Узел восприятия осевых усилий компрессора S3-900 серии 2


Категория Холодильное оборудование судов

Устройство по восприятию осевых усилий компрессоров S3-900 серий 2 схоже с компрессорами фирмы «Сталь». В данном устройстве, в отличие от компрессоров серии 1, отсутствует втулка подшипников. Наружная обойма наиболее нагруженного подшипника с минимальным радиальным зазором охватывается втулкой разгрузочного поршня. Разгрузочный поршень, внутренние обоймы шарикоподшипников и распорная втулка жестко связаны с ведущим ротором посредством шлицевой гайки. На ведомом роторе установлен всего один радиально-упорный шарикоподшипник, так как осевое усилие, воспринимаемое ротором, действует только в направлении стороны всасывания. Втулка разгрузочного поршня и распорная втулка шарикоподшипника ведомого ротора уложены в корпус компрессора с радиальным зазором, соответствующим радиальному зазору в опорных подшипниках.

Рис. 1. Узел восприятия осевых усилий в винтовом компрессоре S3-900 серии 2:
1 – ведущий ротор; 2 – корпус компрессора; 3 – ведомый ротор; 4 – опорные подшипники скольжения; 5 – втулка разгрузочного поршня; 6 – распорная втулка; 7 — разгрузочный поршень; 8 – распорная втулка ведущего ротора; 9 – распорная втулка ведомого ротора; 10 – радиально-упорные подшипники; 11 – шлицевая гайка; 12 – промежуточное кольцо; 13 – пружина; 14 – запорная крышка нагнетательной секции

Фиксация наружных обойм подшипников качения ведущего и ведомого роторов осуществляется пружинами через промежуточные кольца. Пружины создают усилия, исключающие возможность появления осевого зазора между втулками и корпусом винтового компрессора, но обеспечивают радиальное перемещение втулок вместе с подшипниками и разгрузочным поршнем в пусковой фазе компрессора. Благодаря тому что втулка разгрузочного поршня является как бы продолжением наружной обоймы подшипника, она по всему периметру имеет одинаковый сопрягаемый зазор с поршнем С = 0,03…0,08 мм, т. е. втулка не имеет с поршнем контакта, а тем более не лежит на нем своей верхней поверхностью, как в упорном узле компрессора первого исполнения. Следовательно, в момент Пуска компрессора втулка вместе с ротором и подшипниками перемещается в радиальном направлении на такое же значение, что и поршень, т. е. ни втулка, ни поршень в процессе работы компрессора практически не подвергаются износу.

Следовательно, в данном устройстве, отсутствует связь, работающая на растяжение. Осевые усилия через подшипники, наружные обоймы которых находятся под постоянным воздействием тарельчатых пружин, и распорные втулки передаются на корпус компрессора.

Особенностью описываемого узла является изменение схемы отвода от него паромасляной смеси. Если на компрессорах серии 1 трубопроводы отвода паромасляной смеси от подшипниковых узлов ведущего и ведомого роторов врезаются в один общий трубопровод, соединенный с всасывающей полостью компрессора, то на компрессорах серии 2 произведено разделение потоков: от ведущего ротора паро-масляная смесь поступает во всасывающую полость, а от ведомого – в нагнетательную. Такое разделение потоков масла не только обеспечивает качественную смазку подшипников скольжения ведомого ротора со стороны нагнетания, но и увеличивает эффективность работы разгрузочного устройства.

Опыт эксплуатации винтовых компрессоров типа. S3-900 серии 2 показывает, что замеры осевых смещений ведущего и ведомого роторов рекомендуется производить в том же интервале, что и для компрессоров серии 1: через 1500 ч – ведущего ротора без разборки компрессора, перемещая ротор с помощью рычага, и через 4000…5000 ч -ведомого и ведущего роторов с частичной разборкой компрессора. Использовать давление смазочного масла на разгрузочный поршень при замере осевых смещений ведущего ротора не рекомендуется, так как в этом случае может быть получена погрешность из-за упругой деформации пружин.

Рис. 2. Схема циркуляции масла и хладагента в компрессоре S3-900 серии 2

Замер осевого смещения ведущего ротора производится точно таким же способом, как у винтовых компрессоров серии 1, а при замере осевого смещения ведомого ротора есть особенность, вызванная тем, что на ведомом роторе установлен один упорный подшипник и в этом случае определяется суммарный осевой зазор, включающий начальный торцевой зазор А, выставляемый в период сборки компрессора (0,08…0,12 мм), и значение выработки упорного подшипника. Разница между полученным значением суммарного осевого зазора ведомого ротора при текущем измерении и начальным торцевым зазором А является фактическим размером осевого износа упорного подшипника.

Надежность упорного узла ВК серии 2 выше и ремонт проще, чем серии 1. Однако, несмотря на проведенную модернизацию, осевой зазор (суммарный осевой износ) спаренных радиально-упорных шарикоподшипников ведущего ротора уже через 5000…6000 ч работы составляет порядка 0,07…0,1 мм, а через 13…15 тыс. ч безремонтной эксплуатации у наиболее нагруженных компрессоров, работающих в режиме одноступенчатого сжатия при давлении всасывания рвс = 0,08 МПа и нагнетания р = 1,2 МПа, достигает 0,18…0,25 мм. В то же время осевой износ одного радиально-упорного шарикоподшипника ведомого ротора равен всего 0,03…0,05 мм.

Замеры осевого смещения ведущего ротора способом, рекомендованным предприятием «Кюльаутомат», не показывают осевого износа каждого шарикоподшипника в отдельности. Этим способом можно определить только суммарный осевой зазор обоих шарикоподшипников.

Для анализа работы радиально-упорных шарикоподшипников необходимо с достаточной степенью точности знать осевой износ каждого из них. Определить его можно с помощью приспособления, показанного на рис. 23. Оно состоит из планки, винтов и гаек.

Замеры проводят следующим образом. Со стороны ведущего ротора демонтируют запорную крышку секции нагнетания с тарельчатыми пружинами. Устанавливают индикатор и закрепляют приспособление без винтов. Далее отвинчивают гайку и до упора, но без натяга завинчивают гайку. Ведущий ротор вместе с полумуфтой, в которую упирается ножка индикатора, а также радиально-упорные шарикоподшипники, разгрузочный поршень и втулка притягиваются до упора ротора в секцию нагнетания, и, следовательно, в данный момент торцевая щель А равна 0. Затем отвинчивают гайку и завинчивают другую гайку. При этом ведущий ротор сдвигается к секции всасывания и индикатор показывает суммарное значение осевого износа первого шарикоподшипника (со стороны всасывания) и первоначальной ширины торцевой щели А. Размер щели А, получаемый на заводе-изготовителе при сборке компрессора, указан в сертификате на него. Для каждого компрессора он индивидуален и равен 0,08…0,1 мм.

Предположим, что индикатор показал значение 0,23 мм. Если А = 0,1 мм, то износ первого шарикоподшипника составит 0,23 — 0,1 = = 0,13 мм.

Чтобы установить износ второго шарикоподшипника, завинчивают винты, которые через промежуточное кольцо прижимают наружные обоймы радиально-упорных шарикоподшипников, а те, в свою очередь, упираясь во втулку разгрузочного поршня, прижимают ее к секции нагнетания. Далее притягивают и отталкивают ведущий ротор, определяя таким образом осевой зазор обоих шарикоподшипников.

Если износ второго шарикоподшипника больше размера торцевой щели А или равен ей (что бывает только в исключительных случаях), то индикатор покажет то же значение, что и без затяжки наружных обойм шарикоподшипников, т. е. в нашем примере 0,23 мм, так как при смещении ротора вправо он упирается в секцию нагнетания. В действительности же это значение, как правило, намного меньше, например 0,17 мм, так как в основном изнашивается только первый шарикоподшипник. В данном случае осевой износ второго шарикоподшипника при А =0,1 мм составляет 0,17 – (0,23 – 0,1) =0,4 мм.

При осевом зазоре спаренных шарикоподшипников ведущего ротора или износе одного шарикоподшипника ведомого ротора менее (равном) 0,1 мм завод-изготовитель рекомендует демонтировать шарикоподшипники соответствующего ротора и растачивать на указанный размер зазора распорную втулку. Проделав такую операцию с распорной втулкой ведомого ротора, получают исходный размер торцевой щели А.

Рис. 3. Приспособление для замера осевого износа упорных шарикоподшипников ведущего ротора:
1 – секция всасывания; 2 – роторная секция; 3 — ведущий ротор; 4 — секция нагнетания; 5 — опорный подшипник скольжения; б — втулка разгрузочного поршня; 7 — разгрузочный поршень; 8 – распорная втулка ведущего ротора; 9 – радиально-упорные шарикоподшипники; 10 – шпилька; 11 – планка; 12, 14 – винты; 13, 15 – гайки; 16 – регулирующие салазки; 17 – крышка сальника; 18 – скоба; 19 — индикатор

Рис. 4. Способы компенсации осевого зазора в спаренных радиально-упорных подшипниках:
а – расточка распорного кольца; б -установка кольца между внутренними обоймами; в – расточка распорного кольца с установкой кольцевой прокладки между внутренними обоймами: 1 – секция нагнетания; 2 -распорная втулка; 3 – разгрузочный поршень; 4 – распорная втулка ведущего ротора; 5 – радиально-упорные шарикоподшипники; 6 – ведущий ротор

Для ведущего ротора этот метод компенсации осевого зазора оказывается недостаточно точным. Во-первых, в результате расточки распорной втулки на размер В, равный зазору в радиально-упорных шарикоподшипниках, ширина торцевой щели А уменьшится на 0,04 мм и станет равной 0,06 мм, так как она строго регламентируется точностью изготовления (по длине) втулки разгрузочного поршня и распорной втулки. Увеличивая или уменьшая длину распорной втулки, можно получить большую или меньшую торцевую щель А. Во-вторых, после сборки -упорного узла и создания усилия тарельчатыми пружинами осевой зазор в спаренных шарикоподшипниках не уменьшается. В данном случае второй шарикоподшипник вообще перестает работать: Я=Су-РС2 =0,13 + 0,04=0,17 мм.

Компенсация осевого зазора вследствие износа спаренных радиально-упорных шарикоподшипников методом установки кольца толщиной 0,5…1 мм между внутренними обоймами, как рекомендуется при ремонте упорного узла винтовых компрессоров серии 1, в данном варианте абсолютно неприемлема, поскольку может привести к серьезным последствиям, вплоть до заклинивания роторов компрессора.

При наличии кольца суммарный осевой зазор равен нулю, однако между наружными обоймами появляется осевой зазор Д2 = Дх — 0,17 мм (Д1 — толщина кольца), препятствующий плотному прилеганию обойм друг к другу, т. е. нарушается основное и главное условие надежной работы упорного узла винтовых компрессоров серии 2. В данном случае усилие, создаваемое тарельчатыми пружинами, передается на втулку разгрузочного поршня и прижимает ее к секции нагнетания компрессора не через наружные обоймы, а через шарики второго подшипника. Следовательно, второй подшипник находится под постоянным натягом тарельчатых пружин, интенсивно изнашивается до тех пор, пока не соприкоснутся наружные обоймы обоих шарикоподшипников.

Осевой зазор между наружными обоймами может вызвать проворачивание первого шарикоподшипника вместе с втулкой разгрузочного поршня относительно секции нагнетания, а также проворачивание наружной обоймы шарикоподшипника во втулке поршня. Проворот втулки разгрузочного поршня относительно секции нагнетания может привести к подтачиванию торцевых поверхностей втулки и поршня и, как следствие, к смещению ведущего ротора в сторону всасывания и его набеганию на секцию всасывания. Кроме того, установка кольца толщиной Дх увеличивает торцевую щель А на размер износа первого шарикоподшипника (в рассматриваемом примере А2 = 0,1 + 0,13 = = 0,23 мм), что снижает коэффициент подачи компрессора.

Все это подтвердилось при ревизии ряда винтовых компрессоров, в которых после 8000…10 ООО ч эксплуатации были отремонтированы упорные узлы ведущих роторов путем установки колец толщиной 0,3… 0,5 мм между внутренними обоймами шарикоподшипников. После такого ремонта компрессоры работают всего 2000…3000 ч.

Чтобы определить, касаются ли торцевые поверхности ведущего и ведомого роторов секции всасывания, разобраны проводы регуляторов холодопроизводительности и удалены из корпуса регулирующие салазки.

Установлено:
— втулка разгрузочного поршня повернулась относительно секции нагнетания, в результате торцевые поверхности втулки и секции нагнетания были подточены;
— наружная обойма первого шарикоподшипника провернулась во втулке поршня, что привело к радиальному и торцевому износу втулки и наружной обоймы;
— имеется повышенный осевой износ радиально-упорных шарикоподшипников: первого – 0,14…0,21, второго -0,11…0,15 мм;
— ведущий ротор касается секции всасывания и, как следствие, изношены торцевые поверхности секции всасывания и ведущего ротора на 0,2…0,5 мм.

Следовательно, компенсация суммарного осевого зазора в спаре«-ных радиально-упорных шарикоподшипниках ведущего ротора двумя вышеописанными способами не дает желаемого результата, а установка кольца между внутренними обоймами может привести к аварии компрессора.

Для соблюдения главного условия конструкции упорного узла -постоянного контакта наружных обойм — компенсировать осевой зазор можно следующим образом.

Распорную втулку растачивают и шлифуют на притирочной плите (до требуемого размера) на значение износа первого шарикоподшипника В = 0,13 мм, не допуская при этом отклонения от параллельности более чем на 0,01 мм, а между внутренними обоймами устанавливают кольцевую прокладку толщиной не более суммарного осевого зазора обоих шарикоподшипников, т. е. Д = 0,17 мм. Для этого необходимо абсолютно точно знать осевой износ каждого шарикоподшипника в отдельности. Если в судовых условиях не представляется возможным расточить распорную втулку, то следует между втулкой разгрузочного поршня и наружной обоймой первого шарикоподшипника установить кольцевую прокладку толщиной В = 0,13 мм.

При суммарном осевом зазоре более 0,1 мм предприятие «Кюль-аутомат» рекомендует заменять шарикоподшипники на новые. Выполнение такой работы не представляет особой сложности, однако довольно расточительно менять на новые вполне работоспособные шарикоподшипники с незначительным осевым износом, который не влияет на осевую грузоподъемность шарикоподшипника.

Таким образом, из трех радиально-упорных шарикоподшипников винтового компрессора наибольшему износу подвержен только один – первый ведущего ротора. Следовательно, если остальные два отрабатывают свой моторесурс — 30 тыс. ч, то первый шарикоподшипник ведущего ротора рекомендуется менять уже через 15…17 тыс. ч работы компрессора. ПрИ его замене требуется изготовить и новую распорную втулку ведущего ротора первоначального (номинального) замера, если до этого упорный узел ремонтировали методом расточки данной втулки.

Приспособление может быть выполнено в различных вариантах. При использовании приспособления внутренняя и наружная обоймы подшипника фиксируются с помощью сегментов винтами, а затем завинчиванием гайки внутренняя обойма перемещается относительно наружной до полного устранения осевого зазора данного подшипника. После этого на притирочной плите шлифуют наружную обойму (поверхность Д) До тех пор, пока плита не соприкоснется с внутренней обоймой (поверхность G). Затем подшипник переворачивают и таким же способом шлифуют наружную обойму. У первого шарикоподшипника оправку, предварительно зажатую в патрон токарного станка. Биение торца наружной обоймы проверяется индикатором часового типа. Для центровки наружной обоймы служат винты. От проворачивания при обработке подшипник также фиксируется винтами. Внутренняя обойма через специальную втулку и резиновую прокладку прижимается в осевом направлении центром задней бабки токарного станка. Обработка производится резцом из твердого сплава при малой подаче и толщине снимаемой стружки не более 0,03 мм. При обработке наружных обойм за базу принимается торец внутренней обоймы, а при обработке внутренней обоймы — торец наружной обоймы.

Рис. 5. Обработка внутренних обойм радиально-упорных шарикоподшипников на токарном станке:
1 – патрон токарного станка; 2, 5, 6 – винты; 3 – прокладка; 4 – втулка; 7 -оправка; 8 – наружная обойма шарикоподшипника; 9 – внутренняя обойма шарикоподшипника; 10 – штифт с резьбой; 11 – центр токарного станка; 12 -отжимной винт; 13 – резец; б – износ

Обработка внутренней обоймы осуществляется аналогично, только в этом случае осевое отжатие внутренней обоймы осуществляется винтом в противоположном направлении. Упор центром задней бабки производится в обоих случаях для устранения осевого люфта станка. После проточки обойм подшипника на токарном станке они доводятся на притирочной плите с использованием вышеописанных приспособлений.

Исправный токарный станок при обработке торцов обойм подшипников 7313 или 46313 дает погрешность 0,006 мм, что вполне соответствует техническим условиям ремонта узла.

Одновременно с обработкой подшипников при обслуживании узлов восприятия осевых усилий производятся осмотр разгрузочного устройства (втулки и поршня), замер с помощью щупа зазоров в опорных подшипниках скольжения со стороны нагнетания. По размеру зазора в опорных подшипниках можно косвенно судить о техническом состоянии ведущего и ведомого роторов. При увеличении зазоров выше допустимых необходимо производить полную разборку компрессора и дефектовку узлов и деталей.


Читать далее:

Категория Холодильное оборудование судов