Ремонт валов. Ремонт короткозамкнутой обмотки ротора. Ремонт коллекторов

Лекция 12.

Ремонт валов.

К повреждениям вала относят – риски, забоины, задиры на посадочных поверхностях и шпоночных пазах, изменение формы и размера шпоночного паза, уменьшения диаметра посадочных поверхностей, забитые центровые отверстия. Риски, забоины, задиры, если их общая площадь не более 4% от посадочной поверхности под подшипник и 10%  от посадочной поверхности под шкив, муфту, шпонку, шестерню, устраняют зашлифовкой бархатным напильником или шлифовальной шкуркой слегка смоченной в машинном масле. Если размеры посадочных поверхностей выходят за размеры допусков, то они могут быть восстановлены одним из следующих способов:

1) Электродуговая наплавка. Перед наплавкой уступы более 4 мм протачивают на конус под углом 15-20⁰ . Вал  или ротор устанавливают сердечником на вращающиеся ролики и производят наплавку, накладывая швы в определенном порядке. При этом длина наплавленного металла должна выходить за пределы наплавленной поверхности на 0,5-0,7 и 1-1,5 диаметра вала , чередуясь через один. После наплавки производят механическую обработку. Электродуговой наплавкой восстанавливают центровые отверстия на торцах, наплавка идет от центра к периметру по спирали при восстановлении центровых отверстий механической обработкой, базой служит наружная поверхность сердечника ротора.

2) Вибродуговая наплавка. Является разновидностью автоматической электродуговой наплавки плавящимся электродом. В процессе наплавки электрод вибрирует с частотой 10-100 Гц,  швы накладывают по винту с одновременным удалением листом шлаковой корки. Последующий шлаковый валик перекрывает предыдущий на 0,3-0,4 его ширины. Перед наплавкой вал обезжиривают, очищают от ржавчины металлической щеткой или шкуркой, шпоночные пазы закрывают медными или графитовыми заглушками. Слой наплавленного металла составляет 0,5-0,35 мм и переносится небольшими каплями.

Деталь, зажатая в патрон, вращается со скоростью 4-0,7 об/мин, а сварная головка перемещается вдоль детали. Преимуществом данного метода является незначительный нагрев и деформация детали, а также возможность получения твердой поверхности без термообработки.

3) Газопламенное напыление – им восстанавливают цилиндрические поверхности, имеющие сплошную выработку до 3 мм и диаметром до 280 мм. Распылительная головка газового метализатора расположена на суппорте станка и перемещается, вал вращается со скоростью 6-24 об/мин. Перед металлизацией поверхность очищают и обезжиривают и наносят на нее грубую рваную резьбу для увеличения площади сцепления в наносимом слое. Преимуществом данного способа является  то, что он не вызывает структурных изменений и ,следовательно, внутренних напряжений в металле. Но прочность сцепления нанесенного слоя ниже, чем в выше рассмотренных способах.

Таким образом перечень операций выглядит так:

         - механическая обработка для придания поверхности шероховатости.

         - обезжиривание поверхности.

         -  напыление подслоя, обеспечивающего прочную связь основного  

             металла с рабочим слоем.

         - напыление рабочего слоя.

         - механическая обработка.

4) Электромеханический метод – обрабатываемый вал устанавливают на токарный станок, в зону детали и инструмента подводят переменный ток 350-1500А и напряжением 2-6В. Электрическое сопротивление контакта инструмента возрастает, токи нагревают зону контакта. Поверхность детали, подвергаясь в месте контакта высокоамперной нагрузке и действию радиального усилия, сглаживается и высаживается.

Объем нагреваемого металла мал по сравнению с массой детали, охлаждение поверхностного слоя происходит с большей скоростью, происходит его закалка. Способ применяется для чистовой обработки взамен шлифовки, для упрочнения поверхностного слоя на глубину 0,2-0,3 мм, для восстановления размера изношенной поверхности до 0,4 мм без добавления металла и свыше 0,4 мм с добавлением металла. В первом случае процесс состоит из двух операций -  высадка поверхностного слоя изношенной поверхности и сглаживание до нужного размера ( высадкой достигается образование винтового выступа на поверхности детали, стружка при этом не срезается, сглаживание позволяет получить нужный размер вала). Во втором случае производится три операции – высадка поверхности, приваривание металла, высаженного в спиральную канавку и механическая обработка.

При величине зазора сердечника и вала до 0,12 мм на сторону, восстановление производится путем продольной накатки поверхности вала.

Устранение прогиба вала.

Вал подлежит ремонту, если стрела его прогиба превышает 0,03мм при частоте вращения более 3000 об/мин и 0,05мм при частоте вращения более 1500 об/мин.  Для двигателей с мощностью более 100 кВт, при изгибе вала не превышающем 0,3% его длины, правку вала производят прессом в холодном состоянии, при большем изгибе – с подогревом 400-500. Правку производят без снятия пакета. Исправление кривизны вала двигателей средней мощности устраняется способом наклепа : вал укладывают на жесткую подставку, наклеп производят с помощью зубила ( чекана), заточенного соответственно диаметру вала. Чеканку начинают с самой верхней точки вала, передвигаясь вправо и влево на 1/6 окружности. При чеканке волокна удлиняются и вал распремляется. Если наклепкой одной полосы не достигается нужный эффект, то делают вторую полосу на расстоянии 5-10 мм. В местах наклепки наружная поверхность вала деформируется, проточкой и пропиловкой исправлять нельзя, так как могут быть срезаны удлиненные волокна и вал примет прежнюю форму.

Повреждения шпоночных канавок.

Повреждения заключаются в разработке боковых стенок. Ремонт заключается в расширении канавки или электорнаплавки на боковые стенки. В первом случае возможно изготовление ступенчатой шпонки. Во втором случае при ремонте электронаплавкой на боковой стенке во избежание коробления конца вала наплавка производится тонкими валиками. После наплавки каждого валика идет охлаждение до температуры окружающей среды. Возможна прорезка другой шпоночной канавки под углом 90 к старой.

Ремонт короткозамкнутой обмотки ротора.

Короткозамкнутые обмотки выполняют литыми или сварными. Типичные повреждения литой обмотки – трещины или разрывы короткозамкнутого кольца, обрыв стержней в пазу. Типичные повреждения сварной обмотки – ослабление стержней, ослабление контакта стержень-кольцо, обрыв или подгар стержней. При сварной обмотке , при дефектации выявляют повреждения, которые могут привести к обрыву стержня или его распайке с короткозамкнутым кольцом. Это

1)  Наличие цветов побежалости на короткозамкнутых кольцах в местах паянных соединений со стержнем.

2)  Волнообразный изгиб короткозамкнутых колец или стержней ( от неравномерных удлинений, изгиб концов стержней в направлении вращения ротора).

3)  Смещение клетки вдоль оси ротора.

У литых обмоток трещины короткозамкнутых колец ( число трещин не более двух) устраняется пайкой. Поврежденное место промывают авиационным бензином, ацетоном, места трещины разделывают по форме ласточкиного хвоста, но не более 2/3 толщины кольца. Ротор устанавливают так, чтоб дефектное место располагалось горизонтально, нагревают горелкой до

400-450 и залуживают припоем ( 15% олова, 20% кадмия, 65% цинка). Трещины могут быть устранены аргонно-дуговой сваркой. Обрыв стержней – это, как правило, окончательный брак. На ремонтных заводах такие ротора восстановлению не подлежат. Но возможна выплавка алюминия из пазов при  температуре 700-750, либо в ваннах с 40-50% содержанием каустической соды. Сварная обмотка – при ослаблении или нарушении контакта стержень-кольцо, место зачищается и пропаивается медно-фосфорным припоем. При ослаблении стержня в пазу производится его расчеканка ударом чекана по прямоугольной части стержня по всей его длине. Трещины стержней, расположенные на выступающей  из сердечника части , устраняют сваркой, если ее глубина не более ¼ толщины стержня. Если глубина больше, то стержень разрезают и удаляют участок, припаянный к кольцу, к нему же припаивается вставка, которая устанавливается в основной стержень. Пайка ведется медноцинковым или серебросодержащим припоя ( при частоте вращения более 50 м/с применим только серебросодержащий припой). В случае необходимости возможна полная замена всех стержней осей обмотки.

Ремонт коллекторов.

Коллектор на пластмассе. При обнаружении незначительных перекрытий, их зачищают стеклянной шкуркой, протирают салфеткой, обезжиривают и не менее двух раз покрывают эмалью воздушной сушки.

Прожоги незначительной площади удаляют проточкой на токарном станке на глубину 2-3 мм, проточенную поверхность шлифуют стеклянной шкуркой, обезжиривают и покрывают эмалью воздушной сушки. Трещины глубиной до 3 мм и прогары удаляют сверлением. Обработанные места обезжиривают и заполняют эпоксидным компаундом холодного затвердевания. После застывания компаунд покрывают эмалью. Замыкание пластин устраняют расчисткой дорожек шабером. Для устранения сильных подгаров, биений и т.д. коллектора протачивают.

Коллектора на стальной втулке. Эти коллектора при необходимости могут быть разобраны и заменены отдельные контактные и изоляционные пластины. Для этого обвязывают коллекторные пластины стальной отожженной проволокой, отворачивают стопоры и гайку и сжимают прижимной конус вместе с манжетой. При незначительном повреждении манжеты ( пробой) очищают поврежденное место и устанавливают миканитовые прокладки. При подгаре пластин с торца зачищают поврежденное место. При повреждении второй манжеты или цилиндра снимается кольцо коллекторных пластин, при необходимости их исправляют. При пробое изоляционных прокладок между пластинами или при большом выгорании коллекторных пластин ( не более 4-5) производится из замена. Коллектор устанавливают на подставку, на пластины надевают диск и стягивают шпильками. Отвертывают стопоры, гайку и снимают конус и манжеты. Пластины смещают в аксиальном направлении, а потом выбивают в радиальном. После опрессовки вставляют новые пластины с изоляционными прокладками. После сборки коллектор протачивают и производят его формовку, она идет при частоте вращения большей номинальной на 20% при температуре нагрева 150-160   с последующей подпрессовкой и подтяжкой нажимных конусов. Формовка отсутствует при достижении биения 0,03. После каждой формовки производят подтяжку гаек.