RU2337802C2 - Shaft recostruction method - Google Patents

Shaft recostruction method Download PDF

Info

Publication number
RU2337802C2
RU2337802C2 RU2006125662/02A RU2006125662A RU2337802C2 RU 2337802 C2 RU2337802 C2 RU 2337802C2 RU 2006125662/02 A RU2006125662/02 A RU 2006125662/02A RU 2006125662 A RU2006125662 A RU 2006125662A RU 2337802 C2 RU2337802 C2 RU 2337802C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
neck
cover plate
butt weld
necks
Prior art date
Application number
RU2006125662/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006125662A (en
Inventor
Анатолий Алексеевич Зуев (RU)
Анатолий Алексеевич Зуев
Алексей Анатольевич Зуев (RU)
Алексей Анатольевич Зуев
Original Assignee
Анатолий Алексеевич Зуев
Алексей Анатольевич Зуев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Анатолий Алексеевич Зуев, Алексей Анатольевич Зуев filed Critical Анатолий Алексеевич Зуев
Priority to RU2006125662/02A priority Critical patent/RU2337802C2/en
Publication of RU2006125662A publication Critical patent/RU2006125662A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2337802C2 publication Critical patent/RU2337802C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: mechanical processing of the necks of the shaft with a depression in the body of the shaft is carried out on the whole width of the reconstructed surface. A preloaded thin walled cover plate compensating for metal wearing is installed in form of sectional or half ring. The thin walled cover plate used has width b, length L and thickness δ"л", which are determined from a given expression. After installing the cover plate on the neck of the shaft with preloading, the cover plate is uniformly compressed along its whole surface. The cover plate is fixed to the processed necks by welding their contact points and boiling them with the neck of the shaft. Butt-welded joint are then obtained. The cover plate, made in form of a sectional ring, before welding it to the contact points, is heated to temperature t°, while the contact points for the half ring cover plate are welded with obtaining of the first butt weld, after which the cover plate is heated to temperature t° and the contact points of the half ring are welded with obtaining of a second butt weld. After that, the butt welds are cooled to ambient temperature. Electric rivets are put onto the surface of cover plates on both sides of the butt weld. The necks are ground to the nominal or repair size.
EFFECT: provision for well defined allowance between the cover plate and neck of the shaft.
3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при восстановлении изношенных шеек валов и изготовлении валов.The invention relates to mechanical engineering and can be used to restore worn shaft necks and the manufacture of shafts.

Известен способ восстановления изношенных деталей, преимущественно шеек коленчатых валов, при котором на изношенную поверхность накладывают разрезную втулку, а стыки заваривают. На разрезной втулке выполняют сквозные отверстия, которые заваривают износостойкими антифрикционным пористым материалом, а стыки разрезной втулки выполняют с ломаной поверхностью (а.с. №1368151 В23Р 6/00).A known method of restoring worn parts, mainly the necks of the crankshafts, in which a split sleeve is applied to the worn surface and the joints are welded. On the split sleeve, through holes are made, which are welded with wear-resistant antifriction porous material, and the joints of the split sleeve are made with a broken surface (AS No. 1368151 B23P 6/00).

Недостатком данного способа является:The disadvantage of this method is:

1. Невозможность создать заданный натяг разрезной втулки относительно шейки вала.1. The inability to create a given interference sleeve split relative to the shaft journal.

2. Разрезная втулка устанавливается на шейку вала в сыром состоянии, что требует последующей ее закалки, а следовательно, и снижения усталостной прочности всего вала.2. The split sleeve is installed on the shaft neck in a wet state, which requires its subsequent hardening, and, consequently, a decrease in the fatigue strength of the entire shaft.

3. Приварка сырой разрезной втулки усложняет технологию восстановления валов при низком ее качестве.3. The welding of a raw split sleeve complicates the technology of shaft restoration with its low quality.

Известен способ изготовления коленчатого вала, включающий изготовление коренных и шатунных шеек с галтелями, выполнение на шейках симметрично галтелями кольцевых углублений с плавным сопряжением с поверхностями шеек посредством галтельных переходов. В кольцевых углублениях по всей их длине устанавливают с последующей фиксацией кольцевой элемент из материала с заданными трибохимическими свойствами, наружную цилиндрическую поверхность которого располагают не ниже кромок перехода от галтелей соответствующих шеек к углублению. При этом длину L в углубления, радиус R галтелей шейки и длину L шейки выполняют исходя из следующего соотношения размеров указанных параметров:A known method of manufacturing a crankshaft, including the manufacture of the main and connecting rod necks with fillets, the execution on the necks symmetrically with the fillets of annular recesses with smooth conjugation with the surfaces of the necks by means of fillet transitions. An annular element of material with predetermined tribochemical properties is installed in annular recesses along their entire length with subsequent fixation, the outer cylindrical surface of which is located not lower than the edges of the transition from the fillets of the corresponding necks to the recess. The length L in the recesses, the radius R of the fillets of the neck and the length L of the neck are performed based on the following size ratio of the specified parameters:

L-2R≤1≤L-R, a радиус r галтельных переходов углублений выполняют равным 0.5 R. В кольцевые углубления устанавливают с последующей фиксацией сегментные вкладыши. В кольцевые углубления устанавливают с последующей фиксацией свернутую в кольцо ленту (а.с. №1796781, F16С 3/06, 9/04).L-2R≤1≤L-R, and the radius r of the fillet transitions of the recesses is equal to 0.5 R. Segment inserts are installed in the annular recesses with subsequent fixation. In the annular recesses, a tape rolled into a ring is installed with subsequent fixation (a.s. No. 1796781, F16C 3/06, 9/04).

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

1. Невозможность создать строго заданный натяг между лентой и шейкой вала.1. The inability to create a strictly defined interference between the tape and the neck of the shaft.

2. Кольцевые углубления создают местную концентрацию внутренних напряжений и снижают усталостную прочность вала.2. Ring grooves create a local concentration of internal stresses and reduce the fatigue strength of the shaft.

Известен способ восстановления шеек валов, включающий механическую обработку шеек, установку составных ремонтных оболочек, сварку стыков оболочек в обжатом состоянии и окончательную механическую обработку. Оболочки дополнительно закрепляют фиксирующими выступами, входящими в выполненные на шейке углубления, расположенные в местах наименьшего нагружения, причем выступы располагают в зоне, примыкающей к стыкам оболочек, и изготавливают термопластическим деформированием, а впадины на наружной стороне заполняют сваркой. Обжатие оболочек осуществляют с помощью башмаков с высокой теплопроводностью. Галтели защищают при сварке технологическими пластинами, которые удаляют при горячих сварочных швах (а.с. №1597256, В23Р 6/00).A known method of restoring the necks of the shafts, including machining the necks, installing composite repair shells, welding the joints of the shells in a compressed state and final machining. The shells are additionally fixed with fixing protrusions included in the recesses located on the neck located at the places of least loading, the protrusions being placed in the area adjacent to the joints of the shells and made by thermoplastic deformation, and the depressions on the outside are filled by welding. Compression of the shells is carried out using shoes with high thermal conductivity. Fillet protect during welding technological plates, which are removed during hot welding seams (AS No. 1597256, V23P 6/00).

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

1. Невозможность создания заданного натяга между ремонтной оболочкой и шейкой вала.1. The inability to create a given interference between the repair shell and the neck of the shaft.

2. Создание на шейке углубления нетехнологично, поскольку его необходимо выполнять на поверхности, имеющей твердость HRC 50...60.2. Creating a recess on the neck is not technologically advanced, since it must be performed on a surface having a hardness of HRC 50 ... 60.

3. Способ не пригоден для использования тонкостенных оболочек из-за ненадежной фиксации ее на шейке вала. Наиболее близким аналогом к заявляемому способу относится способ восстановления коленчатого вала, включающий механическую обработку шеек с технологическим заглублением в тело восстанавливаемой поверхности на всей ширине между щеками шейки с образованием галтелей, закрепление с натягом на обработанных шейках компенсирующих износ металла накладок в виде разрезного кольца или полуколец и последующее их шлифование в номинальный размер, при этом после механической обработки коленчатый свал подвергают высокому отпуску, для чего помещают в холодную печь, нагревают в течение 3...4 ч до t=500...600°С, выдерживают при этой температуре в течение 4-6 часов, а затем охлаждают вместе с печью, при этом на разрезных кольцах выполняют сквозные отверстия диаметром 5...7 мм и закрепляют кольца на обработанных шейках путем сварки их стыков, проваривая их с шейкой вала, сварной шов располагают в зоне, ограниченной 25-50° поворота коленчатого вала от верхней мертвой точки восстанавливаемой шатунной шейки, охлаждают сварной шов до температуры окружающей среды с обеспечением натяга разрезного кольца 0.1...0.15 мм, а затем первым проваривают отверстие разрезного кольца с шейкой вала, которое расположено напротив сварного шва, а остальные отверстия проваривают, симметрично приближаясь к сварному шву, причем используют разрезные кольца шириной b, длиной L и толщиной δ:3. The method is not suitable for the use of thin-walled shells due to its unreliable fixation on the shaft neck. The closest analogue to the claimed method relates to a method for restoring a crankshaft, including machining the necks with technological deepening into the body of the surface to be restored across the entire width between the neck cheeks with the formation of fillets, tightening on the machined necks of overlays compensating metal wear in the form of a split ring or half rings and their subsequent grinding to the nominal size, while after machining the crankshaft is subjected to high tempering, for which I put t in a cold oven, heated for 3 ... 4 hours to t = 500 ... 600 ° C, kept at this temperature for 4-6 hours, and then cooled together with the furnace, while through the split rings holes with a diameter of 5 ... 7 mm and fix the rings on the machined necks by welding their joints, boiling them with the neck of the shaft, the weld is placed in a zone limited to 25-50 ° of crankshaft rotation from the top dead point of the restored connecting rod, the weld is cooled to ambient temperature with a tightness of a split ring 0 .1 ... 0.15 mm, and then the hole of the split ring with the neck of the shaft, which is located opposite the weld, is first boiled, and the remaining holes are boiled, symmetrically approaching the weld, using split rings of width b, length L and thickness δ:

b=Lш-2r-(1...2) мм,b = L w -2r- (1 ... 2) mm,

L=πdb+(2...4) мм,L = πd b + (2 ... 4) mm,

δлл.остл.р.р.л.изн.р.р.л.шл,δ L = δ L.ost. + δ L.R. + δ l.s. + δ L.

где Lш - ширина шейки вала между щеками;where L W - the width of the neck of the shaft between the cheeks;

r - радиус галтели;r is the fillet radius;

db - расчетный диаметр предварительно обработанной восстанавливаемой шейки;d b is the calculated diameter of the pre-treated reconditioned neck;

δл - толщина разрезного кольца для восстановления шейки в номинальный размер;δ l - the thickness of the split ring to restore the neck to the nominal size;

δл.р.р. - толщина разрезного кольца, компенсирующая все ремонтные размеры;δ L.R. - the thickness of the split ring, compensating for all repair dimensions;

δл.изн.р.р. - толщина разрезного кольца, компенсирующая предельный износ шейки вала при последнем ремонтном размере;δ l.s. - the thickness of the split ring, compensating for the maximum wear of the shaft neck at the last repair size;

δл.ост - остаточная толщина разрезного кольца, необходимая для обеспечения механической прочности разрезного кольца на завершающем этапе эксплуатации вала;δ lost - the residual thickness of the split ring, necessary to ensure the mechanical strength of the split ring at the final stage of shaft operation;

δл.шл - припуск толщины разрезного кольца на шлифование в окончательный размер, а полукольца закрепляют на обработанных шейках путем сварки стыков, проваривая их с шейкой вала, и располагают первый сварной шов расположенным в зоне, ограниченной 25-50° поворота коленчатого вала от верхней мертвой точки восстанавливаемой шатунной шейки, а второй шов - относительно первого с поворотом на 180° (пат. РФ №2235009, В23Р 6/00, F16С 3/6).δ lshl is the allowance for the thickness of the split ring for grinding to the final size, and the half rings are fixed on the machined necks by welding the joints, boiling them with the neck of the shaft, and the first weld is located in a zone limited by 25-50 ° of crankshaft rotation from the top the dead center of the reconstructed connecting rod neck, and the second seam is relative to the first with a 180 ° rotation (Pat. RF No. 2235009, B23P 6/00, F16C 3/6).

Недостатком данного способа является:The disadvantage of this method is:

1. Невозможность создания строго определенного натяга между накладкой и шейкой вала.1. The inability to create a strictly defined interference between the plate and the neck of the shaft.

Задача изобретения - создание строго определенного натяга между накладкой и шейкой вала.The objective of the invention is the creation of a strictly defined interference between the plate and the neck of the shaft.

Поставленная задача достигается за счет того, что способ восстановления вала, включающий механическую обработку шеек вала с технологическим заглублением в тело вала на всей ширине восстанавливаемой поверхности с образованием галтелей, установку с предварительным натягом на обработанных шейках, компенсирующих износ металла накладок в виде разрезного кольца или полуколец, закрепление накладок на обработанных шейках путем сварки их стыков с получением стыкового сварного шва и проваривания накладок с шейкой вала, после чего охлаждают стыковой сварной шов до температуры окружающей среды и производят установку на поверхности накладок по обе стороны от стыкового сварного шва электрозаклепок и последующее шлифование шеек в номинальный или ремонтный размеры, при этом используют накладки, ширину b, длину L и толщину δл которых определяют из следующих математических выражений:The problem is achieved due to the fact that the shaft restoration method, including machining the shaft necks with technological deepening into the shaft body over the entire width of the surface being restored with the formation of fillets, a preload installation on machined necks that compensate for the wear of the metal plates in the form of a split ring or half rings securing the pads on the machined necks by welding their joints to produce a butt weld and boiling the pads with the shaft journal, then cool with ykovoy weld to ambient temperature and produce the installation surface linings on both sides of the butt weld elektrozaklepok and subsequent grinding necks in nominal or repair dimensions, wherein the used inserts, width b, the length L and δ l a thickness which is determined from the following mathematical expressions:

b=Lш-2r-(1...2) мм,b = L w -2r- (1 ... 2) mm,

L=πdb+(2...4) мм,L = πd b + (2 ... 4) mm,

δлл.остл.р.р.л.изн.р.р.л.шл,δ L = δ L.ost. + δ L.R. + δ l.s. + δ L.

где Lш - ширина шейки вала;where L W - the width of the neck of the shaft;

r - радиус галтели;r is the fillet radius;

db - расчетный диаметр механически обработанной восстанавливаемой шейки;d b is the calculated diameter of the machined reconditioned neck;

δл - толщина накладки для восстановления шейки в номинальный размер;δ l - the thickness of the lining for the restoration of the neck in a nominal size;

δл.р.р. - величина, компенсирующая все ремонтные размеры шейки;δ L.R. - a value that compensates for all repair dimensions of the neck;

δл.изн.р.р. - величина, компенсирующая предельный износ шейки вала при последнем ремонтном размере;δ l.s. - a value that compensates for the maximum wear of the shaft journal at the last repair size;

δл.ост - остаточная величина толщины накладки, необходимая для обеспечения механической прочности накладки на завершающем этапе эксплуатации вала;δ lost - the residual value of the thickness of the lining, necessary to ensure the mechanical strength of the lining at the final stage of shaft operation;

δл.шл - припуск толщины накладки на шлифование в окончательный размер, после установки накладки на шейку вала с предварительным натягом ее равномерно обжимают по всей поверхности, при этом накладку, выполненную в виде разрезного кольца, до сваривания ее стыков нагревают до температуры t°:δ lshl is the allowance for the thickness of the grinding pad to the final size, after installing the pad on the shaft neck with a preload, it is evenly squeezed across the entire surface, while the pad made in the form of a split ring is heated to a temperature t ° before welding its joints:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где N - требуемый натяг в сопряжении шейки вала - накладка после приварки накладки к шейке вала;where N is the required interference in the mating of the shaft journal - plate after welding the plate to the shaft journal;

α - коэффициент линейного расширения материала накладки;α is the coefficient of linear expansion of the lining material;

Figure 00000003
- длина окружности шейки вала,
Figure 00000003
- the circumference of the neck of the shaft,

а у накладки в виде полуколец сваривают стык полуколец с получением первого стыкового сварного шва, после чего накладку нагревают до температуры t°:and the joint in the form of half rings welds the joint of the half rings to obtain the first butt weld, after which the patch is heated to a temperature of t °:

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где t0ш.в - температура шейки вала после проваривания первого осевого стыкового сварного шва, и производят сваривание стыка полуколец с получением второго стыкового сварного шва.where t 0 W. in - the temperature of the neck of the shaft after boiling the first axial butt weld, and weld the joint of the half rings to obtain a second butt weld.

Новые существенные признаки:New significant features:

1. Устанавливают накладку на шейку вала и равномерно обжимают ее по всей поверхности.1. Install the pad on the neck of the shaft and evenly compress it over the entire surface.

2. Нагревают накладку, выполненную в виде разрезного кольца до температуры2. Heated pad made in the form of a split ring to a temperature

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

где N - требуемый натяг в сопряжении шейка вала - накладка, после приварки накладки к шейке вала,where N is the required interference in the mating shaft journal - plate, after welding the plate to the shaft journal,

α - коэффициент линейного расширения материала накладки,α is the coefficient of linear expansion of the lining material,

Figure 00000006
- длина окружности шейки вала.
Figure 00000006
- the circumference of the shaft journal.

3. У накладки, выполненной в виде полуколец, проваривают первым осевым стыковым сварным швом и нагревают до температуры:3. At the plate, made in the form of half rings, boil the first axial butt weld and heat to a temperature:

Figure 00000007
,
Figure 00000007
,

где t°ш.в. - температура шейки вала после проваривания первого осевого стыкового сварного шва, и производят сваривание стыка полуколец с получением второго стыкового сварного шва.where t ° b.w. - the temperature of the neck of the shaft after boiling the first axial butt weld, and weld the joint of the half rings to obtain a second butt weld.

При использовании данного способа возможно получить требуемый расчетный натяг между накладкой и шейкой вала. При использовании накладки в виде разрезного кольца его устанавливают на шейку вала, равномерно обжимают по всей ее поверхности и нагревают до расчетной температуры и проваривают осевой стыковой сварной шов. При нагреве до заданной температуры длина накладки увеличивается на

Figure 00000008
. При проваривании осевого стыкового сварного шва происходит образование локальной ванны, которая не будет натягивать накладку. Осевой стыковой сварной шов быстро охлаждается из-за большой массы шейки вала, и дополнительное внесение теплоты в кромки накладки вдоль осевого стыкового сварного шва не приведет к заметному изменению натяга после остывания накладки. При остывании длина накладки уменьшается на величину
Figure 00000009
, равную удлинению при нагревании накладки до температуры t°.When using this method, it is possible to obtain the required design interference between the cover plate and the shaft journal. When using an overlay in the form of a split ring, it is mounted on the neck of the shaft, uniformly crimped over its entire surface and heated to the design temperature and boiled axial butt weld. When heated to a predetermined temperature, the lining length increases by
Figure 00000008
. When boiling the axial butt weld, a local bath forms, which will not stretch the overlay. The axial butt weld is quickly cooled due to the large mass of the shaft journal, and additional heat input to the edges of the plate along the axial butt weld will not lead to a noticeable change in the interference fit after cooling of the plate. When cooling, the lining length decreases by
Figure 00000009
equal to the elongation when the lining is heated to a temperature of t °.

В результате получаем требуемый натяг в сопряжении:As a result, we obtain the required interference in the pairing:

N=Двн-dш,N = D vn -d w

где Двн - внутренний диаметр приваренной накладки после остывания;where D VN is the internal diameter of the welded plate after cooling;

dш - диаметр шейки вала.d W - the diameter of the neck of the shaft.

При использовании в качестве накладки двух полуколец производят установку их на шейку вала с равномерным обжатием по всей их поверхности и проваривают первый осевой стыковой сварной шов, затем нагревают накладки до:When using two half rings as a lining, they are installed on the shaft journal with uniform compression over their entire surface and the first axial butt weld is welded, then the lining is heated to:

Figure 00000010
,
Figure 00000010
,

где t°ш.в. - температура шейки вала после проварки первого осевого стыкового сварного шва и проваривают второй осевой стыковой сварной шов.where t ° b.w. - the temperature of the neck of the shaft after welding the first axial butt weld and boil the second axial butt weld.

Для получения заданного натяга в сопряжении необходимо учитывать увеличение размеров шейки вала после проварки первого осевого стыкового сварного шва путем введения в формулу t° температуры нагрева шейки вала t°ш.в..To obtain a given interference fit, it is necessary to take into account the increase in the size of the shaft neck after the first axial butt weld is welded by introducing the temperature of the shaft neck heating t ° b.w. .

Данный способ может быть применен при изготовлении валов. При этом заготовка коленчатого вала изготавливается из низкоуглеродистых сталей. Требуемая износостойкость готового вала будет получена на последнем этапе его изготовления путем приварки по предложенному способу закаленных тонкостенных накладок, изготовленных из высококачественной углеродистой стали.This method can be applied in the manufacture of shafts. In this case, the billet of the crankshaft is made of low carbon steels. The required wear resistance of the finished shaft will be obtained at the last stage of its manufacture by welding, according to the proposed method, hardened thin-walled plates made of high-quality carbon steel.

При этом способе изготовления не требуется дорогостоящих операций по термической обработке всех шеек валов, которая заметно снижает усталостную прочность всего вала, что приводит к сокращению срока службы вала.With this manufacturing method, expensive heat treatment operations of all the shaft journals are not required, which significantly reduces the fatigue strength of the entire shaft, which reduces the shaft service life.

На фиг.1 схематично изображена шейка вала с накладкой.Figure 1 schematically shows the neck of the shaft with an overlay.

Фиг.2 - развертка накладки.Figure 2 - scan lining.

Фиг.3 - сечение А-А шейки вала с накладкой в виде разрезного кольца (I) и в виде полуколец (II).Figure 3 - section aa of the neck of the shaft with an overlay in the form of a split ring (I) and in the form of half rings (II).

Шейка вала содержит цилиндрическую часть 1 и охватывающую накладку 2, в которой могут быть выполнены отверстия 3 диаметром 5÷7 мм для электрозаклепок, отверстие 4 для подвода смазочного масла, галтели 5, кольцевые сварные швы 6, приваренные сверху края по кромке рабочей поверхности 7 накладки 2. Сварной шов 8 соединяет стыки накладки 2. Накладка 2 может быть выполнена в виде разрезного кольца или полуколец, как с отверстиями 3 под электрозаклепки, так и без них, если используется электроконтактная сварка. В этом случае центр отверстия 3 является также центром электроконтактной сварки.The shaft neck contains a cylindrical part 1 and a covering plate 2, in which holes 3 with a diameter of 5 ÷ 7 mm for electro-rivets, a hole 4 for supplying lubricating oil, fillets 5, ring welds 6, welded from above the edges along the edge of the working surface 7 of the plate can be made 2. A weld seam 8 connects the joints of the plate 2. The plate 2 can be made in the form of a split ring or half rings, both with holes 3 for electric rivets and without them, if electric contact welding is used. In this case, the center of the hole 3 is also the center of electrical welding.

При ширине накладки до 50 мм устанавливают электрозаклепки в один ряд по линии симметрии. При ширине более 50 мм - в два ряда или в шахматном порядке, т.е. со смещением одного ряда относительного другого. При этом расстояние от центра отверстий 3 до края накладки 2 составляет а=15...20 мм, а расстояние с от стыка накладкти 2 до центра ближайшего отверстия 3 не менее 15 мм. Ширина накладки в виде разрезного кольца рассчитывается по формуле:With a lining width of up to 50 mm, electric rivets are installed in one row along the line of symmetry. With a width of more than 50 mm - in two rows or in a checkerboard pattern, i.e. with the displacement of one row relative to another. The distance from the center of the holes 3 to the edge of the lining 2 is a = 15 ... 20 mm, and the distance c from the junction of the plate 2 to the center of the nearest hole 3 is at least 15 mm. The width of the lining in the form of a split ring is calculated by the formula:

b=Lш- 2r-(1...2) мм,b = L w - 2r- (1 ... 2) mm,

где Lш - ширина шейки вала;where L W - the width of the neck of the shaft;

r - радиус галтели;r is the fillet radius;

(1...2) мм - технологический зазор между разрезным кольцом и галтелью.(1 ... 2) mm - technological gap between the split ring and the fillet.

Длина ленты LBand Length L

L=πdb,L = πd b ,

где db - расчетный диаметр предварительно обработанной восстанавливаемой шейки вала.where d b is the calculated diameter of the pre-treated reconditioned shaft journal.

Толщина накладки δл для восстановления шейки в номинальный размер включает в себя величину, компенсирующую все ремонтные размеры δл.р.р (0.5 мм), величину, компенсирующую предельный износ шейки вала при последнем ремонтном размере δл.изн.р.р. (0.1...0.15) мм, остаточную величину толщины накладки, необходимую для обеспечения механической прочности накладки на завершающем этапе эксплуатации валаThe thickness of the lining δ l for restoring the neck to the nominal size includes a value that compensates for all repair dimensions δ l.r.p. (0.5 mm), a value that compensates for the maximum wear of the neck of the shaft at the last repair size δ l.r.r.r. (0.1 ... 0.15) mm, residual lining thickness required to ensure mechanical strength of the lining at the final stage of shaft operation

δл.ост.(0.5...1.0) мм и припуск толщины накладки на шлифование в окончательный размер (0.25...0.50) мм.δ lost (0.5 ... 1.0) mm and an allowance for the thickness of the grinding pad to the final size (0.25 ... 0.50) mm.

Для типового расчета толщины накладки, обеспечивающей восстановление шейки вала в номинальный размер,For a typical calculation of the thickness of the lining, ensuring the restoration of the neck of the shaft to the nominal size,

δл.=0.5+0.1+0.5+0.5=1.6 ммδ l = 0.5 + 0.1 + 0.5 + 0.5 = 1.6 mm

Для определения толщины накладки, обеспечивающей восстановление шейки вала в ремонтный размер, ее величина уменьшается на соответствующий ремонтный размер:To determine the thickness of the lining, ensuring the restoration of the shaft neck to a repair size, its value is reduced by the corresponding repair size:

δл.р.л.р.р. Δш/2,δ L.R. = δ L.R. Δ w / 2,

где Δш - уменьшение диаметра шейки вала для соответствующего ремонтного размера.where Δ W - reducing the diameter of the neck of the shaft for the corresponding repair size.

Остаточная величина толщины накладки δл.ост. включает в себя и дефектный слой поверхности шейки с трещинами, прижогами и т.п.The residual value of the thickness of the lining δ l. includes a defective layer of the surface of the neck with cracks, burns, etc.

Если дефектный слой превышает установленную величину толщины накладки δл.ост., то дефекты устраняют сваркой либо вал выбраковывают.If the defective layer exceeds the set value of the lining thickness δ l. , then the defects are eliminated by welding or the shaft is rejected.

Перед восстановлением валов проводят подготовительные операции: разборку и мойку, определение технического состояния вала после эксплуатации: наличие трещин, контроль твердости шеек, правку.Before restoration of the shafts, preparatory operations are carried out: disassembly and washing, determination of the technical condition of the shaft after operation: the presence of cracks, control of the neck hardness, and dressing.

Правку вала осуществляют чеканкой путем внесения сжимающих напряжений в галтели 5 шеек со стороны вогнутой центральной оси. Затем проводят шлифование и полирование шеек и галтелей 5 в расчетный размер (обычно: меньше 0.5...1.5 мм последнего ремонтного размера, снимая тем самым слой металла с расположенными в нем трещинами).The shaft is edited by chasing by introducing compressive stresses into the fillets of 5 necks from the side of the concave central axis. Then, grinding and polishing of the necks and fillets 5 is carried out to the calculated size (usually: less than 0.5 ... 1.5 mm of the last repair size, thereby removing the metal layer with cracks located in it).

Изготавливают из стальной ленты толщиной δл.<2 мм накладки в виде разрезного кольца 2 или при больших толщинах ленты (более 2 мм) накладки в виде полуколец. Для чего нарезают полосы в расчетные размеры:Made of steel tape with a thickness of δ l. <2 mm pads in the form of a split ring 2 or for large tape thicknesses (more than 2 mm) pads in the form of half rings. Why cut the strip into the estimated dimensions:

Ширина разрезного кольца:Split Ring Width:

b=Lш-2r-(1...2) мм,b = L w -2r- (1 ... 2) mm,

где Lш - ширина шейки вала;where L W - the width of the neck of the shaft;

r - радиус галтели;r is the fillet radius;

(1...2) мм - технологический зазор между накладкой и галтелью.(1 ... 2) mm - the technological gap between the plate and the fillet.

Длина ленты для накладки в виде разрезного кольца:The length of the tape for the lining in the form of a split ring:

L=πdb,L = πd b ,

где db - расчетный диаметр предварительно обработанной восстанавливаемой шейки вала.where d b is the calculated diameter of the pre-treated reconditioned shaft journal.

Длина ленты для накладки в виде двух полуколец:The length of the tape for the lining in the form of two half rings:

L=πdb.L = πd b .

Сгибают полосу в разрезное кольцо 2.Bend the strip into a split ring 2.

Затем на свернутых кольцах 2 сверлят отверстия 4 под смазочный канал и электрозаклепки 3, диаметр последних 5-7 мм. При ширине b накладки 2 до 50 мм устанавливают электрозаклепки в один ряд по линии симметрии шейки. При ширине ленты более 50 мм - в два ряда симметрично или в шахматном порядке, т.е. со смещением одного ряда относительно другого. При этом расстояние от центра отверстий 3 до краев накладки должно составлять 15...20 мм, а расстояние от стыка накладки до центра ближайшего отверстия должно быть не менее 15 мм. Затем, используя упругие свойства накладки 2, его разжимают и надевают на шейку вала с предварительным натягом за счет того, что внутренний диаметр накладки 2 меньше наружного диаметра восстанавливаемой шейки, при этом получают зазор в стыке 4...5 мм. Если используют накладку в виде полуколец, то в обоих стыках зазор составит 4...5 мм каждый.Then, on rolled rings 2, holes 4 are drilled for the lubricating channel and electro-rivets 3, the diameter of the latter is 5-7 mm. With a width b of the lining 2 to 50 mm, electric rivets are installed in one row along the neck line of symmetry. With a tape width of more than 50 mm - in two rows symmetrically or in a checkerboard pattern, i.e. with the offset of one row relative to another. In this case, the distance from the center of the holes 3 to the edges of the lining should be 15 ... 20 mm, and the distance from the joint of the lining to the center of the nearest hole should be at least 15 mm. Then, using the elastic properties of the lining 2, it is unclenched and put on the neck of the shaft with a preload due to the fact that the inner diameter of the lining 2 is less than the outer diameter of the restored neck, and a gap of 4 ... 5 mm is obtained. If you use an overlay in the form of half rings, then in both joints the gap will be 4 ... 5 mm each.

Совмещают смазочные отверстия 4 в шейке вала и накладки 2 и производят предварительную фиксацию. После чего накладку 2 равномерно прижимают по всей ее поверхности к телу шейки вала. После чего нагревают накладку 2 (в виде разрезного кольца) до

Figure 00000011
Combine the lubricating holes 4 in the journal of the shaft and the lining 2 and pre-fix. After that, the overlay 2 is uniformly pressed across its entire surface to the body of the shaft journal. Then heat the pad 2 (in the form of a split ring) to
Figure 00000011

измеряя ее температуру пирометром.measuring her temperature with a pyrometer.

Пример. Шейка вала - диаметром dш.=100 мм. При приварке накладки 2 в сопряжении шейка - накладка необходимо создать натяг N=0.05 мм. Материал накладки - сталь 65 Г,

Figure 00000012
; α=11,8·10-6 Example. The neck of the shaft with a diameter of d W = 100 mm. When welding the lining 2 in the mating neck - the lining, it is necessary to create an interference fit N = 0.05 mm. Lining material - steel 65 G,
Figure 00000012
; α = 11.8 · 10 -6

Figure 00000013
,
Figure 00000013
,

следовательно, накладку 2 необходимо нагреть до t° - 42,3°, чтобы получить натяг N=0.05 мм.therefore, the pad 2 must be heated to t ° - 42.3 ° in order to obtain an interference fit N = 0.05 mm.

Затем сваривают стыки накладки 2, например, полуавтоматической дуговой сваркой в среде СО2 осевым, стыковым сварным швом 8.Then weld the joints of the lining 2, for example, by semi-automatic arc welding in a CO 2 medium by axial, butt weld 8.

При использовании в качестве накладки двух полуколец их устанавливают на шейку вала, равномерно обжимают и проваривают первый осевой стыковой сварной шов. После чего нагревают полукольца до температуры, необходимой для создания заданного натяга в сопряжении, и проваривают второй осевой стыковой сварной шов.When two half rings are used as a lining, they are mounted on the neck of the shaft, uniformly crimped, and the first axial butt weld is boiled. Then the half rings are heated to the temperature necessary to create a given interference fit, and the second axial butt weld is boiled.

Например, шейка вала dш.=100 мм нагрелась на 50°С. Определяем, на сколько при этом увеличился диаметр шейки вала и на какую дополнительную температуру необходимо нагреть полукольца.For example, the neck of the shaft d W = 100 mm heated to 50 ° C. We determine how much the diameter of the shaft neck has increased and what additional temperature it is necessary to heat the half rings.

Figure 00000014
Figure 00000014

где dшн. - диаметр шейки после нагрева;where d h - neck diameter after heating;

β - коэффициент расширения площади сечения шейки вала;β is the coefficient of expansion of the cross-sectional area of the neck of the shaft;

F - площадь сечения шейки вала;F is the cross-sectional area of the shaft neck;

t° - температура нагрева шейки вала;t ° is the heating temperature of the shaft journal;

dш. - диаметр шейки вала до нагрева,d w - the diameter of the neck of the shaft before heating,

Figure 00000015
Figure 00000015

Увеличение диаметра шейки вала при ее нагреве на 50°С составилоThe increase in the diameter of the neck of the shaft during its heating by 50 ° C amounted to

Δdш.=dшн.-dш. Δd W. = d bn -d w

Для компенсации увеличения диаметра вала следует дополнительно нагреть полукольца перед приваркой к шейке валаTo compensate for the increase in shaft diameter, additionally heat the half rings before welding to the shaft journal

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Следовательно, для получения требуемого натяга в сопряжении полукольца - шейка вала необходимо нагреть полукольцаTherefore, to obtain the required interference in the coupling of the half ring - the shaft neck, it is necessary to heat the half rings

Figure 00000018
Figure 00000018

доп. - равна температуре нагрева шейки вала при проварке первого осевого стыкового сварного шва. Нагревают полукольца до t°1 и проваривают второй осевой стыковой сварной шов.t ° add. - equal to the heating temperature of the neck of the shaft during the welding of the first axial butt weld. The half rings are heated to t ° 1 and the second axial butt weld is boiled.

Охлаждают осевой стыковой сварной шов 8 или 8, 9 до t° окружающей среды. При этом получают требуемый натяг в сопряжении накладка - шейка вала, т.к. длина накладки 2 при нагреве увеличилась на

Figure 00000019
, то и при остывании она уменьшится на ту же величину
Figure 00000020
. После чего заваривают отверстия 3 в накладке 2, приваривая ее к шейке вала, создавая, таким образом, электрозаклепки, дополнительно фиксирующие накладку 2 на шейке вала. При этом первую заклепку ставят, например, в отверстие 3 в обе стороны от осевого стыкового сварного шва на расстоянии не менее 15 мм. Последующие электрозаклепки устанавливают с шагом 20...30 мм. После чего приваривают кольцевыми сварными швами 6 сверху края по кромке рабочей поверхности накладок 2 к телу шейки вала 1. После чего проводят зачистку сварных швов и шлифованием, и полированием шеек в заданный размер. Затем методом дефектоскопии убеждаются в отсутствии сварочных трещин.Cool the axial butt weld 8 or 8, 9 to t ° environment. In this case, the required interference is obtained in conjunction with the pad - the shaft neck, because pad length 2 increased by
Figure 00000019
, then when cooling it decreases by the same amount
Figure 00000020
. After that, the holes 3 are welded in the plate 2, welding it to the neck of the shaft, thus creating electric rivets, additionally fixing the plate 2 on the shaft neck. In this case, the first rivet is placed, for example, in the hole 3 on both sides of the axial butt weld at a distance of at least 15 mm. Subsequent electrical rivets are installed in increments of 20 ... 30 mm. Then welded by circular welds 6 from the top edge along the edge of the working surface of the plates 2 to the body of the neck of the shaft 1. Then they clean the welds and grinding, and polishing the necks to a predetermined size. Then, using flaw detection, they verify that there are no welding cracks.

Claims (1)

Способ восстановления вала, включающий механическую обработку шеек вала с технологическим заглублением в тело вала на всей ширине восстанавливаемой поверхности с образованием галтелей, установку с предварительным натягом на обработанных шейках компенсирующих износ металла накладок в виде разрезного кольца или полуколец, закрепление накладок на обработанных шейках путем сварки их стыков с получением стыкового сварного шва и проваривания накладок с шейкой вала, после чего охлаждают стыковой сварной шов до температуры окружающей среды и производят установку на поверхности накладок по обе стороны от стыкового сварного шва электрозаклепок, и последующее шлифование шеек в номинальный или ремонтный размеры, при этом используют накладки, ширину b, длину L и толщину δл которых определяют из следующих математических выражений:A method of shaft restoration, including machining the shaft necks with technological penetration into the shaft body over the entire width of the surface to be restored with the formation of fillets, preloading the treated pads on the machined necks in the form of a split ring or half rings, fixing the pads on the machined necks by welding them joints with obtaining a butt weld and boiling plates with a neck of the shaft, then cool the butt weld to ambient temperature s and make installation on the surface of the plates on both sides of the butt weld of electric rivets, and then grinding the necks in the nominal or repair dimensions, using the plates, width b, length L and thickness δ l which are determined from the following mathematical expressions: b=Lш-2r-(1...2) мм,b = L w -2r- (1 ... 2) mm, L=πdb+(2...4) мм,L = πd b + (2 ... 4) mm, δлл.остл.р.р.л.изн.р.р.л.шл,δ L = δ L.ost. + δ L.R. + δ l.s. + δ L. где Lш - ширина шейки вала;where L W - the width of the neck of the shaft; r - радиус галтели;r is the fillet radius; db - расчетный диаметр механически обработанной восстанавливаемой шейки;d b is the calculated diameter of the machined reconditioned neck; δл - толщина накладки для восстановления шейки в номинальный размер;δ l - the thickness of the lining for the restoration of the neck in a nominal size; δл.р.р. - величина, компенсирующая все ремонтные размеры шейки;δ L.R. - a value that compensates for all repair dimensions of the neck; δл.изн.р.р. - величина, компенсирующая предельный износ шейки вала при последнем ремонтном размере;δ l.s. - a value that compensates for the maximum wear of the shaft journal at the last repair size; δл.ост - остаточная величина толщины накладки, необходимая для обеспечения механической прочности накладки на завершающем этапе эксплуатации вала;δ lost - the residual value of the thickness of the lining, necessary to ensure the mechanical strength of the lining at the final stage of shaft operation; δл.шл - припуск толщины накладки на шлифование в окончательный размер, отличающийся тем, что после установки накладки на шейку вала с предварительным натягом ее равномерно обжимают по всей поверхности, накладку, выполненную в виде разрезного кольца, до сваривания ее стыков нагревают до температуры t°:δ lshl - allowance for the thickness of the grinding pad in the final size, characterized in that after installing the pad on the shaft neck with a preload, it is uniformly squeezed across the entire surface, the pad made in the form of a split ring is heated to a temperature t before welding °:
Figure 00000021
,
Figure 00000021
,
где N - требуемый натяг в сопряжении шейка вала - накладка после приварки накладки к шейке вала;where N is the required interference in pairing the shaft journal — the plate after welding the plate to the shaft journal; α - коэффициент линейного расширения материала накладки;α is the coefficient of linear expansion of the lining material;
Figure 00000022
- длина окружности шейки вала,
Figure 00000022
- the circumference of the neck of the shaft,
а у накладки в виде полуколец сваривают стык полуколец с получением первого стыкового сварного шва, после чего накладку нагревают до температуры t°:and the joint in the form of half rings welds the joint of the half rings to obtain the first butt weld, after which the patch is heated to a temperature of t °:
Figure 00000023
,
Figure 00000023
,
где t°ш.в - температура шейки вала после проваривания первого осевого стыкового сварного шва, и производят сваривание стыка полуколец с получением второго стыкового сварного шва.where t ° w.v is the shaft neck temperature after boiling the first axial butt weld, and the joint of the half rings is welded to produce a second butt weld.
RU2006125662/02A 2006-07-17 2006-07-17 Shaft recostruction method RU2337802C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125662/02A RU2337802C2 (en) 2006-07-17 2006-07-17 Shaft recostruction method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006125662/02A RU2337802C2 (en) 2006-07-17 2006-07-17 Shaft recostruction method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006125662A RU2006125662A (en) 2008-01-27
RU2337802C2 true RU2337802C2 (en) 2008-11-10

Family

ID=39109407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006125662/02A RU2337802C2 (en) 2006-07-17 2006-07-17 Shaft recostruction method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2337802C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102699618A (en) * 2012-06-18 2012-10-03 株洲南方燃气轮机成套制造安装有限公司 Welding repair method of rotor axis neck
CN103817483A (en) * 2014-01-21 2014-05-28 国投新集能源股份有限公司 Crankshaft restoring method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102699618A (en) * 2012-06-18 2012-10-03 株洲南方燃气轮机成套制造安装有限公司 Welding repair method of rotor axis neck
CN102699618B (en) * 2012-06-18 2014-10-01 株洲南方燃气轮机成套制造安装有限公司 Welding repair method of rotor axis neck
CN103817483A (en) * 2014-01-21 2014-05-28 国投新集能源股份有限公司 Crankshaft restoring method
CN103817483B (en) * 2014-01-21 2016-05-25 国投新集能源股份有限公司 A kind of repair of crank shaft method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006125662A (en) 2008-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012032926A1 (en) External joint member of constant velocity universal joint and friction pressure welding method therefor
KR20050004843A (en) Method of producing bearing raceway member
RU2560609C2 (en) Shaped nozzle for roller press
CN109366090A (en) Heavy-duty universal beaming roller end axle sleeve remanufactures renovation technique
RU2337802C2 (en) Shaft recostruction method
RU2420386C2 (en) Method of shaft recovery
RU2319592C2 (en) Shaft restoring method
JP6906615B2 (en) Piston ring and its manufacturing method
RU2235009C2 (en) Method for restoring crankshaft and restored crankshaft
US20120028772A1 (en) Roller comprising a drive shaft and a roller ring, as well as a method for assembling such a roller
CN103343474A (en) Calendaring roller shell and manufacturing method thereof
JP5284904B2 (en) Manufacturing method of universal joint parts
RU2487002C2 (en) Method of repairing ice crankshaft journals hardened by nitriding
JPH0299253A (en) Assembling type roll for continuous casting slab
CN113510438B (en) Supporting roll repairing process
JP3123488B2 (en) Method for manufacturing shaft of rolling sleeve roll
JPS6268665A (en) Roller for continuous casting
RU2296660C1 (en) Method of repairing seats for roller bearings
KR20160141536A (en) Repair method according to the sheet rolling mill roller bearing assembly for a football injury
US4601322A (en) Weld forming of pipe molds
RU2333054C1 (en) Composite forming roll
CN110939658A (en) Large rolling bearing ring, method for producing a large rolling bearing ring and use thereof
CN112096734A (en) Turntable bearing and manufacturing method thereof
RU2570594C2 (en) Production of bearing racer, bearing racer and bearing
RU2064854C1 (en) Worn roll neck repair method

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20100624

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150718