Odtwarzanie funkcjonalnoci połczenia spoczynkowego łoysk tocznych

Transkrypt

1 Sdłak Paweł, Wojdak Jan Zakład Eksploatacji Systemów Technicznych Akademia Rolnicza Szczecin Odtwarzanie funkcjonalnoci połczenia spoczynkowego łoysk tocznych 1. Wstp Streszczenie Uszkodzenie połcze spoczynkowych prowadzi do powanych awarii oraz długotrwałych przestojów maszyn. Wane jest przywrócenie pełnej funkcjonalnoci połcze spoczynkowych wzłów łoyskowych majcych podstawowe znaczenie w prawidłowej współpracy czci składowych maszyny. Tradycyjne metody regeneracji uszkodzonych wzłów łoyskowych nie gwarantuj prawidłowego odtworzenia połczenia spoczynkowego i nie zapewniaj wystarczajcej trwałoci oraz niezawodnoci. Połczenia klejone mog ułatwi proces naprawy połcze spoczynkowych zapewniajc jednoczenie pełn funkcjonalno wzła łoyskowego. Naley jednak zwróci uwag przy połczeniach klejonych na sposób montau oraz jego wpływ na bicie promieniowe elementów wklejanych. Słowa kluczowe: połczenie spoczynkowe, pasowanie, monta, bicie promieniowe. Wzły łoyskowe odpowiadaj za prawidłow współprac innych elementów przenoszcych napd i obcienie. Uszkodzenie ich w wyniku długotrwałej pracy, czstego montau i demontau prowadzi do wzrostu luzów w powizanych układach. Nawet niewielkie zuycie materiału w obrbie połczenia spoczynkowego skutkuje nieprawidłow prac całego urzdzenia, naruszajc struktur mechanizmów i zespołów lub poszczególnych wzłów kinematycznych [Dietrich 1995]. Powoduje to uszkadzanie podstawowych elementów (kół zbatych, wałów, korpusów, osi, kół pasowych itp.) i prowadzi do awarii maszyny. Naprawa uszkodzonych wzłów łoyskowych polega najczciej na wymianie łoyska na nowe, co nie zapewnia 235

2 odtworzenia pełnej funkcjonalnoci wzła łoyskowego. Zuyciu ulega nie tylko samo łoysko ale równie gniazdo osadcze w obudowie jak i czop na wale [Rzenik 1995]. Naley uwzgldni, e zmiana parametrów chropowatoci powierzchni która wystpuje w wyniku plastycznego odkształcenia wierzchołków nierównoci ju po jednokrotnym montau i demontau prowadzi do osłabienia połczenia i powstania innego pasowania, anieli zakładał konstruktor. Wystpuje grone zjawisko wzrostu luzów w połczeniach uznawanych dotychczas za spoczynkowe i traktowanych jako niepodlegajce zuyciu. Naprawy połczenia spoczynkowego wzła łoyskowego ograniczaj si do regeneracji czopów wałów przy uyciu metod spawalniczych, rzadziej metod plastycznych. Regeneracja ta jest prowadzona jedynie w przypadku widocznych i znacznych ubytków materiału rodzimego powstałego najczciej w wyniku awaryjnego uszkodzenia wzła łoyskowego [Wojdak 1973]. Najczciej w takich przypadkach stosowane s metody zastpcze niegwarantujce prawidłowego połczenia spoczynkowego, a polegajce np. na młotkowaniu lub napunktowaniu powierzchni osadczej, podłoeniu mikkiego materiału, zastosowaniu wkładek sprystych itp. Stosowane metody regeneracji w zasadzie stanowi powtórzenie procesu produkcyjnego czci, ale tylko w odniesieniu do zuytego fragmentu. Stanowi niejako przedłuenie cyklu produkcyjnego, w którym wykorzystuje si niekiedy wyspecjalizowane metody nakładania i uzupełniania ubytku materiału rodzimego, natomiast obróbka wykaczajca jest podobna do obróbki w procesie produkcji. Zastosowanie tworzyw sztucznych, a zwłaszcza anaerobowych, nie jest typow regeneracj uszkodzonych połcze spoczynkowych, lecz jedynie metod pozwalajc na odtworzenie funkcjonalnoci połczenia bez nakładania w odrónieniu od dotychczas stosowanych metod regeneracji dodatkowej warstwy materiału. Uzyskuje si to przez powstanie połczenia klejonego w strefie styku powierzchni łczonych i zamian tradycyjnego połczenia spoczynkowego (odkształce sprysto-plastycznych) na połczenie wykorzystujce siły adhezji i kohezji tworzywa anaerobowego. Połczenie klejone stanowi zbiór zjawisk, które powizane s ze sob rónymi zalenociami. Ponadto na połczenia klejone oddziałuje szereg czynników pochodzcych z otoczenia zewntrznego. Najwiksz zalet stosowania kleju jako elementu konstrukcyjnego jest uproszczenie i racjonalizacja produkcji połczenia. Technologia klejenia upraszcza konstrukcj, produkcj i monta połcze spoczynkowych [Der Loctite 1990/1991]. 236

3 Zastosowanie kleju dodatkowo w połczeniach wtłaczanych lub skurczowych zapewnia znaczne zwikszenie powierzchni, która moe przenosi naprenia tnce i ciskajce. Umoliwia to przenoszenie znacznie wikszych momentów bez wprowadzania zmian konstrukcyjnych i technologicznych w połczeniu. Celem bada jest wyznaczenie wpływu zastosowania tworzyw anaerobowych na współosiowe ustawienie elementów łczonych przy odtwarzaniu funkcjonalnoci uszkodzonych połcze spoczynkowych wzłów łoyskowych. Metodyka bada Głównym czynnikiem wpływajcym na prawidłow prac łoyska jest współosiowe ustawienie piercieni łoyska wzgldem osadze w obudowie i na wale, a take zapewnienie prawidłowego luzu łoyskowego. W odtwarzaniu połcze spoczynkowych łoysk tocznych przy uyciu tworzyw anaerobowych uzyskanie współosiowego ustawienia elementów wklejanych jest uzalenione od wielu czynników [Godzimirski 1993]. Do najwaniejszych mona zaliczy: szczelin (rónica midzy promieniem piercienia łoyska a promieniem osadzenia) rodzaj tworzywa anaerobowego sposób montau chropowato powierzchni jako przygotowania powierzchni do klejenia Przeprowadzono badania wpływu wartoci szczeliny oraz sposobu montau na bicie promieniowe wklejonych elementów. Badania przeprowadzono na odpowiednio przygotowanych czopach i łoyskach tocznych rys

4 150 Rys. 1. Kształt i wymiary elementów próbki Fig.1. Shape and dimensions of elements of the sample Przygotowano zestaw czopów, w kilku wariantach wymiarowych (szczelina mieciła si w granicach od d = 0,02 mm do d = 0,24 mm, co 0,02mm). Chropowato czopów mieciła si odpowiednio w klasach R a : 0,32; 0,63; 1,25; 2,5 [µm]. Do bada wybrano tworzywo anaerobowe, które producent zaleca stosowa dla szczelin do d = 0,15 mm. Jest to jednoskładnikowe tworzywo anaerobowe, którego proces utwardzania rozpoczyna si z chwil odcicia dopływu powietrza, przy jednoczesnym działaniu katalitycznym łczonych czci (materiał z którego wykonane s czci musi by metalem). Przy wyborze tworzywa uwzgldniono podawane przez producenta szacunkowe parametry statycznej wytrzymałoci na cinanie, lepkoci, maksymalnej szczeliny oraz czasu potrzebnego do osignicia wytrzymałoci rcznej (nie mona zdemontowa bez uycia narzdzi, ale proces polimeryzacji jeszcze si nie zakoczył) i wytrzymałoci kocowej [Der Loctite 1990/1991]. Cz szczelin miała wartoci wiksze od zalecanych przez producenta co pozwoliło okreli zachowanie si łczonych elementów przy znacznych 238

5 wartociach zuycia (duej owalizacji) i jej wpływu na współosiowe ustawienie łczonych elementów. Sprawdzano wpływ sposobu montau na zmian bicia promieniowego wklejonego łoyska tocznego. Wklejanie przeprowadzano w pozycji pionowej oraz poziomej, ustalajc połoenie łoyska w gniedzie obudowy. Pomiaru bicia promieniowego dokonano za pomoc urzdzenia TA 450 D rys. 2. Rys. 2. Stanowisko do pomiaru kół zbatych TA - 450: 1 łoe, 2 wybierak skokowy (głowica obrotowa), 3 głowica pomiarowa, 4 sanie styczne, 5 kolumna, 6 elektroniczny sterownik, 7 komputer Fig. 2. The stand to measurement of gear wheels TA 450: 1 - bed, 2 - jumping selector (rotary head), 3 - measuring head, 4 tangent slide, 5 - column, 6 - electronic driver, 7 computer Wyniki bada Pomiar bicia promieniowego wykazał brak zwizku midzy wartoci bicia a sposobem montau w pozycji poziomej jak i pionowej. Nie zaobserwowano równie wpływu chropowatoci na zmian 239

6 współosiowego ustawienia elementów łczonych. Zastosowane metody łczenia nie spowodowały wzrostu bicia promieniowego dla szczelin do d = 0,15 mm rys. 3 i 4. Dopiero przekroczenie dopuszczalnej szczeliny dla tworzywa anaerobowego (ponad d = 0,15 mm) spowodowało szybkie narastanie wartoci bicia promieniowego (przekraczajcego dopuszczalne wartoci dla tego typu połcze dyskwalifikujce je z dalszej eksploatacji). Wzrost wartoci bicia nie był powizany z metod łczenia ani z chropowatoci powierzchni. Wynikał on ze zbyt duej szczeliny któr musiało wypełni tworzywo anaerobowe stwierdzono znaczne wycieki tworzywa z badanej szczeliny. Wpływ chropowatoci i wartoci szczeliny na bicie promieniowe czci Bicie promieniowe w [µm] Chropowato R a [µm] 2,5 1,25 0,64 0,32 0,02 0,06 0,1 0,22 0,18 0,14 Szczelina d [mm] Rys. 3. Wykres bicia promieniowego w zalenoci od wielkoci szczeliny i chropowatoci powierzchni dla czci łczonych w pozycji poziomej Fig. 3. The graph of radial run-out in dependence from size of crack and roughness of surface for parts united in horizontal position 240

7 Wpływ chropowatoci i wartoci szczeliny na bicie promieniowe czci Bicie promieniowe w [µm] Chropowato R a [µm] 2,5 1,25 0,64 0,32 0,02 0,06 0,1 0,22 0,18 0,14 Szczelina d [mm] Rys. 4. Wykres bicia promieniowego w zalenoci od wielkoci szczeliny i chropowatoci powierzchni dla czci łczonych w pozycji pionowej Fig. 4. The graph of radial run-out in dependence from size of crack and roughness of surface for parts united in perpendicular position Wnioski Z przestudiowanej literatury i w wyniku przeprowadzonych bada sformułowano nastpujce wnioski. 1. Przy regeneracji połcze spoczynkowych klejem anaerobowym, gdy wielko szczeliny nie przekracza 0,15 mm, nie jest konieczne centrowanie łczonych czci tak przy montau pionowym jak i poziomym poniewa bicie promieniowe nie przekracza wartoci dopuszczalnych. 2. Klejenie połcze, w których warto szczeliny przekracza 0,15 mm a dodatkowe zwykle wystpuj błdy walcowatoci wymaga uprzedniego ich centrowania w celu współosiowego ustawienia czci klejonych aby bicie promieniowe nie przekraczało wartoci dopuszczalnych. Dotyczy to montau pionowego i poziomego. 241

8 3. Regeneracja połcze spoczynkowych klejeniem jest łatwe technologicznie i szczególnie polecane dla małych wartoci zuy. Bibliografia 2. Der Loctite. 1990/1991. Opracowanie zbiorowe dotyczce zastosowa niektórych produktów firmy Loctite oraz ich parametry techniczne. Loctite Europa Ges.m.b.H. München. 3. Godzimirski J Wpływ czynników konstrukcyjnych i technologicznych na wytrzymało połcze klejowych. Prz.Mech., nr Praca zbiorowa pod red. Dietricha M Podstawy konstrukcji maszyn. WNT. Warszawa. 5. Rzenik Cz Proces demontau maszyn rolniczych w systemie ich obsługi technicznej. Roczniki A.R. Pozna. 6. Wojdak J Naprawy elementów maszyn, kryteria technicznoekonomiczne i metody. WNT, Warszawa. Reproduction of the functionality of resting connection of rolling bearings Summary The damage of resting connections leads to serious breakdowns as well as long-lasting standstills of machines. It is important to restore the full functionality of connections of resting bearing knots having a basic meaning in correct co-operation of parts of a machine. Traditional methods of regeneration of damaged bearing knots do not guarantee a correct reproduction of resting connections and do not assure their sufficient durability as well as reliability. Glue connections can facilitate the process of repair of resting connections assuring simultaneously full functionality of a bearing knot. However, the manner how the assembly is mounted as well as its influence on radial run-out of inserted elements should be taken into consideration Key words: resting joints, fit, assembly, radial run-out 242