Продление срока эксплуатации вал-втулочных соединений на подвижном составе РЖД

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
«Регионального Центра Инновационных Технологий»
ОАО "РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ"
Продление срока эксплуатации цилиндрических соединений
на подвижном составе ОАО "РЖД"

1. Технология восстановления цилиндрических соединений с минимальными повреждениями и малыми зазорам от 0,01 мм до 0,20 мм.

Для продления срока эксплуатации посадочных мест валов, обойм и других вал-втулочных соединений с зазорами от 0,01 мм до 0,20 мм включительно, применяются анаэробные фиксаторы высокой прочности.

Материал	Вязкость мПа	Прочность на срыв резьбы М10 (Н.м.)	Зазор/ Диам. (мм)	Момент срыва (тонн)	Момент срыва (кг/см.кв)	Рекомен-дуемые зазоры (мм)
СК.603	125	>21	0,02/35	4,7	213	0,01-0,05
СК.620	8500	>19	0,03/35 0,05/35 0,11/35	4,4 5,6 6,0	200 254 272	0,05-0,15
СК.638	2500	>31	0,07/35	8,1	369	0,03-0,15
СК.660	300000	>17	0,05/35 0,11/35	8,0 6,7	363 304	0,10-0,20

   С зазорами от 0,01 мм до 0,10 мм специального восстановления посадочных мест не требуется. Достаточно выполнить сборку подшипника* на вал или подшипника в обойму применяя анаэробный фиксатор. Нанесение анаэробных фиксаторов выполняется в следующем порядке:
   1. Нанесение анаэробного фиксатора на посадочное место вала, по всей окружности.
   2. Растягивание анаэробного фиксатора по всей площади посадочного места вала.
   3. Нанесение анаэробного фиксатора на посадочное место подшипника, по всей окружности.
   4. Растягивание анаэробного фиксатора по всей площади посадочного места подшипника.
   5. Ручная посадка подшипника на вала.
   6. Проворот и фиксация основы подшипника на валу, для равномерного заполнения материалом всех имеющихся шероховатостей.
   7. Полимеризация соединения по времени, в зависимости от типа анаэробного фиксатора.

Калькуляция расхода анаэробных фиксаторов при фиксации подшипника (№409) на вал составляет:

Фиксатор	Вес до нанесения	Вес после нанесения	Норма расхода	Себестои- мость
СК.603	74,51 гр.	74,10 гр.	0,41 гр.	2 руб. 50 коп.
СК.638	64,18 гр.	63,50 гр.	0,68 гр.	4 руб. 10 коп.

2. Технология восстановления цилиндрических соединений с повреждениями на зазорах от 0,10 мм до 4,00 мм.

   Для продления срока эксплуатации посадочных мест валов, обойм и других вал-втулочных соединений с зазорами от 0,20 мм до 3,00 мм включительно, используется следующая технологическая схема:
   1. Проточка посадочного места, требуемого восстановление.
   2. Нанесение двухкомпонентного металлонаполненного компаунда "СК.812".
   3. Обработка восстановленного место под зазор от -0,01 мм до -0,04 мм, в зависимости от требуемой величины.
   4. Вклеивание подшипника на анаэробный фиксатор по технологии описанной в предыдущей части.

В случае если посадочное место имеет механические повреждения или имеется критический зазор, тогда выполняется протачивание посадочного места от 1,0 мм до 6,0 (рекомендовано применение до 4,0 мм). При длительном хранении заготовки после обработки, перед восстановлением и нанесением выполняется удаление загрязнение и обезжиривание поверхности.
Перед восстановлением, на края восстанавливаемой поверхности, выставляется бортик (бандаж) из любого доступного материала, чтобы обеспечить припуск под последующее протачивание и обработку поверхности. В зависимости от диаметра восстанавливаемого посадочного места высота припуска может быть равна от +0,5 мм до +2,0 мм.

Для восстановления посадочного места применяют двухкомпонентные сталенаполенные компаунды "СК.812" или их аналоги. В случае с применением "СК.812" берутся компоненты "А" и "В" в пропорции объема 4 к 1 (или в пропорции веса 7 к 1) и тщательно перемешивается до получения однородной массы. Время действия приготовленной смеси при температуре окружающей среды +25С составляет 30 минут.

Начало нанесения смеси

Выравнивание нанесенной смеси

Нанесение закончено

После полимеризации нанесенной смеси "СК.812" нужно проточить вал до получения требуемого под ручную посадку зазора. В нашем случае обрабатываем под зазор -0,02 мм. После проточки на токарном станке, проходим вновь полученное посадочное место мельчайшей нождачкой.

Устанавливаем заготовку	Протачивание	до нужного зазора
Точная обработка	Шлифовка	Получен зазор -0,02 мм

   Для посадки и вклеивания подшипника с малыми зазорами (в нашем случае -0,02 мм) применяется "СК.603" - анаэробный фиксатор цилиндрических соединений высокой прочности и низкой вязкости (Вязкость 100-150 мПа при 25°C). При малых зазорах фиксатор наносится по всей окружности, только на одно сторону сопряжаемых поверхностей, в нашем случае на вал. Нанеся фиксатор, необходимо его размазать по всей площади посадочного места и после этого выполняется ручная посадка подшипника.
   При больших зазорах фиксатор наносится на стороны обоих сопряжаемых поверхностей и размазываются по всей площади посадочного места, чтобы были заполнены все имеющиеся шероховатости и неровности.
   При фиксации подшипника после ручной посадки нужно точно поставить подшипник на вал и неподвижно его зафиксировать на 60 минут (при температуре +25С), для отверждения анаэроба и достижения ручной прочности. Полная полимеризация достигается через 24 часа, но монтаж узла возможен через 4 часа.

Чтобы узнать прочность вклеенного вал-втулочного соединения, выполняется выпрессовывание подшипника на прессе с манометром.
При демонтаже подшипника №409, с зазором -0,02 мм, вклеенного анаэробным фиксатором "СК.603" были получены следующие значения: усилие пресса при срыве составило 6,5 тонн (или 200 кг/см.кв.).

Калькуляция расхода "СК.812" двухкомпонентного сталенаполненного компаунда, при восстановлении посадочного места под подшипник №409, на валу диаметром 45 мм, с обработкой на 1 мм в глубину и с припуском под механичскую обработку на 0,5-1,0 мм составляет:

Материал	Размер (мм)	Вес вала до нанесения	Вес вала после нанесения	Расход материала	Себесто- имость
"СК.812"	Диаметр 45 глубина 2 ширина 40	2066 гр.	2082 гр.	16 гр.	45-55 руб.

Калькуляция расхода анаэробного фиксатора "СК.603", при фиксации подшипника (№409) на вал с восстановленным посадочным местом, составляет:

Фиксатор	Вес до нанесения	Вес после нанесения	Норма расхода	Себестои- мость
СК.603	74,51 гр.	74,10 гр.	0,41 гр.	2 руб. 50 коп.

До нанесения "СК.812" - 2066 гр.	До нанесения "СК.603" - 74,51 гр.	До нанесения "СК.680" - 74,66 гр.
После нанесения "СК.812" - 2082 гр.	После нанесения "СК.603" - 74,10 гр.	После нанесения "СК.680" - 74,15 гр.

После выполненного демонтажа, возможно повторное использование восстановленного посадочного места. Для удаления остатков анаэробного фиксатора можно использовать мелкую нождачку. После подработки поверхности, зазор увеличивается. В нашем случае получаем зазор -0,05 мм, для повторной посадки подшипника на восстановленное "СК.812" посадочное место.

Повторное нанесение выполняется по аналогичной технологии как и первичная посадка. Только применяется "СК.680" анаэробный фиксатор цилиндрических соединений высокой прочности и средней вязкости (Вязкость 800-1500 мПа при 25°C).

"СК.680" Вес до нанесения 74,66 гр.	Нанесения "СК.680"	"СК.680" Вес после 74,15 гр.
Тщательно	растягиваем по всей	площади
Выполняем	ручную посадку	подшипника

После демонтажа второго вклеивания подшипника, осуществляется проверка посадочного места. При отсутствии механических повреждений - возможно выполнить вклеивание подшипника в третий раз. Нужно обратить внимание, что при увеличении зазора - применяются анаэробные фиксаторы, которые имеют более вязкую консистенцию, вплоть до пастообразного состояния.

В нашем случае применяется для третьего вклеивания подшипника, на зазоре -0,08 мм: "СК.638" анаэробный фиксатор высокой прочности.

Динамика при проведении циклических испытаний, на единожды восстановленном посадочном месте, по вклеиванию подшипника №409 и последующему выпрессовыванию, имитирующее ремонтные циклы показали следующие результаты:

Материал	Вязкость (мПа при 25С)	Зазор (мм)	Вес (грамм) до/после	Расход (грамм)	Себесто- имость	Усилие при вы- пресовывании
"СК.603"	100-150	-0,02	74,51 - 74,10	0,41	2,50 руб.	6,5 тонн 200 кг/см.кв.
"СК.680"	800-1500	-0,05	74,66 - 74,15	0,51	3,10 руб.	7,5 тонн 230 кг/см.кв.
"СК.638"	1800-3300	-0,08	64,18 - 67,50	0,68	4,50 руб.	8,1 тонн 250 кг/см.кв.

Фиксация моменты срыва, при демонтаже подшипника.

3. Продление срока эксплуатации цилиндрических соединений с сильными повреждениями и большими зазорам 3,00 мм и выше.

   Для продления срока эксплуатации посадочных мест валов с износом посадочного места более 2,00 мм, применяют метод "промежуточной втулки". Поврежденной или сильно выработанное посадочное место протачивают и на него вклеивают промежуточную втулку, на которую в свою очередь вклеивают подшипник.
   Толщина втулки зависит от диаметра цилиндрического соединения и отраслевых допусков (стандартов).
   Если требуется создать периодически разборное вал-втулочное соединение, то втулка на вал вклеивают с помощью анаэробного фиксатора сверхвысокой прочности. А подшипник на втулку вклеивают с помощью анаэробного фиксатора высокой или средней прочности.

   В случаях если:
   - посадочное место имеет большой зазор (от -0,20 мм и выше),
   - применение двухкомпонентных сталенаполненных компаундов не возможно (или не рекомендовано),
   - либо имеет сколы, задиры или выбоины,
в этих случаях целесообразно применение промежуточной втулки.

Порядок нанесения анаэробного фиксатора на посадочное место вала, для вклеивания промежуточной втулки - аналогичное как и при вклеивании подшипника на прямую. Анаэробный фиксатора "СК.638" наносится по всей окружности посадочной поверхности и растягивается по всей площади посадочного места, для того чтобы материал заполнил все шероховатости и неровности. После этого выполняется ручная посадка втулки.
После того, как вал- втулочное соединение между валом и втулкой полимеризовалось, выполняется вклеивание подшипника на промежуточную втулку аналогичным способом.

1. Средняя норма расхода материала, при вклеивании промежуточной втулки на вал (внутренний диаметр втулки около 50 мм), при использовании анаэробного фиксатора "СК.638" составила 0,22 гр.
Вес до нанесения - 75,59 гр. Вес после нанесения - 75,37 гр.
2. Средняя норма расхода материала, при вклеивании подшипника на промежуточную втулку (внешний диаметр втулки около 60 мм), при использовании анаэробного фиксатора "СК.638" составила 0,37 гр.
Вес до нанесения - 75,37 гр. Вес после нанесения - 75,00 гр.

3. При норме расхода анаэробного фиксатора "СК.638" равной 0,59 гр., себестоимость фиксации цилиндрического соединения методом промежуточной втулки составило 6 рублей 49 копеек.

Диаметр	Вес до нанесения	Вес после нанесения	Расход материала	Себесто- имость
1. 50 мм	75,59 гр.	75,37 гр.	0,22 гр.	2 руб. 42 коп.
2. 60 мм	75,37 гр.	75,00 гр.	0,37 гр.	4 руб. 07 коп.
ИТОГО	75,59 гр.	75,00 гр.	0,59 гр.	6 руб. 49 коп.

   В зависимости от имеющихся зазоров и требуемой прочности цилиндрического соединения, выбирают анаэробный фиксатор.
   Если площадь посадки подшипника и промежуточной втулки - разная, возможно использование одного анаэробного фиксатора.
   Если площадь посадки подшипника и промежуточной втулки - примерно равная, возможно использование анаэробных фиксаторов различной прочности.

4. Материалы применяемые при восстановлении цилиндрических соединений.