ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ПРОМЫШЛЕННЫХ РЕДУКТОРОВ РЕМОНТНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ ФИРМЫ LOCTITE
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Предложены технологические меры обеспечения современного уровня ремонтопригодности и восстанавливаемости промышленных редукторов машин наземного транспорта, характеризуемые их приспособленностью к поддержанию работоспособного и контролепригодного состояния, а также блочностью и легкосъёмностью. В качестве расходных ремонтных материалов для устранения дефектов конструктивно-технических устройств и узлов промышленных редукторов применён немецко-американский бренд адгезивов, герметиков и ремонтных материалов для поверхностных обработок LOCTITE

Ключевые слова:
технологии, ремонт, восстановление, устранение, дефект, износ, ремонтный материал, соединения, фиксатор, корпусные детали, шлицы, зубчатые колёса (шестерни)
Текст
Введение Проблема работоспособности редукторов машин, похоже, является неисчерпаемой. Изначально ей посвящены фундаментальные исследования авторов [1-3], позже работе редукторов как механизмов, оборудованных зубчатыми передачами, посвящены работы авторов по мотор-редукторам [4], а также деятельность фирм Bauer, Nord, SEW Eurodrive и др. Практическим вопросам износа и ремонта зубчатых передач редукторов механизмов грузоподъёмных кранов посвящены отдельные работы авторов настоящей статьи [5, 6]. Однако среди методов ремонта редукторов незначительное внимание уделено методам их ремонта с применением восстановительных современных ремонтных материалов фирмы LOCTITE [7], хотя в зарубежной практике новая задача обсуждалась неоднократно [8]. В связи с этим технологии ремонта промышленных редукторов с применением ремонтных материалов фирмы LOCTITE [9] посвящена настоящая статья. Ремонтные решения промышленных редукторов и применяемые расходные материалы Промышленные редукторы являются одной из основных частей производственного и ремонтного оборудования. Их характеристики должны соответствовать самым разнообразным требованиям современной промышленности, а надёжность - обеспечивать их продолжительную эксплуатацию с минимальными затратами на техническое обслуживание и ремонт (рис. 1). Рис. 1. Характер ремонтных решений промышленного редуктора Основные ремонтные материалы фирмы LOCTITE представлены в табл. Основные ремонтные материалы фирмы LOCTITE [9] Вид дефектов ПРОДУКТЫ LOCTITE Характеристика материала Применение Устранение трещин LOCTITE Hyso 3471l A&B (двухкомпонентный) Эпоксидная шпаклёвка с содержанием стали Корпусные детали LOCTITE 290 Резьбовой фиксатор Капиллярный, наносится после сборки узла Предотвращение проворачивания подшипника LOCTITE 603 Вал-втулочный фиксатор Высокая прочность, нечувствительный к маслу Корпусные детали LOCTITE 640 Вал-втулочный фиксатор Высокопрочный, термостойкий, медленный Ремонт/восстановление поверхности гнезда подшипника LOCTITE Hysol 3478 Superior Metal Эпоксидный состав на основе ферро-силиконового карбида, высокая прочность Корпусные детали Фиксация крепежных деталей разъёмного корпуса редуктора, монтажная крепежная деталь LOCTITE 243 Резьбовой фиксатор Средняя прочность, нечувствительный к маслу Корпуса и крышки в сборе Предотвращение повреждения прокладки разъёмного корпуса LOCTITE 5910 Фланцевый герметик Универсальный, зазоры до 0,25 мм Корпуса и крышки в сборе Фиксация крепежных деталей крышки LOCTITE 243 Резьбовой фиксатор Средняя прочность, нечувствительный к маслу Корпуса и крышки в сборе Герметизация зазоров между закладными крышками и корпусом LOCTITE 5910 Фланцевый герметик Высокая адгезия, зазоры от 0,25 Корпуса и крышки в сборе LOCTITE 518 Фланцевый герметик Универсальный, зазоры до 0,25 Резьбовые соединения системы смазки и системы охлаждения LOCTITE 572 Резьбовой герметик Медленная полимеризация Корпуса и крышки в сборе Герметизация зазоров между сальником и корпусом LOCTITE 435 Моментальный клей Прозрачный, упрочненный, быстрый Сальники валов Предотвращение проворачивания подшипника, ремонт изношенного вала под зубчатым колесом и полумуфтой LOCTITE 603 Вал-втулочный фиксатор Высокая прочность, нечувствительный к маслу Детали, насаживаемые на валы, шпонки, зубчатые пары, муфты LOCTITE 660 Вал-втулочный фиксатор Высокая прочность, зазоры до 0,25 мм Ремонт валов, имеющих осевые задиры, устранение люфта в шпоночном соединении, восстановление зубьев зубчатых колес LOCTITE Hysol 3478 Superior Metal Эпоксидный состав на основе ферро-силиконового карбида, высокая прочность на сжатие Детали, насаживаемые на валы, шпонки, зубчатые пары, муфты Для специалистов промышленных предприятий, эксплуатирующих машины, оборудованные редукторами, целью является достижение максимальной производительности труда, обеспечение планируемых объёмов производства и надёжности оборудования, чему могут служить факторы активного технического обслуживания редукторов машин, которые снизят потери времени на ремонт оборудования, повысят его надёжность и позволят достичь значительной экономии средств. Ремонт и защита редукторов. Устранения дефектов корпусов и крышек Такие дефекты образуются из-за того, что корпусные детали редуктора могут иметь поры. А также корпусные детали и крышки редуктора могут получить повреждения в эксплуатационных условиях либо при проведении ремонта или технического обслуживания (рис. 2) Рис. 2. Техническое обслуживание и защита корпуса и крышки редуктора В первую очередь необходимо заполнить поры (до 0,05 мм) клеем пониженной вязкости LOCTITE 290. Для этого тщательно очищают детали составом для очистки и обезжиривания LOCTITE 7063 и высушивают детали. Необходимо убедиться в том, что в порах нет масла. Далее наносят состав LOCTITE 290 на поверхность так, чтобы он заполнил поры, после чего дают составу полимеризоваться (обычно для этого требуется 3 ч) и в завершение удаляют лишний состав. Трещины в корпусных деталях удаляют при помощи эпоксидного состава с содержанием металла LOCTITE Hysol 3471, для чего вначале тщательно очищают детали составом для очистки и обезжиривания LOCTITE 7063 и высушивают детали, а также убеждаются в том, что на повреждённой поверхности нет масла, после чего состав LOCTITE Hysol 3471 наносят на восстанавливаемую поверхность и дают составу полимеризоваться до достижения функциональной прочности (обычно для этого требуется 12 ч). При необходимости обрабатывают деталь до нужных размеров. В результате указанных выше действий получают быстрое восстановление работоспособности редуктора, а также снижение расходов на утилизацию и на восстановление старых корпуса и крышки редуктора. Предотвращение проворачивания колец подшипника К одному из неизбежных дефектов редукторов следует отнести проворачивание колец подшипников, а также корродирование и повреждения их посадочных поверхностей, для чего проводят фиксацию колец и защиту их посадочных поверхностей (рис. 3). Рис. 3. Предотвращение проворачивания колец подшипника Такие проблемы происходят чаще всего из-за того, что внешние кольца подшипников подвержены проворачиванию в своих гнёздах (вне зависимости от вида посадки подшипника), что приводит к повреждению последних, а также наличию воздуха в зазоре между подшипником и его гнездом, что ведёт к образованию в этой области ржавчины и вызывает фреттинг-коррозию, приводит к повреждению деталей. Для решения этих проблем равномерно наносят вал-втулочный фиксатор LOCTITE 641, обладающий средней прочностью, на внешний диаметр подшипника, что позволяет в дальнейшем легко разбирать данный узел при проведении последующих ремонтов. Вместо указанного выше состава можно применять LOCTITE 603 для высокопрочных соединений или LOCTITE 640 для соединений, рассчитанных на продолжительную работу без разборки. Далее очищают контактирующие поверхности составом для очистки и обезжиривания LOCTITE 7063, при этом учитывают, что LOCTITE 603 допускает наличие на поверхности некоторого количества масла и для него допускается понижение качества очистки. После чего равномерно наносят вал-втулочный фиксатор LOCTITE на внешний диаметр подшипника и соединяют детали обычным способом. При этом функциональная прочность соединения достигается при комнатной температуре за 6 ч. В результате добиваются исключения перемещения подшипника. При этом сам подшипник может быть легко демонтирован при помощи стандартного инструмента. Кроме того, при этом происходит предотвращение корродирования, поскольку закрывается доступ воздуха в зазор между подшипником и корпусом. Ремонт и восстановление поверхности гнезда подшипника Известно, что проворачивание колец подшипников приводит к необходимости ремонта и восстановления поверхностей гнёзд подшипников. Такие проблемы происходят из-за того, что износ деталей ведёт к появлению микроперемещений в образующемся зазоре, что приводит к ещё большему износу, а имеющаяся нагрузка, особенно в редукторах с косозубыми зубчатыми колёсами, создаёт осевые силы, которые, как правило, превышают расчётные. Также происходит проворачивание подшипника вследствие заедания или превышения максимально допустимой нагрузки. Для восстановления гнезда подшипника на расточном станке протачивают повреждённый участок гнезда на глубину до 1,5 мм черновой обработкой и далее очищают деталь составом для очистки и обезжиривания LOCTITE 7063. После чего наносят на проточенную поверхность состав LOCTITE Hysol 3478 SuperiorMetal и вдавливают его в неровности поверхности. Наносят состав так, чтобы остался достаточный припуск на последующую чистовую обработку. После проделанной работы дают составу полимеризоваться в течение 12 ч при комнатной температуре. Далее приступают к обработке поверхности до требуемых размеров (обычно до размеров, необходимых для прессовой посадки) при помощи алмазного режущего инструмента и очищают восстановленную поверхность и внешнее кольцо подшипника составом LOCTITE 7063. После чего фиксируют внешнее кольцо подшипника в гнезде составом LOCTITE 2701 (рис. 4). Рис. 4. Ремонт и восстановление поверхности гнезда подшипника После проделанного ремонта узел восстановлен и подготовлен к работе без проведения масштабного ремонта. По сравнению с остальными способами ремонта, данный способ является наиболее быстрым и наименее трудоёмким. При этом место соединения корпуса и внешнего кольца подшипника усилено анаэробным клеем LOCTITE. Устранение ослабления и корродирования крепежных деталей редуктора Нарушение надёжной герметизации зазора между корпусом и крышкой редуктора и корродирование и заедание установочных штифтов происходит ввиду того, что крепежные детали ослабевают под воздействием крутящего момента, вибрации, температурного расширения и знакопеременных нагрузок, по мере ослабления снижается предварительная монтажная нагрузка на прокладку, что впоследствии приводит к её повреждению. Наряду с этим установочные штифты могут корродировать и залегать в ответной детали, что делает разборку корпуса редуктора крайне сложной. Для решения данной проблемы на крепежную деталь наносят резьбовой фиксатор средней прочности LOCTITE 243 или 248, если крепежная деталь испытывает большие нагрузки; используют LOCTITE 2701, если она изготовлена из нержавеющей стали или оцинкована. Перед сборкой очищают резьбовые поверхности и установочные штифты составом для очистки и обезжиривания LOCTITE 7063 и наносят на них тонкий слой противозадирной смазки LOCTITE 8009. При этом учитывают, что если предполагается применение жидкого формирователя прокладок, то слой противозадирной смазки из LOCTITE 8009 должен быть как можно тоньше. После чего резьбовой фиксатор средней прочности LOCTITE 243 наносят на нижнюю треть резьбы глухого отверстия. Если крепежные детали изготовлены из нержавеющей стали, используют резьбовой фиксатор повышенной прочности LOCTITE 2701. Далее собирают узел и с динамометрическим контролем затягивают резьбовые соединения (рис. 5). Рис. 5. Предотвращение ослабления и корродирования крепежных деталей редуктора для обеспечения надёжной герметизации зазора между корпусом и крышкой В результате получают предотвращение корродирования и заедания близко расположенных деталей, а также как возможность простой и последовательной разборки, так и предотвращение самоотвинчивания крепежных деталей. Устранение повреждения прокладки разъёмного фланца редуктора Данная проблема происходит из-за течи смазочной жидкости, проходящей через зазоры в разъёмном соединении. При этом повреждённый крепеж фланцев также может быть причиной течей, обусловленных недостаточной герметичностью Т-образных соединений корпусных деталей там, где контактируют три детали (верхняя и нижняя части корпуса и крышка) (рис. 6). а б Рис. 6. Устранение повреждения прокладки разъёмного фланца редуктора: а - установка ремонтной прокладки; б - соединения корпуса и крышки Для решения данной проблемы используют фланцевый герметик LOCTITE 518 для редукторов обычных размеров или фланцевый герметик LOCTITE 128068 для редукторов больших размеров. Оптимальная жёсткость соединения деталей означает, что взаимные перемещения деталей будут минимальными. Для начала удаляют материал старой прокладки и застывшие остатки проникающей смазки, а также прочие посторонние загрязнения при помощи состава для удаления прокладок LOCTITE 7200. После чего очищают оба фланца составом для очистки и обезжиривания LOCTITE 7063 и наносят непрерывный валик фланцевого герметика LOCTITE 518. По возможности огибают отверстия под болты. Если размеры фланцев достаточно велики, используют фланцевый герметик LOCTITE 128068, обладающий низкой скоростью полимеризации, что приводит к более продолжительной сборке. Далее соединяют детали корпуса редуктора, затягивают резьбовые соединения с требуемым контролируемым моментом. В завершение дают составу герметика полимеризоваться (см. рис. 6). В результате заполимеризовавшийся состав LOCTITE 518, обладающий высокой прочностью на отрыв, способен передавать нагрузки с одной корпусной детали на другую. При этом, кроме того, добиваются надёжной герметизации картера редуктора. Фиксация и защита крепежных деталей крышки редуктора Кроме крепежных болтов разъёмного соединения корпуса и крышки редуктора, имеют тенденцию к выходу из строя крепежные детали крышек смотровых люков, крышек подшипников и фланцев входных/выходных валов по причине заклинивания и коррозии крепежных деталей, что требует проведения дополнительных работ, связанных с высверливанием болтов и обработкой отверстий, затрудняет проведение технического обслуживания редукторов. Крепежные детали также могут ослабнуть под воздействием крутящего момента, вибрации, температурного расширения и знакопеременных рабочих нагрузок от крутящего момента (рис. 7). Рис. 7. Устранение коррозии и послабления крепежных болтов некорпусных деталей редукторов Технология защиты крепежных деталей заключается в нанесении резьбового фиксатора средней прочности LOCTITE 243 или 248 на крепежную деталь, используют LOCTITE 2701, если крепежная деталь испытывает большие нагрузки, изготовлена из нержавеющей стали или оцинкована. Если фиксация крепежных деталей не требуется, используют противозадирную смазку LOCTITE 8009. Последовательность технологических действий предусматривает очищение резьбовых поверхностей установочных штифтов составом для очистки и обезжиривания LOCTITE 7063 и нанесение на крепежную деталь резьбового фиксатора средней прочности LOCTITE 243 или 248. Если крепежные детали изготовлены из нержавеющей стали или оцинкованы, используют резьбовой фиксатор повышенной прочности LOCTITE 2701. После чего собирают узел и затягивают резьбовые соединения с динамометрическим контролем (см. рис. 7). Герметизация зазоров редуктора Герметизация зазоров в редукторах требуется между крышкой смотрового отверстия/крышками подшипников/фланцами входного-выходного вала и корпусом, а также в местах протечек через резьбовые соединения систем смазки (пробки сливного отверстия, трубки подвода масла, системы картера, масляного насоса, масляного фильтра и стеклянного индикатора уровня масла) и охлаждения (герметизация насоса системы охлаждения, блоков контроля давления и температуры, а также всех трубопроводов). В условиях герметизации зазоров следует учитывать, что обычные резьбовые герметики не обеспечивают достаточной герметичности зазоров вследствие постоянного давления и изменения температуры внутри редуктора, которые могут усилить любую течь, кроме того, вибрация между редуктором и системой охлаждения/смазки ведёт к повреждению трубопроводов и их соединений. В условиях ремонта различают герметизацию зазоров между жёсткими и эластичными фланцами. Для этого в обоих случаях удаляют изношенные прокладки и наносят на элементы корпуса и крышки, соответственно, фланцевые герметики LOCTITE 518 и 5910, по возможности огибая отверстия под крепежные болты. Здесь следует учитывать, что при использовании состава LOCTITE 5910 соединять детали следует в течение 10-минутного периода пленкообразования, после чего дать составам полимеризоваться. Ремонт крепления деталей редукторов, насаживаемых на валы Обычно восстановление соединений подшипников, зубчатых шестерён и колёс с валами при зазорах до 0,05 мм осуществляется с использованием вал-втулочных фиксаторов (см. табл. 1 и рис. 8). а б Рис. 8. Восстановление соединений деталей, насаживаемых на вал: а - подшипников при зазорах до 0,05 мм; б - зубчатых колёс При устранении зазоров под подшипниками используют состав LOCTITE 603, как известно, высокопрочный и стойкий к воздействиям масел, либо LOCTITE 641 среднего уровня прочности (что является достоинством для лёгкой разборки узла), для чего очищают детали составом для очистки и обезжиривания LOCTITE 7063 и наносят валик LOCTITE 603 или 641 по окружности вала. Далее обычным способом устанавливают подшипник на вал. Убирают излишки продукта и дают составу полимеризоваться в течение 6 ч. Крепление зубчатых колёс непосредственно на вал осуществляют с помощью вал-втулочного фиксатора высокой прочности LOCTITE 648, при этом аналогично очищают детали составом для очистки и обезжиривания LOCTITE 7063 и наносят валик LOCTITE 648 по окружности вала. Далее обычным способом напрессовывают зубчатое колесо на вал и убирают излишки продукта. Состав полимеризуется в течение 6 ч (см. рис. 8). Ремонт ослабления подвижных и неподвижных шлицевых соединений Износ шлицов появляется там, где есть трение и взаимное перемещение, для предотвращения изнашивания которых используют молибденовую пасту LOCTITE 8012, которая снижает трение и замедляет изнашивание. На практике контактирующие поверхности шлицов очищают составом LOCTITE 7063 и покрывают молибденовой пастой LOCTITE 801, после чего соединяют детали (рис. 9). Рис. 9. Ремонт подвижных и неподвижных шлицевых соединений Ремонт неподвижных шлицевых соединений направлен на устранение люфтов в шлицевых соединениях, предотвращение их изнашивания и восстановление шлицов, причиной которых, как правило, являются вибрации в условиях знакопеременных крутящих моментов. Устранение дефектов традиционно начинается с очистки деталей составом для очистки и обезжиривания LOCTITE 7063. Далее следует убедиться в том, что на шлицевой поверхности нет обломанных участков. После чего наносят состав LOCTITE Hysol 3478 Superior Metal и распределяют продукт равномерно по всей окружности вала. Если износ шлицов не превышает 0,25 мм, то для восстановления рекомендуется использовать вал-втулочный фиксатор LOCTITE 660 в сочетании с активатором LOCTITE 7649. Сразу после этого вставляют шлицевой вал во втулку и удаляют лишний состав. Перед началом нагружения узла дают составу полностью полимеризоваться в течение 6 ч. Ремонт зубчатых передач редукторов Ремонт и восстановление зубчатых передач является наиболее трудоёмкой и важной по условиям эксплуатационной безопасности технологией. Колёса с разрушенными зубьями (рис. 10) выбраковываются, но при возможности подвергаются восстановлению применением наплавки зон износа и разрушения [10], для чего зубчатое колесо с изношенными зубьями обжигают при температуре 850-900 °С, после чего под одной из впадин зуба ставят метку для правильной установки с целью последующего его фрезерования. . а б Рис. 10. Разрушение зубьев зубчатого колеса редуктора механизма передвижения мостового крана 15 т (ОАО «Строитель Астрахани»): а - общий вид; б - разрушение зубьев Зубья наплавляют газовой или электродуговой сваркой с применением присадочного материала стали 40 Х или 45 ХН. Наплавку в зоне разрушения зубьев (рис. 11) осуществляют с припуском 2-3 мм для последующего фрезерования, после которого ремонтируемое зубчатое колесо (шестерню) подвергают нормализации (нагреву до температуры 850-900 °С). Затем фрезеруют зубья и обкатывают колесо в паре с сопрягаемой шестерней. После обкатки отремонтированное колесо закаливают и отпускают. Для наплавки изношенных зубьев применяют также твёрдые сплавы: сормайт, сталинит и стеллит. Рис. 11. Частичное изгибное разрушение и выкрашивание зубьев «беговой» шестерни портального крана КПП 5/30 (Астраханский порт «Развитие») Если процесс износа по толщине зубьев не превышает допустимый (15 %) (рис. 11), то при наличии выкрашивания боковых поверхностей зубьев их восстанавливают нанесением состава LOCTITE Hysol 3478 Superior Metal, предусмотрев все технологические процедуры очистки, ремонта, последующей механической обработки и обкатки зубчатой пары. Заключение Благодаря своей универсальности редукторы успешно используются не только в подъёмно-транспортных машинах, но и во многих других видах техники, в частности лесозаготовительных машинах, металлургическом и угледобывающем оборудовании, энергомашиностроении, стройиндустрии, нефтяной и газодобывающей промышленности, сельскохозяйственном и перерабатывающем машиностроении и др. Читателю настоящей статьи следует учитывать, что в ней не затронута номенклатура ремонтных документов по ГОСТ 2.602-95, включающая, как правило, руководство по ремонту, общему, по среднему и капитальному, технические условия на средний и капитальный ремонты, чертежи запасных частей, ведомости ремонта, нормы расхода ремонтных материалов, правила и указания по устранению аварийных повреждений, перечень неисправностей и повреждений редуктора, с которыми он может быть допущен к эксплуатации на ограниченный срок. В частности, руководства по ремонту промышленных редукторов должны включать предписания по организации ремонта, приёмке в ремонт и хранению ремонтного фонда, демонтажу и последующей разборке редуктора, подготовке к дефектации и ремонту, технические требования и нормативные ограничения, а также на ремонт деталей и неразъёмных составных частей редуктора.
Список литературы

1. Бойко Л. С., Высоцкий А. З., Галиченко Э. Н. и др. Редукторы и мотор-редукторы общемашиностроительного применения: справочник. М.: Машиностроение, 1984. 247 c.

2. Гинзбург Е. Г., Голованов Н. Ф., Фирун Н. В. и др. Зубчатые передачи: справ. Л.: Машиностроение, Ленинград. отд-ние, 1980. 416 с.

3. Решетов Д. Н., Гусенков А. П., Дроздов Ю. Н. и др. Детали машин. Конструкционная прочность. Трение, износ, смазка // Машиностроение: энциклопедия. Т. IV-1 / Под ред. Д. Н. Решетова. М.: Машиностроение, 1986. 864 с.

4. Иванов А. С., Муркин С. В. Конструирование современных мотор-редукторов: электронное учеб. пособие. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2012. URL: http://wwwcdl.bmstu.ru/rk3/Motor.html (дата обращения: 01.10.2018).

5. Панасенко Н. Н., Яковлев П. В. Безопасность зубчатых передач // Технадзор. 2013. № 11 (84). С. 55-57.

6. Панасенко Н. Н., Яковлев П. В. Техническое диагностирование зубчатых передач // Технадзор. 2013. № 12 (85). С. 68-69.

7. LOCTITE: справ. // LoctiteCorp, 1998. 460 с. URL: https://www.twirpx.com/file/401709/ (дата обращения: 01.10.2018).

8. Вильнав Ж.-Ж. Клеевые соединения. М.: Техносфера, 2007. 384 с.

9. Фирма LOCTITE. URL: www.henkel.ru, www.loctite.ru, www.loctite.su (дата обращения: 01.10.2018).

10. Коробейник А. В. Ремонт автомобилей: практический курс. Сер.: Библиотека автомобилиста. Ростов н/Д.: Феникс, 2004. 512 с.