Технология ремонта вала вентилятора ВПЦ-6-45 (технологическая часть дипломного проекта)

1.2 Анализ конструкции, условий работы, дефектов и ремонтной технологичности вентилятора ВЦП-6-45
Центробежными вентиляторами называют машины для перемещения чистых газов и смесей газов с мелкими твердыми материалами, имеющие степень повышения давления не более 1,15 при плотности потока 1,2 кг/w3. Характерным признаком центробежного вентилятора является повышение давления за счет работы центробежной силы газа, движущегося в рабочем колесе от центра к периферии.
При незначительном повышении давления газа изменением ого термодинамического состояния можно пренебрегать. Поэтому к центробежным вентиляторам применима теория машины для несжимаемой среды.
Центробежные вентиляторы широко распространены в промышленности и коммунальном хозяйстве для вентиляции зданий, отсасывания вредных веществ в технологических процессах.
В теплоэнергетических установках центробежные вентиляторы применяются для подачи воздуха в топочные камеры котлов, перемещения топливных смесей в системах пылепрнготовлення, отсасывания дымовых газов и транспортирования их в атмосферу.
Конструктивное устройство центробежного вентилятора простейшего типа показано на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 – Центробежный вентилятор

Рабочее колесо вентилятора состоит из литой ступицы 1, жестко сопряженной с основным диском 2. Рабочие лопатки 3 крепятся к основному диску 2 и переднему диску 4, обеспечивающему необходимую жесткость лопастной решетки 5; 6 — шкив привода вентилятора. Корпус 7 вентилятора крепится к литой или сварной станине 8, на которой располагаются под-шипники Я несущие вал вентилятора с посаженным на него рабочим колесом; 10 и 11 — фланцы крепления всасывающей и напорной труб.
Центробежные вентиляторы выпускаются заводами в определенных геометрических сериях. Каждая серия характеризуется постоянством отношений сходственных размеров; размеры отдельных машин и их рабочие параметры в серии различны.
Геометрическая форма дайной серии представляется аэродинамической схемой, где все размеры вентилятора даны, в процентах внешнего диаметра рабочего колеса (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 – Аэродинамическая схема вентилятора ВЦП-6-45

Обозначение центробежных вентиляторов в соответствии с ГОСТ включает букву Ц, указывающую на основной признак типа — центробежный, пятикратное значение коэффициента полного давления, округленное до целого числа, и быстроходность, тоже округленную до целого числа. Обозначение вентилятора включает и его номер, представляющий собой значение диаметра D2, выраженное в дециметрах.
В современном вентиляторостроении разработаны и строятся машины с профилированными лопастями и рациональной формой проточной полости, КПД которых достигает 90%.
Характерной конструктивной величиной центробежного вентилятора является отношение выходного и входного диаметров межлопастных каналов рабочего колеса D2/D1. В обычных конструкциях это отношение выбирается небольшим (1,2—1,45), радиальная длина лопасти составляет (0,084-0,16) D2.
Условия работы машины, подающей жидкость или газ в сеть трубопроводов, существенно зависят от свойств последней.

В зависимости от давления, создаваемого вентиляторами, их принято подразделять на три основные группы: низкого давления — до 0,981, среднего — свыше 0,981 до 2,943, высокого —свыше 2,943 до 11,772 кПа (по ГОСТ 5976-73).
Конструктивная форма и размеры вентилятора определяются его подачей, давлением и частотой вращения.
Формы конструкций рабочих колес вентиляторов даны на рис. 1.3.

Рисунок 1.3 – Схемы конструкций рабочих колес вентилторов

Барабанная (а) и кольцевая (б) формы свойственны вентиляторам низкого давления с лопатками, загнутыми вперед; формы б, в и г характерны для вентиляторов низкого, среднего и высокого давлении с лопатками, загнутыми назад.
Наименьшей прочностью и жесткостью обладают колеса формы а. Ширина таких колес постоянна и составляет около 0,5D2-
Колеса кольцевой формы с шириной 0,35 мм более прочны и жестки и допускают скорость до 60 м/с.
Конический покрывающий диск (в и г) обусловливает большую жесткость колеса и допустимость высоких окружных скоростей до 80 м/с.
Форма г применяется для колес большой подачи и находит, в частности, применение для дутьевых вентиляторов и дымососов ТЭС.
Открытые однодисковые и бездисковые колеса (д и е) применяются в пылевых вентиляторах, служащих для подачи смесей газов с твердыми частицами, например в системах пылеприготовления ТЭС.
В вентиляторах применяются все три типа лопастей. В настоящее время существует тенденция применения главным образом лопаток, загнутых назад. Они обеспечивают по сравнению с лопатками, загнутыми вперед, более высокий КПД вентилятора, устойчивую работу его в широком диапазоне расходов и уменьшение шума.
Крепление лопастей постоянной толщины к дискам производится клепкой или сваркой. В первом случае возможны два варианта:
1) на торцах лопастей фрезеруются шипы, расклепываемые в отверстиях дисков;
2) лопатки получают отгибы, которыми и приклепываются к дискам.
Для придания объемным лопастям большей прочности и жесткости внутри профиля монтируют ребра из полосовой стали. Одна кромка их приваривается непрерывным швом к внутренней поверхности лопасти, а вторая — прерывистым швом через отверстия во второй половине листа, образующего лопасть.

Рисунок 1.4 -Конструктивные схемы вентиляторных установок:
1 — вентилятор; 2 — двигатель; 3 — подшипник; 4 — муфта; 5 — шкив
Торцовые поверхности вентиляторов являются своеобразными мембранами, колеблющимися под влиянием пульсаций давления в воздушном потоке в корпусе вентилятора Это вызывает интенсивный шум. Для уменьшения шума наружные поверхности корпусов крупных вентиляторов укрепляются приваркой уголков жесткости.
При компоновке вентилятора в системе воздухопроводов большое значение имеют направление вращения вала и расположение выходного отверстия вентилятора. Вентиляторы правого вращения имеют направление вращения по часовой стрелке при наблюдении со стороны всасывания, левого вращения — наоборот. Вентиляторы общепромышленного назначения изготовляют обоих направлений вращения с положениями корпуса.
Комбинация вентилятора с приводим осуществляется по схемам рис. 1.4.
В дымососах, подающих газ с содержанием мелких абразивных частиц золы и шлака, в мельничных вентиляторах, подающих, смесь воздуха с угольной пылью, происходит интенсивный износ внутренних' поверхностей корпуса н рабочего колеса. При этом вследствие несимметричности подвода рабочие колеса разбалансировываются и теряют прочность, межремонтные сроки сокращаются, экономичность работы установки падает.
Меры против абразивного износа предусматриваются я конструкции машины и ее компоновке с газоходами применением сменных защитных листов из твердого металла. Этими листами бронируются корпуса вентиляторов и газоходы в тех местах, где поток, меняя направление, дает выпадение абразивных частиц на поверхность.
Рациональная компоновка проточной полости машины и системы газоходов, уменьшающая выпадение уноса я угольной пыли на внутренниее поверхности, ограничивающие поток, существенно снижает взнос и увеличивает межремонтные периоды.
Износ дымососов и мельничных вентиляторов существенно зависит от частоты вращения. Для работы при заданных подаче и давлении желательно применение меньшей частоты вращения. При этом размеры машины будут увеличены. Работа трения абразивных частиц распределится на большую поверхность, износ будет менее интенсивен. При протекании запыленного газа через рабочее колесо поток изменяет направление от осевого к радиальному и твердые частицы под влиянием центробежных сил выпадают на втулку и основной диск, постепенно истирая их. При пересечении потоком вращающейся решетки лопастей происходит выпадение абразивных частиц в некоторых местах лопастей, приводящих их к разрушению.
Полное предотвращение износа деталей рабочего колеса невозможно. Уменьшение износа достигается наплавкой твердых металлов электрическим способом в тех местах, где в данной конструкции проявляется износ. Толщина слоя наплавки составляет от 2 до 4 мм. Срок службы рабочего колеса при наплавке увеличивается в 3—4 раза.
Наплавка твердыми сплавами широко применяется в эксплуатационной практике и экономически вполне оправдывается.
На рис 1.5 изображена конструкция вентилятора ВЦП-6-45.
Рабочее колесо 1 вентилятора с лопастями переменной ширины, по-саженное на консоль вала, располагается в сварном спиральном корпусе 2, крепящемся на фундаменте раздельно от электродвигателя 3 и блока подшипников 4. На входной воронке 5, обеспечивающей постепенное изменение скорости потока при подводе к рабочему колесу, крепится блок 6 осевого направляющего аппарата, регулирующего подачу.



Рисунок 1.5 -Конструктивная схема ВЦП-6-45

Основные дефекты.
Трещины заваривают электросваркой. Вмятины, если глубина их до 3 мм, выправляют ударом молотка по выпуклой стороне, а с противоположной стороны подкладывают подкладку. Поврежденные места окраски зачищают и подкрашивают в соответствии с техническими условиями на окраску. Пробоины устраняют при помощи электросварки. При необходимости применяют накладку из листового металла, которая больше пробоины на 5. . .10 мм.
Изношенную шпоночную канавку восстанавливают фрезерованием до ремонтного размера. Можно также заварить канавку, обточить наплавленный металл наравне с основным металлом и под углом 180° профрезеровать новую канавку номинального размера.
Незначительно поврежденную резьбу поправляют трехгранным напильником. При большом износе или повреждении резьбу обтачивают, наплавляют электросваркой, вновь обтачивают на токарном станке и нарезают резьбу номинального размера.
Основные дефекты вала : изгиб, износ шпоночной канавки и поверхности под подшипники, износ резьбы.
Изношенные шейки осталивают или наплавляют в среде углекислого газа. Ось устанавливают в трехкулачковый патрон токарного станка и центровочной зенковкой поправляют отверстия поочередно с обеих сторон. Шейки оси наплавляют в среде углекислого газа. Затем ось устанавливают в центрах станка и протачивают шейки отогнутыми резцами. Окончательно шейки обрабатывают на круглошлифовальном станке с охлаждением в содово-мыльной эмульсии.
Овальность и конусность шеек допускаются не более 0,03 мм. На поверхности шеек не допускаются риски и задиры после шлифовки.
Резьбу нарезают полной, и на каждом шаге допускается не более двух раковин диаметром до 1 мм и глубиной до 0,5 мм.
Прогиб оси допускается не более 0,5 мм. Увеличенный прогиб устраняют правкой.





4.3 Технологический маршрут восстановления вала вентилятора
Маршрут восстановления детали должен обеспечивать оптимальную последовательность операций, как с технологической точки зрения, так и с экономических позиций, то есть необходимо непосредственно на восстановление (в виде затрат на электроэнергию, пар, сжатый воздух, и т. д., заработной платы, компенсации неоправданного износа инструмента и оборудования), минимизировать потери времени, уменьшить материальные затраты. [1,2,9,10]
При разработке маршрута следует руководствоваться следующими правилами:
1) первыми выполняются операции по восстановлению или изготовлению технологических баз;
2) последовательность механообработки зависит от системы постановки размеров на чертеже. Прежде всего, обрабатывают поверхность, относительно которой на чертеже скоординированы другие поверхности детали;
3) сверление мелких отверстий чистовой обработки;
4) чистовую и черновую обработки со значительными припусками надо выделять в отдельные операции;
5) каждая последующая операция должна улучшать качество поверхности.
В соответствии с вышеизложенными требованиями принимаем следующий технологический маршрут:
Дефектовочная→ наплавочная (деф.1,23,6) → центровочная →
правка (деф.5) → токарная (деф.1,3,4,6) → фрезерная (деф.2) → накаточная (деф.1,2) → круглошлифовальная (деф.3,6) → контрольная (деф.1,2,3,4,5,6).

Построение маршрута не должно обеспечить изменения состояния детали, отвечающей требованиям чертежа.

4.4 Разработка технологических операций

После определения всех видов дефектов вала и характера их появления, необходимо выбрать и обосновать последовательность их устранения. Далее необходимо сделать обоснованный выбор оборудования, приспособлений и инструмента, установить режимы обработки и пронормировать полученный технологический процесс.
Технологический процесс составляем так, чтобы последовательность выполнения операций максимально сокращала производственный цикл путем совмещения в одной операции ряда операций по восстановлению нескольких поверхностей одним и тем же станком, приспособлением, инструментом или способом. Кроме того, по возможности операции производим так, чтобы максимально уменьшить трудоемкость работ без снижения качества ремонта.
Технологический маршрут восстановления вала включает в себя следующие операции:
005 наплавочная (в среде углекислого газа)
010 центровочная
015 правка (править вал)
020 токарная
025 фрезерная (фрезеровать новые пазы под углом 180° к изношенным)
030 накаточная
035 круглошлифовальная
040 контрольная