Ремонт насосов и гидравлических двигателей

Основные характеристики насосов и гидравлических двигателей существенно зависит от величины рабочих зазоров, определяющих утечки рабочей жидкости из полостей нагнетания в полости всасывания или слива.

Величина этих зазоров по мере износа деталей гидромашин увеличивается и в какой-то момент времени становится недопустимой. Целью ремонта гидравлических машин является своевременное восстановление рабочих зазоров в пределах регламентируемых величин, устранение повреждений контактирующих поверхностей, восстановление необходимой геометрической формы изношенных деталей. Для некоторых гидравлических насосов и двигателей необходима периодическая замена тяжелонагруженных подшипниковых узлов.
Ниже приведены особенности ремонта, характерные для отдельных типов гидромашин, наиболее важные технические требования, указания по выполнению специфических технологических операций. Детали гидравлических машин, при всем их многообразии, изготовляют из стали, чугуна и бронзы определенных марок. При этом допустимо некоторое варьирование указанных материалов с близкими физическими свойствами в зависимости от условий эксплуатации и ремонта. Материал основных деталей гидромашин, подвергаемых ремонту и замене, а также общие технические требования к состоянию восстанавливаемых рабочих поверхностей показаны в таблице.

Основные детали гидравлических машин, подвергаемых замене или восстановительному ремонту в эксплуатации

Наименование детали Материал Твердость после термической обработки Шероховатость рабочих поверхностей. мкм

Шестеренный насос

Зубчатое колесо Сталь 45
Сталь 20Х, 40Х, 18ХГТ
HRC35

HRC58-62

 

0,63-0,32
(торцы)
Валик Сталь 20Х, 40Х, 18ХГТ HRС58-62 0,16-0,08 (шейки)
Опорная втулка Чугун СЧ 21-40 0,63 — 0,32 (торцы)

Пластинчатый насос

Статорное кольцо Сталь ШХ15, ХВГ, 9ХС, 38Х2МЮА HRC80-64 1.25—0.63 (по наружной поверхности) 0,63-0,32 (торцы, внутренняя поверхность)
Пластина Сталь Р18, 9ХС HRC62-64 0,040-0,020 (поверхности и рабочий торец)
Диск Бронза БрЛЖ9-4, АЖМЦ10-3-1,5, ОФ 6,5-0,15 0,63-0,16 (торцы)
Ротор Сталь 20Х, 40Х, 38Х2МЮА HRC60-64 0,63-0,16 (торцы, пазы и цапфы)

Радиально-поршневой насос

Поршень Сталь ШХ15 Чугун HRC57—59 0,16-0,08
Ротор СЧ 32-52 HB10 (цилиндрическая поверхность) 0,16-0,08 (поверхности цилиндров, отверстие под втулку)
Реактивное кольцо Сталь ШХ15 HRC58—62 0,32-0,16 (наружная и внутренние поверхности)
Ось Сталь 20Х

 

HRC50-56 0,16-0,08 (шейки)
Втулка Бронза АЖ 9-4Л, БрОФ 10-1, Чугун СЧ 32-52 0,16-0,08 (наружная поверхность)

Аксиально-поршневые гидромашины

Блок цилиндров Сталь ХВГ

Бронза БрОЦС 10-2-3, БрО12 и др.

 

HRC60-64 0,040- 0.02 (опорный торец)

 

Опорный диск Сталь Х12Ф1, 12XH3A, 38Х2МЮА, Бронза БрОЦС 10-2-3, и др. HRC20-27 0,040- 0.02 (опорный торец)

 

Поршень Сталь 20Х, 40Х, ШХ15 HRC62-64 0,032-0,08 (цилиндрическая поверхность)

 

Поршневой эксцентриковый насос

Поршень Сталь 40Х HRC50—55 0,016-0.08 (коническая и наружная поверхности)
Клапан Сталь 18ХНВА HRC 62-64 0,016—0,08 (конические поверхности)
Эксцентриковый вал Сталь 18ХНВА HRC 62-64 0,32-0,08 (беговые дорожки подшипников)

Гидравлический цилиндр

Гильза Сталь 35,45 (бесшовная труба) 0,32-0.08 (внутренняя поверхность),
Шток Сталь 45, З0ХГСЛ HRC38—40 0.32-0.08 (цилиндрическая поверхность)
Поршень Чугун СЧ 21-40 1,25 — 0,32 (цилиндрическая поверхность)

 

Поршневое кольцо Чугун СЧ 21-40 1,25 — 0,63 (наружные поверхности)

К новым зубчатым колесам предъявляют следующие технические требования:

  1. соосность посадочного отверстия с наружным диаметром зубчатого колеса должна быть до 0,01 мм;
  2. соосность наружной и делительной окружностей до 0,02 мм;
  3. колебание размеров зубчатых колес по ширине не более 0,01 мм;
  4. конусность и овальность по наружной поверхности не более 0,02 мм.

Твердость рабочих поверхностей после термической обработки и шероховатость указаны в таблице. Степень точности изготовления колес 6—6—7Х.

Чистовое обтачивание и растачивание отверстия, а также подрезку торцов производят с одного установа заготовки, обеспечивая необходимую перпендикулярность торца оси посадочного отверстия, принимаемого за установочную базу при нарезании зубьев. После термической обработки зубья шлифуют. Припуск под предварительное шлифование должен быть 0,25—0,5 мм, под окончательное 0,08—0,15 мм. Для особо точных насосов колеса доводят чугунными зубчатыми притирами с тонким абразивом (зернистость 200—250) в среде минерального масла. Припуск на доводку равен 0,05— 0,1 мм.

Изношенные валики заменяют новыми. Изношенные торцы опорных втулок шлифуют. После шлифования необходимо восстановить канавки для прохода масла, запираемого во впадинах колес насоса при его работе. Для обеспечения нормальной работы колес опорные втулки шлифуют попарно. Параллельность торцов должна быть обеспечена до 0,01 мм, биение наружной цилиндрической поверхности относительно оси отверстия — не более 0,01 мм, неперпендикулярность торцов оси — не более 0,01 мм.

При замене зубчатых колес или опорных втулок шлифованием одного из торцов корпуса или втулок необходимо обеспечить ширину корпуса на 0,06—0,08 мм больше общего размера по ширине зубчатого колеса с опорными втулками.

При ремонте насоса в случае заметного износа торцового уплотнения или повреждений контактирующих поверхностей торец втулки уплотнения и крышки корпуса шлифуют. Неперпендикулярность торца втулки оси должна быть не более 0,01 мм.

Перед сборкой все детали насоса должны быть промыты в керосине и смазаны тонким слоем минерального масла. Во избежание перекоса и зажима валиков винты крепления крышек необходимо завертывать, попеременно увеличивая силу затяжки и проверяя легкость вращения приводного вала насоса.

Особенности ремонта насосов пластинчатого типа

Несмотря на экономическую нецелесообразность организации ремонта насосов пластинчатого типа, на ряде заводов прибегают к их ремонту.

При эксплуатации пластинчатых насосов износу подвержены статорные кольца, диски, роторы и пластины. Статорные кольца получают практически неустранимый износ, проявляющийся в виде задиров и поперечных ступеней на внутренней поверхности. При ремонте насоса их заменяют. Заготовку отрезают из проката, обтачивают по наружному диаметру и торцуют. На токарном станке растачивают технологическую выточку. Приняв выточку за базу, обтачивают наружный диаметр до заданного размера с припуском на шлифование. Обработанную поверхность наружного диаметра принимают за базу для дальнейшей обработки. Профильную поверхность кольца растачивают по копиру на специально оборудованном токарном или гидрокопировальном станке. Профиль копира строят по данным чертежа статора. Профильную поверхность растачивают с припуском на шлифование 0,2—0,3 мм на сторону.

После термической обработки кольца шлифуют на копировальных станках, оборудованных шлифовальной головкой или приспособлением . Наружную поверхность и один торец шлифуют на оправке по максимальному диаметру внутреннего отверстия одновременно. Второй торец кольца и окончательно первый торец обрабатывают на плоскошлифовальном станке.

При изготовлении статорных колец необходимо выполнять следующие требования но геометрической точности:

  1. биение поверхности рабочего профиля относительно наружного диаметра должно составлять не более 0,5 мм;
  2. неперпендикулярность образующей внутренней поверхности статорного кольца к торцам не более 0,02 мм на ширине кольца;
  3. непараллельность торцов статора должна быть не более 0,01 мм на наружном диаметре кольца. Наружная поверхность статора сопрягается с корпусом по посадке H7/g6 (стандарт СЭВ 145-75).

Пластины изготовляют из инструментальных сталей. Механическая обработка пластин сводится к фрезерованию их в пакете, шлифованию и доводке. Технические требования:

  1. толщина пластин должна быть на 0,01—0,03 мм меньше ширины пазов;
  2. ширина пластин должна быть меньше ширины ротора на 0,01 мм;
  3. отклонение от прямолинейности прилегающей к статору кромки пластины не более 0,003 мм;
  4. непараллельность кромок пластин, прилегающих к торцам распределительных дисков, не более 0,01 мм;
  5. неперпендикулярность кромок пластин, прилегающих к распределительным дискам, к кромке, прилегающей к внутренней поверхности статорного кольца, не более 0,1 мм.

Диски изнашиваются по торцам, прилегающим к ротору и в месте посадки цапф ротора; на торцах дисков появляются кольцевые риски и задиры. Диски необходимо ремонтировать или заменять при суммарном износе отверстия диска и цапфы ротора свыше 0,08 мм. Изношенные диски растачивают на несколько миллиметров больше диаметра прошлифованных цапф ротора, запрессовывают в расточенное отверстие втулку и вновь растачивают, обеспечивая посадку H7/g6. После растачивания подрезают торец. При изготовлении и ремонте дисков необходимо соблюдать следующие требования:

  1. биение наружной поверхности ступицы относительно отверстия должно быть не более 0,01 мм;
  2. выпуклость торцовых поверхностей не допускается; вогнутость допускается до 0,02 мм;
  3. непаралленость торцов не более 0,01 мм;
  4. неперпендикулярность торцов по отношению к оси отверстия не более 0,02 мм на диаметре диска.

Ротор пластинчатого насоса в изготовлении сложен, поэтому на неспециализированных заводах целесообразно ограничиваться восстановительным ремонтом. При ремонте ротора шлифуют торцы и цапфы, устраняют геометрические погрешности пазов. Цапфы ротора можно восстановить пористым хромированием, при этом до покрытия необходимо восстановить их правильную геометрическую форму. Технические требования по геометрической точности:

  1. развал пазов не более 0,03 мм;
  2. выпуклость торцов не допускается; вогнутость допускается до 0,01 мм;
  3. непараллельность торцов не более 0,1 мм.

Перед сборкой детали насоса тщательно промывают в керосине и смазывают минеральным маслом. Сначала собирают ротор. Ротор устанавливают на вал таким образом, чтобы наклон пластин был в сторону вращения. Пластины в пазах ротора должны перемещаться без заедания и качки в направлении оси ротора (зазор 0,01 — 0,03 мм). Допускается подгонка и притирка пластин пастой на плите. Ширина ротора должна быть меньше ширины статора на 0,03 мм. При установке ротора в корпус необходимо, чтобы угловые канавки на тыльной стороне опорных дисков были расположены в полости нагнетания (полость нагнетания соединена с меньшим подсоединительным отверстием корпуса). Затягивая крышку корпуса, проверяют легкость вращения приводного вала.

Особенности ремонта радиально-поршневых насосов

Ремонт этих насосов заключается в восстановлении или замене изношенных ротора, поршней, реактивных колец, оси и распределительной втулки. Изношенные отверстия ротора для поршней исправляют притиркой. Овальность и конусность их должны быть не более 0,01 мм. При поршневых зазорах 0,05 мм и более поршни заменяют, пригоняя шлифованием к отверстиям ротора с зазором 0,015—0,025 мм. Овальность и конусность поршней допускается не более 0,005 мм.

Реактивные кольца изготовляют из стали ШХ15 и делают термическую обработку. По наружной и внутренней поверхностям кольца шлифуют. Наружную поверхность обрабатывают под посадку  H7/m6 (стандарт СЭВ 145-75).

Ось изнашивается в месте сопряжения ротора со втулкой и по шейкам, являющимся беговыми дорожками игольчатых подшипников (в старых конструкциях). Ось восстанавливают шлифованием. Отклонение от соосности поверхностей оси для посадки втулки и подшипников должно быть не более 0,005 мм. При необходимости ось изготовляют из стали 20Х с цементацией и термической обработкой до твердости HRC 50—56 в местах сопряжения с распределительной втулкой ротора и по шейкам под игольчатые подшипники.

Изношенные втулки следует заменить новыми, изготовленными из бронзы БрОФ 10-1. Сопряжение втулки и ротора по посадке H7/u7 (стандарт СЭВ 145—75). Отверстие втулки растачивают после запрессовки в ротор, базируя ротор по отверстиям под подшипники и обеспечивая зазор между втулкой и осью 0,06—0,08 мм. Отклонение от соосности отверстий втулки и ротора под подшипники не должно превышать 0,01 мм. В роторно-поршневых насосах новой конструкции втулки изготовляют из чугуна.

Особенности ремонта аксиально-поршневых гидромашин

Детали аксиально-поршневых гидромашин отличаются сложностью и высокой точностью. Изготовление вновь этих деталей представляет значительную трудность, поэтому может быть рекомендован лишь восстановительный ремонт ограниченного числа деталей. Ремонт аксиально-поршневых гидромашин заключается в устранении последствии износа поверхностей сопряжения цилиндрового блока и опорного диска, а у гидромашин с наклонной шайбой, кроме того, — в замене поршней при поршневых зазорах 0,03 мм и более (поршни аксиально-поршневых гидромашин с наклонным диском входят в неразъемное соединение с шатуном).

Износ опорных поверхностей блока цилиндров и диска устраняется шлифованием с последующей притиркой (для плоских поверхностей) или только притиркой и доводкой (для сферических поверхностей). При обработке плоского рабочего торца блока цилиндров и опорного диска необходимо соблюдать следующие технические требования:

  1. непараллельность торцов не более 0,02 мм;
  2. выпуклость рабочего торца не допускается, вогнутость допускается до 0,005 мм.

Износ сферических опорных поверхностей аксиально-поршневых гидромашин устраняют притиркой с пастой и доводкой спаренных деталей. При обработке опорных поверхностей необходимо обращать внимание на сохранение «усов» распределительных окон, играющих важную роль в процессе распределения рабочей жидкости. Перед сборкой детали тщательно промывают до полного удаления доводочной пасты.

Особенности ремонта поршневых эксцентриковых насосов

Ремонт поршневых эксцентриковых насосов заключается в восстановлении отверстий корпуса под поршни, клапанов, эксцентрикового вала и обойм игольчатых подшипников.

Отверстия в корпусе под поршни восстанавливают притиркой. Поршни при зазорах свыше 0,05 мм заменяют новыми. После термической обработки поршни сначала шлифуют по внутренней поверхности с точностью по Н8 (стандарт СЭВ 145—75) и по конической поверхности под клапан, а затем по наружной поверхности, обеспечивая зазор в поршневой паре 0,015—0,025 мм. Биение конической поверхности относительно внутренней поверхности не допускается.

Клапаны изготовляют из цементируемой стали. Цилиндрические поверхности шлифуют по посадке d9, конические поверхности шлифуют и доводят в паре до полного прилегания с поверхностью поршня. Изношенные по беговым дорожкам игольчатых подшипников шейки эксцентрикового вала, а также обоймы подшипников можно восстановить шлифованием для большего размера игл. Сильно изношенные детали заменяют новыми.

Особенности ремонта гидроцилиндров

Необходимость ремонта гидравлических цилиндров и его объем зависит от требований определяющих допускаемые внутренние и внешние утечки рабочей жидкости. Значительные утечки рабочей жидкости через уплотнения поршня вызывают изменение скорости движения рабочих органов станка при изменениях нагрузки, что в большинстве случаев недопустимо. Утечки через уплотнения штока приводят к увеличению расхода рабочей жидкости, к загрязнению оборудования и рабочего места. В то же время полностью исключить утечки через уплотнения невозможно, а иногда и недопустимо, поскольку работа уплотнителей без смазки приводит к быстрому их износу.

Величина внутренних утечек при постоянном рабочем давлении зависит от зазора между поршнем и гильзой, а также от состояния уплотнителей. При работе с большими скоростями (например, в гидроприводе фрезерных станков) величина внутренних утечек для цилиндров диаметром до 125 мм при перепаде давлений до 60 кгс/см2 допускается до 40 см3/мин; для цилиндров большего диаметра — до 80 см3/мин. В станках с малыми подачами (расточные, токарные) требования к внутренним утечкам более жесткие — утечки не должны превышать 12—16 см3/мин. В неответственных соединениях и для больших диаметров цилиндров утечки допускаются 500 см3/мин.

Внешние утечки обусловлены частичным срезанием пленки масла с поверхности штока при обратном ходе поршня. Уплотнение считается надежным, если внешние утечки не превышают несколько капель рабочей жидкости за тысячу ходов штока.

Износ гильз гидроцилиндров проявляется в появлении на рабочих поверхностях рисок и задиров, отверстия принимают овальную форму. Гильзы растачивают на токарном станке за три перехода: черновое и чистовое растачивание с последующей раскаткой специальными головками. Гильзы изготовляют из бесшовных стальных труб; короткие гильзы иногда изготовляют из чугуна. При ремонте и изготовлении новых гильз необходимо выполнять следующие технические требования:

  1. непрямолинейность по оси гильзы должна быть не более 0,03 мм на 500 м длины;
  2. конусность, овальность и бочкообразность внутренней поверхности на всей длине гильзы— не более половины допуска на внутренний диаметр;
  3. биение оси диаметра внешней обрабатываемой поверхности относительно внутреннего диаметра — не более половины допуска на внешний диаметр;
  4. биение торца гильзы относительно продольной оси — не более 0,05 мм.

Штоки при повреждении поверхностей, контактирующих с уплотнителями, следует заменять. Штоки изготовляют из стального проката при соблюдении следующих технических требований:

  1. овальность и конусность рабочих цилиндрических поверхностей, а также их относительное смещение не должно быть более половины допуска на размер;
  2. непрямолинейность — не более 0,01 мм на длине 500 мм. Рабочие поверхности необходимо полировать.

Поршни восстанавливают протачиванием следов износа в канавках под поршневые кольца (с заменой колец на новые) и по наружному диаметру (при изготовлении новой гильзы). Новые поршни следует изготовлять из чугуна. Отклонение от геометрической формы элементов детали — в пределах половины допуска на размеры.

Уплотнения при износе заменяют новыми. Поршневые кольца имеют износ в виде продольных рисок на рабочих поверхностях; притираясь по овальной поверхности изношенной гильзы, внешний периметр их принимает овальную форму.

Кольца вытачивают с припуском на шлифование по ширине. После токарной операции их термически обрабатывают — нагревают до температуры 880° С, выдерживают 30 мин и охлаждают в масле. Отпуск производят при температуре 550—560° С в течение 50 мин с последующим охлаждением на воздухе. Торцы шлифуют с допуском 0,005—0,015 мм. Зазор в замке в сжатом состоянии кольца не должен превышать 0,15 мм. Упругость кольца при максимальном сжатии равна 2—3 кгс.

Резиновые уплотнители изготовляют из маслостойкой резиносмеси формовым способом с последующей вулканизацией под прессом при температуре 143 ± 2° С и выдержкой в течение 30 мин.

При установке уплотнений их следует предохранять от перекосов, механических повреждений и порезов; при монтаже следует применять оправки и приспособления. На корпусных элементах для исключения повреждений уплотнений при монтаже необходимо предусматривать фаску 15—30° на длине, при которой ввод уплотнителя происходил бы без его поверхностного обжатия. Перед установкой уплотнений все поверхности трения следует смазывать консистентной смазкой.