机电设备维修技术 第五章

机电设备维修技术第五章典型零部件及电气元件的维修5.1.1轴类零件的修理轴类零件是组成各类机械设备的重要零件。它的主要作用是支承其它零件，承受载荷和传递转矩。轴的具体修复内容主要有以下几个方面:1．轴颈磨损的修复（1）按规定尺寸修复当轴颈磨损量小于0.5mm时，可用机械加工方法使轴颈恢复正确的几何形状，然后按轴颈的实际尺寸选配新轴衬。5.1典型机械零部件的维修（2）堆焊法修复几乎所有的堆焊工艺都能用于轴颈的修复。（3）电镀或喷涂修复当轴颈磨损量在0.4mm以下时，可镀铬修复，但成本较高，只适于重要的轴。（4）粘接修复把磨损的轴颈车小1mm，然后用玻璃纤维蘸上环氧树脂胶，逐层地缠在轴颈上，待固化后加工到规定的尺寸。2．中心孔损坏的修复3．圆角的修复圆角对轴的使用性能影响很大，特别是在交变载荷作用下，常因轴颈直径突变部位的圆角被破坏或圆角半径减小导致轴折断。因此，圆角的修复不可忽视。4．螺纹的修复当轴表面上的螺纹碰伤、螺母不能拧入时，可用圆板牙或车削加工修整。若螺纹滑牙或掉牙，可先把螺纹全部车削掉，然后进行堆焊，再车削加工修复。5．键槽的修复6．花键轴的修复（1）当键齿磨损不大时，先将花键部分退火，进行局部加热，然后用钝錾子对准键齿中间，手锤敲击，并沿键长移动，使键宽增加0.5~1.0mm。花键被挤压后，劈成的槽可用电焊焊补，最后进行机械加工和热处理。（2）采用纵向或横向施焊的自动堆焊方法。（3）按照规定的工艺规程进行低温镀铁，镀铁后再进行磨削工使其符合规定的技术要求。7．裂纹和折断的修复轴出现裂纹后若不及时修复，就有折断的危险。对于轻微裂纹可采用粘接修复对于承受载荷不大或不重要的轴，其裂纹深度不超过轴直径的10%时，可采用焊补修复。对于承受载荷很大或重要的轴，其裂纹深度超过轴直径的10%或存在角度超过10º的扭转变形，应予以调换。当载荷大或重要的轴出现折断时，应及时调换。一般受力不大或不重要的轴折断时，可用图5－1所示的方法进行修复。图5－18．弯曲变形的修复对弯曲量较小的轴（一般小于长度的8/1000），可用冷校法进行校正。对要求较高、需精确校正的轴，或弯曲量较大的轴，则用热校法进行校正。9．其它失效形式的修复5.1.2轴承的修理滑动轴承由于具有结构简单、便于制造与维修、外形尺寸小、承受重载冲击载荷的性能较好等优点，应用相当广泛。滑动轴承在使用过程中，由于设计参数、制造工艺和使用工作条件的变化，经常出现各种形式的失效，使滑动轴承过早损坏，需要维修。常见的维修方法主要有：1．整体式轴承（1）当轴承孔磨损时，一般用调换轴承并通过镗削、铰削或刮削加工轴承孔的方法修复。也可用塑性变形法，即以缩短轴承长度和缩小内径的方法修复。（2）没有轴套的轴承内孔磨损后，可用镶套法修复，即把轴承孔镗大，压入加工好的衬套，然后按轴颈修整，使之达到配合要求。2．剖分式轴承（1）更换轴瓦1）严重烧损、瓦口烧面积大、磨损深度大，用刮研与磨合的方法不能挽救；2）瓦衬的轴承合金减薄到极限尺寸；3）轴瓦发生碎裂或裂纹严重；4）磨损严重，径向间隙过大而不能调整。（2）刮研通常的维修方法是清洗后刮研轴瓦内表面，然后再与轴颈配合刮研，直到重新获得满意的接触精度为止。（3）调整径向间隙在维修时经常用增减轴承瓦口之间的垫片重新调整径向间隙，改善上述缺陷。（4）缩小接触角度、增大油楔尺寸（5）补焊和堆焊一般用气焊修复轴瓦。对常用的巴氏合金轴承采用补焊，主要的修复工艺是：1）用扁錾、刮刀等工具对需要补焊的部位进行清理，做到表面无油污、残渣、杂质，并露出金属的光泽；2）选择与轴承材质相同的材料作为焊条，用气焊对轴承补焊，焊层厚度一般为2~3mm，较深的缺陷可补焊多层；3）补焊面积较大时，可将轴承底部浸入水中冷却，或间歇作业，留有冷却时间；4）补焊后要再加工，局部补焊可通过手工整修与刮研完成修复，较大面积的补焊可在机床上进行切削加工。（6）重新浇注轴承瓦衬对于磨损严重而失效的滑动轴承，补焊或堆焊已不能满足要求，这时需要重新浇注轴承合金，它是非常普遍的修复方法。（7）塑性变形法对于青铜轴套或轴瓦还可采用塑性变形法进行修复，主要有镦粗，压缩和校正等方法。5.1.3丝杠的修理丝杠中的螺纹部分和轴颈磨损时，一般可以采用以下方法解决：（1）掉头使用；（2）切除损坏的非螺纹部分，焊接一段新轴后重新车削加工，使之达到原有的技术要求；（3）堆焊轴颈并进行相应的处理。5.1.4壳体零件的修理壳体零件的修复对机械设备的精度、性能和寿命都有直接的影响。下面简要介绍几种壳体零件的修复工艺要点：（一）气缸体1．气缸体裂纹的修复气缸体的裂纹一般发生在水套薄壁、进排气门垫座之间、燃烧室与气门座之间、两气缸之间、水道孔及缸盖螺钉固定孔等部位。（1）产生裂纹的部位（2）常用修复方法常用的修复方法主要有焊补、粘补、栽铜螺钉填满裂纹、用螺钉把补板固定在气缸体上等。2．气缸体和气缸盖变形的修复变形不仅破坏了几何形状，而且使配合表面的相对位置偏差增大，另外还引起密封不良、漏水、漏气，甚至冲坏气缸衬垫。（1）变形的危害（2）变形的修复如果气缸体和气缸盖的变形超过技术规定范围，则应根据具体情况进行修复，主要方法有：1）气缸体平面螺孔附近凸起，用油石或细锉修平；2）气缸体和气缸盖平面不平，可用铣、刨、磨等加工修复，也可刮削、研磨；3）气缸盖翘曲，可进行加温，然后在压力机上校正或敲击校正，最好不用铣、刨、磨等加工修复。3．气缸的磨损（1）磨损的原因和危害磨损通常是由腐蚀、高温和与活塞环的摩擦造成的，主要发生在活塞环运动的区域内。磨损后会出现压缩不良、起动困难、功率下降和机油消耗量增加等现象，甚至发生缸套与活塞的非正常撞击。（2）磨损的修复气缸磨损后，可采用修理尺寸法，即用镗削和摩削的方法，将缸径扩大到某一尺寸，然后选配与气缸相符合的活塞和活塞环，恢复正确的几何形状和配合间隙。当缸径超过标准直径直至最大限度尺寸时，可用镶套法修复，也可镀铬法修复。4．其它（二）变速箱体变速箱体所可能产生的主要缺陷有：箱体变形、裂纹、轴承孔磨损等。当箱体上平面翘曲较小时，可将箱体倒置于研磨平台上进行研磨修平；若翘曲较大，应采用磨削或铣削加工来修平，此时应以孔的轴心线为基准找平，保证加工后的平面与轴心线的平行度。当孔的中心距之间的平行度误差超差时，可用镗孔镶套的方法修复，以恢复各轴孔之间的相互位置精度。若箱体有裂纹，应进行焊补，但要尽量减少箱体的变形和产生的白口组织。若箱体的轴承孔磨损，可用修理尺寸法和镶套法修复。当套筒壁厚为7~8mm时，压入镶套之后应再次镗孔，直至符合规定的技术要求。此外，也可采用电镀、喷涂或刷镀等方法进行修复。5.1.5曲轴连杆机构的修理1．曲轴的修复曲轴的主要失效形式是：曲轴的弯曲、轴颈的磨损、表面疲劳裂纹和螺纹的损坏等。（1）曲轴弯曲校正将曲轴置于压力机上，用V形铁支承两端主轴颈，并在曲轴弯曲的反方向对其施压，产生弯曲变形。经过冷压校的曲轴，因弹性后效作用还会使其重新弯曲，最好施行自然时效处理或人工时效处理，消除冷压产生的内应力，防止出现新的弯曲变形。（2）轴颈磨损修复主轴颈的磨损主要是失去圆度和圆柱度等形状精度，最大磨损部位是在靠近连杆轴颈的一侧。连杆轴颈磨损成椭圆形的最大磨损部位是在各轴颈的内侧面，即靠近曲轴中心线的一侧。连杆轴颈的锥形磨损，最大部位是机械杂质偏积的一侧。曲轴轴颈磨损后，特别是圆度和圆柱度误差超过标准时需要进行修理。为利于成套供应轴承，主轴颈与连杆轴颈一般应分别修磨成同一级修理尺寸。特殊情况，如个别轴颈烧蚀并发生在大修后不久，则可单独将这一轴颈修磨到另一等级。曲轴磨削可在专用曲轴磨床上进行，并遵守磨削曲轴的规范。磨损后的曲轴轴颈还可采用焊接剖分式轴套的方法进行修复，如图5-2所示。图5-2曲轴轴颈的修复1—曲轴轴颈2—轴套不同直径的曲轴和不同的磨损量，所采用的剖分式轴套的壁厚也不一样。当曲轴的轴颈直径为Φ50~100mm时，剖分式轴套的厚度可取4~6mm；当轴颈直径为Φ150~220mm时，剖式轴套的厚度为8~12mm。先把已加工的轴套2切分开，然后焊接到曲轴磨损的轴颈1上，并将两个半套也焊在一起，再用通用的方法加工到公称尺寸。剖分式轴套在曲轴的轴颈上焊接时，应先将半轴套铆焊在曲轴上，然后再焊接其切口，轴套的切口可开V形坡口。为了防止曲轴在焊接过程中产生变形或过热，应使用小的焊接电流，分段焊接切口、多层焊、对称焊。焊后需将焊缝退火，消除应力，再进行机械加工。曲轴的这种修复方法使用效果很好，并可节省大量的资金，广泛用于空压机、水泵等机械设备的维修。（3）曲轴裂纹修复曲轴裂纹一般出现在主轴颈或连杆轴颈与曲柄臂相连的过渡圆角处或轴颈的油孔边缘。若发现连杆轴颈上有较细的裂纹，经修磨后裂纹能消除，则可继续使用。一旦发现有横向裂纹，则必须予以调换，不可修复。2．连杆的修复连杆常见的故障有：连杆大端变形、螺栓孔及其端面磨损、小头孔磨损等。连杆大端变形的修复产生大端变形的原因主要是：大端薄壁瓦瓦口余面高度过大、使用厚壁瓦的连杆大端两侧垫片厚度不一致或安装不正确。在修复大端孔时应同时检修螺栓孔。连杆大端变形如图5-3所示。图5-3连杆大端变形示意图1—瓦盖2—连杆体3—平板1）修复大端孔2）检修两螺栓孔将连杆体和大端盖的两结合面铣去少许，使结合面垂直于杆体中心线，然后把大端盖组装在连杆体上。在保证大小孔中心距尺寸精度的前提下，重新镗大孔达到规定尺寸及精度。应采用镗孔或铰孔修复。采用铰孔修复时，孔的端面可用人工修刮达到精度要求。按修复后孔的实际尺寸配制新螺栓。5.1.6齿轮的修理表5-4齿轮常见的失效形式、损伤特征、产生原因及维修方法失效形式损伤特征产生原因维修方法轮齿折断整体折断一般发生在齿根，局部折断一般发生在轮齿一端齿根处弯曲应力最大且集中，载荷过分集中、多次重复作用、短期过载堆焊、局部更换、栽齿、镶齿疲劳点蚀在节线附近的下齿面上出现疲劳点蚀坑并扩展，呈贝克状，可遍及整个齿面，噪声、磨损、动载加大，在闭式齿轮中经常发生长期受交变接触应力作用，齿面接触强度和硬度不高、表面粗糙度大一些、润滑不良堆焊、更换齿轮、变位切削齿面剥落脆性材料、硬齿面齿轮在表层或次表层内产生裂纹，然后扩展，材料呈片状剥离齿面，形成剥落坑齿面受高的交变接触应力，局部过载、材料缺陷、热处理不当、粘度过低、轮齿表面质量差堆焊、更换齿轮、变位切削齿面胶合齿面金属在一定压力下直接接触发生粘着，并随相对运动从齿面上撕落，按形成条件分为热胶合和冷胶合热胶合产生高速重载，引起局部瞬时高温、导致油膜破裂、使齿面局部粘焊；冷胶合发生于低速重载、局部压力过高、油膜压溃、产生胶合更换齿轮、变位切削、加强润滑齿面磨损轮齿接触表面沿滑动方向有均匀重迭条痕、多见于开式齿轮，导致失去齿形、齿厚减薄而断齿铁屑、尘粒等进入轮齿的啮合部位引起磨粒磨损堆焊、调整换位、更换齿轮、换向、塑性变形、变位切削、加强润滑塑性变形齿面产生塑性流动、破坏了正确的齿形曲线齿轮材料较软、承受载荷较大、齿面间磨擦力较大更换齿轮、变位切削、加强润滑具体的修复内容，归纳以下要点。1．调整换位法所谓调整换位就是将已磨损的齿轮变换一个方位，利用齿轮未磨损或磨损轻的部位继续工作。对于结构对称的齿轮，当单面磨损后可直接翻转180º，重新安装使用，这是齿轮修复的通用办法。但是，对圆锥齿轮或具有正反转的齿轮不能采用这种方法。2．栽齿修复法对于低速、平稳载荷且要求不高的较大齿轮，单个齿折断后可将断齿根部锉平，根据齿根高度及齿宽情况，在其上面栽上一排与齿轮材质相似的螺钉，包括钻孔、攻螺纹、拧螺钉，并以堆焊联接各螺钉，然后再按齿形样板加工出齿形。3．镶齿修复法4．堆焊修复法当齿轮的轮齿崩坏，齿端、齿面磨损超限，或存在严重表层剥落时，可以使用堆焊法进行修复。齿轮堆焊的一般工艺为：焊前退火、焊前清洗、施焊、焊缝检查、焊后机械加工与热处理、精加工、最终检查及修整。（1）轮齿局部堆焊当齿轮的个别齿断齿、崩牙，遭到严重损坏时，可以用电弧堆焊法进行局部堆焊。（2）齿面多层堆焊当齿轮少数齿面磨损严重时，可用齿面多层堆焊。对于堆焊