Дефектування й контроль під час ремонту машин

Дещо про зміст процесів

Чи не найвідповідальнішими процесами під час ремонту окремих складових машин — агрегатів, вузлів, механізмів — є дефектування і контроль деталей і складальних одиниць. Ці процеси тотожні, схожі. Різниця між ними полягає в місці їх виконання в загальному процесі ремонту та в обсязі виконуваних робіт. Дефектування виконують після розбирання певних агрегатів, вузлів на деталі для виявлення можливих дефектів — тріщин, пробоїн, обломів, згину, скручення, спрацювання — і оцінки придатності деталей для їхнього подальшого використання. У процесі дефектування деталі сортують на групи: придатні для подальшого використання; ті, що підлягають ремонту, і непридатні. Контроль є заключною операцією під час виготовлення нових деталей або під час відновлення спрацьованих і виконується для оцінки відповідності фактичних характеристик: розмірів, шорсткості, відхилень форми та взаємного розміщення робочих поверхонь деталей, їх твердості й мікротвердості — регламентованим значенням (наведеним у робочих або ремонтних кресленнях). Методи й засоби для дефектування й контролю деталей однакові. Обсяг робіт під час дефектування однієї й тієї самої деталі може змінюватися від мінімального (через виявлену тріщину деталь вибраковують) до максимального (якщо бракувальних ознак не виявлено, тоді треба перевірити всі параметри деталі). Обсяг робіт під час контролю є наперед чітко визначеним регламентом контролю.

Від якості дефектування залежить якість відремонтованих складових і вартість ремонту. Потрапляння непридатних деталей у відремонтовані вироби погіршує їхню якість, насамперед, знижуючи надійність, зменшуючи післяремонтний ресурс, а необгрунтована заміна спрацьованих (але в допустимих межах) деталей на нові підвищує вартість ремонту. Від якості контролю залежить якість відремонтованих виробів.

Методи дефектування

Дефектування й контроль деталей проводять, використовуючи три методи: органолептичний, інструментальний і спеціальний.
Зміст органолептичного методу полягає у виявленні дефектів способом огляду й прослуховування. З допомогою оглядання виявляють видимі дефекти: обломи, тріщини, викришування, видимі спрацювання тощо. Прослуховуванням — щільність посадки штифтів і шпильок у картерах і кришках, заклепок, запресованих втулок постукуванням їх невеликим молотком (50–100 г). За нормальної посадки з’єднання звук повинен бути дзвінким. За глухого, деренчливого звуку з’єднання підлягає ремонту.

Зміст інструментального методу полягає у визначенні стану робочих поверхонь способом вимірювання з допомогою універсального та спеціального інструмента. Застосування універсального вимірювального інструмента: штангенциркулів, мікрометрів, нутромірів тощо — дає змогу одержувати дійсні значення розмірів поверхонь. Після порівняння одержаних значень із допустимими роблять висновок про придатність поверхні.

Під час вибору універсальних засобів вимірювання слід виходити з величини поля допуску на розмір поверхні, що контролюється. Точність вимірювального засобу має втроє-вчетверо перевищувати величину поля допуску вимірюваної поверхні.

Застосування спеціального вимірювального інструменту: скоб, калібрів, шаблонів — дає можливість одразу робити висновок про придатність чи непридатність деталі. Проте спеціальний вимірювальний інструмент доцільно використовувати тільки в умовах спеціалізованих майстерень, цехів за великих обсягів однакових вимірювань. Зміст спеціального методу полягає в застосуванні спеціальних приладів, стендів, способів для визначення певних характеристик. Наприклад, гідравлічне випробування блоків циліндрів на спеціальному стенді для перевірки цілісності сорочки охолодження чи перевірка колінчастих валів віброакустичним способом на наявність тріщин. Цей метод застосовують здебільшого  спеціалізовані майстерні.

Маршрут дефектування

Раціональна послідовність дефектування (технологічний маршрут) забезпечує економію робочого часу. Маршрут має будуватися за правилом: від простого — до складного, від складного — до найскладнішого. Адже немає сенсу робити складні вимірювання, якщо деталь має очевидні дефекти й підлягає відновленню чи бракуванню. Тому деталь передусім оглядають, у разі потреби обстукують. Якщо немає бракувальних ознак, переходять до вимірювання розмірів робочих поверхонь і відхилень від форми: овальності, конусності тощо. В разі відсутності граничних відхилень переходять до визначення взаємного розміщення робочих поверхонь, використовуючи спеціальні пристосування. Але цей етап доступний тільки спеціалізованим майстерням.

Дефектування й контроль типових деталей

Найбільшу частку в деталях становлять циліндричні поверхні (зовнішні та внутрішні) — поверхні під підшипники, втулки манжети тощо.

Ці поверхні обробляють, переважно, по шостому-дев’ятому квалітетах, тобто поле допуску для найпоширеніших діаметрів становить від 0,015 мм до 0,100 мм. Їх вимірюють мікрометрами та індикаторними нутромірами. Діаметри валів під підшипники не можуть бути меншими за номінальні значення. Діаметри отворів під підшипники та гнізда підшипників у корпусах обробляють за сьомим квалітетом (поле допуску — 0,030–0,045 мм). Їх спрацювання допускається до 0,020–0,030 мм. Відхилення форми регламентують для поверхонь, які утворюють із підшипниками кочення посадки з натягом. Воно не повинно перевищувати половини поля допуску на розмір поверхні. Для інших у межах поля допуску. В окремих випадках доводиться вимірювати отвори, які утворені двома деталями (роз’ємні отвори), зокрема опори корінних підшипників колінчастих валів. У таких випадках слід ретельно дотримуватися вимог документації. Наприклад, у блок-картерах двигунів СМД-60 та їх модифікацій кришки корінних опор мають бути затягнуті моментом 260–280 Н.м, а бічний гвинт, який притискає кришку до блока в горизонтальному напрямку, має затягуватися моментом 16–18 Н.м.
Стан різі контролюється зовнішнім оглядом і калібрами. Різь має бути повною, чистою, без задирок, ум’ятин, забитості, викришених і зірваних ниток. Болти, шпильки, гайки та пробки, які мають більш як дві зірвані нитки різі, бракують. Нарізні отвори в деталях і різь валів треба ремонтувати.

Не допускається використання болтів, пробок і гайок із зім’ятими гранями. У разі спрацювання граней понад 0,5 мм (від розміру за кресленням) вказані деталі вибраковують. Стрижні болтів і шпильок не можуть мати згин і помітне спрацювання. Під час розбирання справні шпильки з деталей не слід вивертати, за винятком окремих обумовлених випадків. Стан поверхонь зубів шестерень визначають спершу з допомогою оглядання. В разі злому зубів та їх викришування використання шестерень не допускається. Якщо немає бракувальних ознак, оцінку придатності шестерень визначають на основі вимірювання зубів одним із трьох способів, визначених заводом-виробником — вимірюванням довжини спільної нормалі кількох зубів штангенциркулем або нормалеміром (мікрометричним чи індикаторним); вимірюванням товщини окремого зуба (також і в ланцюгових зірочках) штангензубоміром і вимірюванням штангенциркулем за двома діаметрально розміщеними стандартними роликами, вкладеними між двох шліців або зубів. Останнім способом також оцінюють придатність евольвентних шліців. Діаметри стандартних роликів (3,47–9 мм) і відстань за роликами наведено в технічних вимогах на дефектування відповідної машини. Дефектування прямобічних шліців виконують, зазвичай, штангенциркулем або шаблоном. Спрацювання шліців допускається в межах 0,4–0,8 мм.

Вимірювання довжини спільної нормалі проводять після попереднього налаштування інструмента на нормальне чи допустиме значення й подальше доведення вимірювальних губок інструмента до контакту з крайніми зубами. Кількість зубів, що при цьому охоплюються, не обумовлюється.

Придатність радіальних підшипників кочення оцінюють за результатами зовнішнього огляду, перевірки плавності вибігу (дає змогу виявити невидимі дефекти доріжок і тіл кочення чи сторонні частинки) і вимірювання радіального зазору. Під час огляду визначають цілісність деталей, стан бігових доріжок, кульок і роликів, сепараторів. Спрацювання підшипників (радіальний зазор) визначають на спеціальних пристосуваннях різних конструкцій, в яких підшипник закріплюють за внутрішнім кільцем, а до зовнішнього підводять індикатор годинникового типу. Переміщуючи рукою зовнішнє кільце в напрямку переміщення стрижня індикатора, визначають радіальний зазор. Операцію повторюють у кількох місцях.

Допустиме значення радіального зазору підшипників кочення тим менше, чим відповідальніше місце його встановлення. У коробках передач допускається використовувати підшипники з радіальним зазором 0,07–0,15 мм. У редукторах комбайнів і сільгоспмашин — 0,15–0,25, у плугах і культиваторах — 0,20–0,40 мм. Тобто підшипник, який не придатний для роботи в одному місці, можна використати в іншому, менш відповідальному.
Для дефектування підшипників не обов’язково демонтувати їх із валів. Оскільки підшипники кочення завжди напресовують на вали, а безпідставний демонтаж їх із валів погіршує і вал, і підшипник, тож якщо немає послаблення посадки та інших дефектів на валу і в підшипнику, радіальний зазор підшипника можна виміряти з допомогою стійки з індикатором на токарному верстаті, закріпивши вал із підшипником у патроні.  Придатність конусних підшипників кочення оцінюють так само, за винятком спрацювання. Для конусних підшипників визначається монтажна висота, яка являє собою відстань між протилежними торцями внутрішнього і зовнішнього кілець.

Рис. 4. Конусний підшипник

Виміряти монтажну висоту можна різними способами: на перевірній плиті, використовуючи штангенрейсмас або штангенциркуль ШЦ-0,1-125 із висувним глибиноміром, або будь-яким штангенциркулем, утримуючи підшипник у руках. У цілому, в конусних підшипниках не допускають виступу роликів над зовнішнім кільцем.

Під час дефектування пружин з допомогою оглядання визначають цілісність витків, відсутність тріщин, забоїн, корозії, згину, нерівномірність кроку витків (якщо згин і нерівномірність кроку очевидні), вимірюють згин, нерівномірність кроку витків, неперпендикулярність торців до осі, зусилля, яке пружина створює під час стискання (розтягування — для пружин розтягування) до робочої висоти (довжини), тобто тієї висоти (довжини), за якої пружина перебуває в робочому стані.
За наявності на поверхні пружини тріщин, забоїн, проникаючої (тобто глибокої) корозії пружини підлягають вибраковуванню. Так само як і під час згину, неперпендикулярності торців до осі, нерівномірності кроку витків і втрати пружності більш допустимих значень.

Згин пружини та неперпендикулярність її торців до осі допускається не більше 1,5–3,0% за довжину. Нерівномірність кроку витків допускається до 20%, тобто різниця між найбільшим відхиленням від середнього значення і середнім значенням не має перевищувати 20%. Ці параметри вимірюють з допомогою лінійки та щупа  чи з допомогою кутоміра і щупа на перевірній плиті.

Вимірювання зусилля, створюваного пружиною, здійснюють на спеціальних приладах (наприклад, МИП-100), або на нескладних пристроях, основними елементами яких мають бути лінійка та силовимірювальний засіб. Втулко-роликові ланцюги, які широко використовують у комбайнах, оглядають на предмет відсутності викришувань і тріщин на роликах, валиках, втулках, пластинах. Валики та втулки мають бути надійно закріплені в провушинах пластин. Провертання валиків у зовнішніх пластинах і втулок у внутрішніх пластинах не допускається. Ланки ланцюга мають вільно обертатися в шарнірах; заїдання не допускається. Ланки ланцюга з такими дефектами вибраковують. За наявності таких дефектів у більшої частини ланок вибраковують увесь ланцюг.

У процесі роботи втулко-роликові ланцюги видовжуються. Їх видовження контролюють вимірюванням довжини десяти ланок, розтягнутих зусиллям 300–400Н. Вимірювання проводять штангенциркулем на трьох ділянках, рівномірно розміщених за всією довжиною ланцюга.

Допустимі значення довжини 10 ланок для ланцюгів становлять: за кроку 15,875 мм — 160,5 мм; за кроку 19,05 мм — 195,5 мм; за кроку 25,4 мм — 261 мм; за кроку 38,00 мм — 389,0 мм. У ланцюгових зірочках контролюють спрацювання зубів вимірюванням їх товщини штангензубоміром, діаметри посадкових отворів маточин і спрацювання шпонкових і шліцьових пазів. За вимірювання зубів штангензубоміром попередньо встановлюють установочну висоту вимірювання. Значення цього параметра, залежно від кроку зубів (ланцюга).  Діаметри посадкових отворів маточин вимірюють індикаторним нутроміром. Більшість отворів маточин зірочок перебуває в інтервалі діаметрів 25–70 мм. Допустимі значення діаметрів отворів не можуть перевищувати номінальні значення діаметрів на 0,10–0,30 мм. Шпонкові пази в інтервалі ширин 8–14 мм не повинні перевищувати номінальні значення на 0,2–0,25 мм. Для їхнього контролю найкраще виготовити граничний калібр-шпонку відповідної товщини. Для прямобічних шліцьових пазів допустимі значення дещо більші, ніж для шпонкових, і становлять 0,30–0,40 мм.
 

Місце проведення робіт

За масового (спеціалізованого) ремонту певних виробів у майстерні обладнують робоче місце дефектувальника, яке відповідно оснащують. У майстернях сільськогосподарських виробників різних форм власності дефектування деталей проводять переважно на місці розбирання виробу. Контроль виготовлених або відновлених деталей проводять, зазвичай, на дільниці технічного контролю або на слюсарно-механічній дільниці, де виконують завершальні операції механічного обробітку.

Деталі попередньо треба очистити. Температура деталей і вимірювального інструмента має бути однаковою. Робоче місце дефектувальника і контролера оснащується універсальним і спеціальним вимірювальним інструментом: штангенциркулями з точністю вимірювання 0,1 мм і 0,05 мм, мікрометрами гладкими та нутромірами індикаторними різних інтервалів вимірювання з точністю 0,01 мм, штангенглибиноміром і штангензубоміром з точністю 0,05 мм, лінійками перевірними та набором щупів №2 для вимірювання неплощинності, штангенрейсмасом і магнітною стійкою з індикатором для вимірювання зазорів і деталей. 

Обов’язковим елементом процесу дефектування є технічна документація, без якої неможливо знати нормальні (заводські) та допустимі розміри поверхонь, особливо таких, як шліцьові, зубчасті тощо. Такою документацією є технічні вимоги на дефектування деталей машини, в яких наведено ескіз деталі, можливі дефекти, розміри поверхонь за заводським кресленням і розміри, допустимі для роботи в поєднанні з новими й тими, що були в експлуатації, вказується вимірювальний інструмент. Такі вимоги наведено у технічних вимогах на капітальний ремонт конкретної машини: тракторів МТЗ-100, тракторів ДТ-75М, двигунів СМД-60 чи інших. На жаль, щодо нових марок машин як вітчизняних, так і зарубіжних таких вимог не розробляють. За таких умов користувач техніки не в змозі самостійно виконувати елементарні дефектувальні роботи, а змушений діяти на власний розсуд або звертатися до сервісних центрів, сплачуючи значні кошти за послуги.

Контроль деталей потрібно проводити за заводськими або ремонтними кресленнями, яких нині на більшість машин немає або вони доступні за значні кошти.  

М. Костащук, Національний аграрний університет, доцент