а по часовой стрелке — со знаком «плюс». Результаты измерений считаются правильными, если после полного оборота вала стрелка индикатора (при нахождении над точкой а) установится против нуля шкалы. В противном случае измерения повторяют. Находят наибольшую алгебраическую разность между показаниями индикатора в каждой плоскости а—а', б—б', в—в' , г—г', отдельно для каждого пояса измерения. Ее и принимают за действи-5* 131
Рис. 3.27. Схема измерения шейки коленчатого вала дизеля при определении овальности и конусности шейки
ч---------------------------------------------------------------------------
Рис. 3.28. Эпюры радиального износа шеек верхнего коленчатого вала дизеля Д100:
Ц — места, доступные для измерения зазора «на масло» щупом в коренных подшипниках со стороны управления (СУ) и со стороны генератора (СГ); /—/2 —номера коренных шеек; I—X — номера шатунных шеек
тельную (измеренную) величину биения шейки. В нашем примере измеренное биение шейки вала С,—в’ — 0,09 — —(— 0,13) = 0,22 мм.
Измерения ведут при вращении коленчатого вала на штатных рабочих вкладышах подшипников (у собранного дизеля), а у снятого с дизеля коленчатого вала — после его укладки на трех опорах (призмах), установленных на контрольной плите. Высоту каждой опоры предварительно регулируют так, чтобы ось коренных шеек (или их по-' верхности) была параллельна поверхности плиты. Допустимое биение коренных шеек в эксплуатации 0,25 мм для дизелей 2Д100 и Д50, 0,15 мм — для 10Д100, Д49, а после обработки шеек под категорийные ремонтные размеры — 0,03— 0,05 мм у всех перечисленных дизелей.
Рис. 3.29. Характер износа 2— 10 коренных шеек коленчатого вала дизеля Д100
Соосность геометрических осей коренных шеек можно определить оптико-механическим или контактным способом. В основу первого способа заложен принцип «висящей нити». Проверяемый вал двумя крайними шейками укладывают на опоры контрольной плиты. При этом вал будет провисать под собственным весом. При таком положении вала и при отсутствии несоосности коренных шеек боковые образующие их (при одинаковых диаметрах шеек) будут лежать в одной вертикальной плоскости. Если вал имеет прогиб, несоосность или разные диаметры шеек, то образующие отдельных шеек будут несколько смещены от вертикальной плоскости. Величину этого смещения измеряют оптическими приборами. Проверку ведут при двух положениях вала.
При контактном способе несоосность осей коренных шеек косвенно выявляют по биению коренных шеек и концевых фланцев вала, определяемому индикатором, как описано выше. Более точные результаты проверки получаются при контроле оптико-механическим способом. Контактный способ менее точен, но вполне пригоден для практических целей. Он прост, менее трудоемок и при его применении ис-
Рис. 3.30. Схема измерения коленчатого вала при определении биения коренной шейки
133
Рис. 3.31. Жимки для полирования шеек вала:
а — металлический корпус: б — деревянный корпус
пользуют простейшие стандартные приборы.
При текущем ремонте выявляют овальность только наиболее изнашиваемых шеек. В случае нагрева и изгиба какой-либо шейки вследствие аварийного выхода из строя вкладышей подшипника (задира, расплавление баббитового слоя, проворотили разрушение вкладышей) дополнительно измеряют биение коренных шеек.
При капитальном ремонте цилиндрическую форму всех шеек и соосность
геометрических осей коренных шеек коленчатых валов восстанавливают станочной обработкой (шлифованием и полированием шеек с последующей накаткой их галтелей) под категорийные ремонтные размеры (см. п. 2.4). При этом размеры отдельных коренных и отдельных шатунных шеек одного вала не должны отличаться между собой более чем на одну категорию. Это позволяет иметь меньшее число вкладышей различных категорийных ремонтных размеров на одном дизеле, а значит, и запасных частей на складах.
Изгиб стального коленчатого вала устраняют термической или механической правкой, как об этом было рассказано в п. 2.4. При текущем ремонте незначительные повреждения — риски глубиной более 0,1 мм, забоины, вмятины с поверхности шейки удаляют обработкой личнйм напильником, наждачным или алмазным кругом, шабрением с последующим полированием жимками (рис. 3.31). В отверстие жимка вкладывается кожаная или фетровая полоска, на поверхность которой наносят полировочную пасту. Качество обработки шейки проверяют технологическим вкладышем по краске.
Трещины, наблюдаемые у коленчатых валов дизелей Д100 и Д49, носят усталостный характер. Первоначально трещины возникают на поверхности галтелей, т. е. в местах сопряжения шейки со щеками кривошипа. Хотя развитие трещин происходит медленно, однако они в конце-концов приводят к поломке вала. Основной причиной возникновения трещин у чугунных коленчатых валов, имеющих недостаточную к тому же усталостную прочность, следует считать длительную работу валов на ступенчатых опорах, в результате чего некоторые коренные шейки вала не опираются на свои подшипники, а как бы провисают над ними. При работе в этих местах вал прогибается, в галтелях его шеек возникают чрезмерные напряжения, которые и вызывают появление трещин. Кроме того, прогиб вала способствует резкому увеличению давления на кромки рабочих вкладышей, что в свою очередь приводит к разрушению масляной пленки и полусухому трению в подшипниках. Трещины у валов выявляют одним из методов неразрушающего контроля (п. 2.3). Чугунные валы дизелей с любой трещиной независимо от места их расположения бракуют.
Вкладыши подшипников. Наиболее характерные повреждения вкладышей — усталостный, кавитационный и абразивный износ антифрик-134
ционного слоя, ослабление в посадке (потеря натяга). Чаще повреждаются рабочие (несущие) вкладыши, что объясняется более высокими на них нагрузками.
Усталостный износ антифрикционного слоя вкладышей имеет вид беспорядочно расположенных на поверхности трения раковин и трещин. Раковины и трещины первоначально образуются в наиболее нагруженной части вкладыша. Усталостный износ возникает обычно после длительной работы подшипников. Наибольшему усталостному изнашиванию подвержены вкладыши с антифрикционным слоем из баббита (дизели Д100, Д50). Ускорению процесса усталостного изнашивания вкладышей способствуют нарушения, допущенные при изготовлении и хранении вкладышей, сборке подшипников, деформация деталей подшипников в процессе эксплуатации и др.
Вкладыши с усталостным износом антифрикционного слоя в зоне трения (независимо от размера повреждения) или более 10% площади вне зоны трения заменяют. Мелкие очаги повреждения баббитовой заливки вкладышей вне зоны трения локализуют, т. е. расчищают до здорового металла. Восстановленные вкладыши используют только как нерабочие.
Кавитационный износ антифрикционного слоя вкладышей имеет вид губчатой сыпи, т. е. отдельных близко расположенных ямок с размытыми краями,более крупных у вкладышей с баббитовой заливкой и мелких у вкладышей из свинцовистой бронзы.Такое разрушение происходит из-за попадания воды в систему смазки и образования в масле мельчайших паровоздушных пузырьков. Нередко вымывание баббитовой заливки вкладышей и резкое увеличение зазора «на масло» в подшипнике вызывается попаданием топлива в масло и последующим понижением его вязкости или длительной работой дизеля на окисленном масле. Кроме отмеченных факторов, на интенсивность кавитационного изнашивания влияние оказывает также степень нагруженности дизеля в целом, в том числе его форсировка. Так, на дизелях 2Д100 скорость кавитационного изнашивания вкладышей почти в 6 раз меньше, чем скорость изнашивания вкладышей такой же конструкции у дизелей 10Д100, имеющих большую форсировку [11].
Вкладыши, имеющие даже незначительный кавитационный износ рабочей части (зоны трения) или более 20% нерабочей части, подлежат замене.
Абразивному износу подвержены главным образом рабочие вкладыши подшипников. Зона износа несколько смещена в сторону вращения коленчатого вала (рис. 3.32, а). Если вкладыши шатунных подшипников одного коленчатого вала изнашиваются примерно одинаково, то у коренных подшипников большему изнашиванию подвержены вкладыши наиболее нагруженных опор; так, например, у дизелей Д100 — вкладыши первой, седьмой, восьмой опор, а у дизеля Д50 — первой и второй опор.
Толщину рабочего вкладыша измеряют микрометром со сферической пятой в точках а и б (рис.3.32,б). Наименьший размер принимают за действительную (измеренную) толщину вкладыша. Сравнивая полученное значение с первоначальной толщиной, выбитой на теле 135
Рис. 3.32. Схема измерения толщины вкладыша разъемного подшипника скольжения
вкладыша, находят износ. Если он у рабочих вкладышей более 0,15 мм (Д100, Д49) или более 0,25 мм (Д50), вкладыши заменяют.
Ослабление вкладышей в посадке. Как известно, вкладыши шатунных и коренных подшипников тепловозных дизелей изготовляют с увеличенным наружным диаметром. При плотном прижатии такого вкладыша к постели его торцы будут возвышаться над ней на А/г (см. рис. 3.12, в). При сборке подшипника вкладыши обжимают, создавая натяг, соответствующий примерно прессовой посадке. Ослабление вкладышей в посадке (потеря натяга в соединении) у нормально собранного подшипника происходит из-за деформации гнезда подшипника или самих вкладышей, ослабления крепления крышки подшипника, незначительного изнашивания контактирующих поверхностей вкладышей и гнезд подшипников или фретинг-коррозии, а также усадки металла вкладышей. Чаще всего такое явление наблюдается у шатунных подшипников. Внешними признаками работы вкладышей со слабой посадкой могут служить гладкая, засветленная (без следов механической обработки) поверхность торцов в плоскости разъема, наличие у кромок торцов мелких острых заусенцев, искаженная форма отверстия под штифт.
О том, как измеряют натяг единичных новых вкладышей разъемных подшипников скольжения, уже было рассказано в п. 3.2, а у вкладышей, бывших в эксплуатации, натяг измеряют на стенде или используют для этой цели собственные штатные подшипниковые гнезда. Чтобы не впасть в ошибку, не рекомендуется измерять раздельно натяг каждого вкладыша данного подшипника, необходимо определять суммарный натяг сразу рабочего и нерабочего вкладышей в постелях стенда или в собственных, штатных подшипниковых гнездах.
Такое требование диктуется тем, что как у вкладышей, так и у постелей плоскости разъема выполняются не строго симметрично (в пределах поля допуска); ранее работавшие вкладыши могут иметь усадку и деформацию; постели подшипников даже у одного дизеля могут быть деформированы по-разному.
Схема стенда для определения суммарного натяга вкладышей показана на рис. 3.33, а. На столе стенда смонтированы две постели, копирующие корпусы подшипников коленчатого вала какого-либо дизеля. Крышка 3 каждой постели 4 тягами связана со штоком воздушного цилиндра 7, в надпоршневое пространство которого через кран 6 подводится сжатый воздух, создающий необходимое усиление только для плотного прижатия контролируемых вкладышей 2 и 5 к постели. Давление воздуха регулируется клапаном 8 и контролируется по манометру 1. Качество прилегания вкладышей к постели проверяют по краске на стенде. Для этого с контактирующих поверхностей вкладышей (с торцов и тыл fa-136
ной части) и постели стенда удаляют загрязнения и заусенцы. Поверхность постели стенда покрывают тонким слоем краски. Размещают рабочий и нерабочий вкладыши контролируемого подшипника в постели стенда так, чтобы плоскости их разъемов находились примерно на одной линии. Поворотом рукоятки крана 6 опускают крышку 3 и прижимают вкладыши к постели. Измеряют щупом зазоры между крышкой 3 и основанием постели стенда в плоскости разъема. Суммарный зазор С + С' принимается за действительную величину натяга двух вкладышей данного подшипника.
До измерения зазоров удостоверяются в плотности прижатия вкладышей к постели. При обстукивании вкладыши не должны смещаться (отсутствие «отдачи в руку»), а щуп 0,03 мм не должен проходить не только между стыками вкладышей, но и между постелью и вкладышами на глубину более чем 15 мм. Зазор К вблизи стыков вкладышей (рис. 3.33, б) недопустим. Зазор сигнализирует о том, что вкладыши деформированы, их стыки сведены внутрь и нет натяга. Для устранения зазора К нужно стыки вкладышей развести на оправке нанесением легких ударов по тыльной части вкладыша резиновым или деревянным молотком. Диаметр оправки должен быть на 15—20 мм больше внутреннего диаметра вкладыша.
Если нет стенда, наличие гарантированного (минимально допустимого) натяга и качество прилегания вкладышей к постелям проверяют в собственных штатных гнездах, т. е. в корпусе коренного подшипника или в шатуне дизеля, в которых они будут работать. При такой проверке между крышкой и постелью блока (картера) или крышкой и стержнем шатуна с каждой стороны помещают по одной металлической прокладке одинаковой толщины. Суммарная толщина двух прокладок должна равняться минимально допустимому натягу вкладышей данного подшипника. Например, для коренного подшипника дизеля Д100 суммарная толщина прокладок должна быть 0,16 мм, а для шатунного подшипника — 0,08 мм (при температуре окружающей среды 15—20° С).
Натяг вкладышей считается достаточным, если при обстукивании они не смещаются (нет «отдачи в руку) и, кроме того, щуп 0,03 мм не проходит в плоскости разъема вкладышей и корпуса подшипника. Допускается прохождение щупа 0,03 мм лишь между вкладышами и постелью корпуса подшипника, но на глубину не более 15 мм.
Следует учесть, что одинаково вредны и недостаточный и чрезмерный натяг вкладышей. При малом натяге происходит постепенное ослабление и проворот вкладышей, слишком большой натяг вызывает чрезмерную деформацию вкладышей при сборке подшипника (см.
Рис. 3.33. Схема стенда для измерения натяга вкладышей разъемного подшипника скольжения
137
рис. 3.33, б), что затрудняет создание нормального зазора «на Масло» в подшипнике.
О качестве прилегания тыльной части вкладышей к постелям стенда судят по отпечатку краски. Прилегание считается нормальным, если отпечаток краски располагается равномерно, примерно везде одинаков и составляет не менее 75% площади тыльной части каждого вкладыша. Причинами неравномерного прилегания могут быть вмятины, заусенцы и загрязнения на сопрягаемых поверхностях, деформация гнезда подшипника и самих вкладышей, непараллельность поверхностей стыка образующим наружной поверхности вкладышей. В необходимых случаях допускается шабровка тыльной части вкладышей по краске.
Суммарный натяг вкладышей одного подшипника восстанавливают приклеиванием к поверхности каждого стыка одной металлической пластины (фольги) необходимой толщины или наращиванием тыльной части нерабочего вкладыша клеем.
Сборка разъемных подшипников. Технологический процесс сборки состоит из следующих операций: комплектования, собственно сборки и контроля качества сборки.
Комплектование. При комплектовании подшипников коленчатого вала вкладышами обеспечивают:
минимальную ступенчатость рабочих вкладышей подшипников многоопорных валов для того, чтобы шейки вала опирались на все опоры по длине вала;
нормальные зазоры «на масло» с минимальной разницей этих зазоров по подшипникам одного вала для создания лучших условий смазки трущихся пар и предотвращения чрезмерной утечки масла через отдельные подшипники;
максимальную площадь сопряжения между вкладышами и гнездами подшипников. Это позволяет обеспечить равномерное распределение нагрузки на рабочие вкладыши и нормальный отвод тепла от них. При недостаточном прилегании резко возрастает давление на отдельные участки рабочих вкладышей;
плотную с нормальным натягом посадку вкладышей в постелях, что гарантирует работу подшипников без проворота вкладышей;
нормальный осевой разбег вала в опорно-упорном подшипнике.
К комплектованию допускаются как новые, так и годные вкладыши, бывшие в эксплуатации. При подборе деталей нужно иметь в виду, что крышки всех подшипников невзаимозаменяемы между собой.
Комплектование подшипников вкладышами ведется в такой последовательности: подбор несущих (рабочих) вкладышей по ступенчатости (только у коренных подшипников), подбор вкладышей по зазору «на масло», измерение суммарного натяга рабочего и нерабочего вкладышей каждого подшипника с одновременной проверкой по краске качества прилегания тыльной части вкладышей к постелям.
Подбор рабочих вкладышей коренных подшипников по ступенчатости (толщине). Если разность в толщинах вкладышей (не менее чем у трех рядом расположенных опор) превышает 0,04 мм при выпуске из ремонта ТР-2 и ТР-3 или 0,08 мм ТР-1 и непланового ремонта, 138
вкладыши с минимальной или максимальной толщинами заменяют. В том случае, когда вкладыши по своей толщине относятся к различным категорийным ремонтным размерам, перед подсчетом ступенчатости их приводят к одной категории, преимущественной для вкладышей подшипников данного коленчатого вала.
Подгонку вкладышей по толщине с баббитовым антифрикционным слоем в отдельных случаях ведут шабровкой этого слоя. Поверхность, обработанную шабером, выравнивают гладилкой. Если при подборе выявляется необходимость в замене более 50% рабочих вкладышей, то заменяют новыми все рабочие вкладыши. Это позволяет сводить к минимуму сложные подгоночные работы.
В том случае, когда возникает потребность в замене рабочего вкладыша какой-либо одной опоры (при неплановом ремонте), разбирают не только поврежденный подшипник, но и соседние для определения ступенчатости их рабочих вкладышей. Такое требование вызвано тем, что преждевременный выход из строя рабочего вкладыша единичной опоры обычно происходит не вследствие естественного износа, а по другим причинам: из-за перегрева подшипника, повреждения антифрикционного слоя, потери натяга, проворота и т. п. В этих случаях для создания нормальных условий работы всем трем соседствующим подшипникам (по ступенчатости) толщину вновь устанавливаемого вкладыша согласовывают с толщинами рабочих вкладышей соседних опор, а не с фактической толщиной заменяемого вкладыша.
Подбор вкладышей опорно-упорного коренного подшипника. Как известно, вкладыши одиннадцатого (дизель Д100), девятого (дизель Д49) и седьмого (дизель Д50) коренных подшипников имеют боковые упорные бурты с антифрикционным слоем, которйе служат для ограничения осевого разбега коленчатого вала. Поэтому их подбирают не только по толщине, но и так, чтобы зазор между буртами коленчатого вала и буртами подшипника был в пределах, указанных на рис. 3.34, 3.35 и 3.36. Если этот зазор, т. е. осевой разбег коленчатого вала, на дизелях Д100 и Д50 мал, то с поверхности буртов вкладышей снимают необходимый слой баббита, если он велик, бурты паяют легкоплавким припоем или оловом с последующей обработкой этих поверхностей на станке. У дизеля Д49 осевой разбег регулируют за счет толщины полуколец, укрепленных на блоке и крышке упорного подшипника.
Подбор вкладышей подшипников по зазорам «на масло».
Увеличение зазоров в подшипниках коленчатого вала происходит в основном вследствие изнашивания шеек коленчатого вала и рабочих вкладышей. Поэтому и восстанавливают нормальный зазор «на масло», как правило, за счет замены рабочих вкладышей. Только в отдельных случаях, когда толщина антифрикционного слоя рабочих вкладышей, а у коренных подшипников и их ступенчатость, находятся в допустимых пределах, зазор «на масло» регулируют постановкой утолщенных нерабочих вкладышей.
Сборка коренных подшипников. После очистки трущихся поверхностей вкладышей и шеек коленчатого вала их покрывают тонким слоем масла, используемого для смазки дизеля. Резьбовые части болтов, шпилек и гаек смазывают касторовым маслом. Когда сборочные ра-.
139
боты ведутся на поворотном стенде, позволяющем перевертывать блок на 180°, сначала в постелях блока размещают согласно маркировке нерабочие вкладыши (см. рис. 3.34, 3.35), кроме вкладыша опорно-упорного подшипника, имеющего бурты, затем осторожно укладывают на вкладыши коленчатый вал и заводят на свое место нерабочий вкладыш опорно-упорного подшипника. На шейках вала помещают рабочие вкладыши и крышки подшипников согласно маркировке. Крепление гаек крышек подшипников ведут в последовательности, рекомендованной нас. 102,103, до совмещения меток окончательной затяжки. Гайки стопорят разводными шплинтами. К крышкам подшипников присоединяют трубки подвода смазки.
Сборку единичного коренного подшипника, когда собраны остальные, ведут в том же порядке. Заводку нерабочего вкладыша на свое место в блоке производят при помощи технологического штифта (см. рис. 3.23).
В условиях депо сборку коренных подшипников дизеля Д50 (см. рис. 3.36) обычно ведут при неснятом коленчатом вале. Вначале при помощи технологического штифта заводят на свои места в картере рабочие вкладыши, затем на шейки вала укладывают нерабочие вкладыши, а на них крышки подшипников согласно маркировке. Вкладыши размещают таким образом, чтобы фиксирующий выступ рабочего вкладыша совпал с выемкой в ложе картера, а выступ нерабочего вкладыша—с выемкой в крышке подшипника. Имея это в виду,после заводки рабочего вкладыша под шейку вала при помощи технологического штифта нельзя поворачивать коленчатый вал дальше, иначе будет смят фиксирующий выступ вкладыша. В остальном работы по
| 672-025 |&Я7|Д55
Рис. 3.34. Коренной подшипник нижнего коленчатого вала дизеля Д100:
1 — крышка; 2 — рабочий вкладыш опорно-упорного подшипника; 3 — нерабочий вкладыш опорно-упорного подшипника; 4 — блок; 5 — нерабочий вкладыш опорного подшипника;
6 — рабочий вкладыш опорного подшипника
140
Зазор „на масло" Осевой разбег вала
вкладыша
Рис. 3.35. Коренной подшипник коленчатого вала дизеля Д49:
1 — крышка; 2 — рабочий вкладыш; 3 — нерабочий вкладыш; 4 — блок; 5 — полукольцо эпорно-упорного подшипника; здесь и далее в первой клетке — зазоры у нового сочленения, во второй — максимально допустимый зазор, в третьей — предельный зазор
Зазор,, на масло"
6 опорном подшипнике
|g,72-g;W|O,Z5|^»
в
’атегорианые ремонтные размеры
1
2 J £ 5
8,25-$z
8,50^ p rjr+0,03 [OhJ-OjOZ a m. d. do 10-й градации
Зазор,, 6 усах
Натяг 0,02- 0,0д
Зазор до 0,05
Натяг на ода вкладыши \0М-0,52\0,18 | £74 |
Зазор „ на масло “ б упорном подшипнике 0,16-0,20\0L5\0^\
Осевой разбег бала
Рис. 3.36. Коренной подшипник коленчатого вала дизеля Д50:
/ — картер (рама); 2 —рабочий вкладыш опорного подшипника; 3—нерабочий вкладыш опорного подшипника; 4 — крышка; 5 — нерабочий вкладыш опорно-упорного подшипника; 6 — рабочий вкладыш опорно-упорного подшипника
141
сборке коренных подшипников ведутся с соблюдением тех же рекомендаций, которые были даны при сборке подшипников дизелей Д100 и Д49.
Сборка шатунных подшипников. Сборку разъемного шатунного подшипника (рис. 3.37) начинают после установки поршня с шатуном в цилиндре. Рабочий вкладыш размещают в ложе шатуна, а нерабочий в ложе крышки шатуна согласно маркировке. Гайки шатунных болтов затягивают до положения окончательной затяжки и стопорят разводными шплинтами.
Контроль качества сборки разъемных подшипников коленчатого вала. Сборка подшипников считается нормальной, когда:
а) вкладыши правильно ориентированы в корпусе подшипника и имеют нормальную посадку, т. е. линии разъема вкладышей и корпуса совпадают и между поверхностями сопряжения деталей нет зазора, щуп 0,03 мм не «закусывает», а при обстукивании торцов вкладышей деревянным молотком не происходит «отдачи в руку»;
б) каждая коренная шейка вала, находящегося в рабочем положении (при отсоединенном якоре тягового генератора), плотно прилегает к поверхности рабочего вкладыша. Щуп 0,05 мм не заходит между шейкой и рабочим вкладышем на глубину более 15 мм;
в) зазоры «на масло» и их разность у подшипников одного вала и осевой разбег коленчатого вала находятся в пределах норм.
При малом зазоре в подшипнике происходит трение без смазки, схватывание поверхностей трения, нагрев, выплавление или задир антифрикционного слоя вкладышей. При чрезмерно больших зазорах динамические нагрузки приобретают ударный характер, происходит усиленное изнашивание деталей. Кроме того, значительно возрастают утечки масла по зазору в подшипниках, что приводит к снижению дав-
а)
Категорийные ремонтные размеры
2
п пс + 0,04 Ъ'Э -0,06
Натяг на оба вкладыша рЫрррордр Зазор „ „ на масло g,/Z-g,Z/|g,Jg|g7z1
ппс+0,03
-0,01
Рис. 3.37. Шатунные подшипники
Категорий^ ремонтные размеры
Зазор „ ft усах'
Зазор,, на масло" \0,Ю-0,1б\0,1 \0,75\
g/g-g
Натяг на оба вкладыша
о п + 0,03
- 0,01
J
Ч_ 5
пс + 0,04
W - 0,06
коленчатых валов:
а — дизеля Д100; б — дизеля Д49; в — дизеля Д50; 1 — крышка; 2 — нерабочий вкладыш;
3 — рабочий вкладыш; 4 — стержень шатуна; 5 — втулка пальца прицепного шатуна; 6—> палец прицепного шатуна; 7 — стержень прицепного шатуна
142
Ления Масла й работа дизеля становится небезопасной. При большой разности зазоров у подшипников одного вала из-за различия проходных сечений происходит неравномерное распределение масла по подшипникам. Особенно это опасно для дизелей, у которых головки поршней охлаждаются маслом, поступающим через подшипники.
Разность зазоров «на масло» более норм устраняют заменой нерабочего вкладыша подшипника или шабровкой его антифрикционного слоя.
Некоторые особенности ремонта неразъемных подшипников скольжения. Соосность и ступенчатость как постелей, так и подшипников (после запрессовки втулок в корпус) контролируют, как правило, технологическим валом (см. рис. 3.24). При капитальном ремонте соосность и допустимая ступенчатость постелей и подшипников у многоопорных валов (например, кулачковых валов дизеля) достигается за счет расточки постелей с одной установки под категорийные ремонтные размеры, постановкой дополнительных деталей в постели корпусов различных редукторов или наращиванием поверхностей постелей.
В случае замены втулок подшипников, особенно у двухопорных валов небольших механизмов (масляный насос дизеля Д50 и его привод и т. п.), лучшие результаты в отношении соосности и ступенчатости достигаются, когда после запрессовки в корпус поверхности втулок обрабатывают развертками. Уменьшить ступенчатость несущих поверхностей втулок подшипников многоопорных валов во многих случаях удается шабровкой их поверхностей с использованием технологического вала.
Если зазор «на масло» у какого-либо подшипника в пределах нормы, а ступенчатость велика, то такую втулку извлекают из корпуса, поворачивают на 180° и вновь монтируют на свое место. Неизношенная часть втулки становится несущей.
При замене отдельной втулки, чтобы избежать обработки ее опорной поверхности после запрессовки в корпус, точно выдерживают натяг. При слишком большом натяге форма отверстия втулки искажается. Это может привести к тому, что прилегание шейки вала к опорной поверхности втулки окажется неудовлетворительным, а зазор «на масло» в подшипнике недостаточным. Втулку перед запрессовкой в корпус ориентируют так, чтобы отверстие в ней, служащее для подвода смазки в подшипник, совпало с аналогичным отверстием в корпусе. При монтаже втулок в корпуса опор соблюдают рекомендации, изложенные при сборке прессовых соединений.
3.7. СБОРОЧНЫЕ ЕДИНИЦЫ С ПОДШИПНИКАМИ КАЧЕНИЯ
Многие механизмы тепловоза включают сборочные единицы с подшипниками качения. В эту сборочную единицу входят разъемный или неразъемный корпус (гнездо), крышка гнезда и собственно подшипник качения.
Внутренние кольца подшипников имеют, как правило, прессовую посадку на валах (прессовое соединение), а невращающиеся наружные
143
кольца монтируются в гнездах с подвижной посадкой для того, чтобы дать им возможность в процессе работы несколько проворачиваться и менять зону нагружения. Разъемные части корпусов (гнезд) соединяются при помощи-болтов, шпилек и гаек (резьбовые соединения). Все вопросы, связанные с разборкой, отысканием и устранением повреждений, а также сборкой резьбовых и прессовых соединений, входящих в сборочную единицу с подшипниками качения, были освещены ранее и поэтому здесь не рассматриваются.
Сборочная единица с подшипником качения теряет работоспособность вследствие ослабления внутреннего кольца в посадке на валу или повреждений, возникших в самом подшипнике (износа и повреждения поверхностей тел качения, сепараторов и т. д.). Ослабление колец в посадке вызывается «ростом» материала колец в эксплуатации, смятием шероховатостей и образованием задиров при демонтажных и монтажных работах, износом сопрягаемых поверхностей вала и кольца вследствие фретинг-коррозии. Беговая дорожка шариков или роликов внутреннего вращающегося кольца изнашивается обычно равномерно, тогда как у наружного кольца беговая дорожка изнашивается только в зоне нагружения, т. е. на небольшом участке. Особенно это заметно у тяжелонагруженных подшипников: у роликовых подшипников букс, якорных подшипников тяговых электрических машин и т. п. В процессе функционирования механизма неполадки в сборочной единице с подшипником качения иногда удается определить по нагреву, характерному шуму и вибрации, а ослабление деталей в посадке — по внешним признакам.
Разборка. Сборочные единицы с подшипниками качения разбирают осторожно, соблюдая требования по разборке прессовых соединений. Перед демонтажем тяжело нагруженных подшипников, отмечают положение, занимаемое наружным кольцом относительно корпуса (гнезда).
После очистки приступают к отысканию неисправностей подшипника; его осматривают, проверяют «ход», т. е. легкость и равномерность вращения, определяют износ и деформацию деталей. При осмотре для более тщательного контроля поверхностей качения однорядные радиально-упорные, роликовые и другие подшипники разъемной конструкции разбирают, а у двухрядных сферических подшипников внутренние кольца вместе с сепараторами и шариками (роликами) поворачивают на 90° относительно наружного кольца; у радиальных однорядных шарикоподшипников с одной или двумя защитными шайбами снимают шайбы.
О «ходе» очищенного и промытого подшипника судят по издаваемому им шуму при вращении от руки, степени торможения и «отдачи в руку», если вращающийся подшипник держать за внутреннее кольцо в вертикальном положении. В случае ненормального вращения подшипник промывают вторично и вновь проверяют. «Ход» проверяемого подшипника сравнивают с вращением эталонного, т. е. нового, хорошо очищенного подшипника.
Износ и деформацию тел качения и колец собранного подшипника определяют измерением радиального зазора в подшипнике и осевого 144
Рис. 3.38. Схема приспособлений для измерения осевого разбега и радиального зазора в подшипниках качения
разбега. Простейшие схемы индикаторных приспособлений для измерения этих величин у шарикоподшипников показаны на рис. 3.38,
Годными для использования считаются подшипники с ровным, без заеданий «ходом» и незначительным шумом, с нормальными зазорами и размерами. Подшипники качения считаются негодными, если они имеют откол, задиры, выкрашивание, шелушение металла и трещины на поверхностях тел качения, цвета побежалости на поверхности деталей от нагрева, выбоины и отпечатки удара на беговых дорожках колец, повреждение сепараторов (трещины, срезы, ослабление заклепок, выработку гнезд до выпадания роликов или шариков и др.). Такие подшипники заменяют. Оставляют для дальнейшей работы подшипники качения, если они имеют незначительные повреждения, а именно царапины и риски на посадочных поверхностях колец, возникшие из-за ослабления в посадке; забоины, вмятины, следы коррозии на сепараторе, не препятствующие нормальному движению шариков и роликов, пятна коррозионного характера на поверхности тел качения, которые можно зачистить, или деформацию и небольшой износ гнезд сепаратора сферического роликового подшипника, устраняемые обжатием сепаратора.
Восстановление. Мелкие вмятины, риски, слабую коррозию с поверхностей тел качения и с мест посадки деталей подшипников устраняют зачисткой мелкой шлифовальной шкуркой или пастой. При устранении других повреждений, восстановлении подшипников с заменой отдельных деталей для достижения нормальных посадок руководствуются ОСТ 37.006.003-76 и технологическими инструкциями МПС.
Сборка. На первый взгляд процесс сборки сборочных единиц с подшипниками качения не представляет сложности. Однако в данной сборочной единице даже незначительные отклонения от технических условий на сборку приводят к тяжелым последствиям. Осо-
145
бенно важны правильная посадка колец и соблюдение соосности отверстий гнезд подшипников и шеек валов.
Чрезмерный натяг колец при посадке на шейку вала или в подшипниковое гнездо, а также деформация колец при их монтаже на овальную шейку вала (в гнездо) приводят к недопустимому уменьшению радиального зазора в подшипнике. Если в первом случае зазор уменьшается равномерно, то во втором—неравномерно из-за деформации внешнего или внутреннего кольца. В процессе функционирования подшипники с уменьшенным радиальным зазором греются, их детали быстро изнашиваются, происходит заклинивание шариков или роликов.
Нужно иметь в виду, что радиальный зазор у неустановленного в сборочной единице подшипника очень мал. Для подшипника средних размера и точности он составляет 5—25 мкм. Практически можно считать, что при напрессовке внутреннего кольца на вал с нормальным натягом изменение диаметра беговой дорожки составляет около 0,7 фактического натяга. Поэтому овальность или биение посадочных шеек вала или отверстия подшипникового гнезда не должны превышать допустимое значение овальности или биения для новых аналогичных деталей более чем на 0,02 мм.
Нормальная посадка колец в гнезде и на валу еще не гарантирует надежной работы подшипников. Не менее важно предупредить несо-осность шеек валов и отверстий гнезд подшипников, т. е. их перекос. Перекосы возникают от различных причин и прежде всего из-за погрешностей, допущенных при механической обработке гнезд подшипников и шеек вала.
Рассмотрим это на примере ремонта и сборки якорных подшипников тягового электродвигателя. В практике эксплуатации нередки случаи выхода их из строя вследствие нагревания и заклинивания роликов, проворота колец с последующим повреждением посадочных шеек вала якоря и гнезд в подшипниковых щитах. Вышедшие из строя подшипники обычно заменяют, а поврежденные шейки вала и посадочные поверхности гнезд восстанавливают наращиванием или постановкой дополнительной детали
(втулки) с последующей механической обработкой посадочных поверхностей.
Чтобы обеспечить надежную работу деталей якорных подшипников, расточку наплавленных поверхностей А и Б (рис. 3.39) горловин остова ведут с одной установки. Это позволяет добиться соосности отверстий горловин и перпендикулярности поверхностей С и К к оси отвер-
Рис. 3.39. К механической обработке деталей сборочных единиц с подшипниками качения
146
стий горловин. К горловинам притачивают подшипниковые щиты и монтируют их в остове и лишь после этого растачивают поверхности Щ гнезд щитов под роликовые подшипники. При этом расточка поверхностей обоих гнезд ведется обязательно с одной установки,чтобы оси гнезд были соосны. Обработанные и собранные таким образом подшипниковые щиты и остов составляют комплект, части этого комплекта маркируют одним номером. Замена какого-либо из подшипниковых щитов этого комплекта или восстановление одного из щитов (наплавка с последующей механической обработкой), как правило, приводят к возникновению перекосов. Если небольшие перекосы в сборочных единицах с самоустанавливающимися подшипниками и допустимы (например, в якорном подшипнике тягового генератора), то в обычных роликовых и однорядных шариковых подшипниках они противопоказаны.
При перекосах радиальный зазор по длине роликов становится неравномерным, у шариковых подшипников вследствие смещения дорожек качения шарики при их движении получают переменную скорость, защемляются, резко возрастает давление на отдельные участки тел качения. В этих условиях подшипники, безусловно, работают ненормально.
И, наконец, несколько рекомендаций о самой сборке сборочных единиц с подшипниками качения. Если подшипник или его кольцо монтируют в гнездо или на шейку вала вручную, нельзя наносить удары непосредственно по деталям. В этих случаях, а также когда монтаж ведется при помощи пресса, применяют оправки (рис. 3.40), обеспечивающие действие усилия запрессовки по оси вала.
Подшипник (или кольцо) напрессовывают на вал до тех пор, пока внутреннее кольцо не упрется в заплечик вала или промежуточную деталь, а внешнее кольцо — в бурт подшипникового гнезда, если он предусмотрен конструкцией. При этом очень важно, чтобы контакт деталей происходил по всей окружности. Такое требование вызвано тем, что подшипниковые кольца имеют малую жесткость и легко деформируются. Чтобы достигнуть нужного контакта, торцы заплечика вала, промежуточной детали или бурта гнезда должны быть перпендйкуляр-
Рис. 3.40. Оправки для монтажа подшипников качения:
д — для запрессовки на вал; б — для запрессовки подшипника в гнездо; в -- для напрес-совки на вал и запрессовки в гнездо
147
ны как к оси шейки вала, так и к оси отверстия подшипникового гнезда. При значительном перекосе этих поверхностей и особенно в процессе холодной напрессовки возникают реактивные силы (рис. 3.41, а), вызывающие дополнительные напряжения в кольце. Такие же напряжения вызываются и при одностороннем прилегании бурта крышки подшипникового гнезда к внешнему кольцу подшипника вследствие непараллельное™ поверхностей Л и Б крышки (рис. 3.41, б).
При монтаже в гнездо внешнего кольца ранее работавшего подшипника, особенно у тяжело нагруженных подшипников качения, чтобы зона нагружения не приходилась йаждый раз на один и тот же участок, кольцо поворачивают на некоторый угол относительно положения, которое оно занимало до демонтажа.
Если надо заменить новым один из подшипников в гнезде или сборочной единице, состоящих из двух и более подшипников качения, заменяют и другие подшипники новыми, т. е. делают комплектную замену (например, в крестовинах кардана, грузах регулятора частоты вращения, буксах колесных пар и т. д.). Допускается вместо заменяемого подшипника подбирать другой, состояние которого примерно одинаково с состоянием подшипников, оставшихся в сборочной единице.
Подшипник в гнезде располагают так, чтобы была видна заводская маркировка, нанесенная на его внешнем кольце.
При сборке сборочных единиц с радиально-упорными шарикоподшипниками, например верхнего или нижнего корпуса вертикальной передачи дизеля Д100, подшипники предварительно комплектуют.
Для этого их вместе с кольцами 4 и 5 (рис. 3.42) надевают на оправку 2 узкими торцами внешних колец к проставочному кольцу 5 и зажимают гайкой 3. На верхний подшипник кладут груз /. При таком положении между проставочным кольцом 5 и внешними кольцами подшипников должен быть зазор 0,03— 0,05 мм, предпочтительнее 0,03 мм. Зазор регулируют за счет толщины проставочного кольца 5. Подобранные таким образом детали (подшипники и кольца 4 и 5) составляют комплект, замена отдельных деталей в котором не допускается.
Рис. 3.41. К сборке сборочных единиц с подшипниками качения
148
Детали комплекта маркируют кислотой или электрографом одним номером.
После монтажа этого комплекта в гнездо корпуса внешние кольца подшипников обжимаются крышкой до исчезновения зазора Ц, что создает осевой натяг между шариками и кольцами подшипников в пределах 0,03 —0,05 мм.
О том, что сборочная единица с подшипниками качения собрана правильно, шарики и ролики не защемлены, судят по следующим признакам: отсутствию торцового биения внешнего кольца подшипника, наличию осевого разбега вала (кроме сборочной единицы с опорно-упорными шарикоподшипниками), нормальному радиальному зазору в роликовых подшипниках и, наконец, по легкости вращения вала.
Торцовое биение внешнего кольца измеряют индикаторным приспособлением (рис. 3.43), стойку которого укрепляют на валу, а измерительную ножку индикатора упирают в торец внешнего кольца подшипника. Процесс измерения и подсчет результа-
Рис. 3.42. К регулировке натяга радиальноупорного шарикоподшипника
Рис. 3.43. Индикаторное приспособление для измерения торцового биения наружного коль-
ца якорного роликоподшипника тягового электр одвигателя:
1 — вал якоря; 2 — стойка индикатора; 3 — гайка;
4 — индикатор; 5 — наружное кольцо роликоподшипника
тов аналогичны процессу измерения биения шейки вала (см. с. 131). Допустимое биение внешнего кольца зависит от размера подшипника, например, торцовое биение внешнего
кольца якорного роликоподшипника тягового электродвигателя установлено не более 0,12—0,15 мм. Торцовое биение внешнего кольца указывает на перекос в сборочной единице.
Чтобы компенсировать возможные неточности сборки и избежать заклинивания деталей подшипников при их температурных деформациях, вал, вращающийся на подшипниках качения, должен иметь разбег (игру) для возможности осевого смещения. С этой целью вал с одного конца фиксируют, а другой его конец оставляют свободным. Вал фиксируют путем стопорения внешнего кольца одного из подшипников (рис. 3.44, а), роликов у подшипников с короткими цилиндрическими роликами (рис. 3.44, б) или осевого упора (рис. 3.44, в}.
149
Рис. 3.44. Сборочные единицы с подшипниками качения:
а — вертикальный вал гидропривода вентилятора холодильника тепловоза 2ТЭ10 в сборе; б — подшипник качения тягового электродвигателя; в — роликовая букса тепловоза ТЭЗ; /, 4 — регулировочные прокладки; 2 — упорное кольцо; 3 — осевой упор; 5 — дистанционное кольцо (промежуточная деталь)
Осевой разбег (осевую игру) регулируют только у вала, вращающегося на роликовых подшипниках, с короткими цилиндрическими роликами за счет изменения толщины регулировочных прокладок 1 и 4 или кольца 2. У большинства других подшипников качения (кроме подшипников с коническими роликами) осевой разбег валов обеспечивается за счет зазоров между телами качения или сдвига вместе с валом самих подшипников, у которых внешние кольца не застопорены в подшипниковых гнездах. Осевой разбег вала измеряют индикаторным приспособлением или щупом.
Для более равномерного распределения радиальной нагрузки по роликовым подшипникам одной сборочной единицы разность радиальных зазоров делают минимальной. Например, у подшипников одной буксы колесной пары эта разность допускается 0,04 мм, а у якорных подшипников тягового электродвигателя — 0,1 мм. Измеряют зазор щупом или индикаторным приспособлением.
Осевой разбег валов, вращающихся на конических роликовых подшипниках, регулируют за счет смещения колец подшипников друг относительно друга.
Рекомендации по смазке. Для подшипников качения одинаково вредны как недостаток консистентной (пластичной) смазки, так и ее iso
излишек. Если смазки много и заложена она в подшипниковое гнездо плотно, то ролики или шарики будут сминать ее. Это вызовет нагревание смазки, ее вытекание и в конечном счете работу подшипника без смазки. Особенно это опасно в якорных подшипниках электрических машин. Вытекающая смазка попадает внутрь корпуса машины и замасливает электрическую изоляцию, рабочую поверхность коллектора. Смазкой заполняют щели между роликами и шариками до их монтажа и 2/3 объема подшипникового гнезда. Нельзя закладывать в один и тот же подшипник различные сорта смазки.
3.8. СБОРОЧНЫЕ ЕДИНИЦЫ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ДЕТАЛЯМИ, ДВИЖУЩИМИСЯ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНО
К сборочным единицам с цилиндрическими деталями, движущимися возвратно-поступательно, отнесены трущиеся пары: поршень— цилиндр, клапан и его направляющая, шток и его направляющая, плунжер и гильза, игла и корпус распылителя форсунки дизеля и т. п. Сборочные единицы этого типа условно подразделены на три группы.
Л первой группе отнесены прецизионные пары, у которых зазор в сопряжении не превышает 0,01 мм, например, гильза—плунжер топливного насоса, игла—корпус распылителя форсунки и т. п.
/Со второй группе отнесены пары, зазор между движущимися деталями которых превышает 0,01 мм, например, клапан и его направляющая в цилиндровой крышке, поршень—цилиндр серводвигателя или масляного аккумулятора регулятора частоты вращения, корпус— толкатель топливного насоса и др.
Третья группа — пары, у которых поршень, движущийся в цилиндре, имеет уплотняющие кольца или манжету, например, поршень с металлическими кольцами в цилиндре дизеля или компрессора, поршень с резиновой манжетой — тормозной цилиндр и др.
Работоспособность сборочных единиц с цилиндрическими деталями, движущимися возвратно-поступательно, нарушается, как правило, в результате изнашивания деталей, т. е. при изменении качества их поверхности, геометрических размеров и формы. Такие изменения ведут к потере герметичности и, следовательно, к утечке газа, воздуха, топлива, масла. Трущиеся поверхности деталей изнашиваются неравномерно. Величину и характер износа деталей определяют у пар первой группы интегральным методом, а у пар второй и третьей групп контактным способом (микрометражом).
Работоспособность рассматриваемых сборочных единиц в общем случае восстанавливают:
а) у первой группы — перекомплектовкой деталей, заменой одной из деталей новой, наращиванием одной из деталей (обычно охватываемой) электролитическим способом;
б) у второй и третьей групп — заменой одной из деталей новой, наращиванием одной из деталей электролитическим способом, обработкой одной из деталей (чаще охватывающей) под категорийный ремонт-
ах
ный размер, постановкой дополнительной (ремонтной) детали и, наконец, заменой уплотняющих колец или манжет (у соединений третьей группы).
Восстановление работоспособности сборочных единиц первой группы. Технологический процесс восстановления сборочных единиц с цилиндрическими деталями, движущимися возвратно-поступательно, зазоры между которыми менее 0,01 мм, рассмотрим на примере плунжерных пар топливных насосов дизелей Д100. Годность деталей пары к дальнейшей работе устанавливают по их внешнему состоянию и износу. У нормально работающей плунжерной пары прецизионные поверхности деталей имеют зеркальный вид с ровным отблеском, с едва заметными штрихами. Плунжер с затупленными кромками торца головки и отсечной спирали, со значительными коррозионными площадками на рабочей части головки, с рисками на прецизионной поверхности бракуют. Трещины, риски и другие изъяны не допускаются и на рабочей поверхности гильзы плунжера.
Износ деталей плунжерной пары вызывается, главным образом, действием содержащихся в топливе абразивных частиц. Надежного и простого способа для непосредственного определения величины и характера износа деталей, а самое главное влияния этого износа на работоспособность плунжерной пары нет. Поэтому износ деталей плунжерной пары устанавливают по изменению ее «служебных свойств» интегральным способом—по так называемой плотности, измеряемой в секундах.
Плотность плунжерной пары оценивается временем, в течение которого топливо, находящееся в надплунжерном пространстве, просочится через зазор между гильзой и головкой плунжера за один рабочий ход, т. е. при движении плунжера под действием определенного усилия от его нижнего положения до положения, соответствующего началу отсечки топлива. Чем меньше плотность пары, тем больше детали изношены и больше между ними зазор и, наоборот, чем выше плотность, тем меньше изношены детали и меньше между ними зазор. Нормальная плотность считается в пределах 20—35 с.
Заметные изменения в «служебных свойствах» насоса, т. е. в количестве подаваемого им топлива, наступают при снижении плотности плунжерной пары до 1—2 с. При плотности менее 0,5 с практически прекращается подача топлива насосом. Плотность плунжерной пары и топливного насоса в сборе проверяют на типовом стенде А53 (рис. 3.45, а).
Стенд состоит из топливного бака б, стола 1 и рычажной системы с грузом 9. К столу снизу прикреплены два одинаковых стакана с вмонтированными в них толкателями. На левом стакане крепится контролируемый топливный насос в сборе, а на правом — фиксатор 4 для проверки плотности отдельной плунжерной пары. Устройство фиксатора вместе с верхним корпусом 18 и толкателем 20 показано на рис. 3.45, б. Важной деталью стенда является установочная втулка /7, которая позволяет фиксировать детали проверяемой плунжерной пары в положении, соответствующем подаче топлива при работе дизеля на номинальной мощности. Стенд универсальный. Давление опрессовки Р (давление в надплунжерном пространстве) находят из выражения:
152
где F — заданное усилие по оси плунжера, Н;
d — диаметр плунжера, м.
Стендом пользуются таким образом. Сначала груз 9 стенда подвешивают на защелке 8. Проверяемую плунжерную пару, чисто промытую в дизельном топливе, монтируют внутри фиксатора в установочной втулке 17. Открыв кран 12, надплунжерное пространство заполняют топливом, поступающим из бака 6 через фильтр 7. Затем установочную втулку закрывают сверху уплотнителем 16, после чего освобождают груз 9 от защелки 8. Усилие, создаваемое свободно опускающимся грузом по оси плунжера (для дизеля Д100 3900 Н), через систему рычагов и толкатель 20 заставляет плунжер передвигаться вверх. При этом топливо из надплунжерного пространства постепенно вытесняется по зазору между головкой плунжера и гильзой.
Время опускания груза 9 от верхнего положения до удара в буферное устройство 11 фиксируют по секундомеру. Это время в секундах и принято условно считать плотностью плунжерной пары.
Среднеарифметическое значение времени двух замеров принимается за действительную плотность контролируемой плунжерной пары. Минимально допустимая плотность плунжерных пар 2 с.
Бак стенда заполняют опрессовочной смесью (малосернистое дизельное топливо с авиационным маслом), имеющей вязкость при 20 ± 1 °C—5,5—5,7 мкм2/с. При других температурных условиях и когда для опрессовки применяют дизель-
Рис. 3.45. Стенд А53 для проверки плотности плунжерной пары и топливного насоса в сборе:
1 — стол; 2 — устройство для проверки плотности плунжерной пары; 3 — контролируемый топливный насос; 4 — фиксатор;
5 — указатель уровня топлива; 6— топливный бак; 7 — фильтр; 8 — ручка защелки; 9 — груз; 10 — поддон; 11 — буферное устройство; 12 — кран; 13 — фиксирующий винт; 14 — крышка; 15 — прижимной винт; 16 — уплотнитель; 17— установочная втулка; 18, 19 — верхний и нижний корпуса; 20 — толкатель; 21 — контргайка; 22 — регулировочный болт
153
ное топливо, имеющее меньшую вязкость, чтобы не забраковать годные к работе плунжерные пары, их плотность сравнивают с плотностью эталонных плунжерных пар. Эталоны служат также для проверки работы самого стенда.
Нормальный зазор (нормальную плотность) прецизионных пар можно восстановить перекомплектовкой деталей, заменой одной из деталей новой и электролитическим наращиванием одной из деталей (обычно охватываемой).
Из перечисленных способов наиболее прост способ перекомплек-товки. Перекомплектовка не требует сложного оборудования, позволяет использовать вновь детали прецизионных пар, бывших в эксплуатации, и поэтому чаще применяется в условиях ремонтных предприятий.
В специализированных мастерских, имеющих большой ремонтный фонд деталей, для загрузки соответствующего оборудования целесообразнее пользоваться другими способами.
Процесс перекомплектовки заключается в том, что изношенные детали различных пар отбираются , сортируются и после доводки прецизионных поверхностей спариваются заново. Вновь спаренные пары проходят обкатку.
Отбор и сортировка деталей. Все плунжерные пары ремонтного фонда, т. е. пары с плотностью менее 2 с, разкомплектовывают. Детали, негодные по внешнему состоянию, отбраковывают, а годные сортируют по диаметрам с разницей 0,002 мм.
Доводка прецизионных поверхностей. Цель доводки — удаление с трущихся поверхностей незначительных натиров, рисок и местных потемнений. Для доводочных работ используют притиры, абразивные пасты и типовой станок для ремонта топливной аппаратуры (см. рис. 3.19). Плунжер, подлежащий доводке, зажимают в патроне станка и надевают на него притир 1 в сборе с оправкой 4 (рис. 3.46, а). На прецизионную поверхность плунжера наносят тонкий слой доводочной пасты. Пускают станок. Чтобы обеспечить густую сетку пересечений абразивных частиц, притир перемещают- вдоль и вокруг плунжера. По мере изнашивания притира его зажимают болтом так, чтобы он мог перемещаться вдоль плунжера без качки.
Рис. 3.46. Притиры для доводки деталей плунжерной пары топливного насоса:
1 — притир для доводки плунжера; 2 — воротки; 3 — притир для доводки гильзы пдунжера;
4 — оправки; 5 — плунжер; 6 — гильза плунжера
I&4
Доводку прецизионной поверхности гиЛьзЫ плунжера ведут в такой же последовательности, но при помощи другого притира (рис. 3.46, б). По мере изнашивания притира 3 его разжимают, слегка ударяя по торцу. Для этого оправка 4 сделана конической, а сам притир разрезным. Разжимают притир настолько, чтобы гильза могла свободно по нему перемещаться. Доводочные работы с применением паст заканчиваются после удаления с прецизионных поверхностей деталей заметных на глаз повреждений, после чего детали тщательно очищают и доводку продолжают на чистом масле.
Спаривание деталей. Перед спариванием детали подбирают так, чтобы плунжер входил в отверстие гильзы на х/5—2/5 своей длины. Для спаривания плунжер зажимают в патроне станка, гильзу укрепляют в оправке. После пуска станка на поверхность плунжера наносят тонкий слой пасты; гильзу постепенно надвигают на плунжер. Работа, связанная со спариванием деталей, требует от исполнителя большого терпения. Малейшая поспешность может свести на нет многочасовую работу, особенно в конце процесса спаривания, когда гильза уже полностью заходит на плунжер, но с небольшим заеданием. С этого момента процесс спаривания ведут на старой пасте, имеющейся на поверхности деталей, или применяют более мелкую пасту (микропасту). Затем детали вновь очищают и доводку продолжают на чистом масле. Окончательную доводку деталей спаренной пары производят обкаткой с насосом на типовом стенде А77-03 в течение 30—40 мин.
Контроль качества восстановления. Контроль ведется интегральным способом, т. е. опрессовкой на стенде А53, как было описано выше.
Спаривание деталей считается законченным, когда плунжер, вынутый на х/з из гильзы, наклоненной к горизонту под углом 45°, плавно опускается при любом повороте вокруг оси, а плотность находится в пределах нормы.
Восстановление работоспособности сборочных единиц второй группы. Технологический процесс восстановления сборочных единиц с цилиндрическими деталями, движущимися возвратно-поступательно, с зазором между деталями более 0,01 мм такой же, как и при восстановлении прецизионных пар, только чаще прибегают к замене одной из деталей новой, к наращиванию изношенной поверхности одной из деталей хромированием или осталиванием, а в отдельных случаях к постановке дополнительной детали в отверстие охватывающей детали.
Процесс восстановления состоит из следующих операций: доводки отверстия охватывающей детали, подгонки охватываемой детали и спаривания деталей.
Цель первой операции — восстановление цилиндрической формы и устранение мелких повреждений (натиров, рисок и т. п.) с поверхности отверстия. В зависимости от размера и технологичности детали цилиндрическую форму восстанавливают путем станочной обработки (шлифованием) с последующим вибрационным накатыванием или слесарной обработкой притирами. Там, где у охватывающей детали имеются два отверстия с общей осью, например в корпусах серводвигателя регулятора частоты вращения или толкателя топливного насоса (Д100), выдерживают требования по соосности отверстий. Незначи-155
тельные натиры, риски и т. п. с отдельных участков трущихся поверхностей удаляют вручную при помощи мелкого наждачного или алмазного камня, шлифовальной шкурки или притирочных паст, нанесенных на войлок с последующей полировкой. Зачистку и полировку поврежденных участков предпочтительнее производить перпендикулярно направлению движения деталей. Поперечные риски, возникающие при этом, способствуют удержанию смазки и ускорению процесса приработки трущихся поверхностей деталей.
Вторая операция — пригонка новой, восстановленной или запасной детали с пригоночными размерами по отверстию охватывающей детали с таким расчетом, чтобы обеспечить наименьший допускаемый зазор между ними. Детали, поставляемые в запас, такие как поршни серводвигателя, золотниковые втулки или буксы регулятора частоты вращения и т. п., делаются с некоторым припуском по диаметру, т. е. поставляются с пригоночными ремонтными размерами. Чтобы обеспечить соосность деталей, станочную обработку трущихся поверхностей двух охватываемых деталей, смонтированных на одной оси, например, поршней серводвигателя ведут с одной установки и только после закрепления их на оси.
Третья, окончательная операция — доводка поверхностей притирами и спаривание деталей, необходима для того, чтобы обеспечить минимально допускаемый зазор между деталями и сделать трущиеся поверхности ровными, без заметных на глаз рисок. Детали после спаривания должны перемещаться (возвратно-поступательно) свободно, без заметных задержек.
Доводочные притиры и пасты. Притиры для доводочных работ изготовляют из перлитного чугуна, бронзы или латуни в виде разрезных колец или втулок. Перечисленные материалы обладают высокой шаржирующей способностью. Твердость притиров 190—203 НВ. Пасты, применяемые для доводочных работ, подразделяются на пасты механического и химико-механического действия. В состав паст механического действия входят обычно порошки из твердых абразивов (корунд, карбид кремния, карбид бора, синтетический алмазный порошок и т. п.). Основными составляющими паст химико-механического действия являются мягкие абразивы—окись хрома или алюминия. Доводочные пасты выпускаются Кусковским заводом консистентных смазок МПС.
Восстановление работоспособности сборочных единиц третьей группы. Технологический процесс восстановления сборочных единиц с цилиндрическими деталями, движущимися возвратно-поступательно и имеющими уплотняющие кольца или манжету, рассмотрим на примере цилиндро-поршневой сборочной единицы дизелей Д100 и Д50. В данных сборочных единицах будут рассмотрены лишь цилиндрические детали, движущиеся возвратно-поступательно, а именно цилиндровая втулка, поршень и поршневые кольца1.
1 Восстановление других типовых соединений и сборочных единиц, входящих в данную сборочную единицу, здесь не рассматривается, так как их ремонт описан в соответствующих частях данной главы,
156
Работоспособность цилиндро-поршневой сборочной единицы дизеля нарушается из-за потери герметичности цилиндров. Происходит это вследствие изнашивания и искажения формы трущихся поверхностей втулок цилиндров, поршневых колец, рабочей части поршней1. Изнашивание и искажение формы деталей приводит к снижению компрессии и ухудшению условий сгорания топлива в цилиндрах, увеличению расхода масла «на угар», перегреву деталей и возникновению в них чрезмерных тепловых и механических напряжений. Перегреву деталей, особенно головок поршней, охлаждаемых маслом (дизель Д100), способствует отложение нагара, который препятствует отводу тепла.
Оценить состояние деталей цилиндро-поршневой сборочной единицы дизелей без разборки можно интегральным методом. Считают, что наиболее точным критерием оценки (техническим и экономическим) состояния цилиндро-поршневой сборочной единицы дизелей является расход масла «на угар» или его долив в картер двигателя в процессе эксплуатации. Величина этого критерия, устанавливаемая обычно в процентах от расхода топлива, зависит от типа двигателя, его цилиндровой мощности, степени и характера износа деталей и частично от величины зазоров в подшипниках коленчатого вала.
Герметичность цилиндров можно контролировать опрессовкой сжатым воздухом (по его истечению). Проверка ведется при температуре дизеля не менее 40° С.
К индикаторному крану (рис. 3.47) цилиндровой крышки (Д50) или цилиндровой втулки (Д100) присоединяют воздушный шланг с манометром* Поршень (поршни) испытываемого цилиндра устанавливают в в. м. т. Открывают краны 4 и 1 и заполняют цилиндры сжатым воздухом (на дизеле Д50 давлением до 0,5 МПа). Закрывают кран 1 и засекают время падения давления воздуха в цилиндре до 0 по манометру. Так, для дизелей Д50 это время (среднеарифметическое трех замеров) должно быть не менее 5 с.
Если у дизелей Д100 такая проверка показывает качество приработки и прилегания поршневых колец к зеркалу цилиндровой втулки, то у дизелей Д50 и Д49, кроме поршневых колец, контролируется и герметичность запорных конусов клапанов цилиндровой крышки. На неплотность клапанов указывает характерный шум в выпускных и наддувочном коллекторах.
О герметичности цилиндров и качестве приработки деталей цилиндро-поршневой сборочной единицы судят также по величине давления сжатия в цилиндрах.
В начальный период работы дизеля, когда износ втулок цилиндров невелик, заметное сокращение расхода масла и восстановление герметичности цилиндров достигается заменой изношенных поршневых колец новыми. При износе втулок цилиндров, превышающем определенное значение, смена колец неэффективна.
Демонтаж поршня в сборке с шатуном и цилиндровой втулки особых затруднений не вызывает. Разбирают шатунные подшипники, сни-
1 Рабочей частью поршня условно принято называть его поверхности со стороны боков блока, а нерабочей — поверхности со стороны торцов блока дизеля.
157
Рис. 3.47. К контролю герметичности цилиндра дизеля:
1 — кран индикаторный; 2 — цилиндровая крышка; 3 — манометр; 4 — кран
мают цилиндровую крышку (Д50), а у дизеля Д100 для облегчения демонтажа поршней снимают верхний коленчатый вал. Поршни в сборе с шатунами из цилиндров и цилиндровые втулки из блока извлекают при помощи приспособлений и мостового крана.
Разборку поршней с шатунами ведут на кантователях, размещенных на площадках цеха или поточной линии. Сначала снимают поршневые кольца приспособлением (рис. 3.48, а), ограничивающим развод замка кольца, чем предотвращают возникновение в кольцах микроскопи-
ческих трещин, которые впоследствии могут привести к поломке колец. Чтобы извлечь из поршня дизеля Д100 шатун в сборе со вставкой (рис. 3.49), снимают клещами (см. рис. 3.48, б) стопорное кольцо, предварительно измерив зазор 7< с каждой стороны замка кольца (см. рис. 3.49). Перед измерением зазора К поршень ставят головкой вниз, чтобы разгрузить кольцо. Для разъединения шатуна и вставки из нее выталкивают поршневой палец. При текущем ремонте снятые с каждого поршня ползушку, стопорное кольцо, регулировочные
Рис. 3.48. Приспособления для снятия и установки поршневых колец (а) и стопорного кольца (б)
158
прокладки и поршневые кольца связывают и прикрепляют к ним бирки с указанием номера цилиндра.
Для разъединения поршня с шатуном дизеля Д50 (рис. 3.50) вы-прессовывают заглушки 6 и выталкивают поршневой палец. Снятые детали очищают. Полость головки поршня, охлаждаемую маслом (Д100), очищают сначала вываркой, а затем пневмо- или гидроабразив-ным способом. Очищать поверхность поршня, покрытую полудой, даже мягкими абразивами нельзя.
Контроль состояния и восстановление деталей. Цилиндровая втулка. Наиболее характерные повреждения цилиндровых втулок: износ рабочей поверхности, потеря герметичности водяными и газовыми стыками, трещины.
Величину и характер износа цилиндровой втулки определяют путем измерения индикаторным нутрометром по схеме, показанной на рис. 3.51. Как правило, поясы измерения располагают в зоне контакта первых двух компрессионных колец с втулкой при положении поршней в в. м. т. и н. м. т. На этом же рисунке приведены фактические износные характеристики цилиндровых втулок, отнесенные к 104 км пробега тепловоза. Как видно, максимальный износ втулок наблюдается в зоне их контакта с двумя верхними компрессионными кольцами при положении поршней в в. м. т. и особенно’ в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала. Вызывается такой износ, во-первых/повышенным давлением от верхнего кольца на^втулку и частичным выдав-
8
7-
6
11
12
13
14
15
9
10
Зазор p/g-g/g gW I
Зазор
Зазор
[ g,gg-g,/j] рУррл]
Зазор \lje-o3:/]o501 ]
I
Рис. 3.49. Поршень дизеля Д100:
1, 2 — маслосрезывающие кольца; 3, // — болты крепления плит; 4 —втулка; 5 — вставка; 6 — компрессионное кольцо; 7 — хромированное компрессионное кольцо; 8 — поршень; 9 — плита верхняя; 10, 13 — регулировочные прокладки; 12 — поршневой палец; 14 — нижняя плита; 15— стопорное кольцо
159
ливанием смазки. Давление возрастает из-за того, что газы, попавшие при сгорании топлива за кольцо, сильно распирают его. Во вторых, от высокой температуры и попадания части несгоревшего топлива в масло последнее разжижается и стекает со стенок цилиндра, что приводит к трению без смазки между кольцом и цилиндровой втулкой.
Овализация втулок вызывается дополнительным давлением поршня на стенку втулки от нормальной силы, которая является одной из составляющих силы давления газов. Несколько повышенный износ наблюдается также в зоне впускных и выпускных окон (Д100) из-за заметного увеличения давления от колец, особенно у перемычек. Вследствие этого у нижних кромок окон образуются уступы ж с острыми краями (см. рис. 3.51). Повышенный износ может быть следствием нарушений условий приработки деталей, когда поршень, приработанный к «своей» втулке, смонтирован в «чужую» цилиндровую втулку.
Цилиндровые втулки, не имеющие повреждений, но с недопустимой овальностью восстанавливают хромированием зон максимального износа или обработкой под категорийный ремонтный размер. Цилиндровые втулки с задирами и грубыми рисками на рабочей поверхности по длине хода поршня заменяют. Незначительные натиры и риски удаляют вручную при помощи мелкого наждачного или алмазного камня, шлифовальной шкурки. Зачистку рекомендуется вести перпендикулярно направлению движения поршня, поперечные риски, возникающие при этом, способствуют удержанию смазки и ускорению процесса приработки трущихся деталей.
Диаметральный зазор шггтГйТГК} inpu положении, поршня \М™и\эЛ\5Л\ б н.м.т.
Разбег на обе ' стороны 7J-7U
ТПшттральньт зазор при
Категорийные ремонтные размеры
1_Д£_ IZW
Ратяг Щ0Щ\0Д8\0Д8\ Зазор \О,13Д17\ОДО\б^
я ^о,ог
8,8
оу^02 1 5,6 2\tT
7
/ Зазор
зазор
^зтлУдо\б?5\
Зазор
\0,01-0,15\ ОД \0Д5\
^натяг
ООП
OtO~5\6j2\Otf5\
Зазор
Рис. 3.50. Поршень дизеля Д50:
1 — поршень; 2 — компрессионное кольцо; 3, 4 — маслосрезывающие кольца; 5 — поршневой палец; 6 — заглушка; 7 — компрессионное кольцо трапецеидальной формы
160
Рис. 3.51. Схема измерения и фактические износные характеристики цилиндровых втулок дизелей:
а — цилиндровая втулка дизеля Д100; б — цилиндровая втулка дизеля Д50; 1 — овальность;
2 — износ по высоте
Наработок (уступ) более 0,15 мм, образующийся в зонах максимального износа, устраняют слесарно-механической обработкой до плавного перехода. Этим предупреждается возможная поломка верхнего компрессионного кольца в случае смены поршней данного цилиндра. Острые кромки впускных и выпускных окон (Д100) скругляют радиусом 2—3 мм шабером с последующей полировкой. Зоны перемычек полируют войлочным кругом с притирочной пастой.
Герметичность водяных стыков А и В между цилиндровой втулкой и рубашкой (рис. 3.52) проверяют опрессовкой водой после извлечения втулки из блока, а стыков между адаптерами и рубашкой — после установки в блок. В последнем случае через открытые люки выпускного коллектора и ресивера удается обнаружить и течь воды по уплотнениям между рубашкой и втулкой. У нормально смонтированной цилиндровой втулки нарушение герметичности водяных стыков происходит вследствие старения и потери эластичности резиновыми кольцами, а у нижнего стыка, кроме того, из-за деформации цилиндровой втулки в процессе эксплуатации.
Герметичность этих соединений восстанавливают заменой резиновых уплотнительных колец. Технологический процесс герметизации водяных стыков состоит из съемки рубашки со втулки, восстановления 6 Зак. 1284 1 61
натяга между рубашкой и втулкой, установки резиновых колец, монтажа рубашки на втулке и контроля качества герметизации.
Для нормальной работы нужно, чтобы посадка рубашки на втулке была выполнена с допусками, указанными на рис. 3.52. Если после съемки рубашки со втулки цилиндра и очистки деталей натяги и зазоры в местах А, Б иВ не будут соответствовать указанным на рисунке, нормальные посадки восстанавливают путем наращивания этих поверхностей электроэрозионным или одним из электролитических способов. Затем для предохранения от фретинг-коррозии на эти поверхности наносят один слой клея с последующей его термообработкой. Только после окончания процесса термообработки приступают к_по-становке на втулку резиновых колец.
Размещают резиновые кольца 1 и 4 в канавках втулки без скручивания и надежно уплотняют обжимным хомутом или обстукиванием дере-вянным молотком. Важно, чтобы кольца имели одинаковую твердость, выступали из канавок равномерно по окружности на 1,3—1,9^мм.
Рис. 3.52. Цилиндровая втулка дизеля Д100:
1,4 — резиновые кольца; 2 — цилиндровая втулка; 3 — рубашка; 5 — упорное кольцо; 6 — втулка; 7 — центрирующий стержень
Поверхность резиновых колец покрывают графитовой смазкой для лучшего скольжения по ним рубашки при ее монтаже на втулку. Рубашку перед монтажом нагревают до 120—145° С в электрической 'печи или индукционным способом. Правильность монтажа рубашки на втулке контролируют по соосности их отверстий под адаптеры, защемлению упорного кольца 5 (где оно есть) и совпадению контрольных рисок, нанесенных на деталях. Соосность отверстий проверяют центрирующим стержнем 7 со втулкой 6 (см. рис. 3.52). Смещение оси допускается не более 0,5 мм. В процессе монтажа рубашки на втулку допускается частичный срез отдельных резиновых колец.
Качество герметизации проверяют опрессовкой водяной полости втулки горячей водой, придерживаясь рекомендаций, приведенных на с. 63.
[После остывания рабочую поверхность втулки измеряют. Разница в овальности втулки до и после напрес-совки [рубашки допускается не более 0,08 мм, в том числе и по сечению в месте постановки^стопорного кольца. При нарушении этого условия рубашку вновь перепрессовывают.
Герметичность газового стыка нарушается из-за^ возникновения трещин у адаптерных * отверстий цилиндровой
162
втулки, плохого контакта между втулкой, медной прокладкой и адаптером. Цилиндровую втулку с трещинами у адаптерных отверстий заменяют. Надежный контакт между цилиндровой втулкой и адаптером достигается заменой или отжигом медной прокладки и торцовкой зенкером контактной поверхности втулки под медное кольцо.
Технологический процесс восстановления герметичности водяного и газового стыков между цилиндровой втулкой, крышкой и блоком дизеля Д50 излагается в п. 3.9.
Трещины в зоне адаптерных отверстий (Д100) возникают как у цилиндровой втулки, так и у ее рубашки. Наличие трещин выявляют одним из методов неразрушающего контроля (см. п. 2.3.2). Цилиндровые втулки и их рубашки с трещинами бракуют.
Поршень. Характерные повреждения поршней — износ рабочей части и ручьев, трещины. Оплавление (прогар) головки поршня, трещины и отколы перемычек между ручьями хотя и встречаются, но
Рис. 3.53. Схема измерения поршня дизеля
з иачительно реже.
Величину и характер износа направляющей части (юбки) поршня определяют измерением микрометрической скобой. Измерение производят в трех поясах (рис. 3.53): / пояс находится на расстоянии 5—10 мм от торца головки, // — несколько ниже ручьев верхних маслосрезывающих колец, а /// — ниже ручьев нижних маслосрезывающих колец. Направляющая часть (юбка) поршня изнашивается, как правило, по рабочей части между // и /// поясами в плоскости а—а. Изнашиваемые участки рабочей поверхности алюминиевых поршней (Д50) имеют светлый тон, а чугунных (Д100) —темный.
Срок службы поршней дизеля Д100 определяется не столько износом рабочей части и ручьев, сколько повреждениями, возникающими вследствие химико-теплового воздействия, о которых будет сказано несколько ниже. Алюминиевые поршни с предельным износом рабочей части (когда зазор между поршнем и новой цилиндровой втулкой более допустимого значения) и задирами заменяют. Чугунные поршни (7U00), у которых изношена или повреждена полуда на рабочей части, перелуживают. Удаляют электролитическим способом старый слой олова и наносят новый слой толщиной 0,02—0,03 мм.
Износ ручьев поршня измеряют предельными калибрами. При отсутствии калибров для этой цели используют поршневые кольца номинального (категорийного) размера и щуп. Кольцо вставляют в ручей; щупом измеряют зазор между кольцом и ручьем в трех-четырех местах по окружности, при этом пластина щупа должна входить на 50% глубины ручья от небольшого усилия. Об износе ручьев первых двух
6*
163
Рис. 3.54. Индикаторное приспособление для измерения «утопания» трапецеидального кольца в ручье поршня дизеля Д50:
1 — корпус приспособления; 2 — поршень;: 3 — индикатор
компрессионных колец трапецеидальной формы судят по глубине «утопания» нового поршневого кольца в ручье (рис. 3.54).
Больше всего изнашивается, деформируется и сминается (особенно у поршней дизеля Д50) первый ручей, преимущественно со стороны нижнего торца поршня, причем износ неравномерный как по глубине, так и по окружности. Износ ручьев устраняют проточкой под категорийный ремонтный размер (см. рис. 3.50), а у алюминиевых поршней—наплавкой ручьев с последующей обработкой под номинальный размер.
Трещины у первых ручьев и разгарные трещины на головке поршня дизеля Д100 со стороны камеры сгорания возникают вследствие значительных термических напряжений и деформации из-за неравномерного нагрева головки поршня. Этому способствуют отложения нагара на поверхностях, охлаждаемых маслом, недостаток масла, поступающего для охлаждения головки поршня, перегрузки дизеля или его отдельных цилиндров, нарушения в работе топливной аппаратуры. Разгарные трещины приводят к прогару головки поршня.
Поршни с трещинами, отколами перемычек между ручьями, с разгар ной сеткой трещин на головке площадью более 20 см2 у шпилечного поршня и 30 см2 у бесшпилечного поршня и глубиной трещин более 2 мм бракуют.
Площадь разгарной сетки трещин на головке чугунных поршней определяют визуально или измерением, а глубину трещин — по толщине снятого слоя металла. Если глубина трещин не превышает 2 мм, 164
то с поверхности головки снимают оставшийся старый слой хрома и наносят новый слой электролитическим способом. Толщину слоя хрома в центре головки поршня доводят до 0,04—0,06 мм.
Поршневые кольца. Характерные повреждения колец — износ, излом, отколы у замков, а у нехромированных компрессионных колец дизеля Д100, кроме того, ослабление бронзовой вставки 4 (рис. 3.55). Отколы у замков, излом, трещины и ослабление вставки определяют визуально.
О радиальном износе кольца косвенно судят по величине зазора в замке кольца, находящегося в рабочем положении, а износ по высоте определяют измерением микрометром. Для измерения зазора в замке кольцо помещают в калибр—кольцо или в цилиндровую втулку номинального (или категорийного) размера. Поршневое кольцо выравнивают так, чтобы оно равномерно прилегало к зеркалу цилиндровой втулки (калибра). Зазор измеряют щупом.
Истирание хромового покрытия колец узнают по темным участкам и полоскам на блестящей хромовой поверхности кольца. При смачивании этих участков раствором медного купороса они начинают интенсивно темнеть.
Максимальный радиальный износ колец наблюдается на длине 25—30 мм по обе стороны от замков. Большему радиальному износу
Рис. 3.55. Поршневые кольца дизеля Д100:
1 — компрессионное кольцо; 2, 3 — маслосрезывающие кольца; 4 — бронзовая вставка
165
Рис. 3.56. Фаски у замка компрессионного кольца дизеля Д100
подвержены два верхних компрессионных кольца. При чрезмерном износе кольцо теряет упругость; оно с меньшей силой прижимается к зеркалу цилиндровой втулки, вследствие этого увеличивается утечка воздуха и газов.
Маслосрезывающие кольца имеют острые кромки (сечения Б—Б и В—В), выполняющие роль скребка. По мере изнашивания кольца уве
личивается высота его кромки и аот этого уменьшается давление кольца на стенку втулки. Когда высота кромки достигнет предельного размера, кольцо перестает соскабливать масло, масло начинает
попадать в камеру сгорания и резко возрастает расход его «на угар».
При заводском ремонте все поршневые кольца независимо от состояния заменяют новыми. При текущем ремонте замене новыми подлежат лишь два первых компрессионных кольца (независимо от состояния) и кольца, имеющие предельный радиальный износ или износ хромового покрытия у замков, трещины и откол, задиры и грубые риски на рабочей поверхности, а также следы прорыва газов (темные участки более 15% длины окружности). Отсутствие фаски в 1° (см. сечение А—А) у нехромированного компрессионного кольцаЛне может служить причиной его браковки. Эта фаска у нового кольца сделана для ускорения приработки кольца к втулке цилиндра.
У маслосрезывающих колец, прошедших соответствующий контроль и годных к дальнейшей эксплуатации, обточкой на станке восстанавливают высоту и форму маслосрезывающей кромки, а у компрессионных колец (Д100) опиловкой вручную доводят до номинальных размеров фаски у замка (сечение А—А, рис. 3.56). Этим предупреждается поломка кольца из-за задевания его замковых частей о кромки окон цилиндровой втулки.
Сборка. Технологический процесс сборки этой сборочной единицы состоит из комплектования, раздельной и общей сборки.
Комплектование. Поршни, втулки, шатуны и поршневые кольца комплектуют таким образом, чтобы обеспечить:
а) допуски на посадку деталей (зазоры, натяги, разбеги) в установленных Правилами ремонта пределах. При этом учитывают, что процесс приработки деталей данной сборочной единицы длителен; он продолжается в течение 25—40 тыс. км пробега тепловоза. Поэтому при текущем ремонте по возможности стараются ранее работавшие вместе детали не обезличивать. Старые, но годные поршневые кольца устанавливают «в свои» же ручьи поршня, поршень спаривают «со своей» цилиндровой втулкой, а втулку монтируют «в свою» расточку блока;
б) минимальную разницу деталей шатунно-поршневой сборочной единицы по массе для достижения уравновешенности вращающихся частей дизеля.
Подбор деталей по массе. Детали шатунно-поршневой сборочной единицы подбирают таким образом, чтобы разница по массе между 166
комплектами (поршень, вставка, палец, шатун с крышкой, болтами и вкладышами) по цилиндрам одного дизеля не превышала: у дизеля Д50 400 г, а у дизеля Д100 отдельно для нижних и отдельно для верхних комплектов 500 г. Значение массы деталей выбивают на их поверхности. Например, у поршня или вставки дизеля Д100 эту величину выбивают на их нижних торцах, а у шатуна — на его боковой поверхности. Разность по’массе устраняют за счет подбора деталей, снятием металла с шатуна, "поршня или вставки в местах, обозначенных на чертеже детали. В необходимых случаях в отверстие поршневого пальца впрессовывают балластный стальной валик.
Последовательность сборки цилиндро-поршневой сборочной единицы такова: монтаж цилиндровой втулки в блок, сборка вставки поршня с шатуном (Д100), соединение шатуна с поршнем, «прикидка» поршня с шатуном по цилиндру, регулировка линейкой величины камеры сжатия, установка поршневых колец в ручьи поршня и опускание поршня с шатуном в цилиндр.
Монтаж цилиндровой втулки в блок начинают с «прикидки» цилиндровой втулки по расточке блока, затем надевают на втулку резиновые уплотнительные кольца, вставляют втулку в расточку блока и выпускной коробки.
«Прикидка» необходима для проверки, посадки цилиндровой втулки в блоке. Нормально цилиндровая втулка (без наружных резиновых колец) должна свободно под действием собственного веса опуститься в блок и выпускную коробку. Местные зажимы свидетельствуют об искажении формы самой цилиндровой втулки или формы отверстий опорных поясков блока, либо о неправильной установке выпускной коробки.
При текущем ремонте местные зажимы устраняют опиловкой поверхностей опорных поясков рубашки цилиндровой втулки, а цилиндрическую форму отверстий опорных поясков блока восстанавливают наращиванием электроэрозионным способом и слесарно-механической обработкой. При капитальном ремонте нормальную форму опорных поясков блока восстанавливают постановкой добавочного кольца или наплавкой (стальной блок с последующей механической обработкой под номинальный размер.
Окончив «прикидку», в канавках цилиндровой втулки размещают резиновые уплотнительные кольца, которые затем надежно уплотняют зажимным хомутом. Для выравнивания величины выступания резиновых колец под них разрешается подкладывать асбестовый шнур. Поверхности колец и опорных поясков блока обильно покрывают графитовой смазкой. Благодаря этому создаются лучшие условия для вхождения колец в отверстия опорных поясков блока и в отверстие выпускной коробки. Для демонтажа и монтажа цилиндровых втулок используют приспособления, показанные на рис. 3.57.
О качестве монтажа цилиндровой втулки судят по степени деформации ее рабочей поверхности. Овальность рабочей поверхности новой втулки, установленной в блок, считается в допустимых пределах, если она не превышает 0,05 мм, а старой, бывшей в работе, — 0,08 мм сверх овальности, полученной при измерении втулки перед ее уста
167
новкой в блок. Особенно опасны местные зажимы втулки в поясках блока. В местах зажима стенка втулки прогибается внутрь (происходит местное выпучивание), нарушается равномерность диаметрального зазора между втулкой и поршнем. Такие места являются очагами задирообразования.
Сборка вставки (дизель Д100) выполняется на приспособлении (рис. 3.58), позволяющем переворачивать ее на 180° и фиксировать в направляющих боковинах. Регулировочные прокладки Л и Б и плиты 5 и 6 фиксируют относительно вставки 2 штифтами и укрепляют болтами В и Г. Предварительная толщина регулировочных прокладок для верхнего поршня 3 мм, для нижнего поршня — 1—1,5 мм. Для соединения шатуна со вставкой шатун укрепляют на кантователе в вертикальном положении, размещают на его сферической поверхности пол-зушку с пpvжинoй, надевают вставку в сборе на шатун и вставляют поршневой палец.
168
Рис. 3.57. Приспособления для съемки и постановки цилиндровых втулок:
а — для дизеля Д100; б, в — для дизеля Д50; 1 — винт; 2 — гайка с рукояткой; 3 — шариковая опора; 4 — стойка; 5 — диск; 6, 7 — нижняя и верхняя опоры
Соединение шатуна с поршнем начинают с опускания шатуна (дизель Д100) в сборе со вставкой в поршень. Затем вставку фиксируют стопорным кольцом 15 (см. рис. 3.49). Измеряют и при необходимости регулируют зазор К прокладками 13. Шатун дизеля Д50 опускают в поршень и соединяют поршневым пальцем; запрессовывают в поршень заглушки 6 (см. рис. 3.50). Шатун опускают в поршень таким образом, чтобы маркировка на нем (номер дизеля и цилиндра)
Рис. 3.58. Приспособление для разборки и сборки бесшпилечного поршня дизеля
Д100:
1 — установочное кольцо; 2 — вставка поршня; 3 — палец; 4 — основание; 5, 6 — плиты
Рис. 3.59. Схема проверки положения поршня (без колец) в сборе с шатуном по цилиндру
находилась со стороны выемок для выпускных клапанов на головке поршня.
«Прикидка» поршня в сборе с шатуном по цилиндру осуществляется без поршневых колец, но с рабочим вкладышем шатунного подшипника. Опускают поршень в сборе с шатуном «в свой» цилиндр и устанавливают его в н. м. т. поворотом коленчатого вала.
Между поршнем и цилиндровой втулкой в точке Г (рис. 3.59, б) вставляют щуп толщиной, равной половине
зазора между втулкой и нижней частью поршня. Сдвигают и прижимают поршень к щупу и втулке. Измеряют щупом] зазоры в точках А и Б (на глубине первого ручья). Затем то же повторяют, установив поршень в в. м. т. (рис. 3.59, в). Разность зазоров в точках А и Б, А' и Б' для положения поршня в в. м. т. и н. м. т. допускается не более 0,20 мм. Разность между замерами для точек А и А', Б и Б' допускается до 0,10 мм.
Необходимость такой проверки вызвана возможной неточностью обработки сопрягаемых поверхностей верхней плиты, вставки и поршня, наличием на этих поверхностях отдельных, незамеченных забоин, заусенцев, случайно попавших загрязнений и других неровностей, приводящих к перекосам в соединении поршень—шатун (рис. 3.59, а). Появлению перекосов способствуют также деформация опорных поясков расточек блока под цилиндровую втулку или самого поршня, неточности, допущенные при ручной обработке шатунных шеек при текущем ремонте (после проворота вкладышей) или баббитовой залив-
169
Рис. 3.60. Приспособления для обжатия поршневых колец при монтаже поршней на дизеле Д100:
1 — хомут для обжатия компрессионных колец; 2 — хомут для обжатия маслосрезывающих колец; 3 — обжимное кольцо для монтажа верхнего поршня при снятом верхнем коленчатом вале
ки рабочего вкладыша шатунного подшипника, перекос осей отверстий шатуна. «Прикидку» верхних поршней дизеля Д100 производят при его сборке на поворотном стенде. Перекосы поршней в цилиндрах более указанных величин приводят, как правило, к задирам поршней.
Регулировка линейной величины камеры сжатия цилиндра, т. е. минимального расстояния между головками нижнего и верхнего поршней (Д100) или между головкой поршня и цилиндровой крышкой (Д50), производится следующим образом.
Базовой поверхностью у дизеля Д100 является головка нижнего поршня при нахождении его в. м. т. на расстоянии 1,4 ± 0,2 мм от оси форсуночного отверстия’цилиндровойвтулки. Размер 1,4 ±0,2 мм регулируется прокладками 10, помещаемыми между вставкой и ее верхней плитой (см. рис. 3.49). После фиксации нижнего поршня в этом положении приступают к регулировке линейной величины камеры сжатия в пределах 4,4—4,8 мм. Регулировку производят прокладками, устанавливаемыми между вставкой и верхней плитой верхнего поршня.
За базовую поверхность у дизеля Д50 принимают головку поршня при нахождении поршня в в. м. т. Линейную величину камеры сжатия в пределах 3,5—4,5 мм регулируют за счет торцовки на станке днища и уплотнительного бурта цилиндровой крышки. Если нужно увеличить этот размер, снимают металл с днища крышки внутри уплотнительного бурта, а когда надо его уменьшить, стачивают торец уплотнительного бурта и днище крышки снаружи бурта.
Установка поршневых колец в ручьи поршня производится только приспособлением, ограничивающим развод замка (см. рис. 3.48, а) После установки проверяют зазор между каждым кольцом и ручьем. При малом зазоре или отсутствии зазора между кольцом и ручьем поршня не обеспечивается «игра» кольца в ручье, что приводит к прорыву газов, повышенному изнашиванию кольца и зеркала цилиндра, увеличению расхода масла «на угар». При большом зазоре возрастает работа удара и, кроме того, усиливается насосное действие кольца, т. е. оно начинает интенсивно «перекачивать» масло в камеру сгорания. 170
Для нормальной работы и долговечности дизеля важны не только размеры зазоров между ручьями и кольцами, но и правильное расположение колец на поршне. На каждом кольце наносится маркировка «верх». Сторона кольца с этой маркировкой должна быть направлена к головке поршня. При отсутствии маркировки острые кромки маслосрезывающих колец должны быть направлены к низу поршня (к нижней головке шатуна).
Опускание поршня с шатуном в цилиндр начинают с разводки поршневых колец в ручьях поршня таким образом, чтобы замки двух смежных колец были смещены один относительно другого на 120—180°. Поршень, кольца и зеркало цилиндровой втулки обильно покрывают свежим маслом. Чтобы легче было втолкнуть поршень с кольцами в цилиндр и не нарушить при этом ориентировку колец на поршне (разводку замков), используют приспособления, показанные на рис. 3.60.
3.9. СОЕДИНЕНИЯ С ДЕТАЛЯМИ, БАЗИРУЮЩИМИСЯ НА ПЛОСКОСТЯХ
К рассматриваемой группе относятся соединения, в которых одна из деталей базируется на плоскости другой. Например, блок и картер или блок и цилиндровая крышка дизеля, отдельные части корпуса редукторов, турбокомпрессора, регулятор частоты вращения, поршень и вставка, вставка поршня и верхняя плита, крышка и корпус масляного насоса, газовый стык между крышкой и втулкой цилиндра дизеля Д50 и т. п.
Прочность соединения с деталями, базирующимися на плоскостях, нарушается из-за деформации (коробления) деталей или ослабления их крепления. В этих случаях соединение начинает как бы «дышать», теряет «жесткость», а в отдельных случаях после непродолжительной работы расшатывается настолько, что оказывает отрицательное влияние на работу связанных с ним сборочных единиц.
Наклеп и засветления на контактирующих поверхностях деталей указывают на ослабление крепления, т. е. их относительное перемещение, а местные потемнения — на коробление или неприлегание, т. е. неплоскостность одной или обеих сопрягаемых поверхностей. Наклеп в виде ряби и засветленные места на поверхности детали определяют визуально.
Прямолинейность и плоскостность небольших поверхностей контролируют при помощи поверочной линейки с широкой рабочей поверхностью или плиты, а больших поверхностей — уровнем с чувствительностью 0,02 мм на 1 м, сообщающимися сосудами или длиннобазовым уровнем.
При проверке линейкой прямолинейность и плоскостность определяют:
а) по световой щели. Линейку укладывают в разных местах на контролируемой поверхности и смотрят, нет ли просвета между линейкой и поверхностью детали;
171
б) по линейному отклонению. В этом случае линейку выставляют на проверяемой плоскости (шириной и длиной не более 3 м) на двух, точно обработанных одинаковых по высоте плоскопараллельных плитках и измеряют щупом или нутромером расстояние между линейкой и поверхностью детали. Чтобы избежать провисания линейки, плитки располагают на расстоянии 0.223L от ее концов, где L — длина линейки.
Для проверки плоскостности определяют линейкой прямолинейность в разных местах по длине и ширине поверхности. При контроле поверочной плитой плоскостность устанавливают по пятнам краски.
Метод сообщающихся сосудов (головок с жидкостью) основан на использовании поверхности жидкости в качестве образца горизонтальной плоскости. Изменение уровня жидкости в перемещающейся по плоскости головке показывает величину отклонения от прямолинейности.
Восстановление рассматриваемых соединений в зависимости от характера повреждения сопрягаемых поверхностей выполняют одним из следующих способов:
слесарно-механической обработкой (опиловкой, шабровкой, шлифова-ванием" или притиркой);
станочной обработкой (строганием, фрезерованием или шлифованием);
наращиванием поврежденных участков (металлизацией, пастами и порошковыми полимерами).
Для примера рассмотрим, как восстанавливают герметичность газового стыка между крышкой и втулкой цилиндра дизеля Д50 (рис. 3.61). Небольшие забоины, незначительное коробление и т. п. с поверхностей С цилиндровой втулки и К бурта цилиндровой крышки устраняют шабровкой, шлифованием или проточкой на станке. Глубокие забоины заполняют напылением металла (металлизацией) или эпоксидной пастой. Обработку поверхностей С и К ведут до тех пор, пока прилегание их между собой не будет непрерывным по окружности и шириной 1 мм. Плоскостность и качество прилегания контролируют по
Рис. 3.61. К восстановлению соединений с деталями, базирующимися на плоскостях:
1 — приспособление для проверки стыковой плоскости втулки цилиндра дизеля Д50; 2 — приспособление для проверки стыковых поверхностей бурта цилиндровой крышки, паза цилиндровой втулки и бурта блока цилиндров; 3 — цилиндровая крышка
.172
Рис. 3.62. Типы штифтов, применяемых для фиксации отдельных деталей или сборочных единиц:
а — конические; б — цилиндрические; в — ступенчатые
краске приспособлениями 1 и 2. Этими же приспособлениями пользуются и при проверке плоскостности и качества прилегания поверхностей Ц и У водяного стыка цилиндровой втулки и блока.
В случае устранения более крупных повреждений станочной обработкой (строганием с последующим шлифованием) уменьшение высоты иривалочных частей деталей по сравнению с чертежным размером допускается до 15%. Качество прилегания плоскостей двух деталей в менее точных соединениях проверяют по световой щели или щупом при незакрепленных деталях (например, между блоком и картером дизеля, блоком и рамой дизель-генератора и т. п.).
Качество сборки рассматриваемого соединения зависит главным образом от соблюдения порядка и равномерности затяжки крепежных деталей. Особенно это относится к соединениям, где много стыков, малая толщина фланцев, большое расстояние между крепежными деталями, между сопрягаемыми поверхностями имеется уплотнительная или регулировочная прокладка и жесткость деталей невелика. В некоторых соединениях для повышения плотности (герметичности) между сопрягаемыми поверхностями укладывают шелковую или асбестовую нить, поверхности покрывают тонким слоем герметизирующей пасты, лака Герметик и т. п. В ответственных соединениях после их выверки н окончательного крепления сопрягаемые детали в большинстве случаев фиксируют между собой постановкой одного или нескольких штифтов (рис. 3.62) или призонных болтов.
Если необходимо заменить штифты или призонные болты, поступают следующим образом. После выверки и закрепления деталей старые отверстия под штифты или призонные болты проверяют развертками и только после этого притачивают к каждому отверстию новые фиксирующие детали с последующей их маркировкой.
Увеличение номинального диаметра отверстия под штифт или болт допускается до 20%. Номинальный диаметр отверстия под штифты восстанавливают постановкой резьбовой втулки.
3.10. ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Зубчатые передачи, т. е. механизмы для передачи вращательного движения между валами и изменения частоты вращения, состоят из зубчатых колес или зубчатого колеса и рейки, или червяка и червяч-173
кого колеса. На тепловозах преобладают конические и цилиндрические зубчатые передачи [привод кулачковых валов и насосов дизелей, шестеренные (зубчатые) насосы, тяговый и другие редукторы, вертикальная передача и т. п.] и реже червячные (привод регулятора частоты вращения дизеля Д100, редуктор привода утеплительных чехлов тепловозов ТЭ116, привод скоростемера и т. п.). Во всех этих сборочных единицах зубчатые колеса (шестерни) соединяются с валами при помощи резьбовых, прессовых, шлицевых и шпоночных соединений, соединений с резиновыми деталями (например, упругое зубчатое колесо тягового редуктора).
Ремонт деталей этих соединений рассмотрен отдельно в этой же главе учебника и поэтому здесь не описывается.
Потеря работоспособности зубчатой передачи наступает из-за повреждений зубьев: изнашивания, трещин, сколов, раковин и т. п. Такие передачи работают обычно с большим шумом, вибрируют, издают характерные звуки при изменении частоты или направления вращения. При изнашивании зубьев уменьшается их толщина и прочность, в результате чего увеличивается боковой зазор между зубьями и появляется так называемый «мертвый ход», когда отклонение на некоторый угол ведущего колеса не вызывает поворот ведомого, а следовательно, возрастает ударная нагрузка и появляются перекосы в передаче. Все это способствует возникновению трещин в зубьях и их поломке. Износ зубьев во многих случаях неравномерный как по их длине, так и по высоте.
Раковины на поверхности зубьев возникают от чрезмерных нагрузок, сконцентрированных на небольших участках зубьев. В этих местах частицы металла отслаиваются, оставляя характерные мелкие раковины. Появлению раковин способствует неполное прилегание зубьев по длине или грубая обработка поверхностей зубьев. Во многих случаях возникновение раковин прекращается после приработки зубьев, т. е. когда поверхность касания их увеличивается и соответственно уменьшается нагрузка.
Разборка и контроль состояния деталей. До разборки зубчатой передачи, т. е. когда ее детали находятся в рабочем положении, измеряют боковой зазор между зубьями, а у конической передачи и осевой разбег валов. Кроме того, если парные зубчатые колеса имеют одинаковое число зубьев, помечают краской любую пару зубьев, находящихся в постоянном зацеплении.
Боковой зазор между зубьями Сб (рис. 3.63, а) измеряют щупом, «выжимкой» или индикаторным приспособлением. Для определения степени равномерности зазора между зубьями, как правило, измерение ведут в трех-четырех точках, равномерно расположенных по окружности, а у конической передачи, кроме того, первый раз при раздвинутых, а второй раз при сдвинутых валах с зубчатыми колесами.
Щупом илй «выжимкой» пользуются, когда к зубьям передачи имеется доступ. Для измерения зазора Сб «выжимки» (три или четыре П-образных скобы, сделанные из свинцовой] или’ пластмассовой проволоки) накладывают на зубья одного из колес, расположив их равномерно по окружности. Медленно проворачивая передачу, прокатывают скобы 174
между зубьями колес. Толщину обжатых частей каждой «выжимки» с обеих сторон зуба, равную зазору Сб, измеряют микрометром. Измерив толщину «выжимки» со стороны головки зуба, определяют радиальный зазор Ср между зубьями. Если две П-об-разные ^«выжимки» расположить по концам зуба, можно определить перекосив зацеплении зубьев.
Когда передача закрытая, но к ней возможен доступ через смотровые или монтажные люки, патрубки и т. п., «выжимку» закладывают между зубьями колес и медленно проворачивают передачу, например между зубьями зубчатых колес собранного масляного насоса дизеля.
В том случае, когда конструкция передачи такова, что свободного доступа к зубчатым колесам нет, пользуются индикаторным приспособлением (рис. 3.63, б). На валу одного
Рис. 3.63. к измерению бокового зазора между зубьями зубчатых колес индикаторным приспособлением
из колес укрепляют поводок /, на конец которого опирается измерительный стержень индикатора 2, смонтированного на стойке 3. Если в рассматриваемом случае нижнее колесо
или вал, на котором насажено колесо, удерживать от вращения, а верхнее колесо вместе с поводком поворачивать в одну и другую сторону, то этот поворот будет возможен на величину бокового зазора Сб между зубьями колес. Фактическая величина зазора определится из выражения
г __ R „ Cg ———
ijiс R— радиус делительной окружности зубчатого колеса, на валу которого укреплен поводок;
а—показание индикатора;
L — расстояние от оси вала зубчатого колеса до точки упора измерительного стержня индикатора.
Более точные результаты получаются при измерении зазоров в зубчатой передаче «выжимкой», так как она раздвигает (расклинивает) колеса, как при работе передачи.
Износ зубьев колес цилиндрической передачи определяют штанген-зубомером (рис. 3.64, а) непосредственным измерением толщины зуба 5Х по делительной окружности (по хорде), а у косозубых колес, кроме того, измерением нормалемером длины общей нормали L (см. рис. 3.64, б) в сечении, перпендикулярном к направлению зубьев. Нормале-мер перед измерением выставляют по эталону длины.
175
Рис. 3.64. к измерению износа зубьев цилиндрической зубчатой передачи штан-гензубомером (а) и косозубых колес нормалемером (б): — толщина зуба (по
хорде); — высота головки зуба; Од — делительная окружность; L — длина
общей нормали
Износ зубьев колес конической* передачи непосредственным измерением установить трудно, так как зубья имеют переменную толщину и неравномерно изнашиваются^как по высоте, таюи по длине. Поэто-у в ремонтной практике толщину зубьев*не^измеряют,*а о предельном их износе судят по характеру работы передачи. Работа конической зубчатой передачи считается нормальной,*когда колеса вращаются с допустимым для данного типа передачи шумом и без рывков, при нормальном боковом зазоре Сб, радиальный зазор Ср между зубьями составляет не менее 0,10 мм, а относительное смещение колес по затылкам не превышает 2 мм. Номинальные и допускаемые|размеры зазоров между зубьями и толщин зубьев приводятся в нормативно-технической документации.
Восстановление. Восстановление изношенных или значительно поврежденных зубьев колес — сложная задача, поскольку зубчатые колеса изготовляют из качественных сталей, подвергают довольно сложной термической обработке, механическая обработка зубьев осуществляется на специализированных зубообрабатывающих станках. Поэтому зубчатые колеса с трещинами у основания зубьев, отколом хотя бы одного зуба, предельным износом зубьев, т. е. когда при зазоре Ср не менее 0,10 мм, зазор Сб превышает на 50% максимально допустимый зазор для новой пары зубчатых колес, их обычно заменяют новыми. Согласно Правилам ремонта [24] разрешается оставлять в работе зубчатые колеса, если вмятины, раковины и другие повреждения на поверхности зубьев имеют глубину не более 0,20 мм. Большая глубина этих повреждений (до 0,50 мм) допускается только в том случае, когда их общая площадь не превышает 10% рабочей поверхности каждого зуба. Допускаются также отколы части зуба, если отколовшаяся часть находится от торца зуба на расстоянии, не превышающем 10% длины зуба.
Сборка. Если передачу собирают из деталей, ранее работавших в данной сборочной единице, когда боковой зазор между зубьями и его 176
равномерность у пары зубчатых колес находятся в пределах нормы (что установлено перед разборкой передачи), то сборка затруднений не вызывает. В этом случае сборку ведут со старыми регулировочными кольцами и прокладками, а колеса вводят в зацепление (при одинаковом числе зубьев) по меткам, сделанным перед разборкой. Если необходимо уменьшить боковой зазор Сб между зубьями или заменить одно из парных колес, то прежде всего обращают внимание на глубину уступов, возникающих у основания зубьев из-за их изнашивания, и проверяют, не велико ли торцовое биение зубчатого колеса. Уступы не приносят вреда, пока не меняется зацепление зубчатых колес.
В случае уменьшения бокового зазора Сб или замены одного из парных колес уступы начинают взаимодействовать с вершинами зубьев парного колеса и сообщать ему толчки. Толчки передаются через валы и подшипники всему механизму, вызывая его расстройство. Поэтому уступы удаляют шлифованием или заменяют второе зубчатое колесо. Вновь устанавливаемое колесо подбирают так, чтобы оно по состоянию поверхностей зубьев приближалось к парному колесу.
Чрезмерное торцовое биение зубчатого колеса, смонтированного на валу или цапфе, вызывает перекос в зацеплении зубьев по их длине, что вредно сказывается на работе передачи из-за резкого повышения давлений на отдельные участки зубьев. Торцовое биение измеряют индикаторным приспособлением при вращении вала с зубчатым колесом па штатных подшипниках, в центрах станка или на призмах, размещенных на контрольной плите. На штатных подшипниках измерение ведется при выбранном осевом разбеге вала. Например, при измерении торцового биения ведущего зубчатого колеса привода воздуходувки дизеля 2Д100 коленчатый вал удерживают, сдвинув его до упора в сторону 10-го цилиндра. Измерительный стержень индикатора устанавливают ближе к окружности впадин зубчатого колеса. Процесс измерения и подсчет его результатов ничем не отличается от описанного на с. 131 процесса определения биения шейки вала. Величина торцового биения допускается при диаметре окружности впадин до 200 мм — 0,10 мм; от 200 до 300 — 0,15; от 300 до 500 — 0,20; свыше 500 — 0,25 мм.
В зубчатой передаче регулируют зазоры между зубьями и их прилегание как по длине, так и по высоте. Зазоры в зацеплении необходимы для компенсации ошибок в размерах зубьев, искажений их формы, неточностей межцентрового расстояния, а также температурных деформаций. Боковой Сб и радиальный Ср зазоры между зубьями зубчатых колес регулируют следующим образом.
Цилиндрическая зубчатая передача. Регулировку ведут двумя способами: подбором парных зубчатых колес и изменением расстояния между осями валов, на которых насажены зубчатые колеса.
г К первому способу прибегают, когда нельзя изменить межосевое расстояние валов или положение корпусных деталей путем их сдвига или постановки регулировочных прокладок, например у всех масляных и топливных шестеренных (зубчатых) насосов, редуктора”привода синхронного подвозбудителя (2ТЭ10В), переднего редуктора (ТЭЗ), привода распределительного вала (дизель Д49) и т. п. В таких переда-177
Рис. 3.65. К регулировке зацепления цилиндрической зубчатой передачи:
1, 5 — зубчатые колеса кулачковых валов дизеля Д100; 2, 4 — промежуточные зубчатые колеса; 3 — зубчатое колесо верхнего коленчатого вала; 6 — кронштейн; 7 — регулировочные прокладки; 8 — фиксирующий штифт
чах регулировку зазоров Сб и Ср выполняют только подбором парных зубчатых колес независимо от того, собирается передача из новых или бывших в работе зубчатых колес.
Ко второму способу прибегают в том случае, когда конструкция сборочной единицы позволяет изменять межосевое расстояние или положение корпусных деталей. Например, зацепление в тяговом редукторе регулируют за счет изменения толщины вкладышей моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя, в приводе воздуходувки дизеля 2Д100 — сдвигом самой воздуходувки (вверх, вниз, вбок) относительно блока дизеля и постановкой регулировочных прокладок между ее корпусом и блоком дизеля. Регулировка зацепления в приводе кулачковых валов дизеля Д100 (рис. 3.65) достигается сдвигом кронштейнов 6 вместе с зубчатыми колесами 2 и постановкой^регули-ровочных прокладок 7 под эти кронштейны. Взаимную ориентировку зубчатых колес фиксируют штифтами 8. Качество зацепления зависит от качества изготовления новых зубчатых колес, величины и характера износа зубьев, отсутствия перекосов (непараллельности и скрещивания) осей валов зубчатых колес.
Коническая зубчатая передача. Регулируют зацепление зубьев осевым сдвигом зубчатых колес на валах или перемещением валов вместе с зубчатыми колесами. Ориентированное положение зубчатых колес фиксируется постановкой регулировочных прокладок или колец.
Для достижения нормального зацепления в передаче (прилегание зубьев и зазоры между ними) важно обеспечить совпадение у обоих зубчатых колес вершин делительных конусов в точке О (рис. 3.66) й затылков зубьев. Несовпадение затылков зубьев в точках К и? К4 допускается не более 2 мм. Эти величины при монтаже, напрймер вер-178
тикальной передачи на дизеле Д100, регулируют прокладками 1 и 2. Изменением числа прокладок 1 перемещают ведущее зубчатое колесо на коленчатом валу, а изменением числа прокладок 2 приподнимают или опускают ведомое зубчатое колесо вместе с валом, т. е. нижний и верхний корпуса передачи в сборе. Устанавливают минимальное число регулировочных колец или прокладок: чем их 'меньше, тем «жестче» будет соединение и менее вероятен сдвиг зубчатого колеса на валу или ослабление крепления корпусных деталей из-за смятия и сглаживания прокладок.
Качество зацепления цилиндрической и конической зубчатых передач проверяют по краске и характеру работы передачи. Для проверки зубья "одного из зубчатых колес, лучше ведущего, покрывают краской и передачу прокручивают на один оборот. Погрешности в зацеплении узнают по размерам и расположению пятна контакта на зубьях парного колеса (рис. 3.67).
Рис. 3.66. к регулировке зацепления конической зубчатой передачи:
1,2 — регулировочные прокладки; 3, 7 — ведущие зубчатые колеса; 4, 8 — ведомые зубчатые колеса; 5 — верхняя часть вертикальной передачи дизеля 2Д100; 6 — нижняя часть вертикальной передачи
Желательно, чтобы у зубчатых колес конической передачи касание зубьев было ближе к их узким концам. При работе передачи под нагрузкой узкий конец зуба больше деформируется и тем самым обеспечивается лучшее прилегание зубьев по длине и более быстрая их при-
Рис. 3.67. Отпечатки краски при проверке качества зацепления зубчатых передач:
а цилиндрической; б — конической; 1 — при нормальном зацеплении; 2 — при большом боковом зазоре между зубьями; 3 — при малом боковом зазоре между зубьями; 4 — при перекосе зубьев
179
работка. Размеры пятна контакта по высоте и длине зубьев регламентируются Правилами ремонта. й*
Показателем качества зацепления при работе передачи является плавность хода и уровень шума. Плавность хода считается удовлетворительной, если передача вращается от руки свободно, без толчков и рывков. Интенсивность шума оценивается в децибелах. Например, при окружной скорости на венцах колес в пределах 5—6,5 м/с интенсивность шума считается удовлетворительной, если она не превышает 91—95 дБ.
3.11. ШЛИЦЕВЫЕ И ШПОНОЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Шлицевое соединение (пазовое соединение) представляет собой глухое или подвижное соединение деталей, осуществленное при помощи продольных выступов — шлицев, входящих в соответствующие выемки сопрягаемой детали. На тепловозах применяются главным образом шлицевые соединения с прямобочными шлицами с подвижной посадкой, реже эвольвентные и треугольные (рис. 3.68). Такие соединения имеются в гидромеханическом редукторе тепловоза ТЭЗ, вертикальной передаче дизеля Д100, приводе насосов дизеля Д49, приводе масляного насоса дизеля Д50, в объединенном регуляторе, в редукторах привода воздушных нагнетателей дизелей 10Д100 и Д49, в валопроводах привода вспомогательного оборудования и т. д.
Износ и смятие шлицев и трещины в деталях соединения — наиболее часто встречающиеся повреждения. При износе и смятии шлицев увеличиваются боковые зазоры между ними, вследствие чего возрастают стуки, возникают перекосы деталей, вызывающие перегрузку отдельных участков шлицев. Чрезмерный износ и смятие шлицев сопровождаются характерным стуком при изменении частоты вращения механизма.
Разборка шлицевого соединения. Обязательное требование — перед разъединением шлицевого соединения постановка меток, фиксирующих ориентированное положение шлицев, и измерение зазора между шлицами в рабочем состоянии. Метки необходимы при последующей сборке. Это вызвано тем, что шлицы в процессе функционирования прирабатываются друг к другу. Изнашивание спаренных шлицев как по длине, так и по ширине происходит неравномерно. Измерить величину и определить характер износа каждого шлица, особенно у охватывающей детали, сложно. Поэтому в ремонтной практике чаще прибегают,’к измерению бокового зазора между шлицами в рабочем положении деталей. Измерение ведут индикаторным приспособлением с соблюдением тех же условий, что и при измерении бокового зазора между зубьями
Рис. 3.68. Основные типы шлицевых соединений:
а — црямобочное; б — эволь-вентное; в — треугольное
180
зубчатых колес (см. рис. 3.63). Поводок приспособления укрепляют на валу или на охватывающей детали.
Восстановление деталей шлицевого соединения. При предельном износе шлицев, т. е. когда боковой зазор между шлицами превышает на 50% номинальный зазор аналогичного соединения из новых деталей, работоспособность соединения восстанавливают одним из следующих способов:
наращиванием изношенных сторон шлицев электроэрозионным способом-,
наплавкой шлицевой части охватываемой детали вибродуговым способом под слоем флюса. При ширине шлицев до 6 мм (у валов диаметром до 50 мм) чаще всего прибегают к сплошной заварке каналов. У валов с шлицами шириной более 6 мм наплавляют только их изношенную сторону;
заменой шлицевого конца вала новым или постановкой ремонтной шлицевой втулки внутрь охватывающей детали.
Мелкие забоины с поверхности шлицев удаляют шлифованием.
Сборка шлицевого соединения. При сборке прямобочного (эволь-вснтного, треугольного) шлицевого соединения с подвижной посадкой важно обеспечить надлежащий контакт между рабочими сторонами шлицев как по длине, так и по ширине. В том случае, когда соединение собирают из деталей, ранее работавших вместе, их спаривают по меткам, сделанным перед разъединением. Если прежнюю ориентировку таких шлицев изменить, то контакт между ними нарушители работа соединения резко ухудшится.
Когда соединение собирают из новых или восстановленных деталей, обеспечивают нормальные допуски на посадку. В случае сборки при текущем ремонте шлицевого соединения из обезличенных деталей, бывших в эксплуатации, что крайне нежелательно, их подбирают таким образом, чтобы боковой зазор между шлицами не превышал максимально допустимый зазор для соединений из новых деталей более чем на 30%, а прилегание шлицев по длине составляло не менее 40%.
Во всех случаях монтажа механизмов со шлицевым соединением обеспечивают соосность отверстия охватывающей детали и шлицевого пала. Соосность гарантирует необходимый контакт шлицев по длине, а нормальные допуски на посадку — подвижность деталей по шлицам. Соосность деталей достигают перемещением корпуса механизма (вверх, вниз, вбок) или постановкой под детали плоских и клиновидных регулировочных прокладок 7 (рис. 3.69). Соосность считается достигнутой, если детали шлицевого соединения свободно сочленяются и могут перемещаться в осевом направлении друг относительно друга.
В шпоночном соединении взаимное расположение вращающихся деталей фиксируется при помощи шпонки. Шпонками фиксируются на валу зубчатые колеса, муфты, шкивы и другие детали сборочных единиц различных редукторов, вертикальной передачи дизеля Д100, приводов’насосов, валопроводов привода вспомогательного оборудования'и т/д.
На тепловозах применяются главным образом прямоугольные призматические шпонки с неподвижной посадкой на валу и реже клиновые
181
Рис. 3.69. Шлицевые соединения привода масляного насоса дизеля Д50 (а) и привода масляного насоса и регулятора частоты вращения дизеля 2Д100 (б): 1 — шлицевый конец цапфы ведущего зубчатого колеса масляного насоса; 2, 5 — шлицевые втулки; 3 — вертикальный валик привода масляного насоса; 4 — привод масляного насоса и регулятора дизеля Д100; 6 — соединительный валик; 7 — регулировочные прокладки; 8— привод регулятора частоты вращения; 9 — регулятор частоты вращения
и сегментные. Характерное повреждение таких соединений — ослабление посадки шпонки в пазу вала из-за смятия поверхностей шпонки и паза вала в местах контакта. Такое повреждение обнаруживают по внешним признакам и микрометражом деталей.
Восстановление деталей шпоночного соединения. В зависимости от размеров деталей, нагрузки и характера работы работоспособность соединения восстанавливают одним из следующих способов:
обработкой пазов спариваемых деталей под категорийный ремонтный размер с постановкой новой шпонки;
обработкой паза только у одной детали под категорийный ремонтный размер с постановкой ступенчатой шпонки (рис. 3.70). Допускается увеличивать пазы по ширине более номинального размера при ширине паза до 10 мм на 0,5 мм, а при ширине более 10 мм — на 1 мм;
наращиванием контактирующих поверхностей паза и шпонки элек-троэрозионным способом;
электродуговой наплавкой пазов с последующей обработкой под номинальный размер;
нарезанием нового паза у охватывающей детали с постановкой ступенчатой шпонки или шпонки номинального размера и постановкой добавочной втулки в отверстие охватывающей детали или заменой шпоночной части вала.
> Сборка шпоночного соединения. Чтобы достигнуть равномерного ,• распределения нагрузки по длине ji высоте прямоугольной шпонки, выдерживают допуски на по-
Рис. 3.70. Ступенчатая (ремонтная) шпонка
182
Рис, 3.71. К сборке шпоночного соединения
садку шпонки в установленных пределах и добиваются совпадения осей шпоночных пазов у сопрягаемых деталей. Недопустимо большие зазоры и перекос осей пазов приводят к резкому повышению давлений на отдельные участки шпонки и пазов, смятию их и как следствие выходу из строя соединения (рис. 3.71). Важно также, чтобы высота выступающей части шпонки была одинаковой по всей ее длине, а зазор С был достаточным, чтобы охватывающая деталь не «сидела» на шпонке, а центрировалась исключительно на цилиндрической или конусной части вала. При постановке ступенчатой шпонки утолщенная ее часть не должна выступать над поверхностью вала или отверстия охватывающей детали (см. рис. 3.70).
’3.12. РЕМЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ
Ременная передача — соединение двух или нескольких валов при помощи закрепленных на валах шкивов и надетых на них с натяжением одного плоского ремня, либо одного или нескольких клиновых пли круглых ремней. На тепловозах применяется главным образом клиноременная передача с ремнями трапецеидального сечения (рис. 3.72), боковые поверхности которых являются рабочими. Ременной передачей осуществлен привод тахогенератора (ТЭЗ), вентилятора компрессора (ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ, 2ТЭ10), вентиляторов охлаждения гиговых электродвигателей задней и передней тележек (ТЭМ1, ТЭМ2) п т. д. Шкивы с валами этих приводов соединены в большинстве случаев при помощи конусного неподвижного и шпоночного соединений, а в отдельных случаях прессового и резьбового соединений.
Тяговая способность клиноременной передачи падает по мере увеличения проскальзывания ремня по шкиву из-за растяжения ремня н изнашивания его рабочих поверхностей и поверхностей канавки шкива. Непараллельность осей вращения,"значительное смещение канавок шкивов, слабое натяжение ремней, замасливание рабочих поверхностей ремней и канавок шкивов также являются причинами, которые способствуют ухудшению тяговых качеств ременной передачи.
Проскальзывание ремней в одних случаях определяют по изменению частоты вращения ведомого шкива, а в других — по степени нагрева ремней и шкива. Ослабление натяжения каждого ремня узнают по величине стрелы прогиба t (рис. 3.73, а) от усилия Р, прилагаемого к середине ремня.
183
Рис. 3.72. Поперечное сечение трапецеидального ремня:
а — нормального; б — с изношенными канавкой шкива и ремнем; 1 ~~ ремень; 2 — шкив
Рис. 3.73. К сборке клиноременной передачи:
а — место измерения натяжения ремня; б — нормальное положение шкивов; в — непараллель-ность осей вращения; г — торцовое биение шкивов; д — смещение канавок шкивов
Износ рабочих поверхностей каждого ремня и каждой канавки шкива распознают по степени утопания ремня в канавке или исчезновения зазора С (см. рис. 3.72).
Восстановление. Кордшну-ровые ремни, потерявшие эластичность, имеющие вытяжку, с поврежденными и изношенными рабочими поверхностями, заменяют. В случае выхода из строя одного ремня, работающего в комплекте, его заменяют ремнем, имеющим одинаковое состояние с ремнями комплекта. Износ канавок чугунных шкивов больших размеров, а также шкивов, изготовленных из стали, устраняют наплавкой газовой или электрической сваркой, металлизацией с последующей механической обработкой до номинальных размеров. Профиль канавок шкивов делают по чертежу, а шероховатость их рабочих поверхностей должна быть не ниже 5-го класса.
Сборка. Для надежной работы ременной передачи при ее сборке выдерживают следующие требования. Валы шкивов располагают параллельно, а канавки друг против друга (рис. 3.73, б). Не-
параллельность осей вращения (рис. 3.73, в) допускается не более 1 мм на 100 мм длины оси. Смещение канавок парных шкивов (рис. 3.73, б) допускается не более 3 мм на 1 м межосевого расстояния и может увеличиваться не более чем на 0,03 мм на каждые 100 мм межосевого расстояния.
Разность между длинами ремней одного комплекта под одинаковым натяжением допускается не более 5 мм при длине ремня до 1600 мм, не более 8 мм при длине ремня до 2500 мм и 12 мм при длине до 4500 мм. Включение в один комплект ремней с нарушением указанных допусков приводит к неравномерному распределению нагрузок между ремнями и преждевременному выходу из строя наиболее нагруженных ремней.
184
Торцовое и радиальное биение шкивов, установленных на валах, допускается не более 0,10 мм при диаметре шкива до 300 мм и 0,20 мм при диаметре шкива до 600 мм.
Стрела прогиба t при одном и том же усилии Р для старого ремня допускается на 30% больше, чем для нового ремня (проработавшего не более 48 ч). Этот размер на каждые 10 Н усилия должен быть в пределах 6—9 мм.
3.13. СБОРОЧНЫЕ ЕДИНИЦЫ С РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ДЕТАЛЯМИ
Сборочные единицы с резиновыми или резинометаллическими деталями служат на тепловозах для передачи вращающего момента или динамических нагрузок и являются в то же время амортизаторами. Такие соединения значительное место занимают в упругих зубчатых колесах тяговых редукторов (рис. 3.74), в муфтах валопроводов привода вспомогательного оборудования, в буксовых поводках и фрикционных гасителях колебаний тележек (рис. 3.75 и 3.76), в рессорном подвешивании тележек и т. д. Как видно из этих рисунков, в сборочных единицах с резиновыми и резинометаллическими деталями имеются и детали других типовых соединений и сборочных единиц (резьбовых, прессовых, зубчатых передач и др.), ремонт которых описан был ранее. Работоспособность соединений с резиновы
ми и резинометаллическими деталями теряется из-за старения, потери эластичности и разрушения резиновых частей. Резиновые или резинометаллические детали (армированные втулки и шайбы, сайлент-блоки) заменяются в следующих случаях:
а) на поверхности резины имеются срезы, трещины и отслоения. Отдельные трещины, местное выкрашивание глубиной до 2 мм удаляют срезкой с плавным выходом на поверхность;
б) когда толщина резиновой шайбы, прокладки или слоя резины у речи неметаллических деталей вследствие остаточных деформаций (усадки) меньше номинальной на 15%;
в) поверхность резины размягчена (под действием различных растворителей) более чем на 10% толщины;
г) отслоение резины отармировки у металлорезиновой шайбы более чем па 20% общей площади, а у сайлент-блоков более чем на 10% высоты и
Рис. 3.74. Упругое зубчатое колесо тягового редуктора:
t, 7 — соответственно наружная и внутренняя тарелки; 2 — резиновая втулка; 3—валик трехвтулочного элемента; 4 — металлическая втулка; 5 — венец зубчатого колеса; 6 стопорное кольцо; 8 — ролик; 9 — ступица венца зубчатого колеса
185
Рис. 3.75. Буксовый поводок:
1,8 — длинный и короткий валики: 2 — упорное разъемное кольцо; 3 — торцовый резиновый амортизатор; 4 — наружная стальная втулка; 5 — резиновая втулка; 6 — промежуточное разъемное кольцо;
7 — корпус поводка
Рис. 3.76. Фрикционный гаситель колебаний тележки:
1 — кожух; 2 — поршень; 3 —. крышка; 4 — вкладыш; 5 — пружина; 6 — накладка; 7 — обойма; 8 — сухарь; 9 — резиновые шайбы;
10 — тяга
186
)?о длины окружности, или ослабление резиновых втулок в арми-ровке;
д) когда имеются надрывы, трещины, а также значительное искажение формы у отверстий резиновых деталей;
о) потери эластичности.
11ри заводском ремонте резиновые и резинометаллические детали, как правило, заменяют новыми. При текущем ремонте разрешается замена отдельных резиновых деталей комплекта или переформирование упругих элементов (сайлент-блоков). При замене одной из резиновых де талей комплекта вместо нее ставят не новую, а деталь, бывшую в работе, но имеющую состояние, близкое к оставшимся деталям комплекта.
Переформирование упругих элементов, например упругого зубчатого колеса тягового редуктора или поводка буксы, заключается в замене' негодных резиновых или ремонте металлических деталей с восстановлением их нормальной посадки. Так, у упругих элементов зубчатого колеса тягового редуктора негодными к дальнейшей эксплуатации считаются резиновые втулки, имеющие кольцевой подрез торцов более 3 мм, выкрашивание или поперечные трещины, несоосность металлических втулок у трехвтулочных элементов более 3 мм, повреждение канавок у металлических втулок под стопорные кольца, ослабление деталей в посадке. К переформированию допускаются лишь резиновые втулки, имеющие торцовый подрез до 2 мм, а несоосность металлических ।’.тулок до 1 мм. После формирования упругих элементов (независимо новыми или бывшими в работе резиновыми деталями) их выдерживают в темноте в течение 10—20 сут при температуре 20—30° С для снятия релаксационных напряжений в резине, что продлевает срок их службы.
3.14. ВИТЫЕ ПРУЖИНЫ
Витые пружины имеются во многих сборочных единицах тепловозов: в рессорном подвешивании тележек, цилиндровых крышках дизели, различных редукционных и предохранительных клапанах, электрических аппаратах и т. д.
Отказ пружин в работе вызывается в большинстве случаев их проездкой или поломкой. Нередки случаи откола шлифованной части крайних витков. Поврежденную пружину (в собранной сборочной единице), например у муфты вертикальной передачи дизеля 2Д100, у цилиндровых крышек и т. д., иногда удается обнаружить при внешнем осмотре. У поврежденной пружины расстояние между витками обычно бывает больше, чем у аналогичных исправных пружин. После разборки объекта ремонта у пружин проверяют цельность витков — обстукиванием и визуально, высоту в свободном состоянии — линейкой, оканчивающейся угольником, или штангенциркулем. У компенсирующей пружины регулятора частоты вращения, пружин клапанов цилиндровых крышек, рессорного подвешивания тележек, пружины нагнетательного клапана топливного насоса и др. дополнительно проверяют перпендикулярность опорных плоскостей к геометрической оси при помощи обычного угольника и силу пружины под статической нагрузкой.
187
Силу небольших пружин измеряют прибором, показанным на рис. 3.77. Сила пружины воспринимается поршнем, сжимающим масло в цилиндре прибора; давление масла фиксируется манометром. Чтобы получить значение силы пружины, показание манометра умножают на площадь поршня прибора.
Пружины, высота которых в свободном состоянии или под статической нагрузкой менее минимальной на 5%, с трещинами и поломанными витками заменяют. Отклонение оси пружины от перпендикуляра к торцовой плоскости на каждые 100 мм длины допускается для пружин 1-го класса не более 1 мм, для пружин 2-го класса — не более 1,5 мм и для 3-го класса — не более 2 мм.
Пружины с недопустимыми силой, высо-
Рис. 3.77. Прибор для проверки силы витых пружин
той и отклонением оси от перпендикуляра к торцовой плоскости в отдельных случаях восстанавливают по следующей технологической схеме: нагрев, разводка, закалка, отпуск и механическая обработка торцов. Нагревают пружины перед разводкой в электрической или газовой печи. Разводку ведут так, чтобы шаг витков был равномерным, высота пружины была несколько больше номинальной, а крайние витки оставались прижатыми. После разводки пружину фиксируют на оправке и подвергают термообработке.
Режим термообработки для пружин, изготовленных из сталей 50ХФА, 60С2, 60С2А примерно таков. Нагрев до 850—870° С и выдержка при этой температуре 5—15 мин; время выдержки зависит от размеров пружины. Закалка в масле; для равномерности закалки пружину покачивают в закалочной среде. Для ликвидации остаточных напряжений, появившихся при закалке, производят отпуск: нагрев пружины и выдержка ее при температуре 460—520° С в течение 30 мин с последующим охлаждением. Перед сборкой одноименные пружины одного комплекта, например пружинной подвески тягового электродвигателя тележки подбирают такими, чтобы разность в их высотах не превышала более 5%. При сборке сборочных единиц с двумя кон-центрично расположенными пружинами (пружины клапанов цилиндровых крышек Д50 и т. п.) их размещают так, чтобы направление витков наружной и внутренней пружины было разным.
3.15. СБОРОЧНЫЕ ЕДИНИЦЫ С САЛЬНИКОВЫМИ УПЛОТНЕНИЯМИ
Сальниковые уплотнения с самоподжимными или набивными сальниками, войлочными кольцами или манжетами предназначены для герметизации отверстий, через которые проходят или внутри которых размещаются подвижные части сборочных единиц.
188
Наибольшее применение нашли самоподжимные сальники с резиновыми манжетами. Они установлены в регуляторах частоты вращения, компрессорах КТ7, клапанной коробке и приводе масляного насоса дизеля Д50, гидромеханическом редукторе тепловоза ТЭЗ и т. д.
Набивные сальники имеют, как правило, водяные насосы дизелей. Войлочные уплотнительные кольца применены в редукторе вентилятора охлаждения тягового генератора тепловоза 2ТЭ10 и переднем редукторе тепловоза ТЭЗ, в уплотнениях кожухов тяговых редукторов.
Нарушение герметичности любого правильно собранного сальникового уплотнения вызывается главным образом потерей эластичности уплотнительных колец (манжет) и односторонним износом трущихся поверхностей деталей. При потере эластичности резко падает усилие, с которым кольцо обжимает шейку вала, а при одностороннем износе искажается цилиндрическая форма трущихся поверхностей.
Контроль состояния и восстановление деталей. Состояние уплотнительных колец и манжет проверяют визуально. Во всех случаях при разборке сальниковых уплотнений кольца из войлока, набивку из хлопчатобумажного, асбестового или пенькового шнура или свернутого из этих материалов жгута заменяют независимо от их состояния. Подлежат также замене резиновые кольца и манжеты и самоподжимные сальники, смонтированные в труднодоступных местах механизмов. В остальных случаях резиновые детали и самоподжимные сальники заменяют только при потере эластичности, при наличии надрывов и изъянов на трущихся поверхностях, расслоении или размягчении резины.
Износ и биение шеек вала в местах прилегания уплотнительных колец или манжет определяют измерением, а устраняют последствия износа, т. е. восстанавливают цилиндрическую форму или поминальный размер, одним из способов, описанных в гл. 2. Желательно поверхности шеек валов в местах прилегания сальников после точения или шлифования обрабатывать вибрационным накатыванием.
Сборка. Любое сальниковое уплотнение нормально работает лишь в том случае, когда сальник обжимает шейку вала или прижимается к поверхности цилиндра равномерно и с одинаковым усилием. Для этого нужно, чтобы оси вала, отверстия гнезда под сальник и самого сальника были соосными. Кроме того, биение шейки вала, вращающегося в
Рис. 3.78. Приспособления для монтажа самоподжим-ных сальников:
1 — самоподжимной сальник;
2 — монтажный наконечник;
3 — оправка; 4 — уплотнительная кпомка
189
сальнйке, было минимальным (не более 0,05 мм), а трущиеся поверхности вала или цилиндра имели гладкую, без заусенцев поверхность.
Уплотнения с войлочными кольцами. Материал и размеры колец любого соединения должны соответствовать требованиям чертежа. Для придания эластичности и уменьшения износа колец их рекомендуется пропитывать в течение 5—10 мин особыми составами, подогретыми до 120—130° С. В качестве таких составов могут быть рекомендованы смесь из 75% технического глицерина, 20% натриевого мыла и 5% чешуйчатого графита или 90% касторового масла, 5% натриевого мыла и 5% чешуйчатого графита.
Кольца, устанавливаемые в крышках, должны входить в выточку крышки плотно. Трущаяся поверхность колец должна быть чистой и ровной, без утолщений, выемок и подрезов. Необходимо, чтобы кольцо плотно и равномерно обжимало подвижную деталь.
Уплотнения с сальниковыми кольцами. Сальниковая набивка (типа сальника водяного насоса) состоит обычно из отдельных колец с косым срезом. Стыки соседних колец смещают на 120 или 180°. Для ускорения процесса набивки желательно иметь оправку, легкими ударами по которой кольца хорошо уплотняются. Нужно быть внимательным при окончательной затяжке гаек нажимной сальниковой втулки. Неравномерная с перекосами затяжка гаек часто приводит к нагреванию и чрезмерному износу трущихся частей деталей.
Уплотненияс самоподжимнымисальниками. В свободном состоянии пружина самоподжимного сальника должна несколько обжимать манжету; усилие обжатия регулируется за счет изменения длины пружины. Слишком большое усилие обжатия, хотя и повышает герметичность соединения, однако может вызвать перегрев и форсированное изнашивание деталей.
Для облегчения монтажа трущиеся поверхности резиновых частей смазывают тонким слоем технического вазелина. Чтобы достигнуть лучшего уплотнения, контактирующие поверхности гнезда корпуса и самоподжимного сальника покрывают свинцовыми белилами, лаком, шеллаком или карбинольным клеем.
Приспособления, показанные на рис. 3.78, не только облегчают монтажные работы, но и повышают их качество. Монтажный наконечник 2 предотвращает подвертывание и смятие уплотнительной кромки манжеты сальника, которая в большинстве случаев обращена в сторону уплотняемой полости. Оправка 3,предохраняет корпус сальника от деформации, так как обеспечивает приложение усилия запрессовки к металлическому каркасу сальника. Сальник запрессовывают в корпус детали до упора.
Глава 4
ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЧАСТЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ
4.1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ РАЗБОРКИ И КОНТРОЛЯ. ХАРАКТЕРНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЧАСТЕЙ
К электрическим (токопроводящим) частям оборудования тепловозов относятся проводники электрического тока, их контактные соединения и изоляция проводников тока. Нормальное функционирование электрического оборудования тепловозов зависит от исправной работы как его механических, так и токопроводящих (электрических) частей. Поэтому к проверкам, выполняемым перед разборкой или в процессе разборки механических частей оборудования (см. гл. 2), добавляются работы по определению состояния изоляции, цельности проводников тока и их соединений, наличия маркировочных знаков и меток у проводников и кабелей, траверс, кронштейнов щеткодержателей и т. п.
Особые требования предъявляются к очистке от загрязнения электрических частей. Выбирая способ очистки, учитывают свойства электрической изоляции той или иной сборочной единицы и особенности технологического^процесса. Так, при очистке растворами (способами погружения или струйным), как правило, необходима последующая сушка изоляции; при очистке мягкими абразивами нужна особая осторожность, чтобы с пленкой загрязнения не удалить и изоляционный слой.
В случае очистки парами растворителя недопустима длительная выдержка очищаемой токопроводящей сборочной единицы в парах растворителя, так как может быть'* повреждена ее изоляция.
Рассмотрим технологические процессы разборки наиболее сложных агрегатов электрического оборудования тепловоза 2ТЭ10В.
Разборка тягового электродвигателя ЭД-118А. После очистки внешней поверхности электродвигателя в сборе приступают к проверкам. Индикаторным приспособлением измеряют осевой разбег якоря в подшипниках и радиальное биение коллектора, мегаомметром — сопротивление электрической изоляции относительно корпуса, методом «амперметра—вольтметра» — активное сопротивление проводников якорной цепи и цепи главных полюсов.
Разборку ведут в такой последовательности. Отвертывают гайку, гидравлическим съемником или путем нагнетания масла демонтируют зубчатое колесо с конусного конца вала якоря, снимают с концов вала лабиринтное уплотнительное кольцо, крышки подшипников, упорное кольцо. Щупом или индикаторным приспособлением измеряют радиальный зазор в роликовых подшипниках. Извлекают из щеткодержателей щетки.
191
Рис. 4Л. Скобы для выемки и постановки якоря (а) и полюсов (б) тягового электродвигателя
Гайковертами отвинчивают болты, крепящие подшипниковый щит со стороны, противоположной коллектору. На конце вала якоря укрепляют Г-образную скобу (рис. 4.1), из остова извлекают краном якорь вместе с подшипниковым щитом и укладывают их на стеллаж.
Снимают подшипниковый щит со стороны коллектора. Щиты перед съемкой выпрессовывают из остова гидропрессом или выжимными болтами, ввертываемыми в резьбовые отверстия щитов. После этого приступают к разборке отдельных сборочных единиц. Извлекают из
подшипниковых щитов наружные кольца роликоподшипников, предварительно пометив краской ориентированное положение колец относительно щитов. Проверяют, имеются лц маркировочные метки спарен-ности на щитах и остове.
Токопроводящие сборочные единицы остова, т. е. полюсы и межка-
тушечные соединения, демонтируют лишь при капитальном ремонте. При других видах ремонта снимают детали или сборочные единицы только в случае их повреждения. Чтобы демонтировать полюсы, разъе-
Рис. 4.2. Скоба для выемки и постановки якоря тягового генератора:
1 — деревянный брус; 2 — рым; 3 — скоба; 4 — подставка
диняют и снимают межкатушечные соединения, отвертывают болты крепления и извлекают из остова сначала добавочные, а затем главные полюсы. Для снятия щеткодержателей отсоединяют от них проводку и отвертывают болты крепления. До съемки положение щеткодержателей относительно остова отмечают краской. Снятые регулировочные прокладки сохраняют.
Разборка тягового генератора ГП-311Б. Генератор, снятый с тепловоза, устанавливают на подставку 4 (рис. 4.2). Измеряют сопротивление электрической изоляции относительно корпуса, активное сопротивление проводников якорной цепи и цепей главных полюсов. Спрессовывают с конца вала якоря фланец, снимают крышки люков, вентиляционные патрубки, разъединяют контактные соединения проводов, идущие к траверсе. Извлекают щетки из
192
щеткодержателей. Зачалив крюк мостового крана за конец скобы 3, приподнимают якорь настолько, чтобы можно было удалить деревянный брусок /, оставляют якорь в подвешенном состоянии внутри остова так, чтобы якорь не касался сердечников полюсов.
Демонтируют ступицу роликоподшипника с подшипникового щита, после чего якорь извлекают из остова, сдвинув его в горизонтальном направлении мостовым краном. Помечают краской ориентированное положение остова, подшипникового щита и траверсы друг относительно друга. Затем демонтируют подшипниковый щит в сборе с траверсой и щеткодержателями. Электрические части остова генератора демонтируют в том же порядке, что и при разборке тягового электродвигателя.
Процесс разборки вспомогательных электрических машин, а также электрических аппаратов трудности не представляет.
После очистки сборочных единиц и деталей приступают к их контролю. Особую осторожность проявляют при транспортировании токопроводящих частей. Небрежное обращение с якорем или катушкой полюсов, как правило, ведет к повреждению электрической изоляции. Очень часто причиной пробоя изоляции служит стальная стружка, вдавившаяся в изоляцию. Нельзя якорь или катушку перетаскивать волоком или перекатыванием. Для этих целей существуют простые и удобные чалочные приспособления и подставки, некоторые из них показаны на рис. 4.3.
Изучение и анализ различных информативных материалов (ведомостей, статистических данных по отказам тепловозов в пути следования и случаям неплановых ремонтов) показывают, что к наиболее существенным повреждениям электрического оборудования тепловозов можно отнести следующие.
Механические части. Распространенными повреждениями тяговых электрических машин являются трещины валов якорей и подшипни-
Рис. 4.3. Приспособления для транспортирования и укладки якорей электрических машин
7 З^к. 1284
193
ковых щитов; ослабление посадки внутренних колец подшипников качения на шейках валов якорей и подшипниковых щитов в остовах; ослабление посадки и проворот зубчатого колеса на конусной части вала якоря тягового электродвигателя; разрушение сепараторов и тел качения подшипников; деформация горловин остовов, износ вкладышей и деформация корпусных деталей и частей моторно-осевых подшипников; ослабление болтов крепления полюсов, крышек моторно-осевых подшипников, щеткодержателей; просадка и поломка пружин подвески тяговых электродвигателей.
Наиболее характерные повреждения механических частей аппаратов: износ деталей различных приводов — пальцев, втулок, осей, цилиндров, храповиков, фиксаторов, якорей, скоб и т. п.; потеря герметичности клапанов электропневматических вентилей; ослабление крепления деталей резьбовых соединений, просадка и поломка пружин.
Электрические (токопроводящие) части. В электрических частях машин, аппаратов и проводки чаще всего наблюдаются увлажнение, замасливание и механическое разрушение изоляции; электрический пробой изоляции на корпус и между витками катушек полюсов, якорей, аппаратов и между проводами, кабелями и корпусом; надрывы, трещины и отламывание выводов катушек полюсов и аппаратов; перегрев и расплавление паяных контактных соединений (концов обмотки в петушках коллектора якоря, наконечников кабелей и т. п.), абразивный и электроэрозионный износ контакт-деталей.
Таким образом, к характерным повреждениям электрических частей относятся: у изоляции — понижение сопротивления, механические повреждения, старение, электрический пробой; у проводников тока — трещины и надломы, перегрев и расплавление контакт-деталей контактных соединений, износ контакт-деталей.
Повреждения изоляции. Изоляция, применяемая в машинах и аппаратах тепловоза, представляет собой разного рода композиции из органических и неорганических материалов. Эти материалы, обладая высокими диэлектрическими свойствами, механически не прочны. Свойства изоляции в условиях эксплуатации непрерывно ухудшаются как вследствие естественного старения, так и от воздействия внешних факторов: вибрации, колебания токовых нагрузок, изменения атмосферных условий, осаждения на изоляции токопроводящего загрязнения и др.
Понижение сопротивления изоляциивызывъекя двумя причинами — увлажнением и загрязнением. С течением времени поверхностный слой изоляции, особенно у якорей тяговых электрических машин, теряет влагостойкость, несмотря на то что якори при изготовлении или ремонте со сменой изоляции подвергают двукратной вакуумно-нагнетательной обработке лаком и дополнительно покрывают влагостойкой электроизоляционной эмалью.
Потеря влагостойкости объясняется появлением трещин в поверхностном слое изоляции в результате различного теплового расширения меди обмотки и стали сердечника якоря. Опыты показали, что при пропускании через якорь тока, равного 70% его номинального значения, медные проводники обмотки удлиняются больше (примерно 194
на 0,35 мм), чем сердечник якоря. Защитная электроизоляционная лаковая пленка толщиной примерно 0,10—0,20 мм, нанесенная на поверхность якоря, не может растянуться на величину, достаточную для компенсации теплового перемещения меди обмотки и стали сердечника, и поэтому трескается, начинает щелушиться.
Вначале трещины носят поверхностный характер, а при определенных условиях в некоторых местах могут достигать верхних проводников обмотки. Впоследствии в эти трещины и другие поры изоляции проникает вода и масло, загрязненные токопроводящими частицами. По этим каналам повышенной проводимости происходит утечка тока через изоляцию. Сопротивление изоляции заметно снижается и становится недостаточным для безопасной работы электрических частей. Если своевременно не закрыть пути утечки тока, то возможно разрушение изоляции.
Увлажнение изоляции токопроводящих частей и особенно тяговых электродвигателей, происходящее главным образом в осенне-зимний период, определяют по заметному снижению сопротивления изоляции одновременно у большинства машин и аппаратов. Чаще это происходит при постановке холодного тепловоза в отапливаемое помещение и при резких оттепелях на открытом воздухе. Опасность конденсации водяных паров на поверхности токопроводящих частей уменьшается, когда температура этих частей выше температуры окружающей среды на 4—6 °C.
Утечке тока через изоляцию во многом способствуют пары масла и топлива, оседающие тонкой липкой пленкой на поверхности токопроводящих частей. Такие липкие поверхности, особенно расположенные горизонтально, становятся ловушками пыли. Железнодорожная пыль, оседающая на поверхности изоляции токопроводящих частей тепловозов, состоит из 80—90% углерода, железа, меди и песка. Смешиваясь с влагой и маслом, оседающими в виде паров на поверхности якоря, катушек полюсов, щеткодержателей, коллектора, пыль постепенно «цементируется» и становится проводником тока (рис. 4.4).
Механические повреждения изоляции верхних, покровных, слоев вызываются, как правило, неосторожным обращением при транспортировании, демонтаже или сборке. Повреждения же нижних слоев изоляции, корпусной части возникают в большинстве случаев при функционировании тепловоза.
При движении тепловоза по неровностям пути и стрелочным переводам в нем возникает значительная вибрация. Например, вертикальные ускорения тяговых электродвигателей (с осевым подвешиванием) достигают 10—12g, т. е. на составные части электродвигателей действуют динамические усилия, превышающие их массу в 10—12 раз. При этом частота колебаний тяговых электродвигателей превышает в некоторых случаях 80 Гц. Мгновенные ударные напряжения, возникающие от вибрации, вызывают ослабление крепления катушек в пазах сердечника якоря и на сердечниках полюсов, потерю неподвижности контактных соединений проводников тока, ослабление крепления электрической проводки. Потеря неподвижности проводников тока ведет, как правило, к механическому истиранию и электрическому пробою 7* 195
изоляции, нарушению контактных соединений. Истиранию изоляции способствует также и «усыхание» изоляции, в результате чего получают «свободу» передвижения целиком сборочные единицы (например, катушка полюса) или отдельные проводники. По этой причине чаще всего происходит электрический пробой изоляции в месте выхода обмотки из пазов сердечника якоря, в местах контакта катушки с сердечником полюса или остовом у тяговых электрических машин.
Старение изоляции — естественный процесс, остановить который нельзя, можно лишь замедлить. Ускоренное старение изоляции происходит в основном из-за частого повышения температуры токопроводящих частей сверх допустимой для данного класса изоляции. Частые перегревы токопроводящих частей, особенно у тяговых электрических машин, происходят при их перегрузке в эксплуатации, недостаточном охлаждении и загрязнении. Перегревы приводят к изменению молекулярной структуры основного изоляционного материала (эмали, лака, резины и т. п.) или входящего в него компонента (шеллака, смол). По мере старения изоляция теряет эластичность, усыхает, становится хрупкой и механически непрочной, в ней появляются трещины и расслоения, она начинает рассыпаться.
Электрический пробой наступает, когда изоляция теряет свои диэлектрические свойства (электрическую прочность) и происходит короткое замыкание между проводником тока и корпусом (замыкание на корпус, землю) или между витками катушки или между двумя изолированными проводниками тока (витковое замыкание). Причинами, приводящими к преждевременному электрическому пробою изоляции, могут быть ее увлажнение, замасливание, механическое повреждение,
Рис. 4.4. Пути утечки тока по поверхностному загрязненному слою изоляции якоря, щеткодержателя и катушек полюсов:
А — длина пути электрического пробоя; Б — длина пути утечки тока
196
старение и нарушения, допущенные как Ь процессе изготовления сборочной единицы, так и в процессе эксплуатации и ремонта.
Повреждения проводников тока и контактных соединений. Трещины и надломы чаще наблюдаются у выводов катушек, полюсов и аппаратов, наконечников межкатушечных соединений и электрической проводки.
Появляются они из-за ослабления крепления катушек и проводов в сборочных единицах, у реек выводных^(клеммных) зажимов в распределительных и зажимных коробках.
Перегрев и расплавление неразборных и разборных электрических контактных соединений являются результатом увеличения переходного контактного' сопротивления вследствие потери неподвижности контакт-деталей и-окисления их поверхности. Причинами потери неподвижности:, могут быть вибрация токопроводящих частей и ошибки, допущенные при ремонтеДплохая^пайка, неудовлетворительный контакт, некачественная сбЬрка).
Износ контакт-деталей разъемных контактных соединений происходит вследствие абразивного или электроэрозионного изнашивания. У стыковых контакт-деталей превалирует электроэрозионное изнашивание, а у скользящих контакт-деталей происходит как абразивное,так и электроэрозионное изнашивание.
Состояние электрической изоляции определяют визуально по внешним признакам, измерением ее сопротивления относительно корпуса или между двумя проводниками, испытанием электрической прочности.
Состояние проводников тока определяют у проводников, закрытых изоляцией и находящихся в сборочных единицах, измерением их активного сопротивления и сравнением его с действующими нормами. МеханическиеАповреждения открытых участков проводников, не скрытых изоляцией, отыскивают визуально.
Различают сопротивление токопроводящей части в холодном и горячем состоянии. За холодное состояние токопроводящей части объекта принимают такое его'состояние, при котором температура любой части отличается от температуры окружающей среды не более чем на 3 °C.
Активное сопротивление проводников тока определяют измерительными мостами или методом «амперметра—вольтметра». Когда нужно знать действительное значение сопротивления проводников, пользуются мостами постоянного тока или методом «амперметра—вольтметра». Чтобы установить, находится ли измеряемое сопротивление в допустимых пределах, используют одинарные или двойные автоматические мосты. Для определения процента отклонения измеряемого сопротивления от номинального его значения применяют одинарные или двойные процентные измерительные мосты.
На тепловозоремонтных предприятиях при контроле токопроводящих частей определяют главным образом действительное значение активного сопротивления проводников тока. Одинарным мостом измеряют сопротивления более 1 Ом, а двойным — менее 1 Ом.
Особое значение при измерении методом «амперметра—вольтметра» придается классу точности используемых приборов и схемам их соединения (рис. 4.5). Когда не требуется высокая точность измерения, при-
197
Рис. 4.5. Схемы для измерения активного сопротивления проводников токопроводящих частей методом «амперметра — вольтметра»
боры соединяют по схемам, приведенным на рис. 4.5, а и б. Подсчет результатов ведут по формулам:
7?х =----— (для схемы рис. 4.5,я);
₽х = —2----га (для схемы рис. 4.5, б),
где UB—показание вольтметра, В;
/а—показание амперметра, А;
гв»га—внутреннее сопротивление соответственно вольтметра и амперметра, Ом (указывается на шкале прибора).
При измерении сопротивлений меньше I Ом наиболее достоверные результаты получаются при соединении приборов класса точности не ниже 0,5 по схеме, приведенной на рис. 4.5, в, где вольтметр подключен непосредственно к измеряемому сопротивлению.
Сопротивление изоляции относительно корпуса измеряют мегаомметром. Этот прибор предназначен для измерений больших по значению сопротивлений. Для измерений выбирают такой мегаомметр, напряжение которого близко к рабочему напряжению токопроводящей части или несколько выше его.
Электрическую прочность изоляции проверяют повышенным напряжением. Сущность контроля заключается в том, что к изоляции в течение определенного времени прикладывается напряжение, значительно превышающее рабочее.
Для контроля состояния токопроводящих частей тепловозов в условиях ремонтных предприятий наибольшее распространение нашли следующие приборы, аппараты и установки:
мегаомметры типов Ml 101, Ml 102 и МС-20 с напряжением в разомкнутой цепи 500 и 1000 В; _
стенды для контроля электрической прочности изоляции типа А253 — для испытания изоляции аппаратов, типа А431 — для испытания изоляции обмоток электрических машин, пробивная передвижная установка типа А540;
установка типа ИУ-57 для контроля состояния и электрической прочности межвитковой изоляции обмоток якорей и катушек;
। амперметры, вольтметры, двойные (универсальные) измерительные мосты постоянного тока Р-329, Р-316 для контроля состояния проводников тока и их соединений.
198
4.2. КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ТОКОПРОВОДЯЩИХ ЧАСТЕЙ
Последовательность контроля электрических частей такова: внешняя проверка, измерение сопротивления избляции относительно корпуса, измерение активного сопротивления проводников тока и их соединений и испытание электрической прочности изоляции.
Как выполняется контроль, покажем на примере электрических частей тягового электродвигателя ЭД-118А.
4.2.1. Контроль состояния электрической изоляции
Внешняя проверка. Электрическую изоляцию проверяют визуально. Это дает возможность обнаружить явные повреждения изоляции-такие, как полное разрушение (механический или электрический про, бой), прожоги, подрезы, проколы, обугливание и т. п. Изоляцию проводов и кабелей часто проверяют перегибом провода на 180°. Во многих случаях поврежденное место обнаруживается по запаху или цвету изоляции.
Измерение сопротивления электрической изоляции. В общем случае процесс измерения сопротивления изоляции любого объекта состоит из проверки исправности мегаомметра, подготовки объекта измерения и собственно измерения. Исправность мегаомметра проверяют по прилагаемому к прибору руководству.
Подготовка объекта к измерениям заключается в его очистке от загрязнения, а поверхностей контакт-деталей проводников и от окислов. Перед измерением токопроводящие части ^обязательно должны находиться в рабочем положении^ т. е. в сборочной единице. Например, катушки обмотки якоря должны быть укреплены в пазах сердечника, катушки полюсов вместе с сердечниками — в остове и т. д. Токопроводящая часть должна быть обесточена. Проводники тока^контролируемой части не должны касаться корпуса (земли).
Чтобы измерить сопротивление изоляции, провод от зажима «линия» мегаомметра присоединяют к проводнику тока (любой медной коллекторной пластине якоря, выводу катушки и т. д.), а провод от зажима «земля» — к любой части корпуса объекта измерения. Надежность соединения с «землей» проверяют касанием провода от зажима «линия» прибора с корпусом объекта измерения. При хорошем контакте стрелка прибора установится против 0 шкалы. Затем, равномерно вращая ручку прибора (1,5—2 с*"1), считают его показания. Измерения повторяют дважды. При разрушенной (пробитой) изоляции стрелка прибора будет находиться у цифры 0, а в других случаях показания мегаомметра будут больше нуля. Снятие показаний начинают не раньше, чем через 30 с после приложения напряжения и когда стрелка прибора «успокоится». Окончив измерения, сразу же снимают заряд с контролируемой части путем ее заземления. Особенно это важно для частей с большой электрической емкостью, так как в этих частях заряд может сохраняться длительное время’и при неосторожном прикосновении к ним вызвать поражение током.
199
Минимальное сопротивление изоляции г токопроводящих частей электрических машин относительно корпуса при рабочей температуре находят по формуле 119]
и*
Р-10004
р
100
где U — номинальное напряжение машины, В; Р — номинальная мощность машины, кВт.
У тягового электродвигателя ЭД-118А сопротивление изоляции при рабочей температуре (100—ПО °C) допускается не менее 2 МОм, а в холодном состоянии не менее 20 МОм ]26].
Степень увлажненности изоляции оценивают по коэффициенту абсорбции К. Для этого измеряют сопротивление изоляции мегаомметром спустя 15 и 60 с с момента приложения напряжения при одной и той же частоте вращения рукоятки и берут отношение показаний мегаомметра К = Reo/Rjs- Изоляция считается сухой, еслиТкоэффициент К более 2, если он меньше, изоляция увлажнена’и необходима’ее сушка.
Степень увлажненности изоляции определяют также по соотношению емкостей изоляции токопроводящей части, измеренных при различных частотах напряжения.
F Измерение сопротивления изоляции собранного тягового электродвигателя можно вести как’при нахождении тягового электродвигателя под тепловозом после разъединения выводных кабелей, так и пос
Рис. 4.6. Схема соединения обмоток тягового электродвигателя ЭД-118А (вид со стороны коллектора):
Я — начало обмотки якоря; ЯЯ — конец цепи обмотки добавочных полюсов; К, КК “ начало и конец цепи главных полюсов; штриховой линией показаны соединения со стороны, противоположной коллектору
20Q
ле выкатки колесно-моторного блока из-под тепловоза.
После проведения подготовительных работ вывод «земля» мегаомметра надежно присоединяют к любой части корпуса остова, а вывод «линия» — поочередно’к кабельному наконечнику-выводного кабеля с буквой Д или ЯЯ (якорная цепь), К или КК (цепь главных плюсов) (рис. 4.6).
Е^При’обн ар ужении электрического! ^пробоя изоляции цепь ^разъединяют, т. е. извлекают щетки 'Из щеткодер-жателей^или¥под 'щетки подкладывают" изоляционные!про-кладки. После этого измеряют сопротивление изоляции1'яко-ря. Если изоляция якоря цела, повреждение следует^ис
кать у катушек добавочных полюсов или в кронштейнах щеткодержателей.
Измерение сопротивления изоляции якоря производят мегаомметром, провод от зажима «линия» которого присоединяют к любой медной пластине коллектора, а провод от зажима «земля» — к валу якоря. При измерении подбандажной изоляции провод от зажима «линия» подсоединяют поочередно к каждому металлическому бандажу, а вывод от зажима «земля» — к валу якоря. Вследствие разрушения изоляции в якоре или катушке полюса может произойти замыкание как между проводниками отдельных витков, так и между проводниками и корпусом.
4.2.2. Отыскание места электрического пробоя изоляции
Нахождение места электрического пробоя изоляции у собранного остова. При отсутствии внешних признаков чаще всего поврежденный участок находят методом «милливольтметра» или методом исключения.
Метод «милливольтметра» основан на измеренииТи сравнении“зна-чений падения напряжения на отдельных участках токопроводящей части (цепи). Для измерения по цепи главных или добавочных полюсов пропускают постоянный ток. Силу тока регулируют реостатом. Один конец провода, идущий от милливольтметра, надежно присоединяют .к корпусу остова, а вторым (игольчатым) концом, проткнув изоляцию, касаются перемычек межкатушечных соединений. Наименьшее показание прибора будет с обеих сторон катушки (участка цепи), замкнутой на корпус.
Определение места пробоя методом исключения’более надежно, но и более трудоемко. В этом случае надо демонтировать межкатушечные соединения и мегаомметром измерять сопротивление изоляции каждой отдельно взятой катушки. Чтобы найти место электрического пробоя, неисправный полюс демонтируют с остова, поврежденную катушку снимают с сердечника полюса и осматривают места сопряжения ее с сердечником и остовом.
Внешними признаками электрического пробоя изоляции на корпус могут служить обугленная изоляция, небольшое отверстие в изоляции от прожога, точечное оплавление металла на поверхности сердечника полюса или остова в местах сопряжения с катушкой полюса.
Выявление места электрического пробоя изоляции у якоря. При отсутствии внешних признаков место электрического пробоя выявляют искусственным прожогом. Для этого коллектор якоря обвязывают несколькими витками голой медной проволоки к которой присоединяют один конец провода от низковольтного источника тока, другой конец присоединяют к валу якоря. Силу тока регулируют реостатом. При протекании тока в месте замыкания на корпус образуется электрическая дуга и появляется дым и запах гари.
Определение места электрического пробоя изоляции между витками полюсных катушек. Витковое замыкание в катушках можно выявить несколькими способами: приборами, работающими по принципу транс-
201
Рис. 4.7. Измерительная катушка цля отыскания вит-кового замыкания в катушках полюсов у собранной электрической части остова:
t — катушка; 2 — сердечник; 3 — ручка
форматора, методом «милливольтметра», проверкой импульсным напряжением, измерением активного сопротивления проводников.
собранного остова катушку полюса с витко-вым замыканием находят при помощи измеритель-ной катушки (с вмонтированным в ней миллиамперметром), работающей по принципу трансформатора (рис. 4.7). По цепи главных или добавочных полюсов пропускают переменный ток. Измерительную катушку прикладывают к сердечнику каждого полюса и читают показание миллиамперметра. Если катушки всех полюсов остова исправны, показания миллиамперметра будут одинаковы. У проверяемой катушки с витковым ^замыканием показание миллиамперметра будет ниже, так как в катушке]/ (как во^вторичной обмотке трансформатора) индуктируется э. д. с. меньшей величины.
Для отыскания межвиткового замыкания у катушек, не снятых с остова, используют электромагнит с поворотным сердечником (рис. 4.8). В этом случае предварительно демонтируют межкатушечные соединения. Катушку электромагнита (первичная
обмотка трансформатора) подключают к источнику переменного тока. При исправных катушках полюсов амперметр покажет силу тока холостого хода трансформатора, значение которого обычно невелико. Если одна из катушек полюсов имеет витковое замыкание, то ее короткозамкнутый виток образует как бы вторичную обмотку трансформато-ра, в которой будет индуктироваться э. д. с., при этом сила тока резко возрастет. Последовательно проверяя таким же образом и другие пары полюсов, находят катушку с витковым замыканием.
f У полюса, демонтированного с остова, витковое замыкание катушки выявляют также приборами, работающими по принципу трансформатора. Испытуемую катушку ИК (рис. 4.9, а) надевают на магнитопровод прибора и j замыкают откидную часть 2. Катушку 1 прибора подключают к источнику переменного тока. Если катушка И К имеет витковое замыкание, то сила тока по показанию прибора резко возрастает. Модификация схемы этого прибора показана на рис. 4.9, б. Модифицированный прибор обладает большей чувстви-
Рис. 4.8. Схема к определению витковых замыканий в катушках полюсов у собранной электрической части остова:
1 — сердечник, замыкающий магнитную цепь; 2 — катушка сердечника; 3 — остов
202
Рис. 4.9. Схема приборов для нахождения витковых замыканий в катушках
тельностью. Индуктируемые в катушках 3 и 5 вторичной обмотки трансформатора э. д. с. равны и направлены навстречу друг другу. Миллиамперметр, подключенный к цепи этих катушек, через усилитель 4 дает нулевое показание. Если на магнитопровод надеть испытуемую катушку ИК с витковым замыканием, симметрия магнитных потоков нарушится и стрелка миллиамперметра отклонится.
Нахождение места электрического пробоя изоляции между витками якорных катушек. Для отыскания виткового замыкания в якорных катушках используют приборы, работающие по принципу трансформатора, метод «милливольтметра» или импульсную установку ИУ-57.
В качестве первичной обмотки трансформатора используют П-об-разный электромагнит 4 (рис. 4.10), а в качестве вторичной — короткозамкнутый .виток (контур) катушек якоря 3. Контролируемый якорь помещают на подставку так, чтобы зазор между сердечниками электромагнита и якоря был минимальным. Катушку электромагнита питают переменным током частотой 50—150 Гц. Возникающий при этом переменный магнитный поток пересекает проводники якорных катушек и наводит в них э. д. с. По обмотке якоря потечет ток. Сила этого тока в короткозамкнутом витке (контуре), а значит, и магнитный поток, им создаваемый, будет намного больше, чем сила тока в исправных витках. Объясняется это тем, что активное сопротивление проводников исправной обмотки значительно выше, чем у короткозамкнутого витка.
В качестве индикатора для обнаружения короткозамкнутого витка используют пластину щупа или П-образный измерительный трансформатор /, катушки которого соединены с радионаушником или зуммером 2. Пластиной щупа по ее прилипанию к сердечнику якоря обнаруживают так называемые глухие короткие замыкания, когда сила тока в замкнутом витке достигает большого значения. Измерительный трансформатор 1 более чувствительный индикатор. Для нахождения повреждения индикатор плавно перемещают над сердечником якоря. При пересечении катушки трансформатора с магнитным потоком, создаваемым короткозамкнутым витком, в радионаушнике возникает характерный шум. Дляшроверки всей обмотки якорь постепенно поворачивают на jonopax.
Наиболее простым и надежным методом определения виткового замыкания, надрывов, трещин или обрывов проводников, а также качества пайкиТконцов обмотки в петушках коллектора, особенно у якорей с уравнительными’соединениями,^’является метод «милливольтметра». Он основан, * как уже отмечалось, на сравнении падения напряжения на отдельных участках токопроводящей части. С этой целью обмотку якоря питают постоянным током 5—10шА, напряжением ь4—8 В. Милливольтметром (предел измерения 15—45 мВ) измеряют напряжение меж
203
ду коллекторными пластинами, отстоящими друг от друга на шаг обмотки по коллектору (т. е. на“витке"обмотки, подсоединенном к этим пластинам) последовательно от пластины к пластине по всему коллектору. При исправной обмотке показания милливольтметра будут почти одинаковыми. Отдельные слишком высокие или низкие показания укажут на повреждения обмотки якоря.
Чтобы проверить обмотку якоря методом «милливольтметра», собирают схему (рис. 4.11), убеждаются, что поверхность коллектора чи-стая,' между ее медными пластинами нет грязевых и металлических «мостиков», концы игл измерительных вилок очищены. Приложив иглы измерительных вилок к пластинам коллектора, регулируют силу тока в цепи так, чтобы стрелка милли
Рис. 4.10. Схема установки для отыскания витковых замыканйй в обмотке якоря:
1—77-образный измерительный трансформатор; 2 — радионаушник или зуммер;
3 — якорь контролируемой машины; 4 — П-образный электромагнит
Рис. 4.11. Схема соединения источника питания, приспособлений и приборов для проверки токопроводящих частей якоря методом «милливольтметра»
вольтметра находилась в средней части шкалы и была легконаблюдаема. Измерение ведут в таком порядке. У якоря тягового электродвигателя ЭД-118А шаг обмотки по коллектору у — 1, поэтому иглы измерительных вилок присоединяют к соседним пластинам коллектора. Медленно проворачивая якорь, измеряют и ’фиксируют падение напряжения между смежными пластинами. Для контролируемого якоря достаточно обойти половину коллекторных пластин. Во избежание ошибок при слишком высоких или низких показаниях милливольтметра измерения повторяют
При подсчете результатов измерений находят, на сколько процентов отдельные показания милливольтметра выше или ниже среднего значения всех показаний прибора. Это отклонение’сравнивают с допускаемым (10% при капитальном и 20% при текущем ремонте) и дают заключение о наличии или отсутствии виткового замыкания, качестве пайки концов обмотки в петушках коллектора якоря и состоянии проводников.
При анализе результатов измерений необходимо иметь в виду следующее: при нормальном состоянии токопроводящих частей якоря показания прибора будут почти одинаковыми или отличаться на одно-
204
два деления. При витковом замыкании или замыкании между коллекторными пластинами показание прибора будет значительно ниже среднего значения всех показаний. В случае распайки, окисления, плохой пайки концов обмотки в петушках коллектора или надрыва проводников показание милливольтметра будет намного выше среднего значения всех показаний. При обрыве проводников прибор покажет напряжение, почти равное напряжению источника тока; его стрелка резко отклонится до упора, и прибор может выйти из строя. Отклонение стрелки прибора в обратную сторону по сравнению с измерениями на остальных парах пластин укажет на неправильно уложенную, перевернутую в пазах сердечника якоря катушку. |
Витковое замыкание у любых катушек полюсов электрической машины, аппарата, обмотки якоря с той или иной достоверностью можно определить путем измерения активного сопротивления проводников катушки и сравнения полученного значения с минимально допустимым активным сопротивлением новой однотипной катушки. У катушки с витковым замыканием сопротивление будет ниже, чем у исправной.
4.2.3. Контроль состояния проводников тока
В практике ремонта скрытые под изоляцией повреждения проводников тока определяют измерением активного сопротивления проводников.
До начала измерений у токопроводящей части находят места (начало и конец цепи), к которым присоединяют источник тока и измерительные приборы. Рабочие контактные поверхности этих мест очищают от загрязнения и окислов. Собирают схему измерения (см. рис. 4.5, в). Измерения ведут при минимальном числе соединений в цепи, быстро, чтобы избежать нагревания проводников, а для большей точности снимают несколько показаний приборов при различных значениях силы тока. Для расчета берут среднее значение показании приборов. Полученное значение активного сопротивления Rt токопроводящей части электрической машины приводит к 20 °C по формуле
Т?2О — Rf
235+20 235+* ’
где Rt — измеренное значение активного сопротивления, Ом; t — температура токопроводящей части в момент измерения, °C.
Измерение активного сопротивления проводников'тока собранного остова. Чтобы измерить активное сопротивление проводников цепи главных или добавочных полюсов остова, выводы от источника тока и милливольтметра присоединяют зажимами типа «крокодил» к кабельным наконечникам К и КК (цепь главных полюсов), а при измерении сопротивления проводников цепи добавочных полюсов один зажим присоединяют к кабельному наконечнику ДД, а второй к щеткодержателю 2 (см. рис. 4.6). Результаты измерений после соответствующего пересчета сравнивают с допускаемыми нормами|[26]. Для’измерения активного сопротивления проводников тока отдельно взятой катушки глав-
205
ного или добавочного полюса выводы от источника тока и милливольтметра присоединяют к выводам контролируемой катушки.
Измерение активного сопротивления проводников тока якоря. Источник тока и милливольтметр присоединяют к медным пластинам коллектора якоря, разделенным изоляционными промежутками (миканитовыми пластинами). Число изоляционных промежутков М находят по формулам:
у якорей с петлевой обмоткой и с уравнительными соединениями
M'=(k — р)/2р;
у якорей с лягушачьей обмоткой (волновой + петлевой)
ГМ = Jfe/2;
у якорей с волновой обмоткой с четным числом шага обмотки по коллектору
М = ± Ук/2;
с нечетным числом шага обмотки по коллектору
М = k ± Ук/2,
где k — число медных коллекторных пластин;
Ук — шаг обмотки по коллектору;
р — число пар полюсов электрической машины,
Например, число изоляционных промежутков М якоря тягового электродвигателя ЭД-118А с петлевой обмоткой
216—2 М =-------£*-54,
2-2
т. е. при измерении активного сопротивления проводников тока якоря выводы от источника тока и милливольтметра нужно присоединять к любым медным коллекторным пластинам (1—55), отстоящим друг от друга на 54 изоляционных промежутка.
По Правилам ремонта [26] активное сопротивление проводников тока якоря электродвигателя ЭД-118А, измеренное в холодном состоянии (при 4- 20 °C), должно быть 0,0130 70м, допустимое отклонение ± 10%.
Увеличение активного сопротивления проводников тока якоря и катушек полюсов происходит из-за надрыва и трещин в проводниках или повреждения контактных соединений — распайки концов*обмотки в петушках коллектора якоря, ослабления крепления или распайки' наконечников. Снижается сопротивление, как правило, вследствие виткового замыкания (между витками, коллекторными] пластинами).
4.2.4. Проверка электрической прочности изоляции
Величина сопротивления изоляции токопроводящей части сама по себе не является достаточным’показателем ее состояния- и степени надежности, так как в процессе ^эксплуатации тепловозов’’^" первую очередь происходит увлажнение и загрязнение поверхностного слоя изоляции. В этом случае сопротивление изоляции определяется поверх-206
постными токами утечкй, а не токами, протекающими в ее толще. Кроме того, мегаомметром можно обнаружить лишь «глухие пробои» изоляции на корпус, т. е. когда между проводником тока и корпусом («землей») появляется постоянный электрический контакт.
В тех же случаях, когда проводник тока и корпус («земля») остаются после пробоя изоляции разделенными воздушным промежутком, обнаружить повреждение изоляции проверкой мегаомметром не удается. Такого вида электрический пробой изоляции на корпус называют иногда «неявным» и он дает о себе знать лишь при резких толчках во время движения тепловоза, когда происходит кратковременное замыкание проводника тока с корпусом («землей»). Поэтому только испытание повышенным напряжением позволяет установить действительную электрическую прочность изоляции токопроводящей части.
Испытание электрической прочности изоляции повышенным напряжением производят переменным напряжением промышленной частоты, выпрямленным напряжением и импульсным напряжением.
При испытании изоляции повышенным переменным напряжением промышленной частоты удается достигнуть:
соответствия по форме испытательного напряжения и рабочего напряжения контролируемой токопроводящей части (для оборудования переменного тока);
проверки надежности изоляции с точки зрения ионизационного и теплового пробоя, так как в газовых и воздушных включениях изоляции могут иметь место интенсивные процессы ионизации.
Испытание изоляции повышенным выпрямленным напряжением имеет ряд преимуществ по сравнению с испытанием переменным напряжением, а именно:
возможность измерения токов утечки, по значению которых судят об увлажнении и загрязнении изоляции, что в свою очередь позволяет приостановить испытание изоляции высоким напряжением прежде, чем произойдет ее электрический пробой и разрушение;
при испытаниях обмоток якорей достигается более надежный контроль их лобовых частей, так как напряжение по поверхности изоляции лобовых частей распределяется более равномерно;
большая чувствительность к местным повреждениям изоляции.
Эти преимущества обусловлены отсутствием емкостных токов в изоляции, в то время как при испытании переменным напряжением они играют существенную роль. Кроме того, при испытании выпрямленным напряжением применяется удобная для работы портативная переносная аппаратура.
Испытание импульсным напряжением применяется главным образом для контроля межвитковой изоляции якорных, полюсных и других катушек, так как для создания необходимого испытательного напряжения между витками (свыше 500 В) обычными методами потребовалось бы подать на контролируемую обмотку напряжение, во много раз превышающее уровень электрической прочности изоляции. Сущность этого метода заключается в том, что запасенная в генераторе импульсов (конденсаторе большой емкости) энергия при разряде образует быстро бегущую с крутым фронтом волну напряжения, падающую на контро-
207
Рис. 4.12. Схема стенда для испытания электрической прочности изоляции токопроводящих частей электрического оборудования:
1 — автоматический выключатель; 2 — блокировка безопасности; 3 — сигнальная лампа;
4 — автотрансформатор; 5 — высоковольтный повышающий трансформатор; 6 — испытуемый объект ремонта
лируемую обмотку. Значительная скорость движения^волны (порядка 50 000 км/ч) обеспечивает получение больших напряжений ^между витками обмотки.
При проверке электрической прочности изоляции относительно корпуса один вывод от высоковольтной установки подсоединяют к проводнику токопроводящей части,- другой — к корпусу испытуемого объекта («земле»), а при контроле'межвитковой изоляции зажимы присоединяют к проводникам токопроводящих частей рядом расположенных витков, проводов, кабелей и т. п.
Стенды для проверки электрической прочности изоляции состоят обычно из двух ячеек: одна из них служит для размещения необходимого оборудования и пускорегулирующей аппаратуры, а другая, так называемая пробивная ячейка предназначена для испытуемого объекта. Входная дверь пробивной ячейки имеет блокировку безопасности. Принципиальная схема пробивной установки для проверки прочности изоляции повышенным переменным напряжением промышленной частоты приведена на рис. 4.12.
Процесс проверки электрической прочности изоляции состоит из подготовки стенда и объекта ремонта к контролю и собственно контроля. Для проверки действия стенда служит руководство по его эксплуатации. В нормальном положении все электрические цепи стенда должны быть обесточены; блокировка безопасности двери пробивной ячейки исправна.
Перед испытанием объект ремонта тщательно очищают от загрязнения, сопротивление его изоляции проверяют мегаомметром. Нельзя подвергать изоляцию проверке высоким напряжением, если ее сопротивление относительно корпуса ниже установленной нормы. Например, минимально допустимое сопротивление изоляции холодного якоря тягового электродвигателя должно быть не ниже 20 МОм.
Якорь'или другой объект, подлежащий контролю, помещают в пробивную ячейку стенда. Выводы от высоковольтного трансформатора надежно подсоединяют к якорю: один к валу, а другой к любой медной пластине коллектора. Коллектор якоря предварительно закорачивают голой медной проволокой, чтобы все катушки обмотки находились под одним напряжением. После закрытия двери пробивной ячейки приступают к испытанию. Повышают напряжение до 1/3 испытательного, затем медленно в течение 10—12сдоводятего до испытательного'значе. 208
йия. Под этим напряжением якорь выдерживают 1 мин. Заканчивают испытание плавным снижением напряжения до нуля.
Величины испытательного напряжения для якорей и других токопроводящих сборочных единиц тяговых электродвигателей находят из выражений:
[7ИСП = + 1000 — для машин, выпускаемых из капиталь-
ного ремонта;
f/„cn = 0,75 (1,71/юах + 1000) — для машин, выпускаемых из текущего ремонта,
где t/щах—максимальное напряжение тягового электродвигателя [26], В.,
Проверка электрической прочности межвитковой изоляции. Электрическую прочность межвитковой изоляции якорных и полюсных катушек проверяют на импульсной установке типа ИУ-57. Важнейшие части установки — генератор импульсов, блок развертки и индикатор. Генератор импульсов представляет собой конденсатор достаточно большой емкости, который заряжается от выпрямленного напряжения и затем через управляемый газоразрядный прибор (тиратрон) разряжается на контролируемую обмотку. Амплитуда импульса напряжения у этой установки регулируется от 0 до 5000 В. Частота повторения импульсов 50 Гц. Индикатором служит электронно-лучевая трубка, которую через делители напряжения подключают к испытуемой обмотке. Установка имеет три вывода, которые присоединены к подвижным электродам дугообразного коммутатора, изготовленного из изоляционного материала. К центральному электроду коммутатора присоединен вывод генератора импульсов, а к боковым электродам — выводы индикатора.
Контролируют и испытывают межвитковую изоляцию обмоток на установке ИУ-57 методом сравнения, т. е. импульс напряжения прикладывают к двум одинаковым испытуемым катушкам, одинаковым обмоткам или частям обмотки.
Схема контролируемой частй обмотки якоря тягового электродвигателя показана на рис. 4.13. Коммутатор установки располагают на коллекторе якоря таким образом, чтобы между его центральным 3 и боковыми 2 и 4 электродами находилось одинаковое число коллекторных пла стин. В этом случае испытуемую часть якорной обмотки можно предста-
вить в виде моста, состоящего из четырех ветвей. В одну диагональ моста включен генератор импульсов, а в другую индикатор. Так как боковые электроды расположены симметрично, то общие сопротивления каждой пары плеч моста будут практически одинаковыми. При подаче импульса волны высокого напряжения будут распространяться одинаково по обеим параллельным ветвям и достигнут боковых электродов одновременно, о чем сигнализирует прямая линия на экране индикатора. Если же сопротивления
Рис. 4.13. Схема расположения электродов при контроле элек-трической прочности витковой изоляции обмотки якоря на установке ИУ-57
209
6)
Рис. 4.14. Характер кривых на экране электронно-лучевой трубки установки ИУ-57
9
Ветвей будут различными вследствие электрического пробоя или повреждений межвитковой изоляции, обрыва витков, то равновесие плеч моста нарушится, возникнет разность потенциалов в диагонали моста; на экране индикатора вместо прямой появится кривая линия.
Опытным путем установлено, что у якорей тяговых электрических машин лучшие результаты получаются, когда электроды коммутатора расположены на медных коллекторных пластинах следующим образом. У якоря тягового электродвигателя ЭД-118А боковые электроды 2 и 4 коммутатора кон-
тактируют с седьмыми медными пластинами коллектора, считая пластину под центральным электродом 3 за первую. Иначе говоря, электроды установки должны контактировать с любыми коллекторными пластинами, имеющими условные номера 1—7—13. У якоря тягового генератора МПТ 99/47А электроды коммутатора должны быть присоединены к коллекторным пластинам с условными номерами 1—33—65, у якоря тягового генератора МПТ 120/49 и ГП-311Б — к пластинам 1—19—37.
Процесс проверки электрической прочности межвитковой изоляции обмотки якоря тягового электродвигателя на установке ИУ-57 состоит из следующих операций: подготовка установки, подключение якоря к установке и собственно контроль межвитковой изоляции.
Подготовку установки к работе производят в соответствии с руководством по ее эксплуатации. Установку подключают к источнику питания (220 В, 50 Гц), выжидают 2—3 мин, чтобы она прогрелась. Для присоединения контролируемого якоря к установке на его коллектор ставят коммутатор таким образом, чтобы его боковые электроды расположились на седьмых медных пластинах коллектора, считая пластину под центральным электродом за первую. При этом каждый электрод должен касаться только одной коллекторной пластины. Вал якоря и вывод установки 1 («земля») надежно соединяют со станиной, на которой покоится якорь.
Чтобы проверить электрическую прочность межвитковой изоляции, установить характер и местонахождение повреждения, медленно повышают напряжение до 1000 В. Испытательное межвитковое напряжение при этом будет 60—70 В. Медленно проворачивая якорь, проверяют всю его обмотку. Если на экране электронно-лучевой трубки будет видна горизонтальная линия (рис. 4.14, а), то это свидетельствует об исправности токопроводящих частей; появление кривой линии с некоторой амплитудой (рис. 4.14, б) будет сигнализировать о коротком замыкании между витками обмотки или пластинами коллектора. При появлении кривой линии на экране вращение якоря прекращают. 210
Затем, чтобы установить местонахождение повреждения, якорь снова начинают медленно проворачивать в ту или другую сторону до появления на экране максимальной амплитуды (см. рис. 4.14, в и а). Это укажет на то, что поврежденный участок находится между двумя боковыми электродами 2—5 или 3—4 (см. рис. 4.13).
Достоверность этого положения проверяют последовательным замыканием коллекторных пластин поврежденного участка стальной отверткой с хорошо изолированной ручкой. В этом случае при замыкании пластин, соединенных с поврежденным витком, форма кривой на экране индикатора почти не изменится. Момент изменения пика кривой (всплеска волны вверх и вниз от горизонтали) указывает на переход замкнутых пластин через центральный электрод в ту или другую сторону.
4.3. ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ ТОКА И ИХ КОНТАКТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Повреждения проводников тока редко возникают в цельной их части (в промежутках между их соединениями). Произойти это может из-за механического разрушения или короткого замыкания, вызванного истиранием изоляции. В большинстве случаев повреждения наблюдаются в электрических контактных соединениях проводников тока.
В токопроводящих частях оборудования тепловозов имеются три основных вида электрических контактных соединений: разъемные, разборные и неразборные (ГОСТ 14312—79).
В общем случае повреждения проводников тока и их контактных соединений устраняют слесарно-механической обработкой, заменой части контакт-детали или постановкой добавочной детали, наращиванием различными способами, пайкой.
4.3.1. Восстановление неразборных электрических контактных соединений
К неразборным электрическим контактным соединениям относятся соединения, которые" не могут быть разъединены без их разрушения, а именно соединения проводов, шин и~ кабелей,1* оконцовка проводов и кабелей, выполненные пайкой, развальцовкой*или' при помощи заклепок.
Основные повреждения соединений такого" типа — трещины, обрывы, дефекты паяного шва, ослабление заклепочного или развальцованного соединения.
Трещины и обрывы чаще наблюдаются устак называемых жестких выводов1" катушек полюсов электрических машин, особенно у тяговых электродвигателей, катушек' аппаратов, а обрывы"жил у наконечников кабелей, гибких проводников тока (шунтов) и проводов. Возникают эти повреждения вследствие вибрации и ослабления крепления тско-проводящих частей, прожога и оплавления при электрическом пробое
211
изоляции, а также нарушений, допущенных при пайке или присоеди -нении контакт-деталей (наконечников).
Срашивание медных шин, устранение трешин в них производят пай-
кой среднеплавкими припоями. Концы соединяемых частей шин предварительно срезают «на ус». Место спая обрабатывают так, чтобы его сечение соответствовало размерам цельной части шины.
Устранение повреждений (излом, трещины) жестких выводов полюсных катушек достигается заменой негодного вывода. Для этого поврежденный участок катушки освобождают от“изоляции, удаляют негодный 'вывод и вместо него ’паяют' новый. После восстановления вывода оголенную часть катушки изолируют, как указано на чертеже.
Замена трубчатых контакт-деталей”(наконечников) производится в тех случаях, когда обрыв жил”кабелей и проводов у наконечников превышает 20% при текущем ремонте и более 5% при капитальном ремонте, наконечники имеют трещину или уменьшенную более чем на 1/3"рабочую контактную поверхность. При достаточной длине провода удаляют с его конца поврежденный наконечник, а на длине I снимают оплетку игизоляцию (рис. 4.15, а). Оголенный”участок очищают до металла и скручивают. Поверхности’спая Ж провода и мундштука нако-нечника’флюсуют' и погружают тГванну с^расплавленным припоем и некоторое время выдерживают’там'для прогрева места’ спая. Пучок жил провода погружают в ванну наполовину длины спая, иначе припой вТсилу капиллярности будет'подниматься по'’жилам за пределы спая'провода с наконечником. Вынув из ванны провод, его конец сразу заводят~в мундштук наконечника. Излишкиг'припоя удаляют волосяной щеткой. Таким образом поступают при замене наконечников кабелей, гибких'выводов катушек полюсов 'электрических машин и т. п. Если";поврежденный наконечник снимается путем нагрева паяльной лампой, (то изоляцию близлежащих частей защищают листовым или шнуровым асбестом.
Г"' Для надежной работы' паяного соединения’нужно, чтобыЬкилы про-вода'и наконечник были полностью’покрыты припоем, а переход'напаян-
Рис. 4.15. К оконцовке проводов пайкой (а) и опрессовкой (б):
7 — контакт-деталь (наконечник); 2-—пуансон пресса; 3 — жила проводника; 4 — припой
212
Рис. 4.16. Схема наложения изоляции у наконечника провода
ного слоя от'наконечника к жилам был плавным с небольшой усадкой, с так называемым вогнутым переходом (рис. 4.15, в), но не выгнутым, как показано на рис. 4.15, г. Особенно следует^ избегать выхода припоя между жилами пучка провода выше наконечника, т. е. выше места спая, чтобы Предотвратить излом провода на границе между жестким (пропаянным) и
гибким (непропаянным) участками провода. Такие контактные соединения проводов, подвергающиеся значительной вибрации, быстро выходят из строя из-за излома. Для качественной пайки между поверхностями спая провода и наконечника оставляют так называемый сборочный зазор на пайку (см. рис. 4.15, а), который вначале заполняют флюсом, а в процессе пайки расплавленным припоем, вытесняющим флюс с растворенными в нем окисными пленками. Для этих целей в глухом конце наконечника просверливают небольшое отверстие. Чтобы предохранить гибкий провод от излома, края наконечника иногда развальцовывают.
В случаях когда длина провода недостаточна, а число оборванных жил не превышает нормы, их оставляют, но перед пайкой наконечника оборванные жилы заправляют так, чтобы их свободные концы плотно прилегали к цельным жилам пучка провода. Наконечники с признаками перегрева, что обнаруживается по обугленной изоляции у наконечника и посинению металла, перепаивают.
Часто трубчатые наконечники соединяют с проводом без пайки, развальцовкой — местным вдавливанием, сжатием охватывающей части наконечника (рис. 4.15, б). При этом получается надежное как электрическое, так и механическое соединение. Для более надежного электрического контакта рабочие поверхности контакт-деталей предварительно очищают от окислов и пролуживают.
Концы проводов у наконечников в одних случаях изолируют согласно требованиям чертежа, в других — оплетку конца провода закрепляют наложением бандажа из шпагата (рис. 4.16,а) или для этих целей используют хлорвиниловые или резиновые трубки (рис. 4.16, б). Трубку слегка натягивают на концы провода и наконечника, предварительно покрыв ее внутреннюю поверхность смазкой (глицерином и т. п.).
Устранение обрыва проводов (кабелей) лучше всего производить постановкой трубчатых контакт-деталей (наконечников). В тех же случаях, когда нельзя поврежденный участок многожильной проводки снять с'тепловоза, поступают следующим образом. Оголяют поврежденные концы провода и зачищают их до металла. Пучок жил оголенной части одного'конца провода обжимают хомутиком на некотором расстоянии от конца ЛВерхние жилы обжатого 'пучка распускают веером, отгибая каждую жилу’возле хомутика. Средние;жилы у толстого’кабеля отрезают. После’очистки отогнутых жил части провода’соединяют меж
21
ду собой так, чтобы жилы одного конца вошли между жилами другого. Закручивают пряди жил вокруг нераспущенного пучка другого конца провода. По мере скручивания жил хомутик отодвигают, а затем и совсем снимают. Скрученное место хорошо обжимают и пропаивают.
Удлиняют или соединяют оборванные провода (с небольшим числом жил) скручиванием, но с обязательной пайкой места скручивания.
Ослабшее заклепочное контактное соединение токопроводящей части восстанавливают заменой заклепок.
4.3.2. Восстановление разборных электрических контактных соединений
К разборным электрическим контактным соединениям относятся соединения, которые могут быть разъединены без их разрушения. Соединение контакт-деталей в большинстве случаев осуществляется при помощи крепежных деталей (рис. 4.17). Токопроводящие крепежные детали (см. рис. 4.17, а) небольшого диаметра делают из латуни, а большого диаметра из меди. Нетокопроводящие крепежные детали (рис. 4.17, б, в) изготовляют обычно из стали, что дает возможность создавать большое контактное нажатие.
Основное повреждение разборных контактных соединений — ослабление крепления, т. е. то же повреждение, что и у резьбовых соединений механических частей. Появлению этого повреждения во многом способствуют вибрация, возникающая при движении тепловоза, перегрев из-за некачественной сборки, деформация пружинных шайб и крепежных деталей.
О том, как восстанавливают работоспособность резьбовых соединений, подробно рассказано в гл. 3. Ниже приводятся лишь отдельные рекомендации, касающиеся восстановления контакт-деталей с плоской рабочей поверхностью. Известно, что в зоне контактирования возникает дополнительное, так называемое переходное контактное сопротивление, которое всегда больше активного сопротивления материала самих контакт-деталей. Переходное контактное сопротивление зависит от усилия, с которым контакт-детали прижаты друг к другу, и от шероховатости их рабочих поверхностей. У ослабшего соединения переходное контактное сопротивление резко возрастает как вследствие уменьше
Рис. 4.17. Неподвижные контактные соединения:
а — с токопроводящими крепежными деталями; б и в — то же с нетокопроводящими
разъемные электрические
214
ния эффективной площади электрического контакта, так и в результате окисления контактных поверхностей. По мере роста переходногоАкон-тактного сопротивления увеличиваются потери энергии, которые^ос-новном определяются нагреванием контактного соединения. 4
В связи с этим при восстановлении разборных контактных соединений с контакт-деталями с плоской рабочей поверхностью необходимо: добиться, чтобы рабочие поверхности контакт-деталей былий ровными, не имели заметных на глаз углублений, забоин и заусенцев;
защитить рабочие поверхности контакт-деталей от окисления. Пленка окислов у таких металлов, как медь, алюминий, сталь, обладает гораздо большим сопротивлением, чем неокисленный металл. Интенсивность окисления возрастает с повышением температуры. Опыты показали, что за 70 дней пребывания медных контактов в термостате при температуре 80 °C их активное сопротивление увеличилось в 93 раза [15].
Повреждения рабочих ^поверхностей контакт-деталей (проводов, шин, наконечников) устраняют зачисткой шабером или напильником, правкой этих поверхностей молотком через гладилку или под прессом. Более крупные повреждения медных шин большого сечения устраняют пайкой с последующей обработкой наплавленных мест. Зачищать рабочие поверхности контакт-деталей (особенно луженые) наждачной или стеклянной шлифовальной шкуркой нельзя, так как твердые зерна, вдавливаясь в металл, значительно увеличивают переходное контактное сопротивление.
Лучшим способом защиты рабочих поверхностей] контакт-деталей от окислов является лужение. Луженые поверхности не только стойки против окислов и коррозии, но имеют меньшее переходное контактное сопротивление, так как эти поверхности ровнее и поэтому эффективная площадь электрического контакта больше. Чаще всего лужение ведут горячим способом, погружая деталь в расплавленный припой. Иногда лужение производят электролитическим способом.
Рекомендации по сборке разборных электрических контактных соединений полностью соответствуют аналогичным рекомендациям для резьбовых соединений (см. п, 3,1). Уместно лишний раз напомнить, что чрезмерная затяжка крепежных деталей вместо пользы приносит вред. Чтобы сохранить постоянство контактного нажатия, под гайку или головку винта, как правило, помещают пружинную шайбу, а под нее простую стальную шайбу (см. рис. 4.17). Эта шайба помогает передавать усилие нажатия на большую площадь и избежать врезания стальной пружинной шайбы в медный контакт-деталь. Для уменьшения окисления рабочие поверхности контакт-деталей покрывают тонким слоем технического вазелина. При зажатых контакт-деталях вазелин заполняет поры и препятствует проникновению воздуха и влаги в контактное соединение.
О качестве сборки и состоянии разборных контактных соединений, т. е. качестве электрического контакта, судят по величине активного сопротивления проводников тока данной цепи или по степени нагрева самого контактного соединения. Чаще прибегают ко второму способу. Токопроводящую часть, в цепи которой находится контролируемое
215
контактное соединение, нагревают пропусканием тока номинального для данной цепи значения в течение 10—15 мин. Для ускорения нагревания силу тока в отдельных случаях удваивают. Так, например, проверяют качество сборки межкатушечных контактных соединений остова тягового электродвигателя. Чрезмерный нагрев контактного соединения укажет на его недоброкачественность. Для нагревания током используют оборудование испытательной станции электрических машин или отдельные многоамперные агрегаты. Степень нагрева определяют также приборами, действие которых основано на восприятии инфракрасного излучения от зон местного нагрева, а при отсутствии приборов — на ощупь рукой.
4.3.3. Восстановление разъемных стыковых электрических контактных соединений
зависимости от формы сопрягаемых поверхностей контакт-деталей разъемные контактные соединения делятся на три разновидности: стыковые точечные, стыковые линейные и клиновые плоские.
Стыковые точечные контактные соединения (рис. 4.18, а, б) нашли применение в различных реле, где контактное нажатие и сила тока, протекающего через них, невелики. Сферические поверхности таких контакт-деталей имеют небольшие размеры. Соприкосновение рабочих поверхностей контакт-деталей происходит в точке.
^ Стыковые линейные контактные соединения (рис. 4.18, в) применяются в большинстве электрических аппаратов тепловозов. Соприкосновение рабочих поверхностей контакт-деталей происходит по линии, а практически по очень узкой полоске. В таких контактных соединениях даже при сравнительно небольшом контактном нажатии создается значительное давление, благодаря чему обеспечивается смятие небольших выступов и удаление окисной пленки и тем самым снижение переходного контактного сопротивления.
Клиновые плоские (поверхностные) контактные соединения используются на тепловозах в некоторых аппаратах с небольшим контактным нажатием (рубильники, плавкие предохранители, отдельные выключатели и т. п.).
Потеря работоспособности стыковых контактных соединений происходит из-за абразивного и электроэрозионного изнашивания рабочих
Рис. 4.18. Точечные стыковые (а, б) и линейные (в) электрические контактные соединения
216
Рис. 4.19. К восстановлению контакт-детали с заменой ее части
поверхностей контакт-деталей 'и уменьшения усилия контактного нажатия. Изменение контактного нажатия вызывается неисправностями привода или уменьшением высоты (толщины) контакт-деталей.
Контакт-детали точечных электрических контактных соединений, как правило, имеют серебряную или металлокерамическую накладку. При капитальном
ремонте эти накладки заменяют новыми. При текущем ремонте рабочие поверхности таких контакт-деталей, если даже они имеют повреждения (наклеп, оплавления, брызги, раковины и т. п.), не подвергают слесарной обработке, а их лишь очищают от загрязнения тампоном, смоченным в бензине. Ограничиваются очисткой потому, что для протекания тока небольшой силы достаточен точечный электрический контакт, а активное сопротивление окисной пленки серебра почти не отличается от сопротивления неокисленного серебра.
Металлокерамические накладки представляют собой композицию серебра с другими металлами (окисью кадмия, никелем и др.).
Серебряные или металлокерамические накладки могут служить до полного износа. Восстановление работоспособности точечных контакт-
ных соединений заключается в том, что вместо изношенных к контак-тодержателям ^припаивают новые накладки. Пайку серебряных накладок выполняют серебряными припоями. Металлокерамические накладки прикрепляют к контактодержателю контактной дозированной сваркой или клепкой.
Для точной фиксации контактов (см.рис. 4.18,а) на контактодер-
жателе служат конические выступы.
Стыковые линейные электрические контактные соединения с поврежденной рабочей поверхностью контакт-деталей, изготовленных целиком из меди, восстанавливают опиловкой личнйм напильником или надфилем. При этом обязательно контролируют шаблоном профиль контакт-деталей, который должен соответствовать чертежу.
Контакт-детали, износившиеся наполовину или имеющие поврежде-пия’рабочих поверхностей, заменяют’новыми или восстанавливают заменой частигконтакт-детали. Для этого поврежденную’часть контакт-детали 1 удаляют обработкой вручную или’на станке (рис. 4.19). Накладку 2, изготовленную из меди, серебра или металлокерамики, припаивают. В качестве припоя для медных накладок может служить ла-тунная’стружка в смеси с бурой, а для серебряных или металлокера-мических'накладок — серебряный’припой в виде’фольги (или”опилок) с бурой. Рабочую"поверхность контакт-деталей обрабатывают^по шаблону. Контакт-детали с металлокерамической или серебряной накладкой при капитальном ремонте всегда заменяют новыми, а при текущем ремонте — только после'полного износа.
Нормальное функционирование стыковых контактных соединений зависит от состояния, формы рабочих поверхностей контакт-деталей, надежности их крепления, а также от правильной ориентации парных
217
контакт-деталей и контактного нажатия. Обязательны следующие условия сборки стыковых контактных соединений: г
касание точечных контакт-деталей в центре, что достигается подгибкой контактодержателей;
касание линейных контакт-деталей, составляющее не менее 80% ширины контакта;
нормальные значения величин начального и конечного контактного нажатия, зазора и провала контакта.
Ориентированное положение и надежность контакта разъемных контактных соединений регламентируются величинами раствора и провала, а также начальным и конечным контактным нажатием.
Зазор контакта, т. е. кратчайшее расстояние А между подвижной и неподвижной контакт-деталями в их разомкнутом состоянии (рис. 4.20, а), измеряют шаблоном или штангенциркулем, не нажимая на контакт-детали, особенно это касается различных реле, контактное нажатие у которых невелико.
Зазор контакта регулируют смещением контакт-детали на контак-тодержателе, изгибом контактодержателя, заменой изношенных деталей или самих контакт-деталей. При малом зазоре возможен переброс электрической дуги (перекрытие) между контакт-деталями; следствием большого зазора, как правило, является снижение контактного нажатия, ухудшение притирания (проскальзывания) контакт-деталей при замыкании.
Провал контакта — расстояние, на которое переместится из замкнутого положения подвижная контакт-деталь 2 до упора 3 при удалении подвижной контакт-детали 1 (рис. 4.21). Провал контакта измеряют непосредственно или косвенно по зазору между контактодержате-лем и рычагом (якорем). В необходимых случаях провал контакта П определяют по формуле
/7 = А-6,
^2
где 6 — зазор между контактодержателем и упором;
Li, L2 — соответственно расстояния от точки закрепления контактодержателя до точек касания контакт-деталей и измерения зазора 6.
Провал контакта обеспечивает притирание контакт-деталей, т. е. их проскальзывание при замыкании. Проскальзыванием достига-
Рис. 4.20. Положение электрических контактов:
а — перед замыканием; б — в момент замыкания; в — рабочее положение
218
Рис. 4.21. Схема измерения провала контактов электрических аппаратов
стся очистка рабочих поверхностей контакт-деталей от загрязнений и окислов, а также удаление рабочих поверхностей В от места разрыва и действия электрической дуги Б (см. рис. 4.20, б, в). Процесс притирания у каждого аппарата обеспечивается не только провалом контакта, по и геометрическими размерами рычагов подвижной контакт-детали, пружинами и формой контакт-деталей. Правильно выбранный провал контакта дает, кроме того, возможность нормально функционировать аппарату и при изношенных контакт-деталях.
Начальное нажатие> контактов — усилие, создаваемое предварительно сжатой пружиной в момент начала замыкания контакт-деталей. Измеряют это усилие при выключенном аппарате. Для этого между упором контактодержателя 2 и подвижной контакт-деталью 3 (рис. 4.22, а} закладывают бумагу. Динамометром, присоединяемым к месту касания контакт-деталей (точка Д), медленно оттягивают подвижную контакт-деталь до момента высвобождения заложенной бумаги. Показание динамометра в этот момент и будет искомой величиной. Если начальное контактное нажатие ниже нормального, возможна вибрация контакт-деталей в момент замыкания. Когда оно слишком велико, аппарат будет работать нечетко, детали его подвижной системы будут заедать.Начальное контактное нажатие у большинства аппаратов регулируют предварительной затяжкой пружины или подбором контактодержателя соответствующей упругости.
Конечное контактное нажатие — усилие, создаваемое пружиной или приводом между контакт-деталями после окончания их замыка-
Рис. 4.22. Схема измерения начального (а) и конечного (б) контактного нажатия динамометром
219
йия. Измеряют это усилие, как и начальное нажатие, только бумагу закладывают между контакт-деталями передих замыканием (рис. 4.22, б). Надежный электрический контакт ли минимальное переходное контактное сопротивление во многом зависят от конечного контактного нажатия. Регулируется это усилие затяжкой пружины у аппаратов, имеющих электромагнитный привод, и давлением воздуха у аппаратов Сцпневматическим приводом.
4.3.4. Восстановление разъемных скользящих линейных контактных соединений
У разъемных скользящих линейных контактных'соединений элект рический контакт осуществляется скольжением одной контакт-детали по другой. Соприкасаются такие контакт-детали по линии (по очень узкой полоске).
Повреждения скользящих линейных контактных соединений те же, что и стыковых, с той лишь разницей, что у скользящих преобладает абразивное, а не электроэрозионное изнашивание. Работоспособность контакт-деталей утрачивается из-за повреждения их рабочих поверхностей и снижения контактного нажатия.
Восстановление скользящих линейных контактных соединений рассмотрим на примере реверсора барабанного типа. Неподвижную силовую контакт-деталь 3 (рис. 4.23) с изношенной наполовину по толщине рабочей поверхностью, а также потерявшую упругость из-за перегрева, заменяют. При этом гибкую часть контакт-детали используют вторично. Если нет запасной контакт-детали, рабочую поверхность ее восстанавливают пайкой медной или металлокерамической накладки, а жесткость (упругость) контакт-детали — присоединением к ней на
1 — контактная стойка; 2 — контактодержатель; 3 — неподвижная силовая контакт-деталь;
4 — подвижная силовая контакт-деталь; 5 — вал барабана; 6 — неподвижная блокировочная контакт-деталь; 7 — подвижная блокировочная контакт-деталь; 8 — контактодержатель
220
заклепках пластины толщиной 1—1,5 мм из пружинной стали. Рабочую поверхность накладки обрабатывают по шаблону. Неподвижную блокировочную контакт-деталь 6, изношенную наполовину по толщине, заменяют.
Подвижную силовую контакт-деталь,4, имеющую незначительные повреждения, восстанавливают станочной обработкой рабочих поверхностей на собранном барабане. Сильно изношенные контакт-дета-ли 4 (диаметр барабана менее допустимого) или со значительным оплавлением восстанавливают наплавкой. Наплавочные работы выполняют со съемкой или без съемки контакт-деталей с вала барабана. Перед разборкой барабана контакт-детали 4 маркируют для того, чтобы при последующей сборке поместить их на свои места. Чтобы не повредить электрическую изоляцию вала при наплавке контакт-деталей собранного барабана, их частично погружают в ванну с водой. Станочную обработку наплавленных поверхностей производят после установки барабана в центрах его вала. До этого удостоверяются, не имеет ли вал барабана прогиба и не сбиты ли центры вала, иначе после обточки рабочие контактные поверхности контакт-деталей будут эксцентричными и контактное нажатие будет неравномерным. Локальные повреждения единичных контакт-деталей 4 (глубокие местные оплавления, кратеры ит. п.) иногда устраняют постановкой латунных или бронзовых гужонов, а мелкие раковины заполняют припоем. При сборке скользящих линейных контактных соединений соблюдают те же условия, что и при сборке линейных стыковых контактных соединений.
4.3.5. Восстановление разъемных скользящих поверхностных контактных соединений
У разъемных скользящих поверхностных контактных соединений электрический контакт достигается скольжением одной контакт-детали по другой. Соприкосновение рабочих поверхностей контакт-деталей происходит по поверхности.
К скользящим поверхностным контактным Соединениям с точки зрения технологии ремонта нами условно отнесены коллектор якоря (контактные кольца ротора) и щетки .За подвижную контакт-деталь при-нят коллектор (контактное кольцо), а за неподвижную — щетка. Рабочие поверхности этих контакт-деталей имеют вид несколько изогнутого по дуге прямоугольника или квадрата.
По внешнему виду рабочей поверхности коллектора судят о состоянии и работе всей электрической машины. Рабочая поверхность коллектора нормально функционирующей машины обычно покрыта глянцевой оксидной пленкой повышенной твердости от светлого до темно-коричневого цвета. Эта пленка, образующаяся в процессе электрического контакта между коллектором и щетками, способствует улучшению коммутации машины и уменьшению изнашивания коллектора.
К наиболее часто встречающимся повреждениям коллекторов якорей тяговых электрических машин относятся абразивный и электро-эрозионный износ медных пластин, западание и выступание пластин, задиры и риски. Все эти повреждения могут быть следствием различ-221
ных факторов: конструкционных, производственных, эксплуатационных и аварийных. Рассмотрим только некоторые виды повреждений, причины, вызывающие их, а также возможные последствия этих повреждений .
Абразивное изнашивание. Причинами ненормального изнашивания могут служить применение щеток с повышенным коэффициентом трения, плохая очистка воздуха, поступающего в машину для охлаждения, чрезмерное контактное нажатие щеток. Неравномерный износ во многих случаях сопровождается перегревом отдельных пластин и биением коллектора. Диаметральный износ коллектора измеряют микрометрической скобой по двум поясам (щеточным следам) по длине коллектора и двум взаимно перпендикулярным плоскостям в каждом поясе. Радиальный износ грубо определяют щупом (рис. 4.24), измеряя световую щель между контрольной линейкой и коллектором по щеточным следам, а более точно индикаторным приспособлением.
Элекпгроэрозионное изнашивание. Такой вид изнашивания возникает вследствие неудовлетворительной коммутации машины, т. е. чрезмерного искрения щеток, которое сопровождается постепенным разрушением рабочей поверхности медных пластин. Искрение нередко переходит в круговой огонь по коллектору, приводящий к прожогу и оплавлению пластин, распайке концов обмотки в петушках коллектора и другим тяжелым повреждениям машины (рис. 4.25).
Нарушение коммутации вызывают многие причины, в том числе: плохой электрический контакт между щетками и коллектором;
загрязнение поверхности коллектора;
вибрация щеток и ьослабление крепления щеткодержателей. Вибрация щеток чаще всего происходит из-за неровной или эксцентричной поверхности коллектора, нарушения балансировки якоря и вибрации самой электрической машины.
При движении тепловоза сильнее всего вибрируют щетки и щеткодержатели тягового электродвигателя, расположенные ближе к оси колесной пары. Вибрация резко возрастает при значительном износе зубьев зубчатых колес тягового редуктора. При этом ускорение деталей достигает 40—50 g, а частота их колебаний превышает 300 Гц;
неправильная установка щеток, когда они расположены неравномерно по окружности и не на физической нейтрали;
Рис. 4.24. К измерению износа рабочей поверхности коллектора якоря:
1 — Щуп; 2 — контрольная линейка; 3 — коллектор
Наволакивание
Рис. 4.25. Повреждения контактной поверхности коллектора якоря
222
магнитная ассиметрия, возникающая в результате ослабления или повреждения электрических контактных соединений в токопроводящих частях остова и якоря;
некачественная притирка щеток; слишком сильное или слишком слабое контактное нажатие на щетки.
Повреждения, возникающие вследствие электроэрозионного изнашивания и кругового огня, выявляют визуально, измерением сопротивления изоляции токопроводящих частей или микрометражом.
Западание и выступание отдельных пластин и как следствие их не-
Рис. 4.26. Приспособления для очистки и продорожки канавок (дорожек) между коллекторными пластинами (а) и для разделки фасок у медных пластин (б):
/•—ножовочное полотно; 2— стальная лента
равномерный износ происходят в результате неудовлетворительной формовки коллектора при изготовлении или ремонте, температурных деформаций, возникающих при периодическом нагревании и охлаждении, чрезмерного перегрева и подгара отдельных групп пластин и т. д. Это повреждение определяют визуально и в отдельных случаях измерениями. Задиры, глубокие риски на рабочей поверхности коллектора появляются обычно из-за падения на коллектор крепежных деталей (шурупов, шайб) от щеточного аппарата при движении тепловоза.
Работы по восстановлению рабочей поверхности коллектора ведут в такой последовательности: очистка, устранение прожогов, подтягивание коллекторных болтов, отделка рабочей поверхности.
Очистку коллектора начинают с дорожек (углублений) между мед-иыми пластинами, где обычно скапливается и «спрессовывается» смесь угольной и медной пыли, образуя токопроводящие мостики. Для очистки пользуются пылесосом со щеткой, капроновый ворс которой должен быть жестким и коротким. Если щеткой пылесоса не удается удалить «спрессованные» загрязнения, то дорожки прочищают сначала приспособлением, показанным на рис. 4.26, п, а затем щеткой пылесоса. Заусенцы, зазубрины и наволакивание меди с краев пластин (см. рис. 4.25) снимают другим приспособлением, показанным на рис. 4.26, б. После этого рабочую поверхность коллектора протирают тампоном, смоченным в бензине или спирте. Если поверхность коллектора не имеет видимых механических повреждений, ее износ и биение не превышают норм, нет нужды не только протачивать эту поверхность резцом, но и зачищать ее шлифовальной! шкуркой, чтобы не снять оксидную пленку.
Устранение прожогов у отдельных Гмедных пластин глубиной до 0,5 мм производят обточкой коллектора на станке, а глубиной более 0,5 ’мм — пайкой поврежденного места припоем ПСр2,5. Выгоревшие участки миканитовых пластин восстанавливают заделкой электроизоляционной пастой. Глубину и длину поврежденного участка выяв-
223
ляют иглой, которая застревает обычно в прогоревших местах. После очистки поврежденного места мелкие прогары перед заделкой разделывают фрезой или сверлом на глубину до 10—15 мм. После обезжиривания спиртом эти места заполняют электроизоляционной замазкой, хорошо ее уплотняют и подвергают термообработке внешним обогревом или током от постороннего источника при 70—80 °C в течение 10— 15 ч. После термообработки производят продорожку восстановленных мест.
Подтягивание коллекторных болтов производят в тех случаях, когда наблюдается западание или выступание единичных пластин, произошел сильный перегрев коллектора или ослабло крепление коллекторных болтов. Чтобы подтянуть болты, освобождают их головки от стопорящих деталей или сварки, нагревают якорь до 70—80°C. Болты подтягивают в определенной последовательности установленным усилием (см. п. 3.1), после чего головки болтов вновь стопорят.
Отделка рабочей поверхности коллектора включает обточку, продорожку миканитовых пластин, разделку фасок у медных пластин и шлифовку.
Обтачивают коллектор для устранения последствий абразивного и электроэрозионного износа и других значительных повреждений и после подтягивания коллекторных болтов.
Перед обточкой коллектора, как правило, делают предварительную продорожку миканитовых пластин на несколько большую глубину, чем это необходимо. Этим предотвращается возможная порча поверхности медных пластин при последующей продорожке, особенно если продорожка будет выполняться вручную.
Чтобы получить концентричную относительно оси вращения поверхность коллектора, его обточку ведут, вращая якорь на своих подшипниках или на внутренних кольцах этих подшипников, так как центры вала якоря могут быть сбиты. Если коллектор обтачивают при вращении якоря в центрах вала и станка, то биение шеек вала в местах посадки колец подшипников или не снятых с вала внутренних колец подшипников, измеренное индикатором, не должно превышать 0,03 мм. Важно также защитить обмотку якоря от попадания медной пыли, образующейся при обточке и шлифовке коллектора. Для этого поверхность якоря, в том числе и коллекторного бандажа, временно заклеивают бумагой или обвязывают плотно тканью. Однако лучше всего удалять пыль, подводя к резцу или шлифовальному бруску станка патрубок от отсасывающей вентиляции.
Обтачивают коллектор алмазным резцом, снимая минимальный слой металла, до состояния «как чисто», т. е. когда с рабочей поверхности коллектора исчезнут заметные на глаз темные места в виде теней. После обточки коллектора углубляют проточку у его петушков до нормальной величины, а торцы пластин со стороны миканитового конуса закругляют радиусом 3 мм для облегчения процесса продорожки. Нельзя без надобности суживать проточкой петушки коллекторных пластин. Чем больше ширина петушка, тем больше смен обмоток в состоянии выдержать якорь. Неровности и выступающие части с петушков медных пластин удаляют опиловкой, 224
Глудина продорожки 1-1,5 | gj
Рис. 4.27. к продорожке изоляционных пластин между медными пластинами коллектора якоря тягового электродвигателя
Если после обточки коллектора глубина утопания (дорожки) миканитовой изоляции между медными пластинами будет менее нормы (рис. 4.27), делают продорожку. Эту операцию выполняют на станках дисковой фрезой такой ширины, чтобы за один проход углубить миканит на нужную величину. При отсутствии станка продорожку выполняют вручную приспособлением, показанным на рис. 4.26,а. При нормальной глубине продорожки коллектора угольная и медная пыль не скапливается в дорожках, и между медными пластинами не образуются токопроводящие «мостики». Пыль из
них выдувается в процессе работы машины. Кроме того, обеспечивается нормальная работа коллектора до следующего ремонта без дополнительной продорожки.
После обточки и продорожки коллектора у краев медных пластин появляются заусенцы и зазубрины, которые снимают вручную приспособлением (см. рис. 4.26, б), т. е. производят разделку фасок 0,5X X 45°, как это показано на рис. 4.27. При снятии фасок соблюдают осторожность, чтобы не нанести риски на рабочую поверхность пластин.
Приступая к шлифованию поверхности коллектора, следует иметь в виду, что скорость скольжения щеток по коллектору достигает 60 м/с и токи, протекающие через это контактное соединение, весьма велики. Поэтому даже незначительные неровности и небольшая разность в высотах соседних пластин недопустимы. Они приводят к беспрерывному подпрыгиванию щеток и, следовательно, неравномерному распределению тока по коллекторным пластинам.
Шлифуют коллектор предварительно абразивным бруском марки Р17 или Р17Б, а окончательно — бруском марки РЗО, вмонтированными в приспособление (рис. 4.28, а). Режим шлифования: частота вращения якоря 5—8,3 с”1, продольная подача 0,2 м/об. Шероховатость обработанной поверхности должна соответствовать 8-му—9-му классам. При отсутствии абразивных брусков указанной марки применяют мел-
Рис. 4.28. Приспособления для шлифовки коллектора якоря:
(/ — абразивным бруском-, б — шлифовальной шкуркой; / — абразивный брусок; 2 —держатель; 3 — корпус: 4 — нажимная планка; 5 — шлифовальная шкурка; 6 — войлок
' Зак. 1284 22g
Рис. 4.29. Положение щетки в окне корпуса щеткодержателя: а — правильно; б — неправильно
Контактное нажатие,
азор нежду шуткой, и корпусом ПО толщине щетки \р,05Р^05Р^У0л\ По ширине щетки йРД
Рис. 4.30. Щеткодержатель тягового электродвигателя ЭД-118А
кую шлифовальную'шкурку, укрепленную на жесткой деревянной колодке с вогнутостью, соответствующей диаметру коллектора (рис. 4.28, б).
После шлифования коллектора якорь очищают и подвергают контролю: измеряют сопротивление изоляции и активное сопротивление проводников тока, проверяют качество пайки концов обмотки в петушках коллектора и нет ли замыкания между витками обмотки, электрическую прочность изоляции.
Ремонт щеточного аппарата. Характерными повреждениями деталей щеточного аппарата являются износ щеток и окон под щетки в корпусе щеткодержателя, повреждение и ослабление изолятора в посадке, износ деталей пружинного механизма.
Щетки, у которых расстояние от контактной поверхности до арматуры (заделки) менее 5 мм, а также имеющие трещины, сколы,
составляющие более 5% контактной поверхности, ослабление заделки или повреждения шунтов при текущем ремонте, заменяют.
Корпус щеткодержателя с трещиной, которая может привести к отколу металла в местах крепления или в окнах под щетки, заменяют. Трещины иного характера, а также выработку резьбовых и гладких отверстий, выжиги в нижней части окон устраняют газовой сваркой с предварительным нагревом корпуса до 200—250 °C.
При нормальной эксплуатации износ окон под щетки у корпуса щеткодержателя невелик. Износ быстро увеличивается при попадании абразивной пыли между щеткой и корпусом щеткодержателя, а также в результате подпрыгивания щеток при неровной поверхности коллектора. Изнашивание стенок окон по высоте происходит неравномерно, особенно у щеткодержателей тяговых электродвигателей, причем износ тем выше, чем больше зазор между щеткой и окном и ме>кду щеткодержателем и коллектором (рис. 4.29). Объясняется это тем, что при изменении направления вращения якоря щетки наклоняются (угол наклона зависит от зазора) и не прилегают полностью не только к коллектору, но и к стенкам окон щеткодержателей. Этим же вызывается двойное «зеркало» приработки у щеток, скол по рабочей части. Допустимые зазоры между щеткой и окном щеткодержателей тягового электродвигателя приведены на рис. 4.30. Щеткодержатели с предельным износом при любом ремонте заменяют новыми.
226
Небольшой износ окон щеткодержателей при текущем ремонте устраняют за счет усадки металла, т. е. нагрева корпуса до 300—600 °C (в зависимости от величины износа) и охлаждения его на воздухе. Чтобы щетки при работе не качались, стенки окон обрабатывают ио шаблону. Их поверхности делают ровными, без закруглений. Зазор между шаблоном и окном должен быть минимальным, шаблон должен входить в окно под действием собственного веса.
4.4. ТЕХНОЛОГИЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ТОКОПРОВОДЯЩИХ ЧАСТЕЙ
Защитные свойства неисправной электрической изоляции токопроводящих частей тепловоза восстанавливают следующими способами: при текущем ремонте — заменой поврежденной части изоляции, сушкой и очисткой, обработкой открытых поверхностей изоляционными составами; при капитальном ремонте — заменой токопроводящей части новой, заменой или восстановлением изоляции.
4.4.1. Восстановление изоляции токопроводящих частей при текущем ремонте
Замена поврежденной части изоляции. К частичной замене изоляции прибегают в случаях механического повреждения или замасливания изоляции отдельных участков, смены наконечников (контакт-деталей) кабелей и проводов или поврежденных выводов катушек полюсов электрических машин и т.п.
Локальные повреждения покровной изоляции кабелей и изоляции проводов устраняют удалением поврежденного участка изоляции с последующим наложением по всему восстанавливаемому участку изоляционной или тафтяной ленты в один слой вполуперекрышу. Поверхность тафтяной ленты покрывают электроизоляционным лаком.
Прорезы, прожоги и другие повреждения на поливинилхлоридной оболочке кабелей и проводов устраняют приклеиванием заплаток из отходов той же оболочки. Место повреждения очищают и обезжиривают. В качестве клея используют раствор перхлорвиниловой смолы в смеси с ацетоном и бензолом.
Восстановленное место или участок покрывают электроизоляционной поливинилхлоридной лентой в один слой вполуперекрышу. Концы ленты оплавляют паяльником.
Поврежденный участок корпусной изоляции кабелей восстанавливают наложением по всему поврежденному участку ленты из натуральной резины или лакоткани. Для этого поврежденную часть изоляции срезают с обоих концов на конус до жил, накладывают без морщин вполуперекрышу на этот участок новую изоляцию, переходя от одного края к другому. Каждый слой изоляции промазывают клеящим лаком. Поверх последнего слоя корпусной изоляции накладывают в два слоя изоляционную ленту, перекрывающую нижние слои на 10—15 мм. «• 227
Поверхность восстановленной изоляции покрывают электроизоляционной эмалью.
В отдельных случаях повреждения резиновой изоляции устраняют вулканизацией.
Поврежденный участок изоляции валов и стоек электрических аппаратов, как и у кабелей, срезают на конус. Каждый слой изоляции, предусмотренный чертежом, накладывают с промазкой его клеящим лаком.
Часть вала или стойки с наложенной изоляцией опрессовывают в пресс-форме винтовым или гидравлическим прессом. После опрессовки поверхность изоляции покрывают двумя слоями электроизоляционного лака.
Восстановление увлажненной изоляции сушкой. Диэлектрические свойства увлажненной изоляции можно повысить сушкой: внешним обогревом и электрическим током. При этом независимо от способа сушки рекомендуется:
измерять сопротивление изоляции (до начала и в первый период сушки) и обязательно мегаомметром с напряжением в разомкнутой цепи не более 500 В, чтобы не произошло электрического пробоя изоляции на корпус. Такая предосторожность вызывается тем, что сопротивление увлажненной изоляции низкое само по себе в первый период сушки заметно падает из-за обильного испарения влаги из пор изоляции;
температуру сушки повышать постепенно, примерно на 5—10 °C в час. Этим предупреждается выпучивание и разрыв изоляции из-за обильного образования водяных паров в ее порах. Чем больше масса токопроводящей части, тем медленнее повышают температуру сушки, особенно при сушке электрическим током.
Сушка изоляции внешним обогревом ведется в камерной сушильной печи или обдуванием горячим воздухом, поступающим от стационарной установки.
В камерной сушильной печи сушат изоляцию токопроводящих частей машин и аппаратов, снятых с тепловоза. Сушильная камера печи обогревается непрерывно циркулирующим горячим в >здухом. Печи делаются, как правило, с частичной рециркуляцией отработавшего воздуха, т. е. часть его выбрасывается наружу, а другая часть возвращается снова в сушильную камеру.
Типовая камерная печь для конвекционной сушки электрических машин и их отдельных частей при температуре до 200 °C показана на рис. 4.31. Атмосферный воздух вентилятором подсоса 6 через всасывающий патрубок 8 подается в теплообменник 9, где немного подогревается, а затем поступает в циркуляционный вентилятор 3, откуда воздух под некоторым давлением, пройдя жалюзи распределительной решетки 5, попадает в электрический калорифер 11, а затем через отверстия подпорного листа 13 поступает в сушильную камеру 2. Количество поступающего воздуха регулируется заслонкой 7, помещенной во всасывающем патрубке 8, а частичный возврат нагретого воздуха в сушильную камеру—заслонкой, установленной в рециркуляционном патрубке 4. Загрязненный воздух выбрасывается через выпускной патрубок 10.
Предварительный подогрев воздуха в теплообменнике позволяет повысить к. п. д. печи. Заданная температура в печи поддерживается автоматически пе-
228
7 8
13
11
12
В атмосферу
9 I 10
GOV Ш
oo
риодическим включением одной или обеих групп нагревательных элементов ка“ лорифера. Равномерное распределение нагретого воздуха в сушильной камере обеспечивается подпорным листом. Для уменьшения теплорассеивания пустотелые стены корпуса и двери печи заполнены стекловатой, а верх печи и вентилятора обмазан асбестозуритовой обмазкой. Подъем двери, вкатывание и выкатывание тележки с объектами сушки осуществляются механически.
Рис. 4.31. Сушильная печь:
1 — корпус; 2— сушильная камера; 3 — циркуляционный вентилятор; 4 — рециркуляционный патрубок; 5 — распределительная решетка; 6 — вентилятор подсоса; 7 — заслонка; 8 — всасывающий патрубок; 9 — теплообменник; 10 — выпускной патрубок; 11 — электрический калорифер; 12 — дверь; 13 — подпорный лист;
14 — тележка
0 Ei
(S
Увлажненную изоляцию не снятых с тепловоза электрических машин, чаще всего тяговых электродвигателей, сушат обдуванием горячим воздухом, поступающим от калориферов стационарной установки локомотивного депо (см. рис. 2.1). Воздушные патрубки присоединяют к люкам электродвигателей. Сушку начинают с внешнего обогрева воздухом, нагретым до 50—60 °C. Эту температуру поддерживают первые 2—3 ч, а затем повышают ее до 90—100 °C. Сушку прекращают, когда сопротивление изоляции достигает нормы или когда дальнейшая сушка не дает ощутимого результата.
Сушка изоляции электрическим током производится в тех случаях, когда возможна работа электрической машины в качестве генератора или имеется в наличии источник постоянного тока низкого напряжения.
Первоначальное сопротивление увлажненной изоляции токопроводящей части должно быть не ниже 0,05 МОм, если оно ниже, то вначале просушивают изоляцию одним из способов внешнего обогрева. В противном случае может произойти электрический пробой изоляции на корпус. Температуру токопроводящей части при сушке током повышают постепенно, имея в виду что проводники и внутренние слои изоляции нагреваются гораздо быстрее, чем наружные. При быстром нагреве может произойти выпучивание или разрыв изоляции, растрескива-
229
Рис. 4.32. Схема к сушке изоляции токоведущих частей электрических машин от постороннего источника постоянного тока:
1 — предохранитель; 2 — якорь электрической машины; 3 — обмотка независимого возбуждения; 4 — пусковая обмотка;
5 — обмотка добавочных полюсов
Рис. 4.33. Схема к сушке изоляции токоведущих частей электрических машин током в режиме короткого замыкания:
1 — реостат для регулирования тока возбуждения; 2 — обмотка независимого возбуждения; 3 — пусковая обмотка; 4 — обмотка добавочных полюсов; 5 — якорь электрической машины
ние поверхностной- защитной лаковой пленки как вследствие обильного образования пузырьков пара в порах влажной изоляции, так и из-за разного расширения проводников, изоляции, лаковой пленки и сердечника (у якорей).
Следят за тем, чтобы в первые 2—Зч сушки температура токопроводящей части не превышала 50—60 °C, а через 6—8 ч после начала сушки — 70 °C.
При сушке увлажненной изоляции токопроводящих частей тягового электродвигателя от постороннего источника постоянного тока низкого напряжения (рис. 4.32) якорную цепь и цепь главных полюсов питают напряжением, равным примерно 10% номинального, а силу тока регулируют в пределах 300—400 А. При этом токе температура обмоток будет приблизительно 70 °C. При использовании в качестве источника тока тягового генератора тепловоза сушку ведут при токе генератора из расчета 300—400 А на каждый тяговый электродвигатель. При этом тепловоз может двигаться (с заторможенными колесными парами) со скоростью не более 3 км/ч или стоять без движения. В последнем случае тепловоз периодически (не реже двух раз в час) растормаживают и перекатывают.
При сушке увлажненной изоляции токопроводящих частей тягового генератора от постороннего источника тока якорную цепь и цепь добавочных полюсов питают низким напряжением и силой тока в пределах 50—70% номинального значения для данной электрической машины. Независимую обмотку возбуждения и пусковую обмотку, если они не высохли в процессе сушки последовательных обмоток, сушат отдельно.
В том случае, когда сушка производится в режиме короткого замыкания (рис. 4.33), последовательно включенные обмотки генератора (цепь якоря и добавочных полюсов) через выключатель, предохранитель и шунт амперметра замыкают накоротко. Обмотку независимого возбуждения через реостат большого сопротивления подключают к независимому источнику тока. Пускают дизель, при пониженной частоте вращения его вала начинают питать обмотку возбуждения. Повышение частоты вращения вала дизеля и увеличение силы тока возбужде-230
ния производят постепенно. Процесс сушки ведут при силе тока генератора (без искрения щеток) и частоте вращения вала дизеля, близкими к номинальным значениям. Изоляцию тягового генератора можно сушить подключением генератора к реостатной установке депо.
Сушка увлажненной изоляции может продолжаться от нескольких часов до суток и более. Время сушки зависит от многих факторов: степени ее увлажнения, массы токопроводящих частей машины или аппарата, температуры окружающей среды. Наиболее эффективна сушка комбинированным способом: внешним обогревом и электрическим током.
Восстановление загрязненной изоляции очисткой. Повышение защитных свойств загрязненной поверхности изоляции связано с большими трудностями, главная из них очистка. Как уже говорилось, при эксплуатации в поверхностном слое изоляции, особенно у якорей электрических машин, возникают трещины, поры и т.п. В них и в других местах токопроводящих частей скапливается железнодорожная пыль, которая, смешиваясь с парами масла и топлива, образует липкую пленку, прочно пристающую к поверхности. Удалить ее можно только после разборки сборочной единицы, используя современные способы очистки. Очистка изоляции вручную и только в доступных местах, т. е. без разборки сборочной единицы, бесполезна, а покрытие очищенных таким способом поверхностей изоляционными составами недопустимо, так как утечка тока по токопроводящим загрязнениям, оставшимся в трещинах и в недоступных местах для обтирки, будет происходить так же, как и до покрытия, с той лишь разницей, что путь тока сверху будет прикрыт новой лаковой или эмалевой защитной пленкой. Только очистка токопроводящих частей современными способами с разборкой сборочных единиц и последующей обработкой электроизоляционными составами может вернуть поверхностному слою изоляции защитные свойства.
Обработка открытых поверхностей изоляции изоляционными составами. Такая обработка производится для того, чтобы закрыть защитной пленкой трещины, макро- и микропоры и т. п., возникшие в процессе эксплуатации на открытых поверхностях изоляции токопроводящих частей.
Обработка (покрытие, пропитка) открытых поверхностей изоляции электроизоляционными составами (лаками, компаундами, эмалями) осуществляется при текущем ремонте нанесением состава путем напыления, кистями или окунанием; при капитальном ремонте — нагнетанием состава в автоклавах.
Технологическая схема процесса такова: очистка объекта ремонта, сушка, обработка открытых поверхностей изоляции составом, термообработка нанесенной защитной пленки (см. с. 243).
Повреждения закрытых частей изоляции, появившиеся в результате ее старения и усыхания, вибрации, истирания и т. п. при обработке электроизоляционными составами не устраняются. Объясняется это тем, что эти локальные повреждения изолированы от окружающего пространства монолитной массой лака или компаунда, нанесенного при изготовлении или капитальном ремонте объекта.
231
Учитывая сказанное, повреждения открытых поверхностей изоляции разумнее при текущем ремонте устранять путем нанесения изоляционного состава напылением, а не окунанием или в автоклавах. Процесс обработки окунанием или в автоклавах длителен и сложен, требует дорогостоящих технологических средств, а эффективность его не выше, чем при обработке напылением [14].
4.4.2. Восстановление изоляции токопроводящих частей при капитальном ремонте
Токопроводящие части оборудования тепловозов (катушки якорей, полюсов, аппаратов, кабели, провода и т. п.) заменяют после установленного для данного агрегата или сборочной единицы наработка (пробега или календарного времени). Такая замена приурочивается к капитальному ремонту. Преждевременная замена токопроводящей части вызывается электрическим пробоем (на корпус или между витками), механическим разрушением, замасливанием или потерей эластичности изоляции.
При капитальном ремонте токопроводящую часть заменяют новой или восстанавливают исправность проводников тока и электрической изоляции до значений, близких к полному ресурсу. Так, например, катушки полюсов электрических машин или аппаратов, изготовленные из обмоточного провода с хлопчатобумажной, шелковой, эмалевой или стекловолокнистой изоляцией, у которых обнаружены обрыв проводников тока, электрический пробой изоляции между витками, заменяют новыми. Такие катушки восстановлению не подлежат.
Катушки, изготовленные из шинной меди и намотанные на широкую сторону (плашмя), с электрическим пробоем межвитковой изоляции восстанавливают перемоткой. Таким способом ремонтируют катушку главного полюса тягового электродвигателя. Перемотку выполняют в такой последовательности.
Удаление старой изоляции светлым отжигом, химическим или механическим способом. Правка, окончательная очистка и восстановление поврежденных частей меди. Намотка катушки с новой асбестовой электроизоляционной бумагой, постановка между слоями катушки прокладки из стеклотекстолита. Проверка электрической прочности межвитковой изоляции. Заполнение впадин, скосов, неровностей электроизоляционной замазкой. Наложение первого слоя корпусной изоляции, компаундировка катушки с временным бандажом. Опрессовка катушки по высоте и окну под сердечник. Испытание электрической прочности межвитковой изоляции. Наложение второго, выравнивающего слоя корпусной изоляции, компаундировка, опрессовка и испытание электрической прочности изоляции. Напайка выводов. Наложение покровной изоляции. Окончательная отделка катушки — покрытие эмалью, маркировка выводов и т. п.
Более подробно рассмотрим технологический процесс восстановления токопроводящих частей на примере якоря тягового электродвигателя ЭД-118А.
232
Рис. 4.34. Станок для выемки катушек из пазов сердечника якоря центробежным способом:
1 — канал вытяжной вентиляции; 2 — стойка;
3 — якорь; 4 — барабан; 5 — крышка фиксирующая; 6 — консоль; 7 — запирающее устройство; 8 — приводной вал; 9 — основание;
10 — шкив
Работы ведутся в такой последовательности: разборка якоря, очистка деталей, контроль состояния и восстановление отдельных сборочных единиц и соединений механических частей, ремонт коллектора, монтаж коллектора на вал якоря, изолирование обмоткодержателей, раз-метка якоря под обмотку и укладка обмотки якоря, осадка якорных катушек в пазах сердечника и закрепление их пазовыми клиньями, пайка концов обмотки в петушках коллектора, банда-жировка, обработка электроизоляционными составами (пропитка), отделка рабочей поверхности коллектора, балансировка якоря.
Разборка якоря начинается со снятия внутренних колец роликоподшипников и других колец с его вала. Кольца перед снятием нагревают индуктором. Чтобы снять стеклобандажи, якорь устанавливают в центрах станка. Дисковой фрезой перерезают бандажи в трех- четырех местах по окружности и снимают с якоря. Фрезой же перерезают проводники обмотки на расстоянии 4—5 мм от петушков пластин коллектора.
После этого на другом станке из пазов сердечника якоря выпрес-совывают стеклотекстолитовые клинья, удерживающие якорные катушки. Чтобы вынуть якорные катушки из пазов сердечника, якорь, предварительно нагретый в печи доА80—90 °C (для размягчения изоляции), устанавливают в барабане 4 центробежного станка (рис. 4.34). При вращении барабана с якорем под действием центробежной силы катушки выбрасываются из пазов сердечника. В зависимости от температуры нагрева и состояния обмотки «вылет» катушек из’пазов может происходить при различной частоте вращения барабана станка. Максимальная частота вращения барабана 41,5 с-1.
Перед выемкой якоря из барабана станка, чтобы избежать рассыпания якорных катушек, их стягивают металлическим хомутом. Удалив из пазов катушки, снимают уравнители и спрессовывают коллектор с вала якоря. Очистку механических частей якоря (вала, нажимных шайб, сердечника) от старой изоляции, остатков лака и других загряз
233
нений производят сначала одним из физико-химических способов, а затем ручным или механизированным инструментом. Детали механических частей якоря подвергают контролю. Вал якоря, нажимные шайбы и другие детали с трещинами заменяют. В случае ослабления нажимных шайб и других деталей на валу их нормальную посадку восстанавливают одним из способов, приведенных в главе 2.
Стальной пакет сердечника якоря при необходимости обжимают под прессом усилием 0,7—0,8 МН, чтобы достичь плотного прилегания листов сердечника друг к другу, устранить их расслоение и распуше-ние. Пазы для укладки якорных катушек калибруют на станке протяжками. Окончательно обработанные поверхности обмоткодержате-лей, т. е. лобовых частей и сердечника, до их изоляции покрывают электроизоляционным лаком с последующей термообработкой.
Восстановление коллектора, спрессованного с вала яколя, начинают с его стягивания технологическим хомутом, чтобы предотвратить рассыпание пластин, и отметки ориентированного положения деталей относительно середины шпоночной канавки а втулки 8 (рис. 4.35). Это позволит при последующей сборке разместить пластины коллектора на прежние места. Затем последовательно отвертывают болты /, демонтируют нажимной конус 2, осторожно снимают технологический хомут и раскладывают пластины коллектора так, чтобы соседствующие медные и миканитовые пластины располагались рядом; снимают миканитовые манжеты и цилиндр. Из шлица петушка каждой медной пластины удаляют концы’проводников обмотки якоря, оставшиеся после обрезки, предварительно их распаяв. Для распайки петушок пластины опускают на 2—3 мин в ванну с расплавленным припоем.
Рис. 4.35. Коллектор якоря тягового электродвигателя ЭД-118А:
1 — болт крепления коллектора; 2 — нажимной конус; 3, 7 — манжеты миканитовые; 4 цилиндр миканитовый; 5 — медная пластина коллектора; 6 — петушок пластины коллектора; 8 — втулка коллектора; 9 — груз балансировочный; 10 — передняя нажимная шайба;
11 шпонка; 12 — вал
234
Рис. 4.36. Коллекторные пластины якоря тягового электродвигателя:
1 — медная пластина; 2 — миканитовая пластина; 3 — петушок пластины; 4 — углубленный шлиц петушка пластины
Медные пластины (рис. 4.36) очищают от лака, старой изоляции и окислов ручным или механизированным инструментом, а миканитовые пластины от загрязнений — шкуркой. Медные пластины с отколом обеих щек петушка, трещиной по рабочей части или в районе «ласточкина хвоста», а также с предельным износом заменяют. Петушок с одной отколотой щекой восстанавливают путем пайки серебряным припоем новой щеки с последующей слесарно-механической обработкой. Выжиги краев
пластин устраняют наплавкой меди с последующей зачисткой. Вместо отбракованной пластины ставят новую или подбирают годную старую пластину, аналогичную своим «будущим соседям» по материалу, твердости (с разницей не более 5 единиц по Бринеллю), размерам и форме «ласточкина хвоста». При необходимости пластину подгоняют слесарно-механической обработкой по конусу втулки и нажимного конуса. Поверхности спая шлицев петушка каждой пластины хорошо очищают и пролуживают припоем ПСр2,5 так, чтобы поверхности спая не имели черновик, подгаров и подтеков.
Миканитовые пластины с изломом, трещиной, поджогом, прогаром или пропитанные маслом заменяют новыми или старыми, годными пластинами с соблюдением тех же требований, что и при подборе медных пластин. Пластины с распушением, местным уменьшением толщины восстанавливают путем наклейки глифталевым лаком коллекторного миканита или слюды с последующим обжатием и термообработкой при температуре 180—200 °C. Плоскостность и номинальная толщина пластины достигаются зачисткой.
Таким же образом поступают и при ремонте миканитового цилиндра 4 и манжет 3 и 7 (см. рис. 4.35). Такая тщательность в подборе и подгонке пластин диктуется, во-первых, необходимостью равномерного распределения пластин по длине дуги полюсного деления и, во-вторых, необходимостью надежной формовки коллектора, особенно в случае замены большого числа пластин.
После устранения повреждений механических частей коллектора (втулки и нажимного конуса) приступают к его сборке.
Сначала собирают в комплект на нажимном конусе медные и миканитовые пластины, помещая их на свои места, и стягивают их металлическим хомутом. Пластины должны занимать строго вертикальное положение. Затем ставят на плиту сборочного стола втулку коллектора, надевают на нее миканитовый цилиндр 4 и манжету 7, комплект пластин петушками вниз так, чтобы пластины с метками а занимали по отношению к шпоночной канавке то же положение, что и до разборки коллектора. Этим сохраняется точное расположение середины медной (или миканитовой) пластины коллектора относительно 235
середины паза сердечника якоря; смещение допускается не более 1 мм. Ставят на место манжету 3 и нажимной конус 2, завертывают коллекторные болты и равномерно, соблюдая правила затяжки резьбовых соединений (см. п. 3. 1), крепят коллектор. Перед затяжкой болтов коллектор опрессовывают под прессом.
Перекос нажимного конуса относительно медных пластин допускается не более 1 мм. Перекос устраняют перестановкой нажимного конуса. Пустоты и зазоры между миканитовыми манжетами и втулкой, пластинами, нажимным конусом и корпусом предварительно заполняют жгутами из стеклоленты, затем электроизоляционной замазкой, после чего заполненные места окрашивают эмалью.
Собранный коллектор проходит статическую и динамическую формовку для получения монолитности за счет устранения различных неровностей, зазоров между пластинами, пустот в изоляции, искривлений пластин и т. п.
Для статической формовки коллектор нагревают в электрической печи до 130—140 °C и дважды его опрессовывают после первого нагрева усилием 0,3—0,4 МН, а после второго нагрева усилием 0,45—0,5 МН. При втором нагреве коллектор выдерживают в печи при температуре 150—160 °C в течение 1—1,5 ч. После каждого прессования подтягивают коллекторные болты, соблюдая последовательность их затяжки. Охладив коллектор, снимают с него стяжной металлический хомут, измеряют сопротивление изоляции и проверяют ее электрическую прочность. Рабочую поверхность коллектора протачивают на станке, после чего коллектор статически балансируют. Допустимый статический дисбаланс 60мН-м.
Для динамической формовки коллектор снова нагревают в печи до 130—140 °C и выдерживают при этой температуре 1—1,5 ч. Затем его устанавливают на разгонный станок и вращают в течение 15 мин со скоростью, превышающей максимальную частоту вращения якоря на 25%. После этого нагретый не менее чем до ПО °C коллектор прессуют усилием 0,45—0,5 МН. Коллекторные болты подтягивают сначала после прессования (при горячем коллекторе) и затем после охлаждения до температуры окружающей среды. Цикл нагрева, разгона, прессования и подтягивания коллекторных болтов повторяют до получения стабильной формы коллектора, но не менее 3 раз. Нагревают коллектор в камере, смонтированной на самом разгоночном станке. После каждого цикла динамической формовки измеряют сопротивление изоляции и проверяют ее электрическую прочность высоким напряжением. Испытательное напряжение для коллекторов, отремонтированных с частичной заменой изоляции, 4000 В, а при полной замене изоляции 4600 В. Кроме того, проверяют, нет ли замыканий между медными пластинами. Испытательное напряжение при проверке принимают из расчета 50 В на 0,1 мм толщины миканитовой пластины у коллектора, отремонтированного с полной заменой изоляции, и 37,5 В для коллектора, отремонтированного с частичной заменой изоляции. Напряжение к смежным пластинам подают двумя щупами.
По окончании динамической формовки коллектор считается годным, если при контроле не обнаружено признаков деформации, выпол-236
зания пластин, ослабления их крепления, повреждения изоляции и других дефектов. Качество формовки дополнительно контролируют опрессовкой внутренней поверхности коллектора газом или воздухом. Такой контроль позволяет выявить наличие щелей, сквозных каналов и зазоров между контактирующими поверхностями деталей коллектора, т. е. возможные пути проникновения и скопления воды, масла и загрязнений.
При монтаже коллектора на валу якоря соблюдают требования по сборке прессовых и шпоночных соединений (см. пп. 3.3 и 3.11). Коллектор напрессовывают на вал якоря усилием 100—200 кН так, чтобы выдержать установленное чертежом расстояние от сердечника якоря до торцов петушков пластин, при этом корпус коллектора должен входить в переднюю нажимную шайбу якоря до упора.
Изолирование обмоткодержателей и разметка якоря под обмотку ведется в таком порядке. Выступающую часть А переднего нажимного конуса коллектора (см. рис. 4.35) очищают от загрязнения. Неровности, а также выступающую часть миканитовой манжеты выравнивают с буртом нажимной шайбы стеклобандажной лентой ЛСБ-F 0,2—20. Затем, чтобы закрыть возможные пути проникновения влаги и масла под коллектор, поверхность его выступающей части А изолируют стеклобандажной лентой. Работы по изолированию выполняют на станке с контролем натяжения ленты. Ленту в 25—35 витков укладывают вполу-перекрышу с натяжением 500—700 Н. Конец ленты закрепляют, приглаживая его паяльником, нагретым до 1S0—200 °C, в направлении наложения ленты на длине 200—250 мм. Поверхность обмоткодержа-теля якоря со стороны коллектора (рис. 4.37) выравнивают электроизоляционной замазкой 3, укладывают изолирующие миканитовые сегменты 17 и стягивают их двумя витками стеклоленты вполуперекрышу. Ленту предварительно пропитывают в лаке ГФ-95. Углубления у коллекторных пластин заполняют стеклолентой. Изоляцию укладывают равномерно так, чтобы ее поверхность была по возможности гладкой, так как в большинстве случаев электрический пробой изоляции на корпус происходит по ее складкам и неровностям.
Поверхность обмоткодержателя со стороны, противоположной коллектору (рис. 4.38), изолируют пропитанной стеклотканью 10 с последующей термообработкой. Пазы сердечника под якорные катушки выстилают пленкостеклотканью толщиной 0,17 мм.
Разметка якоря под обмотку производится для нахождения паза сердечника, в который согласно схеме обмотки укладывают нижнюю ветвь первой якорной катушки (рис. 4.39). Этим пазом может служить любой паз, осевая линия которого совпадает с серединой коллекторной пластины. Этому пазу и медной коллекторной пластине, с которой соединяют проводники нижней ветви якорной катушки, условно присваивают первые номера. При этом необходимо, чтобы петушок коллекторной пластины № 1, имел углубленный по высоте шлиц (см. рис. 4.36). Такое углубление имеет каждая четвертая пластина. После выбора паза и медной пластины № 1 дальнейшую разметку якоря для укладки уравнителей и якорных катушек выполняют по обмоточным данным якоря. Для якоря тягового электродвигателя ЭД-118А эти 237
данные следующие: шаг якорных катушек по пазам сердечника 1—14, а по коллектору 1—2, шаг уравнителей по коллектору 1—111.
Изготовление якорных катушек производится из изолированного медного провода марки ПЭТВСД, поставляемого промышленностью. Изоляция этого провода состоит из нагревостойкой высокопрочной эмали и двух слоев обмотки из стекловолокна, приклеенного и пропитанного нагревостойким лаком.
Технологический процесс изготовления якорных катушек из провода ПЭТВСД состоит из следующих элементов: заготовки проводников необходимой длины, формовки и разводки головки, наложения корпусной и покровной изоляции, опрессовки прямолинейной (пазовой) части якорных катушек в горячем состоянии, контроля качества изготовления.
Перед формовкой концы заготовки проводников очищают от изоляции и лудят припоем ПСр2,5. Формовка заключается в проведении гибочных работ с применением соответствующей технологической оснастки для придания проводнику катушки формы, предусмотренной чертежом (рис. 4.40).
Необходимую форму головки получают путем’ перегиба меди проводника «на ребро».
Сформованные проводники собирают в пакет (катушку) й скрепляют бандажом из лавсановой пленки 0,02 X 20 мм вразбежку. Ка-
Рис. 4.37. Передняя лобовая часть якоря тягового электродвигателя ЭД-118А: / — петушок коллекторной пластины; 2 — медный клин; 3 — электроизоляционная замазка; 4 — чехол, стеклоткань; 5 — бандаж, стеклолента, 30 —• витков; 6 — бандаж, стеклолента, 95 витков; 7 — прокладка, стеклосетка» два слоя; 8 — бандаж, стеклолента, 75 витков; 9, 14 — прокладки стеклотекстолитовые, два слоя; 10 — прокладка, картон электроизоляционный; 11 — нижняя ветвь якорной катушки; 12 — верхняя ветвь якорной катушки; 13 — сердечник якоря; 15 — лента бандажная, 100 витков; 16, 22 — ленты стеклянные; 17 — сегмент изолирующий, стеклоткань пропитанная; 18 — прокладка миканитовая; 19 — передняя нажимная шайба; 20 — втулка коллектора; 21 — уравнитель
238
Рис. 4.38. Задняя лобовая часть якоря тягового электродвигателя ЭД-118А: 1 — прокладка, стеклотекстолит; 2 — сердечник якоря; 3 — бандаж, стеклолента, 125 витков; 4 — прокладка, стеклосетка, два слоя; 5 — бандаж, стеклолента, 125 витков; 6 — прокладка, картон электроизоляционный; 7 — чехол, стеклосетка; 8 — катушка якорная;
«— сегмент изолирующий, стеклоткань пропитанная; 10 — стеклоткань пропитанная;
11 — задняя нажимная шайба; 12 — груз балансировочный
тушку обрабатывают в лаке ГФ-95 способом окунания (сушка—окупа-ние в лак—термообработка), опрессовывают в пресс-форме в горячем состоянии с последующим охлаждением. Не снимая с бандажа лавсановую пленку, накладывают на катушку корпусную (три слоя стеклослю-динитовой ленты, пропитанной в
лаке ГФ-95), а затем покровную (один слой стеклянной ленты, пропитанной в лаке ПЭ-933) изоляцию (см. рис. 4.40). Затем снова опрессовывают в пресс-форме в горячем состоянии прямолинейные части якорной катушки. с последующим охлаждением для удаления газовых и воздушных включений из слоев изоляции.
Все работы по изготовлению якорных катушек механизированы; их выполняют на поточных линиях. После окончания процесса опрессовки проверяют электрическую прочность межвитковой изоляции напряжением 220 В в
Рис. 4.39. Схема обмотки якоря тягового электродвигателя ЭД-118А: 1—216 —> коллекторные пластины
239
Рис. 4.40. Катушка якорной обмотки тягового электродвигателя ЭД-118А:
1 — провод медный (ПЭТВСД 1,68X64 мм); 2 — лента стеклянная ЛЭС (1 слой); 3 — лента стеклослюдинитовая ПС (3 слоя)
течение 2—3 с и корпусной изоляции — напряжением 3800 В в течение 1 мин.
Уравнители просты по конструкции, их изготовляют из голой медной шины марки ПММ прямоугольного сечения с последующим наложением на нее изоляции нагревостойкости класса F.
Укладка уравнителей начинается с размещения в углубленных шлицах петушков коллекторных пластин (начиная с пластины № 1) проводников нижних витков уравнителей. Пустоты С около петушков (см. рис. 4.37) заполняют электроизоляционной замазкой. Накладывают в три слоя встык межслойную изоляцию 18, промазывая каждый слой клеящим лаком. Эту изоляцию закрепляют несколькими слоями стеклянной ленты, предварительно пропитанной в лаке ГФ-95. Затем последовательно с установленным шагом (/—111) в шлицы петушков соответствующих пластин закладывают концы проводников верхних полувитков уравнителей и осаживают их, используя подбойки. Пустоты К (см. рис. 4.37) заполняют намоткой стеклянной ленты, пропитанной в лаке ГФ-95, ей же одним слоем вразбежку укрепляют сверху уравнители. Укладывают на уравнители миканитовую прокладку и окончательно уплотняют и укрепляют уравнители бандажной стекло-лентой ЛСБ-F толщиной 0,2 мм, шириной 20 мм. Якорь перед намоткой бандажной ленты подогревают до 80—90 °C. Ленту (100 витков) укладывают на станке натяжением 250—300 Н. Конец ленты закрепляют, приглаживая горячим паяльником. После наложения бандажа изоляцию уравнителей испытывают высоким напряжением в течение 1 мин.
Укладка катушек в пазах сердечника начинается с установки якоря на опорах, на которых он может свободно вращаться. Проверяют, есть ли в каждом пазу ранее уложенная выстилка из пленкостекло-ткани 1 (рис. 4.41). Якорные катушки укладывают в таком порядке. 240
Рис. 4.41. Паз сердечника якоря:
J — пленкостеклоткань; 2 — клин, стеклотекстолит; 3, 6 — прокладки, стеклотекстолит; 4, 5 — якорные катушки
На дно паза № 1 сердечника помещают прокладку 6 из стеклотекстолита толщиной 0,5 мм. Якорную катушку нагревают до 60—70 °C, прямолинейную ее часть натирают парафином, а луженые концы проводников окунают в канифольный флюс. Над пазом № 1 размещают нижнюю ветвь катушки так, чтобы центр ее прямолинейной части находился на равном расстоянии от концов прямолинейной части сердечника. Легкими ударами молотка через фибровую или деревянную подбойку (длиной не менее 200 мм) равномерно по всей длине осаживают прямолинейную часть нижней ветви катушки, пока она не коснется дна паза. Катушка должна входить в паз не слишком туго, но и не свободно. Подбойку используют с закругленными кромками, достаточной высоты, чтобы она не изгибалась при ударе молотком. Поверхность подбойки, прилегающая к катушке, должна быть гладкой. Луженые концы проводников вставляют в шлиц медной пластины № 1 при помощи плоскогубцев.
Аналогично заводят в паз № 2 нижнюю ветвь второй катушки, в паз № 3 — нижнюю ветвь третьей катушки и т. д., пока не будут заполнены нижними ветвями катушек все 54 паза сердечника. Верхние же ветви всех катушек временно остаются свободными, т. е. не уложенными в соответствующие пазы.
После этого выравнивают и уплотняют подбойками лобовые части нижних ветвей уложенных катушек как со стороны коллектора, так и с противоположной ему стороны. Чтобы избежать пустот, в шлицы медных пластин поверх концов проводников нижних ветвей катушек забивают по одному луженому медному клину. Толщина клина равна толщине проводника катушки, длина его на 3—5 мм больше длины петушка пластины, а высота должна соответствовать толщине межслойной изоляции и изоляции катушки. Для уплотнения между пазом шлица и концом обмотки (в случае увеличенной ширины шлица) вставляют луженую медную фольгу. Уложив на уплотненные поверхности лобовых частей два слоя встык стеклотекстолита толщиной 0,5 мм (со стороны коллектора) и шесть изолирующих сегментов (со стороны, противоположной коллектору), приступают к укладке в пазы верхних ветвей катушек. Для этого верхнюю ветвь первой катушки укладывают в паз № 14 сердечника, верхнюю ветвь второй катушки — в паз № 15, третьей—в паз№ 16 и т. д. до заполнения всех 54 пазов сердечника. Концы проводников верхних ветвей вставляют в шлицы соответствующих коллекторных пластин. Окончательно уложенные якорные катушки уплотняют (осаживают) в пазах сердечника.
Уплотнение (осадка) обмотки якоря необходима для устранения пустот, щелей, зазоров и других неплотностей между слоями изоляции обмоткодержателей, катушками, а также катушками и пазами сердечника. Ликвидация пустот и других неплотностей с воздушными вклю-
241
Рис. 4.42. Установка с пневматическим приводом для усадки обмотки якоря тягового электродвигателя:
1 — подъемный пневмоцилиндр; 2 — малая диафрагма; 3 —внутренний рабочий цилиндр; 4 — толкатель; 5 — большая диафрагма; 6 — стакан; 7 — наружный рабочий цилиндр; 8 — вентиляционный патрубок; 9 — вентилятор
чениями способствует более интенсивному отводу тепла от проводников обмотки к сердечнику, так 'как теплопроводность воздуха в 20 и более раз ниже теплопроводности изоляционных материалов (стекло-ленты, миколенты и т. п.). Кроме того, после устранения пустот и хцелей изоляция обмоткодержате-лей и сама обмотка становятся монолитными, хорошо противостоящими механическим воздействиям. Уплотнение обмотки исключает возможность проникновения в нее влаги, масла и загрязнений.
Для осадки обмотки якорей служат установки с пневматическим или гидравлическим приводом толкателей или бандажировоч-ные станки. В первом случае усилие, необходимое для уплотнения обмотки, создается пневматически
ми или гидравлическими цилиндрами, а во втором — натяжением стальной проволоки или стеклоленты.
Обмотку на установке с пневматическим приводом (рис. 4.42) осаживают следующим образом. Якорь, нагретый до 80—90° С (для размягчения изоляции) устанавливают вертикально в стакане 6 штока подъемного пневмоцилиндра 1 и опускают внутрь корпуса установки. Поворотом стакана 6 якорь выставляют так, чтобы пазы его сердечника находились строго против толкателей 4 рабочих цилиндров установки. После подачи воздуха в рабочие цилиндры их толкатели одновременно выдвигаются и обжимают обмотку, уложенную в каждый паз и в лобовые части. Не снимая давления на обмотку, якорь оставляют в таком положении до полного остывания, после чего выпускают воздух из рабочих цилиндров; их толкатели под действием пружин возвращаются в исходное положение. Якорь извлекают из установки подъемным пневмоцилиндром 1. Я корь охлаждается воздухом, прокачиваемым вентилятором 9 самой установки. Осадку обмотки пазовой части сердечника производят давлением в рабочих цилиндрах установки 2,5—3,5 МПа, а лобовых частей — 0,4—0,5 МПа.
Осадку обмоток натяжением стальной бандажной проволоки выполняют способом перемотки. Якорь нагревают в печи до 80—90° С и монтируют на бандажировочном станке. В пазы сердечника вставляют защитные текстолитовые бруски, а лобовые части закрывают несколькими слоями электрокартона. Наматывают натянутую стальную проволоку на поверхность якоря с шагом 5—6 мм сначала слева направо, а затем, изменив направление вращения якоря, справа налево. Цикл перемотки повторяют несколько раз. Оставляют якорь на станке с намотанной проволокой до полного остывания. Начальное усилие на-242
тяжения проволоки 1400—1500 Н. После каждого цикла усилие натяжения повышают на 10—15%. После остывания якорь демонтируют со станка, снимают о него бандажную проволоку, защитные бруски и электрокартон.
Окончив осадку обмотки на якоре, проверяют, нет ли виткового замыкания, и испытывают электрическую прочность изоляции. Если у обмотки не обнаружены повреждения, приступают к ее креплению в пазах клиньями (см. рис. 4.41). При замене обмотки заменяют новыми и пазовые клинья, изготовленные из стеклотекстолита. Клинья в пазы запрессовывают на станках-полуавтоматах. Между верхней ветвью якорной катушки и клином помещают по всей длине паза прокладку из стеклотекстолита. Натяг между клином и пазом регулируют, изменяя толщину и число прокладок.
Пайка контактных соединений, т. е. концов проводников якорных обмоток в петушках коллекторных пластин ведется припоем ПСр 2,5. Способы и технологический процесс пайки описаны в гл. 3. Перед пайкой снова проверяют, хорошо ли уплотнены концы проводников уравнителей и якорных катушек в шлицах коллекторных пластин. Зазоры между пластинами (по высоте) устраняют осторожной осадкой проводников. При этом сохраняют паяльные зазоры между проводниками и шлицами (по бокам), предназначенные для заполнения припоем. После осадки концов проводников и выравнивания зазоров (по бокам) в шлиц каждой коллекторной пластины забивают верхний медный клин 2 (см. рис. 4.37).
Пропитка якоря, т. е. обработка открытых поверхностей изоляции обмотки и обмоткодержателей якоря различными изоляционными составами (лаками, компаундами, эмалями) необходима для повышения влагостойкости и получения глянцевой защитной поверхности якоря, от которой хорошо отстают различные загрязнения. При пропитке, кроме того, достигается монолитность в соединениях между обмотко-держателями и обмоткой, а также несколько улучшается теплопроводность якоря. Влагостойкость якоря повышается за счет заполнения лаками или компаундами пустот, сообщающихся с атмосферой (щелей, зазоров, каналов, макро- и микропор и т.п.), оставшихся между отдельными частями обмотки и обмоткодержателей после укладки и закрепления обмотки на якоре. Если эти пустоты не ликвидировать, они будут служить в дальнейшем резервуарами для накопления в них влаги, масла и загрязнения.
Пустоты заполняют либо погружением якоря в изоляционный состав (пропитка окунанием), либо путем нагнетания этого состава в автоклавах (вакуумно-нагнетательная пропитка). Заполнение пустот изоляционным составом после однократной вакуумно-нагнетательной пропитки в компаунде значительно эффективнее, чем двукратная пропитка в лаке вакуум-нагнетательным способом и окунанием [20]. Компаунды в отличие от лаков и эмалей не содержат летучих растворителей, что повышает изоляционные качества изделий, подвергшихся компаундировке.
Технологический процесс пропитки якоря полиэфирноэпоксидным лаком ПЭ-933 после смены обмотки состоит из следующих операций:
243
наложения временных бандажей из стеклоленты на лобовые части якоря, сушки изоляции перед пропиткой, первой пропитки, удаления излишков лака, сушки и термообработки после первой пропитки, снятия временных и наложения постоянных бандажей на лобовые части, второй сушки и пропитки, удаления излишков лака после второй пропитки, сушки и термообработки после второй пропитки, покрытия эмалью, термообработки после покрытия, контроля качества пропитки.
Сушка изоляции перед пропиткой.. Эта операция предназначена для испарения и удаления влаги из пустот и термообработки изоляции уравнителей. Якорь нагревают в печах (см. рис. 4.31) при атмосферном давлении или в автоклавах при вакууме. Нагрев в вакууме позволяет интенсифицировать процесс испарения влаги и способствует отсосу воздуха и побочных продуктов полимеризации связующих изоляции. Сушка и термообработка длятся 6—8 ч при температуре 165— 170° С.
Автоклав представляет собой бак с откидной герметически закрывающейся крышкой. Цилиндрическая часть и днище бака имеют две стенки, между которыми помещают катушки индукционного нагревателя или пропускают пар для подогрева воздуха. Лак в автоклав подается и сливается из него через днище, а отсос воздуха вакуум-насосом и нагнетание инертного газа под давлением осуществляются сверху. Все операции по сушке и пропитке в автоклаве автоматизированы.
Первая пропитка. Первую пропитку якоря в лаке производят вакуумно-нагнетательным способом в автоклаве. После сушки якорь охлаждают до 60—70° С для того, чтобы предотвратить «кипение» лака в автоклаве при пропитке. Если сушка велась в печи, то после охлаждения якорь помещают в автоклав коллектором вверх. Закрывают крышку автоклава, включают вакуум-насос и откачивают воздух из автоклава, доведя разрежение до 70 — 80 кПа. При таком вакууме якорь выдерживают 30—45 мин; этого достаточно для полного удаления воздуха из пустот между обмоткодержателями и обмоткой якоря.
При работающем вакуум-насосе открывают вентиль и заполняют автоклав лаком так, чтобы он не доходил до петушков коллектора якоря примерно на 10—15 мм. После этого прекращают подачу лака и выключают вакуум-насос, открывают вентиль и нагнетают в автоклав нейтральный газ (чаще азот); его давление доводят до 190—200 кПа. Выдерживают якорь в лаке под этим давлением 30—45 мин. Прекратив поступление азота, медленно открывают вентиль и выпускают лак из автоклава. Нейтральный газ предотвращает окисление лака, а давление ускоряет проникновение лака в пустоты.
Избыток лака с якоря сначала удаляют в автоклаве. Для ускорения этой операции в автоклаве снова создают вакуум (20—25 кПа) на 30 мин, а затем доводят давление до атмосферного и оставляют якорь в автоклаве еще на 15 мин. По истечении этого времени якорь извлекают из автоклава и устанавливают на кантователь. Поворачивают якорь на четверть оборота вокруг своей оси через каждые 5—7 мин до прекращения стока излишков лака. Остатки лака с обработанных поверхностей (шеек вала, нажимных шайб и конусов) удаляют салфетками, смоченными в растворителе.
244
Сушка и термообработка якоря после первой пропитки. Якорь снова помещают в автоклав. Включают подогрев и повышают температуру в автоклаве до 120° С. Включают вакуум-насос и создают вакуум (70—80 кПа). В таких условиях якорь выдерживают 4 ч. Затем для полимеризации лака температуру в автоклаве повышают до 165—170° С и выдерживают якорь при этой температуре еще 8 ч. При этом процесс сопровождается чередованием вакуума (20—25 кПа) и атмосферного давления. По окончании сушки подтягивают коллекторные болты.
Снятие временных и намотка постоянных бандажей на лобовые части якоря. JXo наложения постоянных бандажей якорь охлаждают до температуры цеха, все пустоты в передней и задней лобовых частях со стороны пакета сердечника и у коллекторных пластин тщательно законопачивают электроизоляционной замазкой.
Стеклобандажную ленту на якорь наматывают на специализированном станке, контролируя при этом натяжение ленты. Число витков стеклобандажной ленты, применяемые материалы при бандажировке и другие данные приведены на рис. 4.37 и 4.38. Стеклобандажную ленту укладывают вполуперекрышу натяжением 1300—1400 Н в направлении к коллектору. Последний виток ленты закрепляют петлей, уходящей под второй и третий витки. Перед тем, как освободить ленту от натяжения для заводки петли, ее закрепляют на длине 200—250 мм паяльником, нагретым до 180—200° С. Поверхность бандажей после их намотки должна быть ровной, гладкой, а лобовые части якоря должны иметь цилиндрическую форму.
Вторая пропитка. Вторая пропитка якоря нужна для заполнения лаком пустот, оставшихся в его лобовых частях, и каналов, появившихся вследствие выхода легких фракций из лака после первой пропитки, а также для термообработки стеклобандажей.
Перед второй пропиткой якорь сушат для удаления паров влаги, которые проникли в каналы, и термообработки стеклобандажей. Режим сушки примерно такой же, как и перед первой пропиткой. Перед пропиткой якорь вновь охлаждают до 60—70° С.
Вторую пропитку производят способом окунания. Якорь коллектором вверх погружают в бак с лаком так, чтобы лак не доходил до петушков коллектора на 10—15 мм и выдерживают в лаке, пока не прекратится выделение из него пузырьков (примерно 8—15 мин).
Для удаления излишков лака с якоря после второй пропитки его извлекают из пропиточного бака и оставляют висеть над ним в течение 20 мин, затем устанавливают якорь на кантователь для окончательного стекания лака, как и после первой пропитки.
Сушка и термообработка якоря после второй пропитки. Этот процесс аналогичен процессу сушки и термообработке после первой пропитки, только продолжительность термообработки увеличивается до 16 ч.
Покрытие эмалью. Эта операция необходима для окончательного закрытия каналов в толще лаковой пленки, оставшихся после выхода легких фракций из лака при второй пропитке и сушке, а также для создания гладкой, твердой, блестящей пленки на поверхности якоря. Покрытие эмалью начинают сразу же после окончания сушки и термооб
245
работки после второй пропитки, не охлаждая якоря. Эпоксидно-поли-эфирную эмаль ЭП-91 наносят дважды на поверхность якоря (лобовые части и сердечник) пульверизатором в камере, оборудованной системой вентиляции и фильтров. Поверхность ленточного бандажа выступающей части переднего нажимного конуса коллектора (поверхность А9 см. рис. 4.35) перед каждой пропиткой покрывают ровным слоем дугостойкой эмали НЦ-919 или ГФ-92-ГС. После подтягивания коллекторных болтов приступают к термообработке покрытых эмалью поверхностей якоря.
Термообработка якоря после покрытия эмалью ЭП-91. Эта операция осуществляется в печах или автоклавах при атмосферном давлении в течение 4—6 ч. После термообработки окончательно подтягивают болты крепления коллектора.
Контроль качества пропитки якоря. Температуру сушки и термообработки, величины давления и вакуума, вязкость и состав лака, компаунда и эмали и длительность операций независимо от метода организации производственного процесса пропитки тщательно контролируют и регистрируют. Продолжительность сушки и термообработки дополнительно контролируют измерением электрического сопротивления изоляции токопроводящих частей якоря в горячем состоянии. Оно должно быть не менее 2 МОм.
Правильность принятых режимов пропитки проверяют контрольным вскрытием образцов изделий (якоря, катушек и т.п.). При вскрытии выявляют, нет ли незаполненных лаком или компаундом пустот, «сырого» лака или компаунда, достаточна ли прочность связи лака с обмоткодержателями и обмоткой. После проверки качества пропитки, измерения сопротивления и проверки электрической прочности изоляции якорь направляют на отделку контактной поверхности коллектора (см. с. 224) и динамическую балансировку.
4.5. ТЕКУЩИЙ РЕМОНТ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
При нормальной эксплуатации срок службы аккумуляторной батареи ограничивается выпаданием или вымыванием активной массы и повреждением решеток пластин. Разрушение пластин батареи — естественный процесс, остановить который нельзя, но можно и нужно замедлить разумной организацией технического обслуживания и соблюдением правил ухода. Поэтому все работы, связанные с содержанием батареи от начала ее эксплуатации до замены, носят профилактический характер. К «хирургическому» вмешательству, т. е. вскрытию банок, прибегают только в крайних случаях и то только для лечения наиболее «слабых» элементов.
Учитывая сказанное, Правилами ремонта тепловозов регламентированы следующие профилактические работы по аккумуляторным батареям.
При техническом обслуживании ТО-2 и ТО-3 измеряют уровень электролита, при техническом обслуживании ТО-3, кроме того, определяют его плотность и напряжение каждого элемента, а также сопротивление изоляции батареи относительно корпуса. При текущем ре-246
Рис. 4.43. К измерению уровня (а) и плотности (б) электролита в банке аккумуляторной батареи:
/ — мастика; 2 — крышка; 3 — ареометр
монте ТР-1 к перечисленным работам добавляется восстановительный подзаряд батареи, а через каждые 6—7 мес. — лечебный перезаряд и химический анализ электролита. При текущих ремонтах ТР-2 и ТР-3 батарею снимают с тепловоза для лечебного перезаряда и выполнения других профилактических работ. При капитальном ремонте батарею заменяют новой.
На каждую аккумуляторную батарею заводят журнал («историю болезни»), куда систематически заносят данные, характеризующие состояние каждого элемента батареи от начала эксплуатации. Анализ этих данных дает возможность ставить правильный «диагноз болезни» того или иного элемента и своевременно принимать предупредительные меры.
Ниже излагаются основные требования по уходу за кислотной и щелочной батареями.
Уровень электролита. В каждой банке уровень электролита поддерживают у кислотной батареи на 15 мм выше щитка, лежащего на пластинах, а у щелочной — на 40—50 мм выше верхних кромок сепараторов. Проверяют уровень стеклянной трубкой (рис. 4.43, а). Если он выше нормального, происходит выплескивание электролита и загрязнение поверхности банок, что способствует утечке тока, т. е. саморазряду батареи. При значительном понижении уровня электролита у элементов кислотной батареи происходит сульфатация оголенных частей пластин. Систематическое и значительное понижение уровня электролита в банках указывает на перезаряд батареи, а в отдельных
247
Рис. 4.44. Нагрузочная вилка (а) и схема ее подключения к зажимам банки аккумуляторной батареи (б)
банках—на наличие в них трещин. Уровень электролита доводят до нормального доливкой в банки дистиллированной воды.
Температура электролита. Батарея имеет максимальную емкость при температуре электролита от + 15 до +35° С. При температуре ниже + 15° С затрудняется проникновение электролита в поры активной массы пластин и как следствие получается недозаряд, который, как известно, ведет к уменьшению емкости. При температуре электролита выше +35° С заметно повышается напряжение конца заряда, что ведет к перезаряду бата
реи, т. е. разрушению пластин. Температуру электролита измеряют термометром; максимально допустимая температура + 45° С; разница температур у элементов одной батареи допускается не более + 5° С.
Плотность электролита. У нормально заряженной работающей кислотной батареи плотность электролита при температуре 30 °C поддерживают в пределах 1,24—1,25. Зимой в районах с низкой температурой, чтобы уменьшить вероятность замерзания электролита, его плотность искусственно повышают до 1,26—1,27. У нормально заряженной работающей щелочной батареи плотность электролита при температуре 20° С должна находиться в пределах 1,19—1,21. Плотность электролита измеряют ареометром (рис. 4.43, б): чем ниже плотность, тем глубже погружается поплавок ареометра 3 в электролит, набранный в стеклянный сосуд. Плотность отсчитывают по шкале поплавка ареометра. При отсчете следят, чтобы поплавок не «прилипал» к стенке сосуда. По величине плотности электролита судят о степени заряженности элементов батареи.
Напряжение батареи. Работоспособность батареи или отдельного ее элемента характеризуется постоянством напряжения на зажимах при нормальных нагрузках во внешней цепи. Без нагрузки даже «больной» элемент может показать нормальное напряжение. Поэтому напряжение батареи на тепловозе измеряют при включенном прожекторе и всей осветительной сети, в отдельных случаях и при работающем электродвигателе топливоподкачивающего насоса. Напряжение у исправного и нормально заряженного элемента должно быть у кислотной батареи 2,3—2,4 В, у щелочной батареи 1,65—1,70 В. Напряжение отдельного элемента измеряют нагрузочной вилкой (рис. 4.44). Напряжение элемента после подключения к его зажимам нагрузочной вилки должно оставаться в течение 5 с постоянным и быть не менее 1,8 В у кислотной и 1 В у щелочной батареи.
Резкое падение напряжения в первые секунды измерения свидетельствует о повышенном внутреннем сопротивлении элемента или коротком замыкании пластин.
248
Сопротивление электрической изоляции. Батарея должна быть достаточно хорошо изолирована от корпуса тепловоза, чтобы не происходило утечки тока (саморазряда). Минимально допустимое сопротивление изоляции у новой батареи 50 кОм, измеряют его методом вольтметра. Для этого при полностью отключенной нагрузке измеряют напряжение U на зажимах батареи, иг — между положительным полюсом и «землей» (корпусом тепловоза) и U2 — между отрицательным полюсом и «землей». Сопротивление изоляции батареи
г, г, / и Л
ХЩ+и^ Г
где Rv — внутреннее сопротивление вольтметра. Ом. Желательно, чтобы сопротивление Rv и сопротивление изоляции батареи были примерно равны.
Допускается измерение сопротивления изоляции батареи мегаомметром. Сопротивление изоляции батареи 32ТН-450 или 46ТПЖ-550 должно быть не менее 25 кОм.
Восстановительный подзаряд батареи. Подзаряд необходим для восстановления работоспособности «отстающих» элементов (когда их более 10%) и в том случае, когда заряженная батарея оставалась без действия более пяти суток.
Подзаряд кислотных батарей ведется в таком порядке. Сначала батарею заряжают током 45 А, пока напряжение у большинства элементов не достигнет 2,3—2,4 В. Заряд прекращают на 1—2 ч, после чего вновь дают заряд, но током 20 А в течение 1 ч. Операцию заряда током 20 А с перерывами 1—2 ч повторяют 2—3 раза, пока сразу после включения батареи под заряд не будет наблюдаться бурное «кипение» электролита. В конце подзаряда корректируют уровень электролита.
Подзаряд щелочной батареи ведется током 150 А в течение 2—5 ч.
Лечебный перезаряд. Лечебный перезаряд (разряд-заряд) необходим для того, чтобы включить в работу более глубокие слои активной массы пластин и предотвратить тем самым их разрушение и сульфатацию. Для перезаряда батарею снимают с тепловоза. После ее очистки, проверки уровня, плотности и температуры электролита, напряжения каждого элемента, а также изъятия «тяжелобольных» элементов приступают к лечебному перезаряду.
Кислотную батарею включают на контрольный заряд током 35 А до окончания ее заряда. Признаками окончания заряда являются постоянство напряжения и плотности электролита у всех элементов батареи в течение последних 2 ч заряда и активное «кипение» электролита. После контрольного заряда батарею разряжают током 10-часового режима (45 А), пока напряжение хотя бы на одном-двух элементах не достигнет 1,8 В. После этого батарею вновь заряжают сначала током 65 А до достижения напряжения 2,3 — 2,4 В у большинства элементов, затем ток уменьшают до 35 А и продолжают питать батарею до окончания заряда. Перерыв между концом разряда и началом заряда не должен превышать 2 ч.
Щелочную батарею разряжают нормальной силой тока (НО А) до напряжения 1 В у 10—15% элементов. Выливают электролит из всех банок. Банки тщательно промывают теплой (40—50° С), дистил-249
лированной водой и заливают свежим электролитом. Дают батарее отстояться 12 ч для пропитки активной массы пластин электролитом.
Первый заряд ведется током 150 А в течение 12 ч. Затем батарею разряжают нормальной силой тока, пока напряжение хотя бы в трехчетырех элементах не достигнет 1 В. Затем производят второй (контрольный) заряд-разряд, который ведется аналогично первому, после чего корректируют уровень и плотность электролита и, наконец, заряд током150 А в течение 12 ч.
Во всех случаях заряда или разряда батареи каждые 15—30 мин измеряют и заносят в журнал величины тока, плотности и температуры электролита, напряжения каждого элемента. По окончании процесса контрольного разряда определяют фактическую емкость батареи, равную произведению силы тока разряда на продолжительность разряда (А’Ч). У кислотной батареи измеренную емкость при разряде приводят к емкости при 30° С электролита по формуле
Q —_________£ф______
30 1+0,008 (/—30°) ’
где Сф — емкость, полученная при средней температуре разряда, А«ч;
t — средняя температура электролита при разряде (среднеарифметическая всех измерений), 0 С;
0,008 — температурный коэффициент емкости.
Емкость батареи должна быть не менее 60% номинальной при выпуске из ремонта ТР-2 и не менее 65% при выпуске из ремонта ТР-3.
Восстановление работоспособности «больных» элементов кислотной батареи. К наиболее серьезным повреждениям относятся сульфатация и короткое замыкание пластин.
Сульфатация характеризуется отложением на пластинах плотного слоя крупнозернистого сульфата свинца, который закупоривает поры активной массы пластин, мешает проникновению в них электролита, нарушая, таким образом, течение химических процессов внутри элемента, и одновременно резко повышает их внутреннее электрическое сопротивление.
Для устранения необратимой сульфатации одного элемента или всей батареи их подвергают длительному десульфатационному заряду током, не превышающим 0,25—0,5 нормального зарядного тока при слабом электролите (плотность 1—1,15). Если сульфатация произошла вследствие загрязнения электролита, батарею разряжают, электролит сливают, банки после промывания заполняют свежим электролитом плотностью 1,190—1,200, по истечении 3—4 ч батарею ставят на заряд током нормального режима.
Короткое замыкание пластин — результат разрушения сепараторов, образования шлама между пластинами из-за выпадания активной массы или нароста губчатого свинца на кромках отрицательных пластин. Короткое замыкание устраняют заменой негодных пластин.
Восстановление работоспособности «больных» элементов щелочной батареи. Щелочные батареи работают более надежно, чем кислотные. Поэтому их «больные» элементы лечат, не вскрывая банок, путем промывания банок от шлама, замены негодных изоляционных чехлов и загрязненного электролита.
250
Глава 5
СБОРКА И ИСПЫТАНИЕ ОБЪЕКТА РЕМОНТА
5.1. МЕТОДЫ СБОРКИ
Сборка и испытание являются завершающими этапами технологического процесса ремонта объекта.
Сборка определяется как образование разъемных и неразъемных соединений составных частей изделия с соблюдением схемы сборки, заданных посадок и размерных цепей (ГОСТ 3.1109—73). Размерная цепь представляет собой совокупность размеров, непосредственно участвующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур. Размеры, входящие в размерную цепь, называют ее составляющими звеньями. Звено размерной цепи, являющееся исходным при постановке задачи или получающееся последним в результате ее решения, называется замыкающим звеном.
Под методом сборки понимают совокупность правил достижения заданной точности замыкающего звена размерной цепи при сборке (ГОСТ 23887—79). Точность сборки — это свойство процесса сборки обеспечивать соответствие значений параметров объекта ремонта заданным в нормативно-технической документации. Точность сборки обеспечивается методами полной взаимозаменяемости, неполной взаимозаменяемости, групповой взаимозаменяемости, пригонки и регулирования (ГОСТ 16319—80). Точность сборки зависит от точности размеров сопрягаемых деталей и сборочных единиц, их взаимного положения при сборке, формы сопрягаемых поверхностей, точности средств технологического оснащения, организации производства и т. п.
Установлены следующие методы сборки: полной и с неполной взаимозаменяемостью, с групповой взаимозаменяемостью, с пригонкой, с регулированием и с компенсирующими материалами.
Сборка с полной взаимозаменяемостью предусматривает сборку объекта без какой-либо пригонки деталей. Любую деталь размерной цепи устанавливают или заменяют без пригонки, обеспечивая заданную точность замыкающего звена. Это требует сужения допусков на размеры обработанных поверхностей деталей, что сложно и неэкономично при ремонте. Сборка при ремонте отличается от сборки новых изделий наличием различных по точности групп деталей, т. е. деталей, бывших в работе и имеющих допустимый износ, восстановленных на ремонтном предприятии, и новых, полученных в качестве запасных частей. Поэтому метод полной взаимозаменяемости применяют при изготовлении новых изделий, а в ремонтном производстве для максимального использования деталей, бывших в работе (особенно корпусных), чаще находят применение другие методы сборки.
251
Сборка с неполной взаимозаменяемостью предусматривает некоторое расширение допусков на размеры обработанных поверхностей деталей. При этом заданная точность замыкающего звена размерной цепи достигается у заранее обусловленной части объектов путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений.
Сборка с групповой взаимозаменяемостью предусматривает обеспечение точности замыкающего звена путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, на которые они предварительно рассортированы. Рассортирование деталей по размерным группам производится в пределах поля допуска. При сборке соединяют детали одноименных групп.
Сборка с групповой взаимозаменяемостью применяется при капитальном ремонте буксовых и якорных роликовых подшипников, цилиндро-поршневой сборочной единицы и подшипников коленчатых валов дизелей, прессовых соединений, некоторых сборочных единиц рессорного подвешивания тележек и т. д.
Сборка с регулированием предусматривает достижение точности замыкающего звена изменением размера компенсирующего звена без удаления материала с компенсатора. Изменение размера компенсирующего звена производят или изменением положения одной из деталей путем ее поворота, или линейным перемещением замыкающего звена до достижения требуемого допуска.
Сборка с пригонкой предусматривает обеспечение точности замыкающего звена изменением размера компенсирующего звена путем удаления с компенсатора определенного слоя материала. В качестве примеров применения этого метода можно привести снятие металла с трущейся поверхности вкладышей подшипников коленчатого вала дизеля для достижения нормального зазора «на масло», устранение недопустимой овальности втулки верхней головки шатуна дизеля шабрением и обработкой развертками и т. п.
Сборка с компенсирующими материалами предусматривает достижение точности замыкающего звена применением компенсирующего материала, вводимого в зазор между сопрягаемыми деталями после их установки в требуемом положении.
В качестве компенсирующих материалов могут служить регулировочные кольца, шайбы, прокладки, изготовленные из бумаги, картона, листовой стали и т. п.
Сборка с компенсирующими материалами, регулированием и пригонкой получила широкое распространение в ремонте. До начала сборки любого нового объекта ремонта составляют схему его сборки, которая представляет графическое изображение в виде условных обозначений последовательности сборки объекта или его составной части, начиная с базовой детали или сборочной единицы. Базовой деталью (сборочной единицей) называют деталь (сборочную единицу), с которой начинают сборку объекта ремонта, присоединяя к ней детали или другие сборочные единицы.
В общем виде процесс сборки любого объекта ремонта состоит из следующих этапов: внешней проверки деталей, поступивших на сборку, 252
комплектования, раздельной и общей сборки, контроля качества сборки.
Внешней проверке подвергают все детали, поступающие на сборку. Мелкие повреждения деталей (заусенцы, забоины и т. п.), появившиеся в результате небрежного обращения или транспортирования, устраняют. Масляные каналы, смазочные и резьбовые отверстия деталей очищают и продувают сжатым воздухом. Масляные каналы, кроме того, проверяют магнитной проволокой. Герметизирующие прокладки из бумаги, картона, паронита и резины, как правило, заменяют новыми. Годные прокладки^из красной меди отжигают, а для устранения неровностей обжимают под прессом. Бумажные и картонные прокладки до постановки пропитывают в горячем масле, а паронитовые покрывают лаком герметик или графитовой смазкой.
Комплектованием сборочных единиц деталями называют комплекс работ по их подготовке, подбору и пригонке.
К комплектованию также относятся работы по подбору деталей по массе и балансировке для устранения неуравновешенности вращающихся частей механизмов. Неуравновешенность любой вращающейся сборочной единицы тепловоза может возникнуть как в процессе эксплуатации вследствие неравномерного изнашивания, изгиба, скопления загрязнения в каком-либо одном месте, при утере балансировочного груза, так и в процессе ремонта из-за неправильной обработки деталей или неточной сборки. Неуравновешенность таких сборочных единиц, как коленчатый вал дизеля, якорь электрической машины, карданные валы, ротор турбокомпрессора, чрезвычайно вредна, так как вызывает вибрацию, повышенное изнашивание и ускоренное разрушение многих деталей и особенно деталей подшипников.
Чтобы достигнуть уравновешенности вращающихся сборочных единиц, их подвергают статической или динамической балансировке.
При комплектовании сборочных единиц, особенно при текущем ремонте, ранее работавшие вместе детали и имеющие допускаемые размеры не обезличивают, их устанавливают на прежние места. Вместо заменяемых ставят такие детали (путем подгонки и регулировки), допуски на посадку которых находятся в пределах нормы.
После всех работ по комплектованию детали подобранных комплектов и сборочных единиц маркируют буквами, знаками, цифрами и т. п. согласно требованиям чертежей.
Раздельной сборке подвергаются сборочные единицы двух типов. К первому типу относятся сборочные единицы, обладающие только свойством независимой сборки, например, шатун дизеля, вертикальный вал редуктора, балансир рессорного подвешивания и т. п. Ко второму типу относятся более сложные сборочные единицы, так называемые агрегаты (ГОСТ 18322—78), обладающие свойствами не только независимой сборки, но и полной взаимозаменяемости и самостоятельного выполнения определенной функции в изделиях различного назначения, например топливный и масляный насосы дизеля, тяговый электродвигатель, колесно-моторный блок, редуктор вентилятора и др.
После сборки отдельные агрегаты тепловоза подвергают проверкам и испытаниям для приработки трущихся деталей, проверки подачи, гер
253
метичности соединений и регулировки отдельных параметров. Испытания и проверки ведутся, как правило, на типовых стендах и установках, имитирующих работу испытуемой сборочной единицы на дизеле или тепловозе.
5.2. ПРОВЕРКА ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ
В процессе сборки выполняются различные контрольные операции, связанные с проверкой пространственного положения деталей и сборочных единиц. Многие из этих проверок были рассмотрены при ремонте типовых соединений и сборочных единиц.
Специализированные приборы и приспособления для контроля взаимного положения частей самих деталей и деталей, находящихся в сборочных единицах, разрабатываются проектно-конструкторскими технологическими бюро по ремонту локомотивов МПС. При выполнении многих контрольных операций используют контактный измерительный инструмент. Опорами для вращения контролируемых изделий служат центры станков, подшипники, роликовые опоры, размещаемые на поверхности жесткой контрольной плиты.
Биение изделий (вала, гильзы, диска и т. п.) измеряют индикаторными приспособлениями. Пояса измерений /, II, III (рис. 5.1, а) у цилиндрических деталей для определения радиального биения выбирают произвольно, но их должно быть не менее трех по длине изделия (по концам и середине). Деталь медленно поворачивают на полный оборот, фиксируя показания индикатора через каждые 45 или 90° на круговой диаграмме (рис. 5.1, б). Искомой величиной является наибольшая алгебраическая разность между показаниями индикатора в плоскостях а — а', б — б', в — в', г — г'. В рассматриваемом примере эта разность больше в плоскости в — в'-, 0,08 — (— 0,12) = 0,20 мм.
Торцовое биение определяют при помощи индикатора 2. Оно измеряется на некотором расстоянии от оси вращения. Радиальное биение фиксируется индикаторами 1 и 4. Искомые величины биения подсчитывают аналогично описанному выше. Осевой разбег вала находят по показанию индикатора 3.
Расстояние между осями валов и отверстий измеряют микрометрическими нутромерами, скобами или приспособлениями. Расстояние между осями двух валов (рис. 5.2, а) вычисляют по формуле
\ 2 /
При измерении расстояния между осями двух отверстий в них вставляют технологические валики 5 (рис. 5.2, б).
Непараллельность осей А/г определяют измерением размеров /х и /2 в двух поясах, расположенных на расстоянии /. Угол между осями определяют по формуле
s i i
254
Рис. 5.1. Схемы измерений биения деталей и сборочных единиц:
а — цилиндрического вала; б —круговая диаграмма записей результатов измерений; в — радиального и торцового биения; г •— индикаторное приспособление
Рис. 5.2. Схема измерений расстояния между осями валов и непараллельности осей:
а — расстояния между осями вала якоря и постелей моторно-осевых подшипников тягового электродвигателя; б — непараллельности осей отверстий нижней и верхней головок шатуна дизеля; 1 — труба; 2 — звездочка; 3 — микрометрический нутромер; 4 — технологическая втулка; 5 — технологические валики
255
В данном примере (см. рис. 5.2, б) непараллельность можно определить и по-другому. Для этого проверяемый шатун устанавливают на плите вертикально так, чтобы йх — h2. Разность расстояний 77х и Н2 укажет на непараллельность осей отверстий верхней и нижней головок шатуна. Для проверки скрещивания осей шатун укладывают горизонтально на три призмы так, чтобы т1 = т2. Разность расстояний и Ма укажет на скрещивание осей. Непараллельность осей можно измерять также при помощи двух чувствительных уровней.
Неперпендикулярность осей или плоскостей измеряют индикаторными приспособлениями, калибрами, шаблонами, оптическими приборами (автоколлиматорами с зеркальным мостиком). Индикаторные приспособления для проверки взаимной ориентации корпуса и подшипниковых плит воздуходувки дизеля 2Д100 показаны на рис. 5.3, а. Контрольные трубы 6 и 7 выставляют при помощи регулировочных ножек звездочки 4 в центре отверстий корпуса. При повороте контрольной трубы 7 по показанию индикатора 1 определяют соосность отверстий корпуса и гнезда переднего подшипникового щита 3, а по показаниям индикаторов 8 и 9 — перпендикулярность привалочной плоскости заднего подшипникового щита 5 к оси отверстия корпуса. Параллельность осей отверстий корпуса проверяют уровнем с микрометрическим винтом, укладываемым на поверхностях контрольных труб 6 и 7. Для проверки соосности отверстий корпуса и гнезд заднего подшипникового щита 5 индикаторы 1 и 2 вместе с хомутами 10 укрепляют с противоположной стороны контрольных труб.
Перпендикулярность плоскости Б щеки первой шатунной шейки коленчатого вала дизеля Д100 относительно плоскости А блока проверяют шаблоном 12 (рис. 5.3, б), а радиальное биение фланца 11 пружинной муфты вертикальной передачи относительно оси вала индикатором (рис. 5.3, в).
При определении неперпендикулярности осей отверстий блока под цилиндровые втулки ось постелей подшипников блока принимается за базу, перпендикулярно которой должны располагаться оси отверстий блока под цилиндровые втулки (рис. 5.4). Отклонение этих осей от прямого угла укажет на их неперпендикулярность оси постелей подшипников. Алгебраическая полусумма показаний автоколлиматора 6 в двух положениях вертикального моста 2 дает величину неперпендикулярности осей отверстий блока относительно оси постелей подшипников, а также непараллельности осей отверстий под цилиндровые втулки между собой. После визирования общей оси постелей подшипников блока ближайшую к автоколлиматору визирную марку 4 снимают. Измерения производят, последовательно переставляя вертикальный мост 2 в каждое отверстие блока. Вертикальный мост снабжен зеркалом, имеющим две параллельные друг другу отражающие поверхности [31].
Несоосность осей отверстий и валов выявляют индикаторными приспособлениями, технологическим валом (осями, пальцами), стрункой, оптическими приборами. Как пользуются этими приспособлениями и приборами для измерения несоосности различных деталей и сборочных единиц, показано на рис. 5.3, а и рассказано в гл. 3.
256
Рис. 5.3. Приспособления для измерения несоосности осей, неперпендикулярно-сти осей и плоскостей:
1, 2, 8, 9 — индикаторы; 3 — передний подшипниковый щит воздуходувки дизеля 2Д100; 4 — звездочка; 5 — задний подшипниковый щит; 6, 7 — контрольные трубы; 10— хомут; 11 — . фланец пружинной муфты вертикальной передачи дизеля 2Д100; 12 — шаблон
9
Рис. 5.4. Размещение оптических приборов для измерения неперпендикулярностй осей отверстий под цилиндровые втулки блока дизеля Д50 к оси постелей коренных подшипников коленчатого вала:
Д 4—-визирные марки; 2 — вертикальный мост; 3 — визируемая ось постелей коренных подшипников картера; 5 — зрительная труба; 6 — автоколлиматор; 7 — автоколлимационная ось; 8 — колонна со спаренной оптической системой
Зак. 1284
25?
Непрямолинейность и неплоскостность определяют по световой щели, линейному отклонению, по краске, с помощью сообщающихся сосудов, длиннобазовых уровней (см. с. 171).
5.3. СБОРКА И ИСПЫТАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ
Несмотря на разнообразие конструктивных элементов тепловозов, сборочные работы состоят из небольшого числа повторяющихся операций. К ним прежде всего следует отнести сборку резьбовых и прессовых соединений, сборочных единиц с подшипниками скольжения и качения, зубчатых передач и других типовых сборочных единиц и соединений. Основные требования по сборке типовых сборочных единиц и соединений были подробно рассмотрены в гл. 3 и 4.
В качестве примера рассмотрим сборку и испытание отдельных агрегатов, наиболее характерных в технологическом отношении.
5.3.1. Сборка и испытание форсунки дизеля Д100
Сборку начинают с проверки чистоты деталей. Особое внимание обращают на состояние распылителя. У исправного распылителя прецизионные поверхности иглы и корпуса имеют зеркальный вид с ровным отблеском, с едва заметными штрихами. У такого распылителя игла, вынутая на х/3 длины из корпуса распылителя (наклоненного к горизонту под углом 45°), должна свободно от собственного веса опуститься на свое место при любом повороте вокруг оси.
При комплектовании на один дизель подбирают форсунки, имеющие примерно одинаковую плотность и производительность (пропускную способность).
Последовательность сборки такова. В корпус форсунки (рис. 5.5) опускают сопловой наконечник 13 вместе с прокладкой 14, а затем распылитель в сборе, детали 9, 8, 7 и 6. Ввертывают стакан пружины 3 и опускают в него детали 5 и 4, завертывают пробку 1 совместно с контргайкой 2. При затяжке стакана пружины 3 к ключу прилагают момент, равный 0,07—0,08 Н • м. При большем усилии затяжки возможна деформация деталей, что, как правило, ведет к заеданию (прихватыванию) иглы в корпусе распылителя, а в некоторых случаях и к заеданию толкателя в корпусе целевого фильтра.
Качество сборки форсунки контролируют на типовом стенде (рис. 5.6). На столе 1 стенда смонтированы все его сборочные единицы. Топливо из бака 12 через фильтр 13 поступает в насос 8, в качестве которого применен топливный насос дизеля Д100. При прокачивании насоса ручкой 10 топливо нагнетается в коллектор, откуда по трубопроводу поступает в проверяемую форсунку 3, укрепленную в зажимном устройстве. Зажим состоит из плиты, двух стоек и пневмоцилиндра 7. В плите сделано окно для размещения сменной колодки с установленной в ней форсункой. До начала испытания партии форсунок проверяют герметичность соединений самого стенда.
Проверка работы форсунки на стенде состоит из следующих операций: промывки внутренних полостей форсунки, проверки герметич-258
кости запорного конуса распылителя, определения плотности форсунки, регулировки усилия затяжки пружины, контроля качества распиливания и отсечки топлива. Проверяемую форсунку монтируют в зажимном устройстве стенда.
Чтобы промыть внутренние полости форсунки, ослабляют ее пружину, ручку 10 фиксируют в верхнем положении, включают выключатель// электропривода насоса, краном 5 приводят в действие промывочный аккумулятор 14. Промывку (ведут 1— 2 мин. Отключают электропривод, закрывают кран 5, снимают с защелки рычаг.
Для контроля герметичности запорного конуса распылителя, постепенно ^зажимая пружину форсунки и подкачивая рычагом 10 топливо, создают давление 40 МПа. Такое давление поддерживают в течение 1-—2 мин, периодически подкачивая топливо насосом. Если за
Рис. 5.5. Форсунка дизеля Д100:
1—регулировочная пробка; 2— контргайка; 3 — стакан пружины; 4 — пружина; 5 — тарелка пружины; 6 — толкатель; 7 — прокладка; 8 — щелевой фильтр; 9 — ограничитель подъема иглы; 10— игла; 11 — корпус распылителя; 12 — корпус форсунки; 13 — сопловой наконечник; 14, 15 — прокладки
это время на кончике распылителя не появится капля топлива, то качество притирки иглы к корпусу распылителя считается удовлетворительным. Проверку повторяют дважды.
За плотность форсунки условно принято время падения давления в системе стенда на 5 МПа от начального давления. Определяют это время следующим образом. Ослабив затяжку пружины форсунки, делают несколько впрыскиваний топлива. Затем увеличивают затяжку пружины форсунки, пока давление в системе стенда не достигнет 40 МПа, после чего подкачку топлива прекращают и следят за понижением его давления. По секундомеру засекают время, в течение которого давление топлива в системе стенда понизится с 33 до 28 МПа. Описан-9* 259
Рис. 5.6. Типовой стенд А106.02 для проверки работы форсунки:
1 — стол; 2 — сборник; 3 — проверяемая форсунка; 4 — зажимное устройство; 5, 9 — краны; 6 — манометр; 7 — пневмоцилиндр; 8 — топливный насос; 10 — ручка для прокачивания насоса; 11 — выключатель; 12 — топливный бак; 13 — фильтр; 14 — промывочный аккумулятор;
15 — отстойник; 16 — вентиляционный патрубок
ную операцию повторяют дважды. Полученную плотность сравнивают с плотностью эталонной форсунки. Среднеарифметическое время двух измерений принимается за плотность контролируемой форсунки. Нормы плотности указаны на рис. 5.5.
Усилие затяжки пружины форсунки регулируют поворотом регулировочной пробки таким образом, чтобы при медленном нажатии на рычаг стенда впрыскивание топлива произошло (игла начала подниматься) при давлении 21+0,5 МПа.
Качество распиливания и отсечки топлива форсункой контролируют визуально. Для этого в 1 мин делают примерно 30 равномерных впрыскиваний топлива. Нормально работающая форсунка впрыскивает топливо в туманообразном виде; длина и форма струй (факелов) из всех ее распыливающих отверстий одинакова. Начало и конец каждого впрыскивания сопровождается четким и резким звуком, факел топлива как бы отсекается от распылителя. Кроме того, после 4—6 впрыскиваний на кончике распылителя форсунки не должна появляться капля топлива. Подтекание топлива или «подвпрыскивание» в виде слабых струй указывает на неудовлетворительное распыливание и плохую отсечку топлива форсункой.
260
Признаком правильной сборки форсунки можёТ служить так называемое «дробящее впрыскивание», т. е. когда при медленном опускании рычага стенда происходят частые, следующие один за другим четкие впрыскивания топлива.
5.3.2. Сборка и испытание топливного насоса дизеля Д100
При внешней проверке убеждаются в чистоте деталей^ особенно плунжерной пары и нагнетательного клапана. Плунжер, вынутый на т/3 из гильзы и наклоненный к горизонту под углом 45°, должен плавно опуститься в гильзу при любом повороте вокруг оси.
Чтобы достигн ть устойчивой и равномерной работы цилиндров дизеля на холостом ходу, каждый дизель комплектуют топливными на
сосами одной группы по минимальной подаче. Чтобы уравнять срок службы насосов в эксплуатации, на каждый дизель устанавливают насосы примерно с одинаковой] плотностью (с разницей не более 10 с).
Базовой деталью насоса является его корпус. Собирают насос в таком порядке. Вставляют в корпус гильзу плунжера 10 и фиксируют винтом 11 (рис. 5.7), под винт помещают прокладку 20. Убедившись в том, что гильза не зажата винтом, а свободно перемещается, корпус насоса вставляют в гнездо сборочного стола и монтируют на корпусе приспособление (рис. 5.8). Сдвигают рейку 9 влево до упора, опускают в корпус детали 6 и 5. Передвинув рейку вправо, фиксируют ее винтом 8. Вставляют плунжер 4 в гильзу так, чтобы его шлицевые выступы вошли в пазы зубчатого колеса 6. Помещают в корпус детали 3 и 2. Сжав пружину 3 рычагом приспособления, ставят на место стопорные кольца 1. Поворачивают насос на 180° и размещают в его корпусе детали 12, 13, 14, 15, 18 и 16 (см. рис. 5.7).
О качестве сборки насоса судят по легкости перемещения его рейки и по плотности, контролируемой на типовом стенде (см. рис. 3.45). Чтобы проверить плотность насоса,
Рис. 5.7. Топливный насос дизеля Д100:
1 — стопорное кольцо; 2 — корпус; 3, 17 — тарелки; 4 — пружина плунжера; 5 — плунжер; 6 — зубчатое колесо; 7, 9 — кольца; 8 — рейка в сборе; 10 — гильза плунжера; 11, 19 — винты; 12 — седло клапана; 13, 20 — прокладки; 14 — клапан нагнетательный; 15 — пружина клапана;
16 — фланец; 18 — штуцер нажимной
261
его монтируют на левом стакане стенда. Рейку насоса выставляют на подачу топлива при номинальном режиме. Нажимной штуцер насоса после прокачки топлива закрывают пробкой. Далее процесс проверки плотности собранного насоса ничем не отличается от проверки плотности отдельной плунжерной пары (см. с. 153). Плотность собранного насоса должна быть равна или ниже, но не более чем на 10% плотности плунжерной пары, помещенной в насосе. Изменение плотности обычно вызывается деформацией деталей плунжерной пары из-за неправильного крепления нажимного штуцера и неудовлетворительным контактом между гильзой и корпусом нагнетательного кла
пана.
Проверка и регулировка подачи насоса. Обкатку и проверку подачи насоса осуществляют на типовом стенде А77-03, гидравлическая схема которого представлена на рис. 5.9. В сварном картере стенда на подшипниках скольжения вращается кулачковый вал. В верхней части стенда, на его столе, размещены топливный коллектор, толкатели, к которым крепятся контролируемые насосы, и пеногасители, служащие одновременно опорами для установки форсунок.
На переднем листе стенда сделаны окна для наблюдения за уровнем топлива в мензурках, асположены пульт управления и рукоятка переключения скоростей. В нижней части стенда расположены электродвигатель, соединенный с коробкой скоростей, и топливоподкачивающий насос, а также топливная система и механизм передвижения
Рис. 5.8. Приспособление для разборки и сборки топливного насоса:
1 — стопорное кольцо; 2 — тарелка; 3 — пружина плунжера; 4 — плунжер; 5, 7 — кольца; 6 — зубчатое колесо; 8 — винт;
9 — рейка
желобов и поворота воронок. Электродвигатель через муфту, коробку скоростей и клиноременную передачу приводит во вращение кулачковый вал, который в свою очередь передает движение толкателям и плунжерам топливных насосов. Одновременно приводится в действие и топливоподкачивающий насос, вал которого вращается всегда с постоянной частотой. Для изменения частоты вращения кулачкового вала (6,65 и 14,2 с"1) служит коробка скоростей. После
включения электродвигателя топливо, засасываемое топливоподкачивающим насосом 1 из бака, через фильтры 16 и 2 поступает в топливный коллектор 5, а затем к топливным насосам 7. Избыток топлива через перепускной клапан 6 сливается в бак 14. Топливо, подаваемое насосами, через форсунки 8 попадает в пеногасители 9, откуда через лотки 10 в ванну, а из нее в бак 14.
262
Для измерения, например, максимальной подачи насоса (Qmax) рукоятку переключения коробки скоростей переводят вправо (на 14,2 с"1), включают счетчик оборотов. Он в свою очередь замыкает электромагнит, последний поворачивает лотки 10 в такое положение, при котором топливо будет поступать в желоба 11 и далее в мензурки 12 и 13. После того как кулачковый вал сделает заданное число оборотов (800 ходов плунжера), счетчик оборотов автоматически разъединит цепь электромагнита, лотки возвратятся в прежнее положение и топливо начнет стекать опять в бак. После этого счетчик оборотов выключают.
Чтобы измерить минимальную подачу насоса (Qmin), рукоятку коробки скоростей переводят влево (на 6,65 с""1), рейку насоса сдвигают на 6,5+0*01 мм в сторону уменьшения подачи топлива от положения максимальной подачи, и процесс повторяют. Шкалы мензурок отградуированы на подачу в граммах, соответствующую плотности топлива (г/см3). Цена одного деления равна 1 г.
Рис. 5.9. Гидравлическая схема стенда А77-03 для обкатки и проверки подачи топливных насосов дизеля Д100:
1 — топливоподкачивающий насос; 2, 16 — фильтры; 3 — манометр; 4 — термометр; 5 — топливный коллектор; 6 — перепускной клапан; 7 — топливный насос; 8 — форсунка; 9 — пеногаситель; 10 — лотки; 11 — желоба; 12, 13 — мензурки; 14 — топливный бак; 15 — охлаждающее устройство
Технологический процесс проверки и регулировки подачи насоса состоит из следующих операций: установки насоса на стенде, проверки герметичности нагнетательного клапана насоса, измерения максимальной и минимальной подачи, регулировки подачи, определения пулевой подачи топлива.
Установка насоса на стенде. Насос на стенде устанавливают так же, как и на дизеле, т. е. чтобы подача топлива насосом начиналась за 16 ± Г (2Д100) или 10 ± 1° (10Д100) по углу поворота коленчатого вала до достижения поршнем в. м. т. Для этого нужно, чтобы нерабочий ход плунжера насоса от нижнего положения, когда ролик его толкателя находится на тыльной части кулачка вала, до момента перекрытия головкой плунжера отверстия в его гильзе был 3,6 мм. Это достигается изменением толщины пакета регулировочных прокладок С, помещаемых под корпус насоса.
Размер С находят из выражения:
С - В - К,
263
Рис. 5.10. Размер В топливного насоса дизеля ДЮО
где В — расстояние между опорным буртом корпуса насоса и торцом хвостовика плунжера (рис. 5.10) в том его положении, когда отверстие а гильзы плунжера полностью перекрыто головкой плунжера, мм;
К — расстояние между опорной плоскостью фланца корпуса и торцом стержня толкателя стенда, когда стержень приподнят на 3,6+0’01 мм над тыльной частью кулачка вала стенда, мм. Этот размер выбивается на корпусе стенда против каждого его толкателя.
Размер В контролируемого насоса вычисляют по формуле:
В = (Л — х) + 0,15,
где А — постоянная прибора ПР722-02, равная 56±0,01 мм; х — ход плунжера контролируемого насоса, мм.
Размер х определяют на оптическом приборе ПР722-02, в котором момент перекрытия отверстия а гильзы плунжера фиксируют визуально по исчезновению луча света. Контролируемый топливный насос с найденным размером регулировочных прокладок С монтируют на стенде.
Проверка герметичности нагнетательного клапана. Эта операция выполняется до присоединения к насосу форсунки. Для проверки включают топливоподкачивающий насос стенда. Через кран UI (см. рис. 5.9) выпускают из топливного коллектора стенда воздух. Путем регулировки перепускного клапана 6 создают давление 0,19—0,21 МПа в системе стенда. Рейку насоса сдвигают до упора в сторону уменьшения подачи. Если по истечении 2 мин из отверстия нажимного штуцера насоса топливо не будет вытекать, то герметичность нагнетательного клапана считается удовлетворительной. Утечка топлива будет указывать на плохую притирку клапана или просадку его пружины. После этой проверки топливный насос присоединяют к форсунке. Рукоятку коробки скоростей стенда переводят вправо (на 14,2 с-1) и включают стенд.
Для удаления воздуха из системы стенда рейку насоса медленно передвигают в сторону увеличения подачи топлива (примерно до восьмой риски) и дают возможность стенду поработать не менее 3 мин. Лотки стенда при этом должны быть повернуты на слив топлива в бак.
Об измерении максимальной (Qmax) и минимальной (Qmin) подачи насоса было сказано выше.
Регулировка подачи насоса. Как правило, подачу насоса регулируют передвижением его рейки в ту или другую сторону. При этом изменяется как Qmax, так и Qmjn, однако Qmax можно регулировать в небольших пределах и
364
изменением силы пружины нагнетательного клапана насоса, при этом Qmin практически не меняется.
У топливных насосов дизелей 2Д100 путем регулировки Qniax устанавливают в пределах 288—297 г, а у дизелей 10Д100 — в пределах 425—435 г, a Qmin у насосов обоих дизелей устанавливают в пределах 70—105 г.
Разберем два случая регулировки подачи топливного насоса изменением силы пружины нагнетательного клапана.
1-й случай. Требуется увеличить Qmln (например, когда эта величина меньше 70 г) при нормальном значении Qmax. Для этого уменьшают силу пружины нагнетательного клапана и тем самым снижают Qmax. Затем, сдвигая рейку насоса, увеличивают подачу настолько, чтобы подача Qraax стала нормальной. Как известно, при сдвиге рейки изменяется как Qmax, так и Qmin. В данном случае в результате передвижения рейки увеличится не только Qmax, но и Qmin.
2-й случай. Надо понизить Qmin> например, в случае, когда ее величина больше 105 г. Для этого увеличивают силу пружины нагнетательного клапана и тем самым повышают Qmax. Сдвигом рейки понижают подачу топлива насосом настолько, чтобы подача Qmax была нормальной. При этом, естественно, уменьшится и Qmln.
При увеличении силы пружины нагнетательного клапана остаточное давление в трубке высокого давления (от насоса до иглы форсунки) будет выше давления до затяжки пружины нагнетательного клапана. Прирост давления делает более эффективным ход плунжера, и насос начинает подавать большую порцию топлива. Прирост давления вызывается тем, что при большей затяжке пружины нагнетательный клапан приподнимается над седлом на меньшую величину и за более короткое время.
После отсечки топлива плунжером клапан, описав меньший объем, быстрее возвращается на свое место, преграждая путь обратному перетеканию топлива. Нетрудно представить, что происходит при уменьшении затяжки пружины нагнетательного клапана.
После окончания регулировки подачи насоса упор на его рейке, ограничивающий максимальную подачу, закрепляют окончательно.
Определение положения рейки насоса при полном отсутствии подачи топлива {нулевая подача). Ц.ля этого отсоединяют от насоса форсунку и при вращении кулачкового вала стенда (при 14,2 с-1) постепенно перемещают рейку от упора в сторону уменьшения подачи и замечают момент, когда насос прекращает подачу топлива. Не передвигая рейку насоса, выставляют стрелку, закрепленную на корпусе насоса так, чтобы ее острие расположилось против третьей риски или не доходило до этой риски на 0,5 деления.
При необходимости положение рейки регулируют постановкой шайб между корпусом и стрелкой.
После окончания этих операций все насосы, прошедшие регулировку, сортируют по минимальной подаче на три группы: к I группе относят насосы с Qinin = 70-?80 г; ко II группе — с Qmln = 81 <-90 г и к III группе — с Qmin — 914-105 г.
265
S.3.3. Сборка и испытание масляного насоса дизеля Д100
При комплектовании масляного насоса новыми подшипниковыми планками и зубчатыми колесами необходимо правильно ориентировать подшипниковые планки относительно корпуса насоса, выдержать в пределах норм радиальный зазор между зубчатыми колесами и корпусом насоса, достигнуть качественного зацепления зубьев зубчатых колес.
Для нормальной работы масляного насоса новые подшипниковые планки должны быть ориентированы относительно корпуса таким образом, чтобы оси отверстий под зубчатые колеса в корпусе насоса совпали с осями отверстий в подшипниковых планках. Операция по центровке осуществляется калибрами (технологическими зубчатыми колесами), размещаемыми в корпусе насоса (рис. 5.11). Между этими калибрами и корпусом насоса закладывают листы фольги одинаковой толщины с таким расчетом, чтобы выбрать зазор К между лысками калибров, после чего на цапфы калибров с обеих сторон надевают подшипниковые планки с подшипниками, закрепляют планки гайками и фиксируют каждую планку относительно корпуса насоса постановкой новых конических штифтов. Насос разбирают. Вместо калибров подбирают зубчатые колеса (ведущее и ведомое) так, чтобы радиальный зазор А (рис. 5.12) между колесами и корпусом насоса был в пределах 0,20—0,25 мм. Собирают насос с подобранными колесами, подшипниковыми планками 8 и 17 в сборе с подшипниками и прокладками 10 и 11. Измеряют индикаторным приспособлением осевой разбег Б зубчатых колес в корпусе насоса. При необходимости этот разбег регулируют прокладками 10 и 11, когда разбег превышает 0,25 мм, уменьшают толщину прокладок. Если прокладками не удается уменьшить разбег, то сошлифовывают поверхность К корпуса. Закрепляют подшипниковые планки и фиксируют их коническими штифтами, после чего щупом из-
Рис. 5.11. Калибры (технологические зубчатые колеса) для центровки подшипниковых плит масляного насоса дизеля Д100
266
Рис. 5.12. Масляный насос дизеля Д100:
1 — всасывающий патрубок; 2 — ведущее зубчатое колесо; 3 — нагнетательный патрубок; 4 — поршень; 5 — шарикоподшипник; 6 — роликоподшипник; 7 — крышка; 8 — наружная подшипниковая планка; 9 — прокладка; 10, 11 — регулировочные прокладки; 12 — зубчатый поводок; 13 — гайка; 14 — пружины; 15 — корпус редукционного клапана; 16 — поршень;
/7 — внутренняя подшипниковая планка; 18— ведомое зубчатое колесо
меряют радиальный зазор А, а «выжимкой» — боковой зазор между зубьями колес (см. п. 3.10).
Окончив комплектование, насос разбирают. Перед извлечением зубчатых колес из корпуса у одной пары зубьев, находящихся в зацеплении, ставят керном метки спаренности. Очищают детали и приступают к окончательной сборке.
267
На корпусе насоса укрепляют и фиксируют коническими штифтами подшипниковую планку 17 с прокладкой И. Вставляют в корпус насоса зубчатые колеса 2 и 18 согласно меткам спаренности, монтируют на свои места два подшипника качения 6. Затем последовательно устанавливают на свои места прокладку 10, подшипниковую планку 8, которую фиксируют коническими штифтами, монтируют вторую пару подшипников качения 6, закрепляют их, ставят на место и закрепляют шарикоподшипник 5. Фиксируют коническими штифтами и закрепляют крышку 7 в сборе с поршнем 4. Надевают на цапфу ведущего зубчатого колеса зубчатый поводок 12, после чего собирают редукционный клапан. Основные рекомендации по сборке прессовых соединений, сборочных единиц с подшипниками качения и других типовых соединений приведены в гл. 3. У нормально собранного насоса зубчатые колеса должны легко проворачиваться от приложения момента 16 Н • м.
Собранный насос подвергают обкатке и испытаниям на стенде (рис. 5.13). Масло в расходном баке 1 стенда подогревается паровым теплообменником 2. Задвижки 7 служат для создания разрежения во всасывающем или подпора (противодавления) в нагнетательном трубопроводах.
Обкатывают насос при частотах вращения 11,5—18,3 с-1 в течение 5 мин и при 25,2±0,3 с-1 в течение 10 мин, давлении в нагнетатель-
Рис. 5.13. Принципиальная схема стенда для испытания масляного насоса дизеля:
1 — расходный бак; 2 — паровой теплообменник; 3 — воздушный кран; 4 — впускной клапан; 5 — мерное стекло; 6 — мерный бак; 7 — задвижка; 8 — вентиль; 9 — фильтр; 10 — электродвигатель; 11 — обратный клапан; 12 — тахометр; 13 — испытуемый масляный насос; 14 — привод; 15 — вспомогательный масляный насос
268
ном трубопроводе 0,35—0,5 МПа и разрежении во всасывающем трубопроводе не более 33,3 кПа. Температуру масла в расходном баке поддерживают в пределах 65—85° С. После обкатки регулируют редукционный клапан насоса на открытие при давлении 0,55—0,57 МПа. Герметичность соединений насоса проверяют при давлении в нагнетательном трубопроводе 0,75 МПа в течение 2 мин. «Потение» и течь масла в соединениях насоса устраняют. Подачу насоса проверяют при частоте вращения ведущего зубчатого колеса насоса 25,2+0,16 с-1, давлении масла в нагнетательном трубопроводе 0,5 МПа, разрежении во всасывающем трубопроводе не более 33,3 кПа и температуре масла 75° С. Подача насоса должна быть равна 120 м3/ч.
5.3.4. Сборка и обкатка турбокомпрессора
Сборку турбокомпрессора производят в два этапа: сначала осуществляют досборку его ротора и частичную сборку корпуса, а затем общую сборку.
Досборка ротора. На роторе монтируют половинки лабиринта колеса 18 и теплоизоляционного кожуха 17 с экраном 16 (рис. 5.14). В канавках ротора размещают уплотнительные кольца и обильно покрывают их консистентной (пластичной) смазкой.
Частичная сборка корпуса. В газоприемный корпус монтируют сопловой аппарат и его кожух, а в корпус компрессора — вставку 21. Привалочные плоскости корпусов покрывают лаком Герметик с прокладкой шелковой нити. Нити укладывают на привалочных плоскостях выпускного корпуса 10. Соединяют газоприемный и выпускной корпуса.
Общая сборка. Ротор в сборе опускают в соединенные части корпуса. Прикрепляют винтами половинки лабиринта колеса 18 к выпускному корпусу. На лабиринте колеса укладывают лопатками вверх диффузор 4 так, чтобы он вошел в проточку выпускного корпуса, при этом цилиндрический штифт должен совпасть с отверстием в диффузоре. Между лабиринтом колеса и диффузором помещают резиновое уплотнительное кольцо 5. На диффузор накладывают вставку 3, после чего корпус компрессора опускают на ротор и соединяют с выпускным корпусом. Надевают на конец вала шайбу 22. Крепежные детали надежно стопорят согласно чертежу. Зазоры между деталями турбокомпрессора обеспечиваются подбором деталей при сборке на заводе. Поэтому детали одного турбокомпрессора не обезличивают и ставят при сборке на свои места.
У нормально собранного турбокомпрессора ротор вращается свободно. Контролю подлежат зазор «на масло» в подшипниках, осевой разбег ротора, зазор между колесом компрессора и вставкой 21, лопатками турбинного колеса и кожухом соплового аппарата. В случае необходимости осевой разбег ротора регулируют изменением толщины шайбы 22, зазор между колесом компрессора и вставкой 21 — подбором толщины компенсатора 19, а радиальный зазор между турбинным колесом и кожухом соплового аппарата — наращиванием, слесарномеханической обработкой кожуха или его подбором. Зазор «на масло»
269
Рис. 5.14. Турбокомпрессор:
1 — корпус компрессора; 2 — колесо компрессора; 3 — вставка; 4 — диффузор; 5 — уплотнительное кольцо; 6 — теплоизоляция; 7 — ротор; 8 — кожух соплового аппарата; 9 — турбинное колесо; 10—выпускной корпус; 11 — дроссель; 12 — сопловой аппарат; 13 — газоприемный корпус; 14 — опорный подшипник; 15 — крышка подшипника; 16 — экран; 17 — кожух изоляционный; 18 — лабиринт колеса; 19 — компенсатор; 20 — опорно-упорный подшипник;
21 — вставка; 22 — шайба
в подшипниках устанавливают при их ремонте. Собранный турбокомпрессор обкатывают на стенде при различных частотах вращения ротора.
5J3.5. Общая сборка и испытание дизеля Д100
Сборку дизеля начинают с базовой части — блока. Сборочные работы ведут на стенде (рис. 5.15), позволяющем поворачивать и фиксировать блок под любым углом. Такой стенд создает благоприятные условия для работы, способствует повышению качества сборки и сокращению времени сборочных операций, особенно при укладке коленчатых валов на подшипниках. Установку блока в горизонтальной плоскости контролируют по уровню. При отсутствии поворотного стенда сборку дизеля выполняют при ремонте ТР-3 на жестком (неповорот-270
ном) стенде, а при других видах ремонта частичную разборку и сборку дизеля осуществляют на 'самом тепловозе.
При текущем ремонте каждый дизель комплектуют его же сборочными единицами и деталями, прошедшими соответствующий ремонт. Этим значительно сокращается продолжительность сборки, так как многие процессы, связанные с регулировкой ориентированного положения сборочных единиц друг относительно друга, отпадают или уп
рощаются.
Схема сборки дизель-генератора Д100 приведена на рис. 5.16. Блок дизеля поступает на сборку с установленными цилиндровыми втулками, выпускными коробками и коллекторами, а также плитами жесткости. На блоке монтируют верхнюю и нижнюю часть вертикальной передачи, не соединяя их между собой.
Коленчатые валы поступают на монтажную площадку также в сборе: нижний вал с зубчатым колесом привода вертикальной передачи, антивибратором, эластичным зубчатым колесом привода насосов, муфтой привода тягового генератора; верхний коленчатый вал — с зубчатым колесом привода вертикальной передачи, эластичным зубчатым колесом привода воздуходувки (2Д100) или ведущим фланцем привода центробежного нагнетателя, зубчатым колесом привода кулачковых валов топливных насосов.
Укладку коленчатых валов на подшипники ведут сверху блока. Качество укладки как нижнего, так и верхнего вала на подшипниках контролируют при их нижнем положении, т. е. когда валы покоятся на рабочих (крышечных) вкладышах. После окончания укладки коленчатые валы соединяют между собой вертикальной передачей так, чтобы нижний коленчатый вал опережал верхний вал по углу поворота кривошипа на 16±Г у дизеля
2Д100 и на 10±4°удизеля 10Д100.
При монтаже поршней в сборе с шатунами в цилиндровых втулках регулируют расстояние 1,4±0,2мм от оси форсуночного отверстия цилиндровой втулки до головки нижнего поршня при нахождении последнего в в. м. т. и линейную величину камеры сжатия в пределах 4,4—4,8 мм. Собирают шатунные подшипники коленчатых валов.
Кулачковые валы привода топливных насосов в сборе с зубчатыми колесами укладывают на подшипниках и регулируют осевой разбег валов, после чего верхний коленчатый вал соединяют с кулачковыми валами привода топливных насосов при помощи зубчатых колес по имеющимся на зубчатых колесах меткам (см. рис. 3.65). При
Рис. 5.15. Поворотный стенд для сборки дизеля Д100:
1 — стойка с направляющим роликом; 2 — корпус; 3 — блок дизеля; 4 — съемное полукольцо; 5 — приставная площадка;
6 — электродвигатель с редуктором для поворота корпуса стенда
271
Рис. 5.16. Схема сборки дизель-генератора Д100
отсутствии меток взаимное расположение этих валов регулируют за счет подбора или изменения положения промежуточных зубчатых колес. Затем монтируют коллекторы и трубопроводы масла внутри блока, устанавливают валоповоротный механизм и привод масляного насоса и регулятора.
При установке сборочных единиц механизма управления дизелем добиваются свободного, без заеданий перемещения рычажной передачи. Механизм управления регулируют на нулевую подачу топлива для остановки дизеля выключением топливоподкачивающего насоса и автоматом выключения, а после постановки топливных насосов — на максимальную подачу топлива.
При монтаже на блоке плиты насосов регулируют зацепление зубчатых колес привода масляного и водяного насосов. Одновременно центрируют масляный насос относительно вала его привода технологической втулкой. При соединении воздуходувки (2Д100) с блоком дизеля регулируют зацепление приводных зубчатых колес, а при монтаже центробежного нагнетателя (10Д100) центрируют его соединительный вал с верхним коленчатым валом.
Установив топливные насосы и их толкатели, объединенный регулятор, приступают к окончательной регулировке механизма управления дизелем. После постановки форсунок, сборки топливных и масляных трубопроводов, закрытия различных крышек и люков дизель соединяют с тяговым генератором, а затем подвергают испытаниям (на ремонтном заводе) или монтируют на тепловозе (при ремонте ТР-3). 272
Согласно Правилам ремонта [25] каждый дизель-генератор после капитального ремонта должен пройти обкатку, доводочно-регулировочное испытание в течение 9 ч (2Д100) и 15 ч (1 ОД 100) и сдаточные испытания соответственно в течение 3 и 4 ч на стационарном стенде.
После текущих ремонтов ТР-2 и ТР-3 дизель-генераторы испытывают при реостатных испытаниях тепловоза.
Режимы обкатки, доводочно-регулировочных и сдаточных испытаний дизель-генератора предусматривают постепенный переход от минимальных частот вращения и нагрузок до максимальных. Для выполнения регулировочных и доводочных работ в процессе обкатки допускаются остановки дизеля на определенных режимах. Сдаточные испытания ведутся без остановки дизеля. При этом дизель-генератор должен проработать на максимальной приведенной мощности в течение 1 ч.
В процессе обкатки регулируют частоту вращения коленчатого вала, срабатывание регулятора предельной частоты вращения, давление сжатия в каждом цилиндре, равномерность загрузки цилиндров, приведенную мощность. Определяют удельный расход топлива дизелем. Все параметрические данные дизель-генератора в процессе испытаний фиксируют в журнале испытательной станции.
5.3.6. Сборка и обкатка редуктора вентилятора тепловоза ТЭЗ
Сборку редуктора производят в два этапа: сначала собирают сборочные единицы, обладающие свойствами независимой сборки, а затем выполняют общую сборку.
Сборку полого вала 5 (рис. 5.17) начинают с установки на нем лабиринтной втулки 6 с крышкой 3, после этого последовательно монтируют детали 7, 2, 8 и закрепляют их гайкой. Крышку 3 соединяют с обоймой 2, зажимая одновременно наружное кольцо шарикоподшипника. Напрессовывают на вал зубчатое колесо 11 до упора в бурт вала и втулку до упора в торец зубчатого колеса.
Сборку ведущего вала 10 начинают с напрессовки на втулку 32 шарикоподшипника 4 и закрепления последнего гайкой. Эту сборочную единицу напрессовывают на вал 10 до упора в бурт. В гнездо фланца муфты 31 монтируют самоподжимной сальник. Фланец в сборке надевают на вал. Укрепляют на втулке 32 маслоотбойный диск.
Сборку ведомого вала 29 начинают с напрессовки на вал зубчатого колеса 21 и закрепления его гайкой. Вставляют в гнездо 25 три подшипника качения. Монтируют гнездо с подшипниками на вал, внутренние кольца подшипников стягивают гайкой.
Общую сборку редуктора производят в таком порядке. Полый вал в сборе вставляют в корпус редуктора, напрессовывают на конец вала роликоподшипник 12 до упора в торец зубчатого колеса 11 и закрепляют гайкой, после чего ведущий вал в сборе вставляют в полый вал 5, надевают на конец вала 10 кольцо и монтируют подшипник 15, маслоотбойный диск и распорную втулку. Вставляют в корпус редуктора гнездо 14 с прокладками 16, после чего ставят крышку 18 с прокладками 17 и сальником 19, укрепляют на валу фланец 20. Опускают в ^корпус редуктора ведомый вал в сборе с прокладками 26, ставят крышку
273
Рис. 5.17. Редуктор вентилятора холодильника тепловоза ТЭЗ:
Л 16, 17, 26, 27 — прокладки; 2 — обойма; 3, 18, 28 — крышки; 4, 7, 15, 23 — шарикоподшипники; 5— полый вал; 6 — лабиринтная втулка; 8 — зубчатое колесо; 9 — корпус редуктора; 10 — ведущий вал; 11 — ведущее зубчатое колесо; 12, 22, 24 — роликоподшипники; 13 — стопорная шайба; 14, 25 — гнезда подшипников; 19 — сальник; 20, 35 — фланцы кардана; 21 — ведомое зубчатое колесо; 29 — ведомый вал; 31 — фланец муфты; 32 — втулка; 33 — фрикционное кольцо сцепления; 34 — средний ведущий диск; 35 — диск сцепления; 36 — прижимной диск; 37 — стойка
28 с прокладками 27, укрепляют на валу фланец 30. На шлицевом конце ведущего вала 10 монтируют фрикционное кольцо сцепления 33, а на стойках 37 фланца муфты — средний ведущий диск 34, затем на шлицевой конец ведущего вала надевают диск сцепления 35 и, наконец, к стойкам 37 болтами прикрепляют крышку сцепления в сборе с пружинами и прижимным диском 36.
Боковой зазор между зубьями зубчатых колес регулируют прокладками 26 и 1. Разбег ведущего вала в пределах 0,05—0,10 мм обеспечивают за счет подрезки бурта крышки 18. Наружные кольца подшипников качения 7, 12 и 24 должны быть зажаты, что достигается изменением толщины прокладок, помещаемых под деталями 3, 14 и 28.
Собранный редуктор с фрикционной муфтой подвергают обкатке на стенде в течение 30—40 мин в сборе с вентилятором.
5.3.7. Сборка и испытание тягового электродвигателя ЭД-118А
Комплектование включает следующие основные работы: подбор парных якорных роликовых подшипников, у которых разность радиальных зазоров не превышала 0,10 мм; подбор щеток; подбор к осто-274
ву ранее спаренных с ним подшипниковых щитов, т. е. подшипниковых щитов, с которыми остов обрабатывался совместно на станке.
Досборка якоря. На валу якоря с обеих сторон монтируют по одному уплотнительному кольцу и внутреннему кольцу роликового подшипника.
Сборка остова. До монтажа полюсов опорные поверхности остова под сердечники главных полюсов очищают до металлического блеска от лаков, эмалей и загрязнений.
Сначала в остове монтируют все главные полюсы, а затем добавочные. Между каждым полюсом и остовом помещают пружины или пружинные рамки, а под сердечники добавочных полюсов укладывают, кроме того, диамагнитные прокладки (рис. 5.18). Окончательную затяжку болтов крепления полюсов производят после ориентации полюсов в остове. Полюсы ориентируют в остове так, чтобы:
расстояние между сердечниками диаметрально противоположных полюсов было в пределах нормы;
разность расстояний Б и Бг от геометрической оси горловин остова (рис. 5.19) до сердечника главного полюса не превышала 1,5 мм, а до сердечника добавочного полюса — 1 мм;
разность расстояний от краев узких торцов каждого сердечника любого полюса до геометрической оси горловин остова не превышала 0,5 мм.
Рис. 5.18. Полюсы тягового электродвигателя:
а — главный; б — добавочный; 1 — сердечник; 2 — стержень; 3 — пружинная рамка; 4 — фланец, 5 — изоляция; 6 — проводники тока; 7 — вывод; 8 — изоляционная прокладка; 9 — электроизоляционная замазка; 10 — скоба; //—диамагнитная прокладка
275
Выявленные проверкой недопустимые отклонения от указанных размеров и допусков устраняют постановкой дополнительных прокладок (в том числе и клиновидных) между полюсами и остовом. Ориентированное положение полюсов в остове контролируют при помощи приспособления (см. рис 5.19), стойки 1 которого фиксируются в горловинах остова таким образом, чтобы ось вала 2 и геометрическая ось горловин остова совпали. Измерения ведут микрометрическим нутро-метром.
Межкатушечные соединения монтируют в остове по схеме соединений обмоток с соблюдением рекомендаций по сборке разборных контактных соединений (см. с. 215). Особое внимание при этом обращают на состояние контактных поверхностей выводов катушек полюсов и наконечников межкатушечных соединений. После сборки электрической цепи приступают к проверке полярности и чередования полюсов. Для этого по цепи катушек главных и добавочных полюсов пропускают ток (10—20% номинального значения) в направлении, указанном на электрической схеме машины.
Чередование полюсов определяют магнитной стрелкой, которую подвешивают на короткой тонкой нити и осторожно, во избежание перемагничивания, подносят поочередно к середине сердечника каждого полюса.
У электродвигателя полюсы должны чередоваться так, чтобы по направлению вращения якоря за любым главным полюсом находился одноименный добавочный"(-»-М — п — S — s). При собранной машине магнитную стрелку подносят к головкам полюсных болтов, при этом стрелка покажет полярность, противоположную действительной полярности полюса.
После проверки полярности и чередования полюсов контролируют качество сборки электрических контактных соединений. Окончательно затягивают (при горячих катушках) полюсные болты, проверяют состояние токопроводящих частей остова (см. гл. 4) и приступают к изолированию контактных соединений. Кабели внутри остова скрепляют съемными или постоянными скобами согласно чертежу. Окончив все работы по сборке, внутреннюю поверхность остова, наружные поверхности катушек и межкатушечных соединений1 после повторной очистки покрывают эмалью ГФ-92-ХС. После высыхания эмали монтируют в остове щеткодержатели, удалив из них щетки.
Для предотвращения проникновения влаги или масла внутрь остова головки болтов крепления двух главных (одного верхнего и одного в моторно-осевой части) и двух добавочных полюсов заливают кварцкомпаундом.
Общая сборка тягового электродвигателя. Электродвигатель собирают при горизонтальном положении остова. В гнезда подшипниковых щитов монтируют наружные кольца вместе с роликами ранее подобранных подшипников. Монтируют на остове малый подшипниковый щит 6 (рис. 5.20) пометкам спаренности. Перед установкой щита "горловину ' остова"^ нагревают индукционным нагревателем до 120—140° С. После закрепления подшипниковый щит должен плотно прилегать к остову. Затем другим индуктором нагревают горловину 276
Рис. 5.19. Приспособление для проверки остова тягового электродвигателя
Рис. 5.20. Тяговый электродвигатель ЭД-118А:
/, 22 — смазочные трубки; 2, 17 — крышки подшипников; 3, 19 — роликоподшипники; 4 —» упорное кольцо; 5, 21 — дистанционные кольца; 6 и 16 ~ малый и большой подшипниковые щиты; 7 —коллектор; 8 — щеткодержатель; 9 — якорь; 10 — обмотка якоря; 11, /5 — стекло-бандажи; 12 — сердечник якоря; 13, 14 — добавочный и главный полюсы; 18 — лабиринтное уплотнение; 20 — вал якоря
277
остова со стороны, противоположной коллектору. Надев на вал якоря большой подшипниковый щит 16 и укрепив на валу подъемную скобу (см. рис. 4.1), соблюдая предосторожность, при помощи крана вводят якорь вместе с большим подшипниковым щитом в остов. Закрепляют болтами подшипниковый щит на остове по меткам спаренности. Чтобы предотвратить деформацию гнезд в щитах под якорные подшипники, при подтяжке болтов крепления щитов соблюдают рекомендации по сборке деталей резьбовых соединений (см. п. 3.1).
После закрепления подшипниковых щитов и установки и закрепления крышек мотор но-осевых подшипников на остове контролируют радиальные зазоры в подшипниках и между сердечниками якоря и полюсов, торцовое биение наружных колец обоих роликовых подшипников, радиальное биение коллектора и другие величины и сравнивают их с допускаемыми, приведенными в Правилах ремонта и на рис. 5.20. Осевой разбег якоря в подшипниках регулируют изменением толщины упорной шайбы 4. Заполнив подшипники смазкой, монтируют на свои места детали лабиринтного уплотнения со стороны привода, ставят крышки подшипников.
Регулировка положения щеткодержателей. Безыскровой работы разъемных скользящих поверхностных контактных соединений (щетка-коллектор) можно добиться, смонтировав щеткодержатели в остове так, чтобы промежутки между ними по окружности были одинаковыми (с разницей не более ±1 мм), а щеткодержатели располагались на физической нейтрали, т. е. продольные оси щеток примерно совпадали с осями сердечников главных полюсов (допустимое отклонение 1,8 мм). Необходимую корректировку выполняют, сдвигая полюс.
Положение щеток на нейтрали проверяют индуктивным способом при неподвижном якоре. Для этого собирают схему согласно рис. 5.21. Через обмотку возбуждения 1 пропускают ток, равный примерно 1— 1,5% номинального, что важно для предотвращения электрического пробоя изоляции обмотки экстратоками размыкания. К двум щеткам 2 и 3 соседих щеткодержателей подключают милливольтметр на 45— 60 мВ с нулем посередине шкалы. При положении щеткодержателей па нейтрали в случае периодического размыкания и замыкания цепи рубильником через 5—10 с стрелка прибора отклонится не более чем на 2—3 мВ. Лучше ориентироваться на показания прибора в момент отключения. Изменением положения щеткодержателей добиваются минимального показания прибора. Для проверки правильности найденного нейтрального положения поворачивают якорь в направлении его нормального вращения и снова проверяют нейтраль.
Нижняя плоскость окон каждого щеткодержателя должна быть параллельна образующей коллектора и располагаться перпендикулярно плоскости, проходящей через продольную ось щеток и ось коллектора. Допустимая
Рис. 5.21. Схема подключения приборов для определения положения щеток на физической нейтрали
278
неперпендикулярность этих плоскостей на ширине окна 0,1 мм.
Зазор между нижней плоскостью окон и коллектором должен быть равномерным и
Правильно
Рис. 5.22. К притирке щеток к контактной поверхности коллектора якоря электрической машины
Неправильно
в пределах 2—4 мм. Его допустимое отклонение по длине щеткодержателя до 0,5 мм. Предельный перекос продольной оси щеток по отношению к оси коллектора //4 ширины коллектор-
ной пластины (сбегающие края всех щеток должны располагаться на одной пластине).
Правильная ориентация щеткодержателя обеспечивается за счет его сдвига на кронштейне. От надежности крепления и контровки крепежных деталей щеткодержателей, а также присоединяемых к ним проводов во многом зависит безаварийная работа коллекторно-щеточной
сборочной единицы. Падение крепежных деталей, а в отдельных слу-
чаях и верхнего щеткодержателя на коллектор якоря, как правило, заканчивается аварией машины; происходит это вследствие нарушения требований по сборке резьбовых соединений.
Подбор и притирка щеток. Щетки, устанавливаемые на одну машину, должны быть новые, одной марки или с разницей в высотах не более 5 мм (для текущего ремонта). Желательно машину укомплектовывать щетками не только одной марки, но и изготовления одного завода.
Чтобы обеспечить безыскровую работу тягового электродвигателя, как и других электрических машин тепловоза, необходим надежный контакт между щетками и коллектором и равномерное распределение тока как между щетками, так и по рабочей поверхности каждой щетки. Первое условие обеспечивается чистой и гладкой поверхностью коллектора, правильной ориентацией щеткодержателей, работой щеток с достаточным контактным нажатием и свободным их перемещением (без качки) в окнах щеткодержателей, а также надежным креплением самих щеткодержателей. Второе условие достигается притиркой ще
ток.
Щетки притирают дважды: предварительно по барабану установки, имитирующему коллектор данной машины, а окончательно по «своему» коллектору. Установка для предварительной притирки щеток оснащена штатным щеткодержателем данной машины, барабаном, поверхность которого имеет мелкую насечку, приводом и отсасывающей вентиляций. Частота вращения барабана 0,25—0,33 с”1. Окончательную притирку ведут по «своему» коллектору при помощи мелкой шлифовальной шкурки, протягиваемой под щетками в направлении вращения якоря. При этом шлифовальная шкурка должна обхватывать часть коллектора по окружности (рис. 5.22), а щетки должны плотно прилегать к поверхности коллектора. Это обеспечит доброкачественность притирки щеток без «съедания» их кромок.
Практикуют и другой способ притирки щеток по месту. Одну из дорожек между медными пластинами коллектора углубляют дополни-
279
тельно на 5—8 мм. Коллектор обхватывают шкуркой, края которой, закладывают с некоторым натяжением в углубленную дорожку и фик сируют деревянной палочкой. Поворачивая якорь по ходу, осуществляют притирку.
После притирки щеток машину тщательно продувают воздухом. Рабочие контактные поверхности нормально притертых щеток после 20—30-минутной работы становятся блестящими, а^после 3—5-часо-вой работы — зеркальными. После притирки гибкие выводы щеток надежно укрепляют на корпусе щеткодержателя. Оборванные, плохо заделанные в щетке или плохо укрепленные гибкие выводы часто служат причиной повреждения коллектора и появления кругового огня. Болтики, крепящие гибкие выводы, и проводники должны быть надежно застопорены.
Регулировку контактного нажатия Р лучше всего вести по технологической щетке до постановки щеткодержателя на машину. При регулировке силы пружины щеткодержателя тягового электродвигателя и тягового генератора используются технологические щетки высотой 43—45 мм, что соответствует высоте щеток со средним износом. Если сила пружины отрегулирована по технологической щетке, отпадает необходимость подрегулировки контактного нажатия в процессе эксплуатации как в случае предельного износа щетки, так и при^по-становке новой, .так как контактное нажатие на щетку будет находиться в пределах допускаемых норм.
Разница в контактном нажатии щеток одного щеткодержателя допускается не более 3 Н. Контактное нажатие измеряют динамометром.
Контроль качества сборки и стендовые испытания. Стендовые испытания тяговых электродвигателей предусматривают проверку сопротивления изоляции и активного сопротивления проводников обмоток в холодном состоянии, обкатку на холостом ходу, проверку на нагревание, частоты вращения и реверсирования, проверку на повышенную частоту вращения, коммутации, испытание электрической прочности изоляции. Контрольные проверки и испытания тяговых электродвигателей ведутся на типовых стендах.
Обкатка на холостом ходу необходима для проверки степени нагрева коллектора от трения щеток, работы подшипников, уравновешенности машины, а также для приработки щеток по коллектору. Обкатка ведется на двух режимах: в течение 30 мин при частоте вращения 10 с-1 и в течение 1 ч при частоте вращения 38,2 с"1 без подачи охлаждающего воздуха. Вибрация измеряется по ГОСТ 12379—75* на подшипниковом щите в верхней точке со стороны коллектора и привода при частоте вращения 38,2 с'1. Допустимая вибрация (7эф = 4 мм/с. Большая величина указывает на неудовлетворительную балансировку якоря.
Работу якорных подшипников оценивают по шуму и нагреву. Прослушивание работы подшипников ведут слуховыми аппаратами. Нормально подшипники должны работать с ровным, еле уловимым шумом. Температура подшипников, измеряемая термометром или термопарой, не должна превышать температуру окружающей среды более чем на 55° С. Чрезмерный нагрев или ненормальный шум, наблюдаемый при 280
работе подшипников, свидетельствует о различных нарушениях, допущенных при сборке (малом радиальном зазоре или разбеге якоря, защемлении роликов, попадания грязи и т. п.).
Качество приработки щеток проверяют выборочно. У хорошо приработанной щетки контактная поверхность (не менее 75% площади) имеет блестящий вид с почти незаметными рисками.
Проверка на нагревание производится для испытания тепловой «прочности» машины. Проверка ведется методом возвратной работы. Сущность этого метода заключается в том, что два однотипных тяговых электродвигателя соединяют электрически и механически. Один из них работает в режиме двигателя, а другой — в режиме генератора. Электрическая энергия, вырабатываемая генератором, потребляется испытуемым тяговым электродвигателем, а последний в свою очередь расходует механическую энергию на вращение генератора. Потери в испытуемых машинах покрываются за счет энергии,1 получаемой извне. Линейный генератор восполняет механические, магнитные и добавочные потери, а вольтодобавочная машина — электрические потери. Испытуемые тяговые электродвигатели соединяют между собой полумуфтами; их остовы опираются на технологические оси и дополнительно укрепляются на постаменте^стенда.
Испытание на нагрев ведется без подачи воздуха для охлаждения машины, но при открытых смотровых люках остова в течение 1 ч (в обоих направлениях вращения по 30 мин) при токе 575 А и напряжении 470 В. Испытательные значения силы тока и напряжения устанавливают, регулируя напряжение вольтодобавочной машины и линейного генератора стенда.
После работы тяговых электродвигателей на указанных режимах измеряют активное сопротивление проводников токопроводящих частей (якоря, главных и добавочных полюсов), температуру коллектора и подшипников.
Активное сопротивление проводников токопроводящих частей измеряют методом сопротивления. Превышение температуры обмоток 0° С над температурой окружающей среды находят по формуле
0 = ^5 (235+ Q + (^-?B),
Гх
где /в — температура окружающего воздуха;
— температура обмотки в холодном состоянии;
гх — активное сопротивление обмотки в холодном состоянии;
гн — активное сопротивление обмотки в нагретом состоянии в конце испытания на нагревание.
Температуру коллектора и якорных подшипников измеряют техническим термометром. Для измерения температуры окружающей среды на уровне вала якоря устанавливают термометры так, чтобы они не омывались струей теплого воздуха, выходящего из машины, и находились от нее на расстоянии 1—2 м.
Допустимое превышение температуры отдельных частей тяговых электродвигателей ЭД-118А"по отношению к температуре окружающего воздуха не должно превышать: обмотки якоря — 140° С, обмотки 281
полюсов — 155° С, коллектора — 95° С. Предельно допустимая температура подшипников — 100° С.
Проверка частоты вращения и реверсирования производится сразу после окончания испытания на нагревание при номинальном режиме — силе тока 720 А и напряжении 463 В, при вращении якоря в обе стороны. Отклонение частоты вращения от номинального значения (9,75 с”1) не должно превышать ±3%, а разность между частотой вращения в одну и другую сторону (от среднеарифметического обеих частот вращения) должна быть не более 4%.
Испытание на повышенную частоту вращения выполняется для проверки механической прочности отдельных частей машины. Проверка ведется на холостом ходу машины в течение 2 мин при частоте вращения якоря, превышающей максимальную, гарантированную заводом-изготовителем (38,2 с-1) не менее чем на 25%, т. е. при частоте вращения 47,7 с"1.
После испытания в машине не должно быть повреждений, препятствующих нормальному функционированию, — ослабления и размотки бандажей якоря, выпадания коллекторных пластин, повреждения подшипников ит. п.
Проверка коммутации (качества токосъема) производится при вращении в обе стороны по 30 с при силе тока 1100 А и напряжении 303 В.
Допустимая степень коммутации 1г/2, т. е. такая, при которой происходит слабое искрение под большей частью щеток (примерно у половины щеток). При плохой коммутации обращают внимание на правильность установки щеткодержателей, состояние контактной поверхности коллектора якоря, качество щеток и их притирки, величину контактного нажатия на щетки и т. д. Степень искрения щеток определяют визуально или индикатором искрения.
5.3.8. Сборка колесно-моторного блока
После внешнего осмотра деталей и сборочных единиц (колесных пар с буксами и тяговых электродвигателей), поступивших на сборку, приступают к комплектованию колесно-моторного блока, а именно:
подбору и подгонке вкладышей моторно-осевых подшипников для обеспечения нормальных зазоров «на масло», натяга и прилегания вкладышей к постелям, осевого разбега электродвигателя на оси колесной пары;
подбору деталей тягового редуктора для достижения нормального зацепления зубьев зубчатой передачи;
подбору частей кожуха тягового редуктора.
Подбор и подгонка вкладышей моторно-осевых подшипников производятся таким образом, чтобы зазор в подшипниках был минимально допустимым (рис. 5.23), а разница в зазорах «на масло» в подшипниках одного колесно-моторного блока не превышала 0,3 мм.
Запасные вкладыши поставляют с пригоночными ремонтными размерами для возможности их пригонки по шейке оси колесной пары и постелями остова электродвигателя. Обработку наружной и внутренней поверхности парных вкладышей ведут согласно чертежу с одной 282
Рис. 5.23. Моторно-осевой подшипник тягового электродвигателя ЭД-118А:
1, 3 — вкладыши; 2— остов электродвигателя; 4 — корпус польстера; 5 — крышка; 6 — крышка подшипника
установки и таким образом, чтобы был получен необходимый натяг и минимально допустимый зазор «на масло» в подшипнике.
После механической обработки вкладыши подгоняют (пришабривают) по шейке колесной пары и постелям остова электродвигателя. Натяг бывших в работе вкладышей, но годных к дальнейшей эксплуатации по зазору «на масло» в подшипнике восстанавливают наплавкой торцов в плоскости разъема или наращиванием тыльной части. Нельзя с этой целью ставить под вкладыши или между их торцами прокладки.
Приблизительно о величине натяга можно судить по суммарному зазору С между крышкой подшипника и остовом электродвигателя, когда гайки крепления крышки затянуты и вкладыши плотно прижаты друг к другу. Величину натяга вкладышей определяют также путем обмера деталей.
Осевой разбег электродвигателя на колесной паре в пределах 1 — 2,6 мм регулируют за счет наплавки или снятия металла с торцов бурта вкладышей; при этом несовпадение торцов зубчатых колес тягового редуктора допускается не более 3 мм.
У полностью собранного моторно-осевого подшипника зазоры между крышкой, остовом и вкладышами, а также в плоскости разъема вкладышей не допускаются (щуп 0,03 мм не должен проходить более чем на 20 мм). Зазор в подшипнике «на масло» измеряют щупом только в рабочем положении тягового электродвигателя на колесной паре.
Подбор зубчатых колес тягового редуктора из колес, бывших в работе, при капитальном ремонте не допускается. При текущем ремонте ранее работавшие в паре зубчатые колеса тягового редуктора с до-283
Рис. 5.24. Стенд для обкатки колесно-моторного блока тепловоза:
/ — коромысло с грузом; 2 — рессорная стойка; 3 — домкрат; 4 — подбуксовая стойка; 5 — указатель; 6 — привод домкратов; 7 — ролик
пустимым износом зубьев оставляют, т. е. тяговый электродвигатель с насаженным на валу^зубчатым колесом соединяют с той колесной парой, с которой обработал до ремонта. Ведущее зубчатое колесо заменяют только при его браковке. При невозможности сохранения «зубчатой пары» другую, новую пару подбирают с примерно одинаковым износом зубьев. Колесную пару с новым ведомым зубчатым колесом комплектуют только с новым ведущим зубчатым колесом или колесом, имеющим износ не более 0,5 мм.
У нового редуктора боковой зазор между зубьями зубчатой передачи выдерживают в пределах 0,3—0,9 мм, а у старого зазор допускается до 6 мм. Регулируют боковой зазор за счет толщины вкладышей моторно-осевого подшипника. Измеряют зазор щупом по нескошенной стороне зубьев. Проверка качества зацепления зубьев, а также технологический процесс подгонки зубчатого колеса по конусной части вала якоря и его монтаж подробно описаны в гл. 3.
Общая сборка колесно-моторного блока с ранее укомплектованными частями ведется следующим образом. Устанавливают тяговый электродвигатель на подставке постелями моторно-осевых подшипников вверх. В постелях остова размещают согласно маркировке шпонки, вкладыши 1 (см. рис. 5.23). Приподняв колесную^пару краном, укладывают ее на вкладышах. Затем на шейки оси колесной пары помещают вторые вкладыши также в соответствии с маркировкой, кожухи монтируют на остове крышки подшипников. Внутрь крышки каждого подшипника (в корпус польстера) ставят коробку с фитилями и закрывают крышку 5. После окончательной затяжки болтов крепления крышек подшипников проверяют качество сборки (измеряют осевой разбег колесной пары и зазор «на масло» в подшипниках), проверяют качество зацепления зубчатой передачи тягового редуктора. При необходимости производят регулировочные работы, как это было сказано несколько выше при описании комплектования деталей.
После контрольных операций тяговый редуктор закрывают кожухом. Установленный кожух не должен касаться вращающихся частей. Открытую часть второго мотор но-осевого подшипника закрывают уплот-284
нительным кольцом. Колесная пара собранного колесно-моторного блока должна провертываться от руки.
Собранный колесно-моторный блок помещают на обкаточный стенд (рис. 5.24). Моторно-осевые и буксовые подшипники заполняют смазкой. Продолжительность обкатки 1 ч, по 30 мин в каждую сторону. Обкатку блока начинают с малых частот вращения якоря электродвигателя при нагрузке на буксу 10 кН, а затем частоту вращения постепенно увеличивают до 3,2—4,2 в секунду, а нагрузку на буксу — до 40 кН. Работа передачи должна быть плавной, без рывков и заклиниваний; якорные, буксовые и моторно-осевые подшипники не должны нагреваться более чем на 55° С выше температуры окружающей среды. Необходимое усилие на буксы колесной пары создается винтовым домкратом 3. Усилие контролируют по шкале, нанесенной на угольник, и указателю 5, связанному с коромыслом 1.
5.3.9. Сборка тележки тепловоза
После внешнего осмотра деталей и сборочных единиц, поступивших на сборку, приступают к комплектованию тележек. Комплектуют каждую тележку деталями и сборочными единицами таким образом, чтобы:
разница в диаметрах колесных пар не превышала 10 мм;
зазоры между буксами и вырезами рамы у челюстных тележек находились в пределах допускаемых норм;
разница в высоте одноименных витых пружин рессорного подвешивания не превышала норму (2%);
листовые рессоры были одной группы жесткости;
парные балансиры рессорного подвешивания челюстной тележки были подобраны по маркировке;
предварительно отрегулированные осевые разбеги колесных пар в буксах бесчелюстных тележек были в пределах нормы;
разница в высоте опорно-возвращающих устройств не превышала 2 мм.
Сборка челюстной тележки. Сборку ведут в такой последовательности. Монтируют на раме тележки рессорное подвешивание, рычажную передачу и воздухопровод тормоза, опорно-возвращающие устройства, пружинную подвеску тяговых электродвигателей, соединяют раму в сборе с колесно-моторными блоками, регулируют ориентированное положение колесных пар в раме тележки.
Сборку рессорного подвешивания начинают со сборочных единиц опор пружин 22 и подвесок рессор 18 (рис. 5.25). Затем, зачалив опору пружины в сборе с листовой рессорой 2, подвешивают ее на предохранительных скобах 21 на раме тележки. Ставят на свои места детали 5, 12 и 10. На концах листовой рессоры укладывают подвески рессор 18 в сборе с опорами 20. Помещают на каждую буксу парные балансиры 1 и соединяют их валиком 5 с подвеской рессоры 18. Вставляют в паз рамы головку подвески рессоры 3 и валиком 5 соединяют между собой подвеску рессоры 3, балансиры 1 и раму тележки. После этого навешивают на стержень 7 верхнюю тарелку пружины и детали 8, 9,
Рис. 5.25. Рессорное подвешивание челюстной тележки:
1 — балансир; 2 — рессора; 3 — головки подвески рессоры; 4, 16, 17 — втулки; 5, 15, 19 — валики; 6 — распорная втулка; 7 — стержень; 8— пружина; 9 — тарелка; 10 — упругая шайба; 11, /3 — подкладки; 12 — опора пружины верхняя; 14, 22 — опоры пружин; 18 — подвеска рессорная; 20 — опора рессоры; 21 — предохранительная скоба
10 и 11\ на конец стержня навертывают гайку. Стягивают и затем вставляют между кронштейнами рамы пружинные подвески тяговых электродвигателей. Балансиры 1 располагают на буксах так, чтобы бурты их втулок были обращены в сторону рессорных подвесок, а валики шарниров — смазочными ниппелями наружу. Все гайки валиков надежно стопорят.
Сборку рычажной передачи и воздухопровода тормоза ведут в таком порядке. Закрепляют на раме тормозные цилиндры, подвески с тормозными колодками, монтируют рычаги, соединяющие тормозные цилиндры с винтовыми стяжками, ставят на раму балансиры и соединяют их тягами, помещают на балансиры вилки и соединяют их с балансирами и рычагами. Рычаги и подвески скрепляют винтовыми стяжками, монтируют на раме предохранительные скобы и затем к тормозным цилиндрам присоединяют балансиры и трубопровод. Регулируют зазор между бандажами колесных пар и тормозными колодками в пределах 5—9 мм и выход штоков тормозных цилиндров в пределах 75— 100 мм.
Правильно собранная рычажная передача тормоза должна свободно перемещаться в шарнирных звеньях. Валики, расположенные вер-286 *
тикально, ставят головками вверх, а расположенные горизонтально — так, чтобы шайбы и шплинты их были обращены наружу. Рычаги, тяги, рессоры и другие части, разъединение которых может угрожать безопасности движения, должны иметь предохранительные устройства, предусмотренные чертежом.
Собранную рычажную передачу тормоза испытывают в заторможенном состоянии при давлении воздуха в тормозных цилиндрах 0,6 МПа.
Каждое опорно-возвращающее устройство монтируют на раме тележки таким образом, чтобы риска на его корпусе совпала с риской на поверхности рамы, а разность расстояний между центром гнезда шкворневой балки и центрами опорно-возвращающих устройств составляла не более 1 мм. Опоры заполняют смазкой и укрепляют на них хомутами защитные чехлы.
Пружинную подвеску каждого тягового электродвигателя размещают между носиками кронштейнов подвески, предварительно сжав пружины стяжными болтами.
Соединение рамы тележки в сборе с колесно-моторными блоками. Колесно-моторные блоки устанавливают на подъемнике (рис. 5.26) так, чтобы упоры винтов подъемника 2 вошли во впадины приливов каждого тягового электродвигателя. Каждую колесную пару и буксы заклинивают от проворачивания. Затем от электродвигателя 1 через редукторы 3 винтами подъемника поворачивают тяговые электродвигатели вокруг осей колесных пар так, чтобы нижняя поверхность остова расположилась под углом 17—20° к горизонту. После этих операций раму тележки в сборе мостовым краном начинают опускать на колесномоторные блоки до тех пор, пока пружинные подвески 4, размещенные на раме, не сядут на носики приливов остовов электродвигателей, а буксы не войдут в буксовые вырезы рамы. Одновременно с рамой тележки начинают опускать и тяговые электродвигатели подъемником
Рис. 5.26. Подъемник типа А494 для поддержания тяговых электродвигателей при разборке и сборке тележек тепловоза
£87
Рис. 5.27. к регулировке свободного осевого разбега колесной пары в буксах челюстной тележки
до тех пор, пока рама полностью не сядет на буксы. После этого ставят на место по меткам подбуксовые струнки, монтируют воздушные и песочные трубы, соединяют концы выводных кабелей тяговых электродвигателей, отвертывают гайки стяжных болтов пружинных подвесок тяговых электродвигателей до упора в шплинты и т. д.
Патрубки песочных труб устанавливают таким образом, чтобы они были направлены вдоль рельсов, отстояли от их головок на 50—65 мм и не касались бандажей и рычажной передачи тормоза.
Регулировку ориентированного положения колесных пар в раме тележки выполняют так, чтобы:
середины осей колесных пар совпадали с продольной осью рамы тележки, т. е. колесные пары были ориентированы симметрично продольной оси рамы тележки;
свободный разбег в буксах крайних колесных пар составлял 3+1 мм, а разбег средней колесной пары — 28+1 мм;
оси колесных пар были перпендикулярны продольной оси рамы.
Симметричность расположения колесных пар относительно продольной оси рамы тележки достигается постановкой между’крышкой буксы и осевым упором дополнительных «меченых» прокладок (с двумя отверстиями диаметром 10 мм).
Толщину «меченых» прокладок находят таким образом: сдвигают буксы колесной пары до упора в торец оси (рис. 5.27), измеряют размер А у каждой буксы. Из большего размера А вычитают меньший. Разность этих размеров и будет толщиной «меченых» прокладок/См, нужных для постановки на ту сторону, где размер А окажется большим.
К Осевой разбег колесных пар в буксах регулируют прокладками, устанавливаемыми между передней крышкой каждой буксы и осевым упором. Суммарную толщину регулировочных прокладок /Сс, устанавливаемых у букс одной колесной пары, находят из формул: для средней колесной пары
Kcc-28+1— (a + b + c + dy,
для крайней колесной пары
/<ск = 3+1 - (а 4- Ь + с + d), где а, b — зазоры между рабочими поверхностями узких наличников буксы и буксового выреза рамы тележки соответственно с правой и левой стороны рамы, мм;
с, d — зазоры между осевым упором буксы и торцом оси колесной пары соответственно с правой и левой стороны рамы, мм,
286
Зазоры end — это алгебраическая разность размеров М и Н, т. е. высоты осевого упора и расстояния между торцами крышки и оси колесной пары. Размеры М и Н находят непосредственным измерением.
Толщина регулировочных прокладок у правой и левой буксы одной колесной пары (за вычетом толщины «меченых» прокладок)
ЕГ __ IZ ___ --Км
Г'пр ^-лев 2 *
Допустимая разность толщин 0,5 мм. При этом «меченые» прокладки ставят только на ту буксу, где они были установлены до регулировки осевого разбега колесной пары.
После окончательной сборки и регулировки осевых разбегов колесных пар тележки подкатывают под тепловоз. Контроль качества сборки дополнительно производится при путевых испытаниях тепловоза. Правильность комплектования деталей и сборки рессорного подвешивания тележек контролируют после обкатки тепловоз а на путях и постановки его на прямой горизонтальный (невелированный) участок пути.
У нормально собранных челюстных тележек листовые рессоры и балансиры должны располагаться горизонтально. Разность расстояний а (см. рис. 5.25) у полностью экипированного или неэкипирован-ного тепловоза допускается не более 30 мм. Расстояние а регулируют за счет высоты сменных опор буксы под балансиры и постановки прокладки толщиной до 5 мм между опорой пружины 12 и рамой тележки. Выполнять эту регулировку изменением плеч балансиров запрещается. Непараллельность балансиров и рамы тележки в горизонтальной плоскости допускается до 8 мм, а минимальный зазор между концами балансиров и рамой тележки 3 мм. Зазор между верхней частью буксы и рамой тележки полностью экипированного тепловоза должен быть в пределах 40—50 мм.
Сборка бесчелюстной тележки. Тележку собирают в таком порядке: на раме тележки монтируют буксовые поводки, рычажную передачу и воздухопровод тормоза, опорно-возвращающие устройства. Регулируют осевые разбеги колесных пар в буксах и соединяют раму тележки в сборе с колесно-моторными блоками. Устанавливают на раме тележки фрикционные гасители.
'"Для монтажа верхних буксовых поводков на раме тележки заводят концы длинного валикаГв гнезда кронштейнов рамы, закрепляют валик стяжными’болтами, головки болтов стопорят вязальной проволокой.
' ' Сборку рычажной передачи тормоза'начинают с постановки на раме тележки тормозных цилиндров 3 (рис. 5.28). Затем последовательно монтируют рычаги подвесок тормозных 'колодок' 1 и 12, горизонтальные балансиры 8, верхние вилки 6, стяжки 5, триангел и 7. Сборочные71 единицы рычажной передачи между"собой и с кронштейнами рамы тележки соединяют валиками. Собирают’~воздухопровод тормоза и песочные трубы. Опорно-возвращающие устройства на раме тележки^"монтируют так же, как и на "раме челюстной тележки.
Ю 3»к. 1284 289
Регулировку осевого разбега колесной пары производят после монтажа на колесной паре поводковых букс. Для проверки разбегов буксы сдвигают по шейкам оси колесной пары до соприкосновения осевых упоров с торцами оси колесной пары. Измеряют размеры А, Б и В (рис. 5.29). Определяют толщину прокладок Кл и Ка, помещаемых под осевые упоры левой и правой буксы
К
л
A—l—Б+В „ А — 1 + Б—В
----2---; Кп =----2---
где А — расстояние между внутренними поверхностями под установку поводков левой и правой буксы, мм;
В, Б — расстояние от внутренней поверхности под установку поводков соответственно левой и правой буксы до внутренней поверхности бандажа, мм;
I = 1974 — 3 = 1971 мм — для крайних колесных пар;
I = 1974 — 28 = 1946 мм — для средней колесной пары.
Осевые разбеги колесных пар в поводковых буксах на тепловозах последних выпусков не регулируются, а обеспечиваются конструктивно.
Рис. 5.28. Рычажная передача бесчелюстной тележки:
1, 12 — рычаги подвесок тормозных колодок; 2 — тормозная колодка; 3 — тормозной цилиндр; 4 — балансир ручного тормоза; 5 —стяжка; 6 —верхняя вилка; 7 — триангель; 8 — горизонтальный балансир; 9 — шток тормозного цилиндра; 10 — скоба; 11 — тяга
290
Рис. 5.29. К регулировке осевого разбега колесной пары в буксах бесчелюстной тележки
Соединение '^собранной ра-мытележки с колесно-моторными блоками. Между. носика -ми кронштейнов подвески ^рамы тележки вставляют £пру-жинные подвески тяговых электродвигателей, предварительно стянув пружины стяжными болтами. Колесно-моторные блоки устанавливают на подъемнике (см. рис. 5.26). На крыльях корпуса каждой буксы размещают ранее подобранные и предварительно
стянутые технологическими болтами пружинные комплекты с опорами и пластинами. При опускании рамы тележки на колесно-моторные блоки соблюдают те же условия, что и при соединении челюстной тележки с колесно-моторными блоками. , ж
После проверки правильности посадки на место пружин рессорного подвешивания заводят концы короткого валика верхних буксовых поводков в гнезда корпусов букс и предварительно закрепляют их болтами. Вывертывают технологические болты и распускают пружинные комплекты. Отвертывают гайки стяжных болтов пружинных подвесок тяговых электродвигателей до упора в шплинты. Монтируют последовательно короткие валики нижних буксовых поводков в гнездах корпусов букс, а затем длинные валики в гнездах рамы тележки. Зазор между хвостовиками валиков буксовых поводков и дном гнезда допускается не менее 1 мм. После монтажа валиков ставят на свои места винтовые тяги И и скобы 10 рычажной передачи тормоза (см. рис. 5.28) и регулируют зазор между тормозными колодками и бандажами колесных пар 7±2 мм. Собирают фрикционные гасители колебаний.
Правильность сборки рессорных комплектов бесчелюстных тележек можно установить лишь после подкатки тележек под тепловоз и взвешивания тепловоза по величинам нагрузок от осей колесных пар на рельсы. При необходимости регулировку рессорного подвешивания производят изменением числа регулировочных прокладок, помещаемых между рамой тележки и рессорными комплектами.
5.3.10. Общая сборка тепловоза. Центровка валов
Сборка ведется последовательно-параллельным методом на поточной линии с периодическим передвижением секции тепловоза по сборочным позициям (рис. 5.30). На каждой позиции выполняется определенный объем работ, предусмотренный сетевым графиком.
Наиболее трудоемки работы по монтажу тягового генератора на раме дизель-генератора, дизель-генератора на раме тепловоза, агрегатов вспомогательного оборудования — редукторов, компрессора, двухмашинного агрегата и др. Это объясняется необходимостью центровки соединяемых валов перечисленных агрегатов для того, чтобы 10’ 291
достичь их соосности. Как показала практика эксплуатации тепловозов, преждевременный выход из строя подшипников, соединительных звеньев валопроводов, возникновение трещин в корпусных деталях и т. п. нередко являются следствием несоосности валов.
Возможны три случая несовпадения осей валов: смещение, излом и смещение с одновременным изломом/.
Смещение осей показано на рис. 5.31, а, где а — величина смещения оси выверяемого вала Б относительно оси выверенного вала А. Излом осей (рис. 5.31,6) выражается отклонением на угол а оси вала Б от оси вала А. Смещение осей с одновременным изломом показано на рис. 5.31, в.
Корпус сборочной единицы, с выверенным валом, как правило, перед центровкой валов закрепляют (фиксируют). Центровка производится за счет постановки стальных прокладок под корпус-выверяемой сборочной единицы или сдвига его в горизонтальной и вертикальной плоскостях Чтобы предупредить «усадку» сборочной единицы и рас-
Рис. 5.30. Схема сборки секции тепловоза 2ТЭ10Л
292
Рис. 5.31. Варианты возможных несовпадений осей валов
центровку валов в период эксплуатации вследствие смятия и сглажива-ния прокладок, число прокладок должно быть минимальным: чем меньше прокладок, тем «жестче» соединение.
Основная энергетическая установка тепловоза — дизель соединена с тяговым генератором; дизель-генератор соединен со сборочными единицами вспомогательного оборудования, а они в свою очередь между собой приводами, которые представляют собой валы с постоянными соединительными звеньями (муфтами), различного исполнения. Бла-годаря^своим упругим свойствам или конструктивному оформлению они допускают работу сборочных единиц при определенной несоосно-сти соединяемых валов. К таким соединительным звеньям относятся муфты пластинчатые, зубчатые и с резиновыми деталями (рис. 5.32), а также карданные шарниры.
Несмотря на многообразие соединительных звеньев, проверку соосности валов производят в большинстве случаев индикаторными приспособлениями, приспособлениями со скобами, технологическими выдвижными полувалами или технологическими втулками.
^Индикаторные приспособления используют в тех случаях, когда валы сборочных единиц соединены жесткой муфтой (разъединять которую нельзя), например соединение коленчатого вала дизеля Д50 с корпусом якоря тягового генератора.
Приспособления со скобами применяют во всех случаях, когда соединительным звеном между валами сборочных единиц служат муфты пластинчатая, кулачковая или с резиновыми деталями.
Технологические (выдвижные) полувалы применяют для центровки валов, соединительным звеном которых являются карданные шарниры. Технологическую втулку используют в тех случаях, когда доступ
Рис. 5.32. Соединительные муфты: а — пластинчатая; б — зубчатая; в — сдвоенная пластинчатая
293
к соединительному звену затруднен или детали соединительного звена легко демонтируются с валов.
Покажем на нескольких примерах, как соединяются и центрируются между собой валы различных сборочных единиц.
Соединение блока дизеля 10Д100 с рамой дизель-генератора и собранного дизеля с тяговым генератором. Раму дизель-генератора ставят на жесткие заранее выверенные стендовые балки. На фланцы рамы (в местах соединения с блоком дизеля) ставят уплотнительные прокладки. При помощи крана блок дизеля устанавливают на раму дизель-генератора, совместив отверстия для болтов крепления во фланцах рамы и блока. После окончательной сборки дизель закрепляют и фиксируют на раме постановкой двух штифтов 1 (рис. 5.33), его вал в дальнейшем выполняет роль вала выверенной сборочной единицы.
Монтаж тягового генератора на раме дизель-генератора ведут в таком порядке. На раму (под лапы остова) укладывают регулировочные прокладки 9, а под конец рамы (со стороны генератора) две пружины 12, заранее обжатые до размера 182±1 мм. При помощи крана генератор ставят на раму дизель-генератора. Придвинув генератор к дизелю, соединяют фланец корпуса якоря с ведомым диском 4 соединительной муфты призонными болтами согласно маркировке на дета-
Рис. 5.33. К монтажу тягового генератора на раме дизель-генератора:
1, 10 — фиксирующие штифты; 2 — рама дизель-генератора; 3 — пластины соединительной муфты; 4, 5 — ведомый и ведущий диски соединительной муфты; 6 — индикаторное приспособление; 7 — фланец корпуса якоря тягового генератора; 8 — остов тягового генератора;
9 — регулировочные прокладки; 11 — лапа остова тягового генератора; 12 — пружина
294
лях. Удаляют из-под нижней части якоря ранее помещенные туда защитные листы картона.
Затем смещением остова генератора в горизонтальной и вертикальной плоскостях добиваются того, чтобы:
разница в зазорах между якорем и сердечниками полюсов остова не превышала 0,8—1 мм. Зазоры измеряют щупами, имеющими длину не менее 500 мм и ширину 10 мм;
оси фланца корпуса якоря генератора и вала дизеля были соосны; излом осей считается допустимым, если колебание размера А, т. е. толщины приводной пластинчатой муфты, при повороте коленчатого вала на 360° не превышает 0,15 мм. Размер А измеряют через каждые 90° в одном и том же месте на дисках муфты. Колебание размера А можно определить и индикаторным приспособлением 6;
размер а был в пределах 430+2 мм для обеспечения необходимого осевого разбега якоря тягового генератора.
Смещение осей валов не определяют, так как центрирующий бурт коленчатого вала входит с небольшим зазором в отверстие фланца корпуса якоря 7. Остов генератора перемещают в горизонтальной плоскости винтовыми приспособлениями, а в вертикальной — подъемным краном с последующим изменением числа или толщины грегули-ровочных прокладок под лапами остова генератора.
Окончив регулировку, остов генератора закрепляют и фиксируют на раме дизель-генератора двумя штифтами.
Соединение дизеля Д50 с тяговым генератором. Тяговый генератор (рис. 5.34) присоединяют к дизелю жестко: остов его укрепляют на раме дизеля, а корпус якоря и коленчатый вал дизеля соединяют между собой фланцами 2 и 5. В данном случае коленчатый вал дизеля выполняет роль вала выверенной сборочной единицы. Совместив фланцы корпуса якоря и коленчатого вала, в их отверстия (через одно) вставляют три технологические втулки 6, после чего фланцы стягивают болтами. Остов генератора закрепляют на раме дизеля шпильками 4. Шпильки, ввернутые в остов генератора, входят в отверстия рамы дизеля с некоторым зазором (0,7—1 мм), что позволяет при необходимости смещать остов относительно рамы дизеля.
Перемещением остова генератора относительно рамы дизеля'добиваются того, чтобы:
разница в зазорах между якорем и сердечниками полюсов остова генератора не превышала 0,8 мм;
радиальное биение хвостовика фланца корпуса якоря генератора не^превышало 0,08 мм; *
оси фланцев в корпуса якоря генератора и вала дизеля были соосны. В данном случае, когда валы соединяются между собой жестко, несоосность^(только излом их осей) определяется величиной упругой деформации (изгибом)’валов (рис. 5.35). Об упругой деформации коленчатого вала дизеля косвенно судят по расхождению щек, т. е. по изменению расстояния между щеками четвертой, пятой и шестой шатунных шеек коленчатого вала при его вращении. Если валы^несоосны, т. е. соединены /: некоторым' изломом"’осей, то при их*вращении щеки ближайших к генератору шатунных шеек будут деформироваться. На.
295
Рис. 5.34. К соединению тягового генератора с рамой дизеля Д50:
1 — остов тягового генератора; 2 — фланец корпуса якоря генератора; 3 — фланец рамы дизеля; 4 — шпилька крепления остова генератора; 5 — фланец коленчатого вала дизеля;
6 — технологическая втулка
пример, если при положении шатунной шейки в н. м. т. щеки сходятся, то при положении в в. м. т. они разойдутся, что в конечном счете может привести к. разрушению вала.
У собранного дизель-генератора расхождение щек коленчатого вала контролируют индикаторным приспособлением (рис. 5.36), которое помещают между щеками^шестой шатунной!шейки коленчатого вала, ближе к краю щеки. Установив шатунную шейку в н. м. т., поворотом шкалы цифру 0 выставляют против стрелки|индикатора. Коленчатый вал поворачивают на один юборот. Через каждые 90° записывают показание индикатора на круговой диаграмме (см. рис. 5.35). Отклонение
Рис. 5.35. Схема проверки соосности коленчатого вала дизеля Д50 с валом якоря тягового генератора
Рис. 5.36. Индикаторное приспособление для измерения расхождения щек шатунной шейки коленчатого вала дизеля:
1 — корпус; 2 —- индикатор; 3 — противовес
стрелки от 0 по часовой стрелке записывают со знаком «плюс», указывающим, что щеки сходятся, отклонение стрелки от 0 в обратную сторону^отмечают со знаком «минус», в этом случае щеки расходятся. Замер повторяют дважды.
Затем находят наибольшую алгебраическую разность между показаниями индикатора в точках 0—180° и 90—270°. Наибольшую разность и принимают за действительное расхождение щек. В данном примере (см. рис. 5.35);
ь.^о—180 “ 0,03 — (0) яя 0,03 мм;
Одо—270 == 0,04 — (—0,03) =я 0,07 мм.
Недопустимое расхождение щек (более 0,05 мм) устраняют сдвигом остова генератора относительно рамы дизеля или постановкой клиновых прокладок между ними.
После окончания центровки проверяют ^надежность затяжки гаек креплениЯ -остова ^генератора к раме дизеля. Развертками обрабатывают оставшиеся свободными отверстия во фланцах коленчатого вала и корпуса^якоря. Притачивают и вставляют в эти обработанные отверстия штатные втулки, а внутрь втулок болты, которыми стягивают фланцы валов. То же самое проделывают с другими тремя отверстиями во фланцах корпуса якоря генератора и вала дизеля, предварительно удалив ранее установленные в них технологические втулки. Затем остов генератора фиксируют относительно рамы дизеля постановкой двух штифтов.
Установка дизель-генератора 10Д100 на раме тепловоза. Дизель-генератор устанавливают tHa раме тепловоза на четырех опорных платиках 12 (рис. 5.37), со стороны тягового генератора крепят к раме четырьмя шпильками, а с противоположной стороны двумя болтами с пружинами ^. Диаметр отверстий под крепеж в раме тепловоза и раме дизель-генератора несколько больше диаметра соответствующих болтов и шпилек.
297
t..' UJ
Рис. 5.37. К монтажу дизель-генератора 10Д100 на раме тепловоза:
/ — поперечные опоры; 2 — продольные опоры; 3, 5, 8, 10 — регулировочные прокладки; 4, 11 — распорные планки; 6 — пружина опоры генератора; 7 — удлиненный болт; 9 — пружина; 12 — опорный платик рамы тепловоза; 13 — рама тепловоза
До установки дизель-генератора проверяют каждый платик контрольной плитой по краске. Краном дизель-генератор ставят на раму тепловоза. Совмещают отверстия в раме тепловоза и раме дизель-генератора так, чтобы болты и шпильки входили в отверстия свободно и имели круговой зазор. Монтируют на свои места пружины. Измеряют зазоры между сопрягаемыми поверхностями рам тепловоза и дизель-генератора. По результатам измерений подбирают регулировочные прокладки 8,10 и 5. Толщину прокладок 5 определяют по формуле
С = А - (К + В), 298
где А — расстояние между опорами рамы дизель-генератора и рамы тепловоза;
К — высота пружины в сжатом состоянии; К = 187 ± 1 мм;
В — общая толщина упорных шайб; В == 55 мм.
С подобранными прокладками дизель-генератор устанавливают и закрепляют на раме тепловоза. После окончательного монтажа щуп 0,05 мм не должен проходить между сопрягаемыми поверхностями пла-тиков и рамой дизель-генератора, а высота пружин должна быть в пределах, указанных на рис. 5.37. Для удержания дизель-генератора от продольных смещений приваривают к раме тепловоза продольные упоры 2 вплотную к торцу рамы дизель-генератора, а для удержания от поперечных смещений — поперечные упоры 1 с зазором 0,1—0,5 мм между ними и рамой дизель-генератора.
После установки дизель-генератора на раме тепловоза приступают к монтажу других сборочных единиц. Для присоединяемых к ди-зель-генератору других сборочных единиц коленчатый вал дизеля и фланец корпуса якоря тягового генератора являются валами выверенной сборочной единицы.
Установка на тепловозе 2ТЭ10Л переднего распределительного редуктора. Собранный редуктор укрепляют на фундаменте 9 (рис. 5.38) технологическими болтами. Под опорные лапы редуктора помещают регулировочные прокладки. Фланцы 11 и 14 пластинчатой муфты оставляют нёсоединенными. Для возможности одновременного вращения центрируемых валов в отверстия фланцев муфты вставляют болты или шпильки, диаметры которых меньше диаметраЪтверстий фланцев муфты на 0,5—1 мм. На фланцах пластинчатой муфты укрепляют^ско-бы 12 и 13 приспособления. Выверенным считается фланецТкорпуса якоря тягового генератора; начнем укреплена скоба 13. Для проверки соосности оба вала одновременно поворачивают на*один оборот. Через каждые 90° фиксируют и записывают зазоры а и б на круговой диаграмме (рис. 5.39, б). 1 0
Такой порядок записи принят условно, если смотреть на торец вала Б со стороны выверенного вала А. у- * ^|||||
Рис. 5.38. К монтажу агрегатов вспомогательного оборудования на тепловозе:
1 — двухмашинный агрегат; 2, 4, 8, И, 14 — фланцы; 3, 6 — технологические полувалы; 5 — промежуточная опора; 7 — компрессор; 9 — фундамент; 10 — редуктор; 12, 13 — скобы
299
Рис. 5.39. К проверке соосности валов приспособлением со скобами:
а — схема приспособления; б — круговая диаграмма; в — конструктивное оформление одного из приспособлений; 1, 4 — скобы; 2 — измерительный болт; 3 — упор; 5 — хомут
Измерения считаются правильными, если:
1) сумма радиальных, а также осевых зазоров по двум взаимно перпендикулярным плоскостям одинакова, т. е. + а3 = а2 + 6j 4" б3 = б2 + б4,
2) после полного оборота валов вновь измеренный зазор в точке а' совпадает с первоначальным его значением (допускается отклонение не более 0,05 мм).
Разность зазоров а4 — а3 и а2 — а4 характеризует смещение осей валов соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскости, а разность зазоров 6j — б3 и б2 — б4 излом осей в тех же плоскостях. Смещение или излом выверяемого вала Б всегда направлены в’сторону наименьших значений зазора. Валы считаются соосными, если разность зазоров между остриями скоб приспособления не превышает значений, приведенных в табл. 5.1.
Направления, в которых нужно перемещать выверяемую сборочную единицу, определяют по формулам:
,,_а1—1^1—h .
---^-+— “в
f. ai—аз । ^1 l2
У2----^ + -^-—5
v _fl2-a4 | ^2-^4 11
*i-——;
_ _#2-i ^2---^4 ^2
x2----+
где Xi и yt — соответственно горизонтальное и вертикальное перемещение подшипника П1У т. е. ближайшего к муфте (рис. 5.40);
х2 и ^2 — соответственно горизонтальное и вертикальное перемещение подшипника 772;
/1 и /2 — соответственно расстояние от середины подшипников П± и П2 до торца вала (полумуфты) выверяемого вала Б\
г — радиус скобы, отнесенный к точке измерений осевого зазора.
Когда х4 и х2 или у4 и у2 имеют положительные значения, перемещения производят соответственно вправо или вверх, а при отрицательных значениях — влево или вниз.
soo
Таблица 5.1
Допускаемая разность зазоров между остриями скоб приспособления
Тип соединительной муфты Разность зазора между остриями скоб, приведенная к радиусу 100 мм
Радиальный зазор а (смещение осей), мм Осевой зазор б (излом осей), мм
Жесткая 0,1 0,1
Пластинчатая, зубчатая 0,2 0,2
С резиновыми деталями 0,3 0,3
Кулачковая, с резиновым амортизатором 0,5 0,5
Выверяемый вал перемещают обычным путем, т. е. постановкой прокладок под корпус выверяемой сборочной единицы или смещением этого корпуса в горизонтальной плоскости. После центровки и постановки фиксирующих штифтов производят окончательную сборку соединительного звена (муфты). Корпус выверяемой сборочной единицы фиксируют постановкой штифтов.
При центровке валов приспособлением со скобами необходимо иметь в виду следующие весьма важные требования,1 пренебрежение которыми часто приводит к грубым ошибкам.
1. Муфта, соединяющая валы центрируемых сборочных единиц, должна быть разъединена или демонтирована, чтобы исключить касание торцов Валов; (полумуфт). Для возможности одновременного вращения валов допускается соединять полумуфты (не стягивая их) одним или двум’я технологическими болтами диаметром несколько меньшим, чем диаметр штатных болтов муфты, чтобы быть уверенным в том, что валы не находятся в напряженном состоянии, т. е. не подвержены упругой деформаций.
2. Скобы приспособления должны обладать достаточной жесткостью. Размещать их надо на самих валах или на фланцах муфты. В случае монтажа скоб на фланцах следует убедиться в том, что радиальное и"осевое биение фланцев не превышает допуска.
Рис. 5.40. К проверке соосности валов приспособлением со скобами
301
3. Направления перемещения выверяемой сборочной единицы будут правильными только в том случае, если при измерениях и при записи их результатов соблюдены следующие условия:
а) скоба Ж (см. рис. 5.40) закреплена на выверенном валу А;
б) расположение буквенных обозначений сделано для торца выверяемого вала Б, если смотреть на этот торец со стороны выверенного вала А;
в) независимо от принятого направления вращения валов отсчеты а1 и 6j записывают сверху, а а2 и б2 — справа.
Величины /ъ 12 и г соответствуют обозначениям, приведенным на рис. 5.40, а.
Пример. Пусть вал выверяемой сборочной единицы и скоба для измерения осевых зазоров имеют размеры, приведенные на рис. 5.40, а. По результатам измерений радиальных и осевых зазоров (рис. 5.40, б) расположение валов соответствует показанному на рис. 5.40, в.
Пользуясь приведенными выше формулами, получим: yi=0,37 мм; «/2= 1,47 мм; Х1~0,18 мм; х2=—1,58 мм. Таким образом, подшипник П\ необходимо поднять вверх на 0,37 мм и сдвинуть вправо на 0,18 мм; а подшипник П2 поднять вверх на 1,47 мм сдвинуть влево (знак «минус») на 1,58 мм при условии, что на торец вала Б смотрим со стороны выверенного вала А.
Установка на тепловозе 2ТЭ10 компрессора осуществляется по описанной технологической схеме. За выверенный вал принимается вал переднего распределительного редуктора.
Установка двухмашинного агрегата на тепловозе 2ТЭ10Л. Привод двухмашинного агрегата осуществляется от переднего распределительного редуктора карданными валами. Между редуктором и двухмашинным агрегатом имеется промежуточная опора 5 (см. рис. 5.38). Корпус промежуточной опоры крепится четырьмя болтами к фундаменту, приваренному к раме тепловоза, а двухмашинный агрегат крепится к платикам, также приваренным к раме тепловоза. Под корпус промежуточной опоры и под лапы остова двухмашинного агрегата помещают регулировочные прокладки.
Валы привода двухмашинного агрегата центрируют при помощи технологических (выдвижных) полувалов (см. рис. 5.38). Сначала центрируют ведомый вал редуктора 10 с валом промежуточной опоры 5, а последний с валом двухмашинного агрегата. Вместо карданных валов к фланцам 2, 4 и 8 присоединяют технологические полувалы 3 и 6, фланцы которых имеют срезы.
Длину полувалов регулируют путем их выдвижения и фиксируют винтами так, чтобы расстояние С между фланцами полувалов было 0,8—1 мм.
Смещением корпуса промежуточной опоры на фундаменте в горизонтальной и вертикальной плоскостях добиваются соосности валов в пределах установленных норм.
Установка валов промежуточной опоры 5 и редуктора 10 считается правильной, если:
ось вала промежуточной опоры 5 ниже оси ведомого вала редуктора 10 на 15±f мм, т. е. К = 15±! мм;
302
Рис. 5.41. К центровке валов при помощи технологической втулки:
а — валов ведущего зубчатого колеса топливоподкачивающего насоса и электродвигателя;
б — валов ведущего зубчатого колеса масляного дизеля Д100 и его привода
.. непараллельность торцовых поверхностей фланцев-при. измерении размера С«в четырех диаметрально противоположных, плоскостях на диаметре 205 мм не превышает 1,5 мм.
с .Такое расположение валов достигается постановкой-'прокладок под корпус промежуточнощ опоры или сдвигом его в горизонтальной плоскости. Окончательно^ закрепив корпус промежуточной опоры, фиксируют его относительно фундамента постановкой штифтов. После этого приступают к1 центровке вала .промежуточной опоры с валом якоря двухмашинного агрегата. Сдвигом двухмашинного агрегата в горизонтальной плоскости или постановкой под лапы его остова регулировоч-ныхшрокладок добиваются того, чтобы ось вала якоря была ниже оси вала подшипниковой опоры на К = 10±з мм, а разность размеров С между фланцами не превышала 1,5 мм.
Закончив центровку, остов двухмашинного агрегата тщательно закрепляют и фиксируют на раме тепловоза постановкой штифтов и установкой упоров.
В тех случаях, когда доступ к соединительному звену двух валов затруднен (рис. 5.41, б) или детали соединительного звена легко можно демонтировать с вала (рис. 5.41, а), для центровки валов используют технологическую втулку.
Такая втулка монтируется на конце вала 3 выверяемой сборочной единицы с небольшим натягом 0,0 — 0,01 мм или зазором 0,03—0,05 мм.
Центровку валов осуществляют постановкой плоских или клиновых прокладок под корпус выверяемой сборочной единицы или его смещением по плоскости. Смещение чаще всего производится путем распиловки отверстий под крепежные детали. Валы считаются соосными если технологическая втулка свободно перемещается по концу вала выверенной сборочной единицы (см. рис. 5.41, а) или входит в отверстие ее вала (см. рис. 5.41, б). Чем меньше зазор между технологической втулкой 2 и шейкой (отверстием) выверенного вала 1 (рекомендуемый зазор 0,10—0,20 мм) и больше длина I их сопряжения, тем выше точность центровки. После постановки штифтов, фиксирующих положение отцентрованных сборочных единиц, технологическую втулку снимают.
303
5.4. РЕОСТАТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ТЕПЛОВОЗОВ ПОСЛЕ РЕМОНТА
^Тепловоз после сборки проходит стационарные (реостатные) и путевые испытания как при выпуске из капитального ремонта, так и при выпуске из текущего ремонта, несмотря на то что многие составные части его оборудования до постановки на тепловоз были проверены и испытаны на стационарных стендах, имитирующих работу этих частей на тепловозе. Дизель-генераторная установка после капитального ремонта до постановки на тепловоз проходит обкаточные, доводочно-регулировочные и сдаточные испытания на стенде.
На заводе реостатные испытания тепловоза позволяют проверить качество монтажа взаимосвязанных составных частей его оборудования, отрегулировать и довести электрическую схему для получения требуемых мощностных характеристик тягового генератора при одновременной проверке работы дизель-генераторной и холодильной установок и других сборочных единиц, размещенных на раме тепловоза.
В депо на реостатных испытаниях производится обкатка, доводка, регулировка дизель-генераторной установки под нагрузкой, регулировка и доводка электрической схемы с одновременной проверкой качества монтажа и работы всех сборочных единиц, размещенных на раме тепловоза.
Путевые испытания после капитального и текущего ремонта ТР-3 производятся обкаткой с поездом на магистральных железных дорогах для контроля качества ремонта экипажной части, колесно-моторных блоков, а также настройки параметров электрической схемы, проверки работы тормозного и пневматического оборудования и других сборочных единиц оборудования общего назначения.
Все работы, связанные с экипировкой тепловоза, пуском дизеля, регулировкой и настройкой сборочных единиц тепловоза, а также их функционированием при реостатных и путевых испытаниях, выполняются согласно руководству по эксплуатации и обслуживанию тепловоза соответствующей серии. Величины регулировочных параметров предписываются Правилами ремонта.
Реостатные испытания тепловоза ведутся на типовых водяных реостатных установках, обеспечивающих реализацию максимальной мощности дизель-генератора, работу во всех точках внешней характеристики тягового генератора, возможность измерения необходимых параметров для настройки дизеля и электрической схемы. Такая установка располагается вблизи участка железнодорожного пути, на котором устанавливают отремонтированный тепловоз для испытания.
Типовой водяной реостат (рис. 5.42) состоит из металлического бака 2, в котором смонтирована группа неподвижных пластин (электродов) 4, а между ними группа подвижных пластин 5. Пластины каждой группы имеют электрическое соединение. Разноименные пластины надежно изолированы друг от друга. Соблюдение постоянной полярности предохраняет пластины реостата от разрушения электролизом. Изменение нагрузки тягового генератора достигается за счет вертикального перемещения подвижных пластин подъемным устройством 1. 304
Рис. 5.42. Типовой водяной реостат для испытания тепловозов с мощностью дизель-генератора 1800 кВт:
/ — подъемный механизм; 2 —водяной бак; 3 —стойка; 4 — неподвижные пластины- 5—• подвижные пластины; 6 — перекладина; 7 — противовес
305
Нижней части подвижных пластин придана форма треугольника, обращенного вершиной книзу, для возможности получения небольших токов нагрузки. В качестве электролита служит проточная вода, в которую иногда добавляют поваренную соль. Вместимость бака, размеры и число пластин реостата зависят от мощности дизель-генераторной установки тепловоза. Чтобы избежать колебания нагрузки, рекомендуется поддерживать примерно постоянную температуру водьг(70— 80° С) в баке за счет изменения ее подачи. Реостатная установка имеет пульт управления, на котором смонтированы измерительные приборы и аппараты управления.
Реостатные испытания тепловозов после текущего ремонта бывают двух видов — полные и неполные (контрольные). Полным реостатным испытаниям подвергают тепловозы после ремонтов ТР-2 и ТР-3. Контрольные (неполные) реостатные испытания проводят при выпуске тепловозов из ремонта ТР-1 и после ремонта с заменой отдельных сборочных единиц и ответственных деталей при неплановом ремонте, при обнаружении в процессе эксплуатации ненормальностей в работе дизель-генераторной установки или перед эксплуатацией тепловоза в местности, окружающие условия которой резко отличаются от условий, при которых была сделана регулировка его параметров.
Продолжительность полных реостатных испытаний 5 ч, из них 4 ч отводят на обкатку и выполнение наладочно-регулировочных работ и около 1 ч на сверку параметров дизель-генераторной установки при работе на номинальной нагрузке с заданными параметрами, а также для сдачи отремонтированного тепловоза приемщику локомотивов депо. Продолжительность контрольных реостатных испытаний 0,5—1 ч.
Для примера рассмотрим краткий технологический процесс полных реостатных испытаний тепловоза 2ТЭ10. Этот процесс состоит из подготовительных работ, обкатки дизель-генераторной установки и других сборочных единиц, наладочно-регулировочных работ и, наконец, сдачи испытанного тепловоза приемщику локомотивов депо.
Подготовительные работы. Основные операции по подготовке тепловоза к реостатным испытаниям: экипировка тепловоза, проверка герметичности соединений всех трубопроводов, измерение сопротивления изоляции токоведущих частей тепловоза и реостатной установки, присоединение тепловоза к реостату.
Для подключения тепловоза к реостатной установке отсодиняют кабели от подвижных контакт-деталей электропневматических контакторов тепловоза и присоединяют вместо них кабели от подвижных пластин реостата, а кабели от неподвижных пластин реостата к шунту тепловозного амперметра. Разъединяют отключатель реле заземления. Подключают к тепловозу вставку штепсельной розетки «для реостатных испытаний», соединяющую пульт управления реостата с цепями управления тепловоза.
Обкатка и наладочно-регулировочные работы. Эти работы производятся параллельно. Обкатка дизель-генератора и других сборочных единиц необходима для приработки деталей. Ее производят как на холостом ходу дизеля, так и под нагрузкой. Приработка деталей нужна для подготовки их трущихся поверхностей к восприятию эксплуата-306
ционных нагрузок. В процессе приработки происходит упрочнение поверхностных слоев металла деталей и улучшение их микрогеометрии. Протекание процесса приработки трущихся поверхностей зависит от материала, вида и качества обработки деталей, сборки сборочных единиц и режимов обкатки.
После первого пуска дизелю дают проработать 5—7 мин. Это время необходимо для определения тех или иных дефектов сборки. Остановив дизель, определяют на ощупь температуру деталей трущихся пар, особенно цилиндро-поршневой сборочной единицы и подшипников коленчатых валов дизеля и компрессора, подшипников 'редукторов и электрических машин. Устраняют обнаруженные недостатки. Если в работе оборудования после первого пуска не было замечено дефектов, работа дизеля после вторичного пуска может быть более продолжительной.
После прогрева машины, когда температура масла и воды, выходящих из дизеля, будет +40° С и более, приступают к проверке и при необходимости к настройке регуляторов — частоты вращения дизеля, напряжения и давления воздуха компрессора.
Режимы обкатки предусматривают постепенный переход от минимальных частот вращения и нагрузок дизель-генератора к максимальным [24, 25].
В процессе обкатки дизель-генератора контролируют и при необходимости регулируют (настраивают):
по дизелю — частоту вращения коленчатого вала, срабатывание регулятора предельной частоты вращения, давление сжатия в каждом цилиндре, равномерность загрузки цилиндров, приведенную мощность;
по электрическому оборудованию — электрическую схему на холостом ходу тягового генератора, заряд аккумуляторной батареи, характеристику тягового генератора, пусковые характеристики и характеристики аварийного режима реле перехода.
Наладочно-регулировочные работы по дизелю. Частоту вращения коленчатого вала регулируют электромагнитами МР1, МР2, MP3 и MP4 электрогидравлического управления объединенного регулятора.
Настройка регулятора предельной частоты вращения вала дизеля. При работе дизеля без нагрузки плавно повышают частоту вращения его вала до 15,7—16,4 с-1. При такой частоте вращения предельный регулятор должен сработать и остановить дизель. При необходимости настройку производят изменением силы пружины предельного регулятора.
Регулировка давления сжатия в цилиндре. Давление сжатия является показателем герметичности цилиндров и степени приработки деталей цилиндро-поршневой сборочной единицы дизеля; измеряют его максиметром после окончания обкатки при прогретом дизеле и минимальных частотах вращения его вала на второй или третьей минуте после выключения подачи топлива топливными насосами г соответствующем цилиндре. При давлении сжатия меньше 2,9 МПа проверяют линейную величину камеры сжатия, чистоту отверстий индикаторных кранов и исправность измерительного прибора. Увеличения давления сжатия добиваются в первую очередь за счет продления'времени об
307
катки и только в крайнем случае изменением линейной величины камеры сжатия. Разность давлений сжатия между цилиндрами допускается не более 0,3 МПа.
Регулировка нагрузки по цилиндрам. Показателями равномерного распределения нагрузки по цилиндрам дизеля служат одинаковые температуры отработавших газов и давления сгорания топлива в цилиндрах. Эти параметры определяют на режиме максимальной приведенной мощности дизеля при температуре выходящей из него воды 60— 75° С. Температуру отработавших газов измеряют пирометрической установкой (термопарами, вмонтированными в выпускные патрубки каждого цилиндра), а давление сгорания — максиметром, прикрепляемым к индикаторному крану.
Температуру отработавших газов регулируют изменением количества подаваемого топлива обоими насосами данного цилиндра. При этом нельзя спиливать или передвигать упор, установленный на рейке насоса при определении его подачи на стенде.
Корректировка давления сгорания по цилиндрам достигается за счет изменения угла опережения подачи топлива в пределах допускаемых норм.
После регулировки нагрузки по цилиндрам проверяют выход реек топливных насосов. Разность зазоров между упором рейки и корпусом насоса для всех насосов дизеля не должна превышать 0,3 мм.
Регулировка приведенной мощности дизеля. Мощность дизеля во многом зависит при прочих равных условиях от атмосферного давления и температуры окружающей среды. По мере повышения температуры и понижения давления воздух становится разреженнее, его плотность уменьшается и, следовательно, меньше воздуха (по массе) поступает в цилиндры дизеля для сгорания того же количества топлива. Поэтому если при реостатных испытаниях на учитывать влияния атмосферного давления и температуры окружающей среды, особенно в летнее время, то в эксплуатации может произойти перегрев дизеля, т. е. температура отработавших газов повысится настолько, что поршни дизеля, детали турбокомпрессора выйдут из строя.
Чтобы добиться максимальной экономичности”дизелей при сохранении их нормального теплотехнического состояния, при реостатных испытаниях тепловозов регулируют дизель на приведенную мощность (табл. 5.2), т. е. на мощность, соответствующую атмосферному давлению и температуре окружающей среды участка, где эксплуатируются тепловозы. Увеличение мощности от значений, указанных в табл. 5.2, допускается не'более чем на 20^кВт.
За нормальные атмосферные условия при реостатных испытаниях тепловозов приняты температура окружающей среды +20° С, атмосферное давление 1013 гПа и относительная влажность 70%.
Приведенная мощность дизель-генераторной установки регулируется за счет изменения внешней характеристики тягового генератора. Изменять положение упоров на рейках топливных насосов с целью получения «максимальной» мощности дизеля при атмосферных’условиях, отличающихся от условий первоначальной регулировки на реостате, нельзя.
308
Таблица 5.2
Максимальная приведенная мощность дизель-генераторной установки
1 ОД 100 при включенном вспомогательном оборудовании тепловоза
Температура окружающей среды, *С Максимальная мощность, кВт, при атмосферном давлении, гПа
893 907 920 933 947 960 973 987 1000 1013 1026
-40 1762 1758 1754 1750 1746 1742 1738 1734 1730 1726 1722
—30 1772 1768 1764 1760 1756 1752 1749 1745 1741 1737 1733
—20 1781 1777 1773 1769 1766 1762 1758 1754 1751 1747 1743
—10 1789 1785 1781 1778 1774 1771 1767 1763 1760 1756 1753
0 1766 1773 1779 1786 1782 1779 1775 1772 1768 1765 1761
+ 10 1743 1750 1756 1763 1770 1776 1783 1779 1776 1773 1769
--20 1720 1726 1733 1740 1747 1753 1760 1767 1773 1780 1777
--30 1686 1693 1699 1706 1713 1720 1727 1733 1740 1747 1754
--40 1652 1658 1665 1672 1679 1686 1693 1700 1707 1713 1720
Наладочно-регулировочные работы по электрическому оборудованию Настройка заряда аккумуляторной батареи. При нормальном напряжении на зажимах щелочной аккумуляторной батареи включение реле обратного тока должно происходить, когда напряжение вспомогательного генератора на 2—3 В выше напряжения аккумуляторной батареи, а выключение при обратном токе не более 8,5 А. При таких параметрах срабатывания реле обратного тока изменением сопротивления устанавливают ток заряда на летний период 20—30 А, на зимний 30—40 А.
Проверка работы схемы тягового генератора на холостом ходу. Эта контрольная операция необходима для определения силы тока и напряжения в цепях электрической схемы, правильности включения обмоток амплистата. и размагничивающей обмотки возбудителя.
Настройка характеристик тягового генератора. Сначала настраивают селективную характеристику генератора на 15-й позиции контроллера машиниста с отключенной регулировочной обмоткой амплистата. При силе тока генератора 1800—2000 А изменением сопротивления в цепи обмотки управления амплистата регулируют наклон снимаемой характеристики, так, чтобы он был параллельным кривой // (рис. 5.43). Длину наклонной части характеристики регулируют путем изменения силы тока задающей обмотки амплистата. И, наконец, изменением сопротивления в цепях трансформаторов постоянного тока и напряжения добиваются максимального приближения снимаемой характеристики к кривой II.
Внешнюю характеристику генератора настраивают при включенной регулировочной обмотке амплистата на 15-й позиции контроллера, силе тока генератора 1800—2000 А и напряжении не более 750 В в таком порядке. Изменением сопротивления в цепи устанавливают в регулировочной обмотке амплистата силу тока 0,6—0,7 А. Проверяют мощность дизеля на упоре, ограничивающем максимальную подачу топлива насосами. Измеренная мощность должна превышать не менее
309
Рис. 5.43. Характеристики тягового генератора (15-я позиция рукоятки контроллера машиниста): I — внешняя; II — селективная
чем на 40—50 кВт приведенную мощность (см. табл. 5.2). Затем при работе дизеля на 15-й позиции контроллера и силе тока генератора 4000—. 4200 А регулируют мощность, поддерживаемую в дальнейшем объединенным регулятором, которая должна быть на 40—50 кВт ниже мощности, полученной при работе дизеля «на упоре» и включенных механизмах вспомогательного оборудования. После этого проверяют мощность дизель-генератора на 6-й позиции контроллера. Затем изменением силы тока в регулировочной обмотке амплистата устанавливают максимально ограничиваемое напряжение генератора 720 В. При этом сила тока возбуждения генератора должна быть 115 А, сила тока независимого возбуждения возбудителя 7 А, управляющей обмотки амплистата 1,3 А. Полученная в результате внешняя характеристика тягового генератора должна соответствовать кривой I (см. рис. 5.43), максимальные значения напряжения и ограничивающей силы тока на гиперболах не должны превышать соответственно 700—750 В и 6000— 6300 А. Приведенная мощность дизель-генераторной установки на гиперболе при силе тока 4000—4200А должна соответствовать значениям, приведенным в табл. 5.2.
Настройка пусковых характеристик. Такая настройка необходима для улучшения пусковых свойств тепловоза, при которых была бы возможность на малых позициях контроллера машиниста иметь большой пусковой ток, а следовательно, и большую силу тяги, что облегчает трогание тепловоза с поездом.
Настройка характеристики аварийного режима. Такая настройка необходима для возможности следования тепловоза при одном отключенном тяговом электродвигателе.
Настройка реле переходов. Настройку реле производят на 15-й позиции контроллера машиниста при настроенной внешней характеристике тягового генератора и прогретых электрических машинах. Цель настройки — изменением сопротивления в цепи катушек добиться, чтобы включение и выключение реле происходило при определенных значениях силы тока генератора.
После обкатки и выполнения необходимых доводочно-регулировочных работ подкузовное оборудование тепловоза предъявляется к сдаче работниками ОТК ремонтного завода или приемщику локомотивов в депо.
310
Сдаточные испытания. Режимы сдаточных испытаний предусматривают работу дизель-генераторной установки в течение 40—50 мин на максимальной приведенной мощности. В конце сдаточных испытаний измеряют и определяют параметры дизель-генераторной установки.
При работе дизеля на максимальной приведенной мощности:
1) температура выпускных газов по цилиндрам не должна превышать 430° С при нормальных атмосферных условиях, разность температур по цилиндрам не должна быть более 60° С. На каждые 10° С повышения температуры окружающей среды от нормальной допускается повышение температуры выпускных газов на 15° С.
2) давление сгорания топлива в цилиндрах должно быть не более 10,5 МПа, а разность давлений по цилиндрам допускается не более 0,8 МПа. При понижении температуры окружающей среды на каждые 10° С от нормальной допускается увеличение максимального давления сгорания на 0,1—0,15 МПа;
3) давление воздуха в воздушном ресивере дизеля но манометру должно быть 0,11—0,14 МПа при нормальных атмосферных условиях. При атмосферных условиях, отличающихся от нормальных, давление воздуха в воздушном ресивере может быть ориентировочно равно 0,07 МПа при атмосферном давлении 893 гПа и температуре окружающего воздуха плюс 40° С и 0,14 МПа — при атмосферном давлении 1026 гПа и температуре окружающей среды минус 40° С;
4) давление масла, выходящего из дизеля, при его температуре 70° С должно быть не ниже 0,17 МПа при максимальной частоте вращения коленчатого вала и 0,06 МПа при минимальной частоте его вращения;
5) температура воды, выходящей из дизеля, не должна быть более 90° С, а температура масла — более 85° С.
Кроме этих параметров, проверяют:
нет ли дымности в работе отдельных цилиндров. Проверку производят путем отключения топливных насосов. Выпускные газы на режиме максимальной мощности светло-серого цвета или бесцветные;
ритмично ли работает дизель (на слух), нет ли ненормального стука и шума;
Iустойчиво ли работает объединенный регулятор.
При резком переводе рукоятки контроллера машиниста в любую сторону регулятор должен обеспечивать устойчивую работу дизеля, он не должен останавливаться или идти вразнос. До сдаточных испытаний или после их окончания производят двукратный пробный пуск прогретого дизеля. Продолжительность пуска не более 20 с;
каплепадение топлива из сливных трубок форсунок и насосов (не более 25 капель в минуту) и воды по сальнику водяного насоса (не менее 10 капель в минуту);
равномерность нагрева секции радиатора холодильника на разных уровнях, а также смежных секций;
степень нагрева подшипников дизеля, электрических машин и агрегатов (при остановленном дизеле);
срабатывание защиты при повышении давления в картере дизеля. Для этого создают разрежение (отсосом) с открытой стороны трубки дифманометра до замыкания его контактов;
311
работу механизма аварийной остановки дизеля;
нет ли искрения из-под щеток тягового генератора и двухмашинного агрегата;
момент срабатывания реле давления масла (медленно уменьшая частоту вращения дизеля);
давление воздуха над коллектором каждого тягового электродвигателя при максимальной частоте вращения вала дизеля.
После сдаточных испытаний проверяют наличие пломб. При их отсутствии пломбируют реле, давления масла, общий упор, органичи-вающий максимальную подачу топлива насосами, регулировочную тягу объединенного регулятора. Кроме того, измеряют зазоры в подшипниках коленчатого вала дизеля. Разница в зазорах до реостатных испытаний и после них не должна превышать 0,03 мм.
Путевые испытания. До начала путевых испытаний все дефекты, выявленные в процессе реостатных испытаний, устраняют, тепловоз комплектуют инструментом, средствами пожаротушения, сигнальными принадлежностями и другим инвентарем, перечисленным в руководстве по эксплуатации и обслуживанию тепловоза данной серии.
При путевых испытаниях контролируют:
правильность взаимодействия отдельных элементов оборудования в обоих направлениях движения при одиночной и сочлененной работе секций и при управлении с обоих постов;
параметры срабатывания реле перехода; распределение тока по отдельным группам тяговых электродвигателей на различных соединениях;
работу электрической схемы на аварийном режиме; нагрев буксовых подшипников тележек и моторно-осевых подшипников тяговых электродвигателей.
После окончания путевых испытаний тепловоза в «горячем» состоянии измеряют сопротивление изоляции электрических цепей, осматривают электрические машины через открытые люки, тележки и моторно-осевые подшипники тяговых электродвигателей и другие сборочные единицы оборудования тепловоза, особенно внимательно проверяют сборочные единицы, качество ремонта которых вызывало сомнение в процессе путевых испытаний.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. А в р у н и н А. Г. Тепловозные дизели 2Д100 и 10Д100: Техническое обслуживание. М.: Транспорт, 1970. 320 с.
2. АравкинМ. Я., ПлахтюринВ. М. Модернизированные дизель-генераторы тийа Д50М: Особенности конструкции, эксплуатация и ремонт. М.: Транспорт, 1968. 207 с.
3. Белявский И. Ю., Д у би некий Е. А., Сурнин В. А. Применение полимерных материалов для ремонта узлов и деталей подвижного состава. М. : Транспорт, 1979. 160 с.
4. В е и т ц е л ь Е. С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964. 694 с.
5. Всесоюзное совещание инженеров тяги: Тезисы докладов. М.: Трансжел-дориздат, 1956. 64 с.
6. Галкин В. Г., ПарамзинВ. П., Четвергов В. А. Надежность тягового подвижного состава. М.: Транспорт, 1981. 184 с.
312
7. Денисова Т. В. Ремонт электрооборудования тепловозов* М.: Транспорт, 1980. 295 с.
8. Диагностика и регулировка тепловозов /А. 3* Хомич, С. Г. Жалкин, А* Э. Симеон, Э. Д. Тартаковский. М.: Транспорт, 1977. 222 с.
9. Д л и н А. М. Математическая статистика в технике. М.: Советская наука, 1958. 466 с*
10. Дефектоскопия деталей локомотивов и вагонов Ф. В* Левыкин, И. М* Лысенко, А. Н. Матвеев и др.; Под ред* Левыкина Ф.В, М.: Транспорт, 1974* 238 с.
П. Захарове. М., Никитин А. П., Загорянский Ю. А* Подшипники коленчатых валов тепловозных дизелей. М.: Транспорт, 1982. 179 с.
12. Инструкция по освидетельствованию, ремонту и формированию колесных пар локомотивов и электросекций. ЦТ/2306. М.: Транспорт, 1964. 163 с.
13. Инструктивные указания по сварочным работам при ремонте тепловозов, электровозов и моторвагонного состава. ЦТ/251. М.: Транспорт, 1975, 205 с.
14. Исследование характеристик изоляции тепловозных тяговых электро-двигателей/Под ред. Е* В. Платонова. М.: Транспорт, 1964. 191 с. (Труды ВНИИЖТ; Вып. 272).
15. К у з н е ц о в Б. Г* М и т и н В* И. Тепловозная электрическая аппаратура. М.: Транспорт, 1964, 191 с.
16. КрасковскаяС. Н., Ридель Э.Э., Черепашенец Р. Г. Техническое обслуживание и ремонт электровозов постоянного тока в депо. М.: Транспорт, 1980. 430 с*
17. Л у г и н и н Н. Г. Технология ремонта тепловозов. М.: Транспорт, 1972. 264 с.
18. М а с и н о М. А* Организация восстановления автомобильных деталей. М.: Транспорт, 1981. 176 с*
19. Комолов В. Г., Ф а й б С. И., Алексеев А. А. Ремонт электрических машин. М.: Транспорт, 1975. 360 с.
20. Н е м у х и н В. П., Яковлев В. Н. Эффективность применения нагревостойкой изоляции в тяговых электрических машинах тепловозов. М.: Транспорт, 1977. 47 с.
21. Новиков М* П* Основы технологии сборки машин и механизмов* М.: Машиностроение, 1969. 632 с.
22. Неразрушающий контроль металлов и изделий: Справочник /Под ред. Г, А. Самойлова. М.: Машиностроение. 1976. 456 с*
23. П а х о м о в Э. А. Методы диагностики при эксплуатации тепловозов. М.: Транспорт,Ч974. 4Гс.
24. Правила^ деповского ремонта тепловозов типа ТЭЗ и ТЭ10. М.: Транспорт, 1969. 312 с.
257 Правила заводского ремонта тепловозов типа|ТЭЗ и ТЭ10. М.: Транспорт, 1972* 285 с.
26. Правила ремонта электрических машин тепловозов. М.: Транспорт, 1979. 141 с.
!Г^ 27. Рахматулин М. Д* Методика определения сроков межремонтной работы тепловозов. — Тр. МНИТ, 1960, вып. 130.
28. Рахматулин М* Д. [Ремонт тепловозов. М.: Транспорт 1977. с. ?447.
29. Ремонт гидравлических передач тепловозов ./Г* Ф. Яковлев, А. И. Ну-нихин, И. Ф. Пушкарев и др.: Под ред. Г. Ф. Яковлева. М.: Транспорт, 1975. 264 с.
30* Руководство по применению эластомера ГЭН-150 (В) при ремонте локомотивов. М.: Транспорт, 1980. 29 с.
31. Стеценко Е. Г*, Минчен ко Н* И* Оптико-механические методы измерения прм ремонте локомотивов. М. : Транспорт 1979. 117 с.
32. Ш а д р и-чев В. А. Основы технологии автостроения и ремонта автомобилей. Л/Л Машиностроение; 1976. 560 с.
33. ПТ н е й д е р Ю. Г. Инструмент^для чистовой обработки металлов давлением. Л.: Машиностроение, 1971* 138 с.
34. Эксплуатация тепловозов в различных климатических условиях/А.Д. Беленький, Н* И* Дмитриев, Ю. 3. Перельман и др. М*:. Транспорт, 1971. 120 с*
313
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
Агрегат 253
Аккумуляторная батарея, см. Батарея аккумуляторная Алгоритм 19
Анод 77
Аппарат щеточный 226
Б
Батарея аккумуляторная 246—250 Безотказность 5
Биение изделий 254
Блок колесно-моторный 282—284
Букса роликовая тепловоза ТЭЗ 150 Буксовый поводок см. Поводок буксовый
В
Вал коленчатый 130—134 — технологический 128 Ванна для очистки деталей 44 — электролитическая 91
Вертикальная передача дизеля 2Д100 114
Вид ремонта 7
Виды и периоды межремонтной работы И, 13
Виды изнашивания см. Изнашивание деталей
Витковое замыкание см. Замыкание витковое
Втулка цилиндра 160, 169
Выбор способа восстановления деталей 94, 95
Выборка 16
Г
Гаситель фрикционный тележки 186 Генератор тяговый ГП-311Б 192
Гужоны 66
д
Декопирование 79
Деталь 8
— базовая 252
Дефектоскоп магнитный 59
Деформация деталей 53
Диагностика техническая 17—20
Документация нормативно-техническая 5, 25
Долговечность 5
Е
Единица сборочная 8, 94
Единицы сборочные тепловоза 97 ----типовые 96
Ж
Жимки для полирования 134 314
3
Замыкание витковое 202—204 Заряд аккумуляторной батареи восстановительный 249 -------лечебный 249
Зона термического влияния 80 Зубчатые передачи см. Передачи зубчатые
И
Измерители работы тепловоза 22
Изнашивание деталей 52, 53
Изоляция электрическая: повреждения 194 понижение сопротивления 194 пробой 196 проверка прочности 206—210 пропитка 231, 243 сушка 228, 229
Индикатор к дефектоскопу 62
Исправность (исправное состояние) 6
Испытания путевые 312 — реостатные 304—310 — сдаточные 311
К
Кантователь для ремонта секций радиатора 94
Катод 77
Катушки якорные 238—240
Классификация изнашивания деталей 52
— повреждения — 49
— способов очистки 34
Клей 86, 87
Коленчатый вал см. Вал коленчатый Колесно-моторный блок см. Блок колесно-моторный
Колесо зубчатое упругое тягового редуктора 185
Коллектор 223, 224
— якоря электродвигателя ЭД-118А 234
Коллекторные пластины см. Пластины коллекторные
Кольца поршневые 165, 166
Коммутация 222
Коническое соединение неподвижное см. Соединение коническое Контактные соединения см. Соединения контактные
Контакты:
зазор 218
нажатие конечное 219
— начальное 219
Контроль изоляции:
место пробоя 201—203
сопротивление 199, 200
Критерий долговечности 95
— применяемости 95
— технико-экономический 95
Крышка цилиндра 172
Коэффициент загрузки дизеля 23 — замены 49, 50 — ремонта 49, 50
М
Машина моечная 42
Масляный насос см. Насос масляный Межремонтный период см. Период межремонтный
Металлизация деталей 75, 77
Методы определения повреждений: визуально-оптический 57 вихретоковый 63, 64 жидкостный и газовый 63 люминесцентный 611 магнитно-порошковый 58, 59 цветной 60
Методы сборки 251—253
Монтаж тягового генератора 295
Мощность приведенная дизеля 10Д100309
Моющие средства 40
Н
Нагар 35
Нагреватель индукционный 108 Надежность 5, методы оценки 16—20 Накатывание вибрационное 74 Накипь 34
Наклеп 102
Наплавка вибродуговая 82—84 — в среде защитных газов 82 Наработка 5
Насос масляный 267
— топливный 261
Натяг вкладышей 136
Непараллельность осей 254
Неперпендикулярность осей 257 Несоосность осей 256
Номограмма для выбора инструмента 54
Нормы межремонтных периодов 14
О
Обжатие 72
Обмотка якоря 241
Обработка механическая 67 — электроэрозионная 84, 85 Обслуживание техническое см. Техническое обслуживание Объект восстанавливаемый 6 — невосстанавливаемый 6 — перемонтируемый 6 — ремонта 8
Объем ремонта 8
Оправка 147
Опрессовка секций радиатора 93
Осадка 71
Осталивание 78
Отказ 6
Отложения лаковые 34
— смолистые 35
Оценка надежности 16—20
Очистка деталей: абразивами 36 вибрационная 35 механизированным инструментом 35 парами растворителя 45 погружением 43 принудительной циркуляцией раствора 44 струйная 41 термическая 48 ультразвуком 46
П
Пайка припоями легкоплавкими 90 ---- среднеплавкими 92 Пасты доводочные 156
Передача рычажная 290
Передачи зубчатые: восстановление 176—180 разборка и контроль 174—176
Передачи ременные 183, 184
Период межремонтный 7
Печь сушильная 229
Пластины коллекторные 235
Плотность плунжерной пары 152 — форсунки 259 Поводок буксовый 18 Повреждение 6
— основных сборочных единиц 50, 51 Повреждение износное 51 — механическое 53 — химико-тепловое 53 Подача насоса 262, 269 Подвешивание рессорное 86 Подшипник качения тягового двигателя 150
— моторно-осевой 283
Подшипник коренной вала дизеля Д49 141 ----Д50 141 ----нижнего вала — Д100140 Подшипник качения: восстановление 145 разборка 144 рекомендации по смазке 150 сборка 145—150
Подшипники скольжения: вкладыши 134—138 зазор «на масло» 123—126 коленчатый вал 130 контроль и восстановление 126— 130 разборка 126 сборка 138—143
315
Подъемник типа Л494 287
Показатель использования мощности тепловоза 22—24
Полюсы тягового э лек гр о двигателя 275
Поршень дизеля Д50 160
---Д100 159, 163, 164
Поршневые кольца см. Кольца поршневые
Порядок затягивания гаек 103
Постели подшипника, ступенчатость 122
Правила ремонта 26
Правка валов термическая 73
------ холодная 72
Предельное состояние 6
Пресс гидравлический 107
— ручной винтовой 109
Прессовые соединения см. Соединения прессовые
Приспособление для измерения деталей 111 ------ разборки насоса 262 Припои 89
Приработка деталей 306
Притиры 154
Проверка положения деталей 30 — соосности постелей 129
Проводники тока повреждения 197
Процесс ремонта производственный 6 ---технологический 8
Пружины витые 187
Р
Работоспособность 5
Разборка 27
Разборка тепловоза 31
Развертывание 66
Раздача 71
Размер допустимый 49
• — категорийный 68, 69
— номинальный 49
— предельный 49
— пригоночный 68
Размерная цепь см. Цепь размерная
Раковины 53
Расположение оборудования на тепловозе 32-
Растворы моющие 39
Режимы очистки 43
Резьбовые соединения см. Соединения резьбовые
Редуктор вентилятора тепловоза ТЭЗ 274
— привода синхронного подвозбудителя 114
Ременные передачи см. Передачи ременные
316
Ремонт: вид 7 капитальный 8 неплановый 7 плановый 7 по техническому состоянию 10 регламентированный 10 текущий 7
Ремонтопригодность 6
Реостат водяной 305
Реостатные испытания см. Испытания реостатные
Рессорное подвешивание см. Подвешивание рессорное
Рычажная передача см. Передача рычажная
С
Сальниковые уплотнения см. Уплотнения сальниковые Сборка: методы 251 точность 251
Сборочная единица см. Единица сборочная
Сварка 79
— автоматическая 81
— вибродуговая 82
— в среде защитных газов 82
— плазменно-дуговая 81
— под слоем флюса 81
— полуавтоматическая 81
Система технического обслуживания и ремонта 7 Склеивание деталей 88, 89
Смолистые отложения см. Отложения смолистые Соединение коническое неподвижное 114, 115, 118 ---подвижное 116—121
Соединения контактные электрические линейные 220, 221 -------неразборные 211—214 --------------разборные 214—216 -------разъемные 216—220 -------СКоЛЬзЯщИе 220, 221
Соединения прессовые: восстановление 109—112 разборка 112 сборка 118
Соединения резьбовые: восстановление 99 затяжка 102 разборка 98 сборка 100 стопорение 105
Соединения шлицевые 180—182 — шпоночные 182
Соединения типовые 97
Состояние неисправное 6
Способ измерейия контактный 54 ----профилографированием 54 Способы определения износных повреждений: взвешивания 55 вырезанных лунок 55 контактный 54 негативных оттисков 55 по сравнительной оценке «служебных свойств» 97 профилографирования 54
Способы очистки физико-химические: парами растворителя 45 погружением 43 принудительной циркуляцией раствора 44 струйный 41 ультразвуком 46, 47
Станок для притирки 120
----выемки катушек 233
Стойло обмывочно-продувочное 29
Стенд А53 для проверки плотности 153
— А106-02 для проверки форсунок 260
— для измерения натяга вкладышей 137
— для сборки дизеля Д100 271 ----обкатки колесно-моторного блока 284
Схема моечной машины для вибрационной очистки 36
Схема сборки секций тепловоза 292
Схема стопорения гаек 105
Схема установки для гидроабразив-ной очистки 38
------- очистки костовочной крошкой 37
—--------парами растворителя 46
---------секций холодильника 45
---------термической 48
Схемы технического диагностирования 19
Т
Тележка челюстная, сборка 289—291 Техническое обслуживание: регламентированное 10 с непрерывным контролем 10 с периодическим контролем 10
Технологический процесс ремонта см.
Процесс ремонта технологический Топливный насос см. Насос топливный
Трение качения 51
— покоя 51
— скольжения 51
Трещина 53
Турбокомпрессор 270
Тяговый электродвигатель см. Электродвигатель тяговый
У
Уплотнения сальниковые 188—190
Установка двухмашинного агрегата 302, 303
Установка для гидроабразивной очистки 38 ----очистки ультразвуком 47 ----электр оэрозионного наращивания 85
Ф
Флюс 90
Формовка коллектора 236
Форсунка дизеля Д100
Фрикционный гаситель см. Гаситель фрикционный
X
Характеристика тягового генератора 310
Хромирование 77, 78
ц
Центровка валов 291, 303
Цепь размерная 251
Цилиндровая втулка см. Втулка цилиндра
Ш
Шабрение 65
Шлицевые соединения см. Соединения шлицевые
Шпоночные соединения см. Соединения шпоночные
Штифты 173
щ
Щетки, подбор и притирка 279, 280
Щеткодержатель электродвигателя
ЭД-118А 226
Щеточный аппарат см. Аппарат щеточный
Э
Электрическая изоляция см. Изоляция электрическая
Электродвигатель тяговый 191
----ЭД-118А 277
Электролит:
плотность 248
температура 248
уровень 247
Электроэрозионная обработка см.
Обработка электроэрозионная
Эпюры износа шеек коленчатого вала 132
Я
Якорные катушки см. Катушки якорные
Якорь: обмотка 241; пропитка 243— 246
317
ОГЛАВЛЕНИЕ
От автора ................... 3
Глава 1
Основные положения по техническому обслуживанию и ремонту тепловозов
1.1. Основные термины и определения......................... 5
1.2. Система технического обслуживания и ремонта тепловозов ...................................................... 8
1.3. Методы оценки надежности тепловозов в эксплуатации 16
1.4. Дифференциация периодов межремонтной работы тепловозов .................................................... 20
1.5. Основная нормативно-техническая документация . . 25
Глава 2
Основы технологии ремонта
2.1. Разборка объекта ремонта..........................27
2.2. Очистка объекта ремонта...........................34
2.2.1. Механические способы очистки.......................35
2.2.2. Физико-химические способы очистки.............39
2.2.3. Термические способы очистки...................48
2.3. Контроль состояния механических частей оборудования тепловоза..............................................49
2.3.1. Классификация повреждений деталей. Виды изнашивания ......................................................49
2.3.2. Способы определения повреждений деталей механических частей оборудования.............................53
2.4. Способы восстановления поврежденных деталей механических частей оборудования.............................64
2.4.1. Восстановление деталей способами слесарно-механической обработки.......................................65
2.4.2. Восстановление деталей пластическим деформированием .....................................................70
2.4.3. Наращивание деталей металлизацией............75
2.4.4. Наращивание деталей электролитическими способами 77
2.4.5. Восстановление деталей сваркой и наплавкой . . 79
2.4.6. Восстановление деталей электроэрозионной обработкой .....................................................84
2.4.7. Восстановление деталей полимерными материалами 86
2.4.8. Восстановление деталей и сборочных единиц пайкой 89
2.4.9. Выбор рационального способа восстановления деталей ......................................................94
Глава 3
Технология ремонта механических частей оборудования
3.1. Классификация типовых соединений и сборочных единиц 96
3.2. Резьбовые соединения...................................98
3.3. Прессовые соединения..................................105
3.4. Коническое разъемное неподвижное соединение . . . 113
3.5. Конические разъемные подвижные соединения . . . 116
3.6. Сборочные единицы с подшипниками скольжения . * 121
3.7. Сборочные единицы с подшипниками качения . . . 143
3.8. Сборочные единицы с цилиндрическими деталями, движущимися возвратно-поступательно . ................151
318
3.9. Соединения с деталями, базирующимися на плоскостях 171
3.10. Зубчатые передачи...................................173
3.11. Шлицевые и шпоночные соединения....................180
3.12. Ременные передачи...................................183
3.13. Сборочные единицы с резинометаллическими деталями 185
3.14. Витые пружины........................................187
3.15. Сборочные единицы с сальниковыми уплотнениями . 188
Глава 4
Технология ремонта электрических частей оборудования
4.1. Особенности процессов разборки и контроля. Характер- 191 ные повреждения электрических частей.......................199
4.2. Контроль состояния токопроводящих частей .... 199
4.2.1. Контроль состояния электрической изоляции . 201
4.2.2. Отыскание места электрического пробоя изоляции 205
4.2.3. Контроль состояния проводников тока .... 206
4.2.4. Проверка электрической прочности изоляции
4.3. Технология восстановления проводников тока и их кон- 211 тактных соединений.......................................
4.3.1. Восстановление неразборных электрических контакт- 211 ных соединений ..........................................
4.3.2. Восстановление разборных электрических контактных 214 соединений ..............................................
4.3.3. Восстановление разъемных стыковых электрических 216 контактных соединений ...................................
4.3.4. Восстановление разъемных скользящих линейных 220 контактных соединений ...................................
4.3.5. Восстановление разъемных скользящих поверхност- 221 ных контактных соединений ...............................
4.4. Технология восстановления изоляции токопроводящих 227 частей ..................................................
4.4.1. Восстановление изоляции токопроводящих частей при 227 текущем ремонте ... .......................
4.4.2. Восстановление изоляции токопроводящих частей при 232 капитальном ремонте........................................246
4.5. Текущий ремонт аккумуляторных батарей ....
Глава 5
Сборка и испытание объекта ремонта
5.1. Методы сборки.......................................
5.2. Проверка пространственного положения деталей и сбо- 254 рочных единиц................................................258
5.3. Сборка и испытание отдельных агрегатов .... 258
5.3.1. Сборка и испытание форсунки дизеля Д100 . . 261
5.3.2. Сборка и испытание топливного насоса дизеля Д 10'0 266
5.3.3. Сборка и испытание масляного насоса дизеля Д100 269
5.3.4. Сборка и обкатка турбокомпрессора..............270
5.3.5. Общая сборка и испытание дизеля Д100 .
5.3.6. Сборка и обкатка редуктора вентилятора тепло- 970 воза ТЭЗ.................................................
5.3.7. Сборка и испытание тягового электродвигателя 07A ЭД-118А..................................................
5.3.8. Сборка колесно-моторного блока......................пос
5.3.9. Сборка тележки тепловоза........................
5.3.10. Общая сборка тепловоза. Центровка валов . . . «пл
5.4. Реостатные испытания тепловозов после ремонта Список литературы.......................................... 312
Предметный указатель ... ........ 314
319
Мансур Джаляли Рахматулин
ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ТЕПЛОВОЗОВ
Предметный указатель составила Н. П. Киселева
Переплет художника А. Е. Смирнова
Технический редактор Л. А. Кульбачинская
Корректор-вычитчик А. Н. Конева
Корректор О. Г. Голоцукова
ИБ № 1117
Сдано в набор 15.11.82. Подписано в печать 18.03.83. Т-03100.
Формат 60Х90’/1б. Бумага офсетная № 2. Гарнитура литературная. Высокая печать. Усл. печ. л. 20. Усл. кр.-отт. 20. Уч.-изд. л. 24,47. Тираж 16 000 экз.
Заказ 1284. Цена 1 р. 10 к. Изд. № 1-1-1/1 № 8882
Издательство «ТРАНСПОРТ», 107174, Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография № 4 Союзпояиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, 129041, Москва, Б. Переяславская, 46