Монтаж и эксплуатация оборудования нефтегазового комплекса (стр. 4 )

21. Промывка в горячей воде

22. Нейтрализация в 10 %-ном горячем растворе соды

23. Промывка в горячей воде

24. Демонтаж детали с подвески и снятие изоляции

25. Механическая доводка поверхности

26. Промывка керосином

27. Термическая обработка в масле.

Практическое занятие № 5.

Изучение ремонта деталей механической обработкой. Способ ремонтных размеров.

Цель работы: Изучить способ ремонтных размеров, провести вычисление для одностороннего и равномерного износа вал-подшипник.

Приборы и материалы: штангенциркуль, пара вал-подшипник, шлифовальный станок, токарный станок.

Сущность способа ремонтных размеров заключается в том, что одну из изношенных деталей сопряжения, обычно более трудоемкую, подвергают механической обработке до заранее установленного ремонтного размера с целью придания ей правильной геометрической формы и получения требуемой шероховатости поверхности, а другую деталь заменяют новой или заранее отремонтированной до этого же ремонтного размера, что обеспечивает первоначальную посадку в сопряжении.

В паре вал — подшипник ремонтные размеры сопрягаемых поверхностей будут меньше, а в паре цилиндр — поршень больше первоначальных размеров.

Применяют свободные и стандартные ремонтные размеры.

В качестве свободного ремонтного размера принимается ближайший размер ремонтируемой детали, позволяющий получить требуемую геометрическую форму и шероховатость поверхности.

Преимуществами свободных ремонтных размеров являются минимальная трудоемкость механической обработки и максимальное количество ремонтных размеров.

Недостатки этого способа: 1) нельзя изготовить другую деталь сопряжения, пока не отремонтирована более трудоемкая; 2) исключается взаимозаменяемость деталей.

Рисунок 1 - Схема определения ремонтного размера

а) при равномерном износе вала

б) при одностороннем износе вала

Стандартные ремонтные размеры устанавливают заблаговременно, определяют их количество и численные значения. Под эти размеры выпускаются комплекты запасных частей.

В таблице 1 в качестве примера приведены ремонтные размеры для не­которых деталей бурового оборудования.

Для определения ремонтных размеров пары вал — подшипник рассмотрим следующие два случая:

1. износ вала равномерный по окружности (рисунок 1, а)

2. износ вала односторонний (рисунок 1, б)

Вал с равномерным износом ремонтируется механической обработкой (при наличии на изношенной поверхности царапин, рисок и т. п.), либо (при хорошем качестве изношенной поверхности) простой заменой сопряженной детали деталью с ремонтными размерами.

Ремонтные размеры шейки вала определяются из следующих соотно­шений:

I ремонтный размер

dp1 = dн – (δпр + 2х) = dн – w

I I ремонтный размер

dp2 = dp1 – w

I I I ремонтный размер

dp3 = dp2 – w

где dн – первоначальный диаметр вала, мм; dp1, dp2, dp3 – ремонтные размеры вала, мм; δпр – максимальная величина износа вала на диаметр, мм; х - припуск на сторону на механическую обработку для получения ремонтного размера, мм; w - ремонтный интервал, мм

Таблица1 - Ремонтные размеры для некоторых деталей бурового оборудования

Восстанавливаемая поверхность	Первоначальный размер, мм	Ремонтные размеры, мм
I	II	III	IV
Шпоночный паз кривошип­ного вала бурового насоса У......................... Отверстие малой головки ша­туна бурового насоса У8-3…. Внутренняя резьба ствола вертлюга У6-130-1 …….........	50+0,17 (по ширине) 180А (диаметр от­верстия) М130ХЗ	52,0 181А М135ХЗ	54,0 182А -	58,0 - -	60,0 - -

w = δпр + 2х

При назначении числа ремонтных размеров следует учитывать, что изме­нение размеров детали уменьшает ее прочность, жесткость и в некоторых случаях приводит к увеличению удельных нагрузок.

Число ремонтных размеров для валов

где dmin — предельно допустимый наименьший размер вала, мм.

При восстановлении шейки вала с односторонним износом необходима механическая обработка для придания изношенной детали правильной гео­метрической формы и удаления дефектного поверхностного слоя. В этом слу­чае ремонтные размеры шейки вала будут:

dp1= dн – 2(δпр + х) = dн -

dp2 = dp1 -

Величина δпр определяется из уравнения

Smax – Sнач = δпр + δподш = δпр + εδпр = δпр(1 + ε)

где Smax - максимально допустимый зазор в сопряжении, мм;

Sнач - начальный зазор в сопряжении, мм; ε - коэффициент, учитывающий, во сколько раз подшипник изнашивается быстрее, чем вал; δподш - износ подшипника, мм. Для регулировки зазора в подшипниках скольжения обычно применяют прокладки, постепенно удаляемые по мере изнашивания деталей для доведения зазора до величины Sнач. Обозначив общую толщину прокладок буквой т, получим:

Smax – Sнач + m = δпр + εδпр = δпр(1 + ε)

Отсюда

Для внутренних цилиндрических поверхностей расчетные формулы для первых и последующих ремонтных размеров будут следующие:

при равномерном износе

Dp1=Dн + (δпр + 2х) = Dн + w

Dp2 = Dp1 + w;

Dp3 = Dp2 + w

при одностороннем износе

Dp1=Dн + 2(δпр + 2х) = Dн + w

Dp2 = Dp1 +

где DH — первоначальный размер отверстия, мм; Dp1, Dp2, Dp3 — ремонтные размеры отверстия, мм.

Положительными сторонами способа ремонтных размеров являются: увеличение срока службы и простота технологии ремонта более дорогой и трудоемкой детали сопряжения; возможность заранее организовать изготовление заменяемых деталей сопряжения, что позволяет сократить сроки ремонта и снизить его стоимость.

К отрицательным сторонам этого способа следует отнести необходимость в замене сопряженной детали; наличие нескольких ремонтных размеров деталей, что помимо эксплуатационных неудобств вызывает необходимость иметь лишний резерв запасных частей. Несмотря на эти недостатки ремонт крупных и дорогих деталей бурового и нефтегазопромыслового оборудования часто производят способом ремонтных размеров.

Способ ремонтных размеров применяют при ремонте цилиндров компрес­соров и двигателей внутреннего сгорания, цилиндровых втулок поршневых насосов, шеек коленчатых валов, зубчатого венца стола ротора и других де­талей.

Задание:

1. Установить стандартные ремонтные размеры для пары вал-подшипник.

2. Определить количество и численные значения ремонтных размеров пары вал-подшипник.

3. Провести механическую обработку для придания изношенной детали правильной геометрической формы и удаления дефектного поверхностного слоя.

4. Рассчитать ремонтные размеры шейки вала для случая одностороннего износа.

5. Рассчитать максимальную величину износа при применении прокладок.

6. Рассчитать ремонтные размеры для внутренних цилиндрических поверхностей.

Практическое занятие № 6.

Ремонт давлением втулок и валов.

Цель работы: изучить ремонт деталей давлением, виды ремонта давлением, температурный режим для ремонта давлением.

Приборы и материалы: приспособление для осадки изношенных шестерен (или бронзовых втулок) подшипников скольжения, приспособления для раздачи и обжатия втулок, приспособление для накатки шеек валов (ролик) под подшипники качения, приспособления для правки изогнутых и скрученных валов, штанг и труб; прессы, пневмомолотки, штангенциркуль.

Ремонт деталей давлением заключается в восстановлении первоначальных размеров рабочих поверхностей пластическим деформированием за счет перераспределения материала детали. В процессе деформирования материал детали вытесняется с нерабочих участков на изношенные поверхности, в результате чего восстанавливаются форма и размеры этих поверхностей.

При ремонте деталей давлением необходимо, чтобы выполнялись следующие основные требования:

1) наличие запаса материала на нерабочих участках ремонтируемой детали;

2) достаточная пластичность материала;

3) механические свойства отремонтированной детали должны быть не ниже, чем у новой;

4) объемы механической и термической обработки должны быть мини­мальными;

5) при ремонте этим способом закаленных или поверхностно-упрочненных деталей необходимо предварительно произвести отпуск или отжиг детали.

Детали из непластичных материалов, например из чугуна, а также детали с малыми запасами прочности и сложной конфигурации ремонтировать давлением невозможно.

Рисунок 2 – Виды обработки деталей давлением

На процесс пластического деформирования дета­ли большое влияние оказывают химический состав металла, характер структуры, содержание примесей и размер зерна. Наибольшей пластичностью обладают химически чистые металлы. Уменьшение размера зерна приводит к увеличению сопро­тивления деформированию, особенно в холодном состоянии.

Температура нагрева детали в значительной мере влияет на сопротивление деформированию.

Детали из бронзы, латуни, малоуглеродистых сталей с содержанием углерода до 0,3% можно деформировать в холодном состоянии, детали из высокоуглеродистых сталей — только в горячем состоянии.

Для ремонта деталей давлением рекомендуется пользоваться прессами, допускается применять молоты.

На рисунок 2 представлены схемы различных видов ремонта давлением изношенных деталей: осадка, раздача, обжатие, вытяжка и накатка.

Осадка применяется для увеличения наружных размеров сплошных и полых деталей и уменьшения внутренних размеров полых деталей за счет снижения их высоты. При осадке направление внешней силы Р, действующей по вертикальной оси детали, не совпадает с направлением деформации δ.

Раздача применяется для увеличения наружных размеров детали при сохранении или незначительном изменении ее высоты. В этом случае направление действующей силы Р совпадает с направлением требуемой деформации δ, и металл перемещается от центра к периферии.

Обжатие используется для уменьшения размера внутренней поверхности полой детали за счет уменьшения размера ее наружной поверхности. При обжатии направление действующей силы совпадает с направлением требуемой деформации δ, происходит перемещение металла от периферии к центру.

На рисунке 3 представлено приспособление для обжатия втулок.

Вытяжка применяется для увеличения длины детали за счет местного сужения ее поперечного сечения на небольшом участке. При вытяжке направление действующей силы Р не совпадает с направлением требуемой деформации δ.

Накатка применяется для увеличения наружных или уменьшения внутренних размеров детали за счет выдавливания металла на отдельных участках поверхностей. При накатке направление действующей силы Р противоположно направлению требуемой деформации δ.

Правка (рисунок 4) применяется для восстановления формы деформированных деталей. При правке направление действующей силы Р совпадает

Рисунок 3 - Приспособление для обжатия втулок:

1 - пуансон; 2 -ремонтируемая деталь; 3 - матрица; 4 - опорная втулка

Рисунок 4. Схема правки

с направлением деформации δ. Применяется правка статическим нагружением и наклепом. Правку статическим нагружением осуществляют на прессах. Ее недостатками являются трудность получения стабильной формы из-за обратного последействия, снижение усталостной прочности и уменьшение несущей способности детали. Для стабилизации правки статическим нагружением применяют нагрев или двойную правку, т. е. деталь перегибают в противоположную сторону, а затем повторной правкой ее выпрямляют.

Правка деталей наклепом, в отличие от статического нагружения, поз­воляет вести процесс в требуемом направлении и на любом участке детали.

Правку наклепом обычно осуществляют пневмомолотками. Затем обязательно проверяют детали на отсутствие трещин.

Преимуществами ремонта деталей давлением являются высокое качество восстановления, использование стандартного оборудования, отсутствие потребности в наращивании металла, т. е. экономичность процесса.

Недостатки способа - ограниченная номенклатура ремонтируемых деталей, необходимость в некоторых случаях в повторной термической обработке и потребность в специальной оснастке для ремонтируемых деталей каждого типоразмера.

На ремонтных предприятиях нефтяной и газовой промышленности указанный способ используют для ремонта изношенных бронзовых втулок подшипников скольжения, шестерен (осадка), различных полых деталей (раздача и обжатие), шеек валов под подшипники качения (накатка), для правки изогнутых и скрученных валов, штанг и труб.

Задание.

1. Измерить бронзовую втулку подшипника до осадки.

2. Провести осадку втулки под прессом и замерить штангенциркулем, вычислить Δ h.

3. Измерить втулку перед раздачей (Д1 – наружный диаметр)

4. Провести раздачу под прессом, измерить наружный диаметр Д2, вычислить Δ Д.

5. Измерить втулку перед обжатием (d1 – внутренний диаметр)

6. Провести обжатие, замерить внутренний диаметр d2, вычислить Δ d.