Эксплуатация и ремонт главного привода волочильного стана ВГ 1/1000 ОАО «ММК-Метиз»

 

3. Соединение ведущего вала редуктора с зубчатой втулкой полумуфты.

 

Полумуфта посажана на вал-шестерню с гарантированным натягом, это соединение должно гарантировать фиксацию контактирующих поверхностей, предотвращающих относительное проскальзывание. Это реализуется за счет назначения соответствующих натягов.

Проверим, обеспечит ли выбранная посадка передачу заданного крутящего момента. Определим вид контакта для посадкина вал Ø 105 мм. Находим нижнее и верхнее значение натягов Δmax=76мкм, Δmin=19мкм. Определяем величину натяга (Δн), характеризующую условие перехода к ненасыщенному пластическому контакту (ННПК):

 

где Δ – комплексная характеристика шероховатости;

d –диаметр вала, м;

        НВ – твердость вала (НВ=2700МПа);

Δн – минимальная допустимая величина натяга;

        θ – упругая постоянная, МПа-1;

 

где Е – модуль упругости, МПа;

       μ – коэффициент Пуассона.

 

,

где

d – диаметр вала (d=105мм);

d2 – наружный диаметр ступицы зубчатой втулки (d2=190 мм).

Определяем величину натяга

 

 

где Δпр – уменьшение натяга при прессовой сборке (Δпр=12 мкм);

fм – молекулярная составляющая коэффициента трения (fм=0,12).

Определяем величину контурного давления на поверхности контакта вала с полумуфтой

 

Условие реализации ненасыщенного пластического контакта:

 

 

 

То есть, в соединении может реализоваться ненасыщенный (ННПК).

Исходя из того. Что условие ненасыщенного пластического контакта выполняется, и в паре трения вал-полумуфта возникают высокие нагрузки, можно сделать вывод о виде изнашивания – это фреттинг-коррозия. Характерным признаком процесса фреттинг-коррозии всоединениях с натягом является то, что в месте контакта появляются продукты окисления отсветло-красно-коричневого до темно-коричневого цвета. Повреждения поверхностей в следствие фреттинг-коррозии служат концентраторами напряжений и снижают предел выносливости.

Предотвратить или замедлить развитие процесса фреттинг-коррозии возможно с помощью использования смазочного материала с противозадирными свойствами, например Солидол-С по ГОСТ4366-76.

 

3. Определение предельно допустимых величин износа в парах трения линии привода

Для ряда деталей узлов трения, где допустимы сравнительно большие износы, критерием предельного состояния может служить уменьшение прочности детали при ее износе.

Простейшим случаем влияния на прочность будет уменьшение размеров детали в результате ее износа.

1. Зубчатое зацепление №3 редуктора КЦ-1800

Определим предельно допустимую величину износа зуба шестерни (тихоходная передача):

 

где a – толщина зуба в основании;

n – запас прочности зубьев (n=1,4).

 

где – допустимые контактные напряжения (738 МПа)[3];

  – контактные напряжения зуба (530 МПа) [3];

 

 

Определим толщину зуба в основании:

 

где m – модуль в зацеплении (16 мм);

D – диаметр колеса ( 1462 мм).

=45 мм.

Предельно допустимая величина износа:

 

Т.к. в случае ремонта предусмотрена наплавка зубчатого колеса слоем 8 мм, и ТО нормализация и улучшение обеспечивают повышение твердости поверхности глубиной 7 мм.

.

При оценке предельно допустимого износа зубьев следует помнить, что при занижении этого значения срок службы деталей используется не полностью, при их завышении возрастает доля аварийных ремонтов из-за отказа деталей в межремонтный период.

 

 

2. Посадка роликового подшипника качения на выходной вал редуктора

Подшипник качения № 2097752 посажен на вал редуктора с гарантированным натягом, это соединение должно гарантировать фиксацию контактирующих поверхностей, предотвращающих относительное проскальзывание. Это реализуется за счет назначения соответствующих натягов. Посадка подшипника качения на вал Ø260. Находим верхнее и нижнее значение натягов Δmax=126мкм, Δmin= 42 мкм.

Определим вид контакта.

При сборке соединений с натягом, как правило, реализуется между контактирующими поверхностями либо ненасыщенный пластический контакт (ННПК), если:

 

где Δ – комплексная характеристика шероховатости;

d –диаметр вала, м;

       НВ – твердость вала (HB=2700 МПа);

Δн – минимально допустимая величина натяга;

        θ – упругая постоянная, МПа-1;

 

где Е – модуль упругости, МПа;

       μ – коэффициент Пуассона.

 

где;

d1 – диаметр внутреннего кольца подшипника (D=0,36 м);

d – диаметр вала (d=0,26 м).

либо насыщенный пластический контакт (НПК), если:

 

где α=1 при тепловой сборке.

Определим минимально допустимую величину натяга:

 

где fm – молекулярная составляющая коэффициента трения (fm=0,12);

l – длина посадочной поверхности (l=0,18 м);

       М – момент сопротивления для  подшипников качения, МН∙м;

 

где М0 – момент трения, зависящий от типа подшипника, МН∙м;

      М1– момент трения, зависящий от нагрузки на подшипник, МН∙м;

 

где n – частота вращения (n=12,6об/мин);

v – кинетическая вязкость смазочного материала (v=90 мм2/с);

D0 – средний диаметр подшипника (D0=350мм);

f0 -коэффициент, зависящий от типа подшипника и условий смазывания (f0=6).

 

 

 

 

 

Условие реализации ненасыщенного пластического контакта:

 

 

 

То есть, в соединении может реализовываться ненасыщенный (ННПК).

Так как минимально допустимая величина натяга (Δmin=42мкм), то посадка подшипника качения на вал редуктора Ø260 обеспечит гарантированную фиксацию контактирующих поверхностей, предотвращающих относительное проскальзывание.

 

3. Соединение ведущего вала редуктора с зубчатой втулкой полумуфты

Полумуфта посажена на вал-шестерню с гарантированным натягом, это соединение должно гарантировать фиксацию контактирующих поверхностей, предотвращающих относительное проскальзывание. Это реализуется за счет назначения соответствующих натягов. Посадка полумуфты на вал Ø105 мм Находим нижнее и верхнее значение натягов Δmax=76мкм, Δmin=19 мкм.

Определим вид контакта.

При сборке соединений с натягом, как правило реализуется между контактирующими поверхностями либо ненасыщенный пластический контакт (ННПК), если:

 

где Δ – комплексная характеристика шероховатости (0,5);

d –диаметрвходного вала, м;

       НВ – твердость менее твердого  тела (HB=2700 МПа);

Δн – минимально допустимая величина натяга;

        θ – упругая постоянная, МПа-1;

 

где Е – модуль упругости, МПа;

       μ – коэффициент Пуассона.

 

 

где;

d2 – наружный диаметр ступицы зубчатой втулки  (d2=190мм);

d – диаметрвходного вала (d=105мм).

 

либо насыщенный пластический контакт (НПК), если:

 

где α=0,5 при прессовой сборке.

Определим минимально допустимую величину натяга:

 

 

где fm – молекулярная составляющая коэффициента трения (fm=0,12);

Δпр – уменьшение натяга при прессовой сборке (Δпр=12 мкм).

Определяем величину контурного давления на поверхности контакта и вала с полумуфтой

 

Условие реализации ненасыщенного пластического контакта:

 

 

 

То есть, в соединении может реализовываться ненасыщенный (ННПК).

Определим момент, не вызывающий изменения прочности соединения с натягом в условиях пластического ненасыщенного контакта при заданных натягах (Δmax=76мкм, Δmin=19 мкм).

 

где fm – молекулярная составляющая коэффициента трения (fm=0,12);

l – длина посадочной поверхности, м;

Определяем момент для максимального натяга (Δн=Δmax=76мкм)

 

 

Определяем момент для минимального натяга (Δн=Δmin=19мкм)

 

 

Максимальное  значение момента, не вызывающего изменения прочности соединения вала редуктора с полумуфтой равны Мmax=16кН∙м превышает значение момента, передаваемого валом редуктора (М=3,3кН∙м), Минимальное значение момента Мmin=3,4кН∙м, обеспечивает гарантированную фиксацию.

Таким образом, посадка полумуфты на вал Ø105 мм обеспечит гарантированную фиксацию контактирующих поверхностей.

 

4. Ремонт линии волочильного стана

В процессе ремонта металлургических агрегатов восстановление их работоспособности и соответствующего уровня надежности осуществляется заменой узла, в состав которого входит поврежденная деталь;

 

1. Технологический процесс ремонта редуктора

Технологический процесс ремонта, в общем случае, включает в себя следующие операции:

- разборка;

- промывка;

- дефектация;

- восстановление или замена дефектных  деталей;

- сборка;

- регулировка;

- испытание;

- приработка.

Процесс разборки осуществляется  в последовательности обратной последовательности операций при сборке редуктора. Схема сборки редуктора представлена в приложении к курсовой работе.

При ревизии и ремонте редуктора, которые необходимо проводить не реже одного раза в два месяца, необходимо проверять:

- состояние рабочих поверхностей  зубьев и степень их износа, при помощи зубомеров и индикаторов;

- состояние посадочных мест (посадка под подшипник, под вал);

- состояние обоймы: наличие трещин  можно обнаружить, например, по скоплению  пыли возле поврежденных мест  или по пятнам, появляющимся при  испытании известковой обмазкой. Также, для определения дефектов  возникших в процессе эксплуатации  узла используют специальные  методы дефектоскопии (магнитная, люминесцентная, ультразвуковая);

- состояние уплотнительных манжет.

После ремонта редуктор собирается. Сборка осуществляется в соответствии со схемой, представленной в приложении. Соединение с натягом осуществляется тепловым методом. При этом охватывающая деталь нагревается до 63°С в масляной ванне, и происходит ее расширение.

Боковой зазор в зубчатом зацеплении определяют с помощью щупа и индикатора. Не допускается установка прокладок между валом и отверстием насаживаемой детали. Запрещается приварка зубчатого колеса к валу.

После сборки редуктора производится его монтажвместе с барабаном.

 

2. Технологический процесс восстановления зубьев зубчатого колеса

  В данном случае способом восстановления  является наплавка с последующей  обработкой. Технологический способ восстановления зубьев зубчатой втулки приведен на рисунке 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – Технологический процесс восстановления зубьев зубчатого колеса.

5. Выбор системы смазывания и смазочных материалов в узлах трения волочильного стана

1. Зубчатая муфта

В зубчатых муфтах наиболее эффективно применение высоковязких минеральных масел, но трудности по обеспечению герметичности в процессе эксплуатации зубчатых муфт побуждают применять пластические смазочные материалы, а также битумные композиции, рекомендуемые для открытых зубчатых передач. Смазочный материал для зубчатой муфты МЗ-7 выбираем Солидол-С ГОСТ 4366-76, система смазывания – закладная, режим смазывания – при каждом ТО.

 

2. Специальный редуктор

1. Зубчатое зацепление №3 редуктора КЦ-1800