Руководство по ремонту турбокомпрессора 6тк
3. Особенности эксплуатации турбокомпрессора дизелей типа Д49
Особенности разборки и сборки турбокомпрессора 6ТК
Перед снятием турбокомпрессора с дизеля отсоединяют воздушные и газовые коммуникации, трубопроводы вентиляции картера, воды и масла и отвертывают гайки крепления корпуса турбины к кронштейну дизеля. При наличии подтеков воды и масла стыки деталей зачищают и заменяют прокладки. При разборке в первую очередь снимают корпуса компрессора и турбины. Предварительно необходимо открепить внешний трубопровод. Средний корпус в сборе с ротором, газовой 12 и воздушной 7 улитками (см. рис. 51) устанавливают вертикально на подставку. Снимают газовую улитку и весь узел устанавливают в приспособление для разборки.
Затем отвертывают крепеж, стягивающий обе половины среднего корпуса. После съема верхней половины корпуса отвертывают болты крепления подшипников. Ротор вынимают из расточек в среднем корпусе вместе с подшипниками. Для съема с ротора половины подшипников предварительно спрессовывают с центрирующих втулок.
После разборки все детали тщательно промывают и очищают. Чистота масляных и газовых каналов, отсутствие задиров и забоин на подшипниках и шейках, точная балансировка ротора —необходимые условия для дальнейшей безаварийной работы турбокомпрессора.
Турбокомпрессор собирают в обратном порядке. Каждую из половин среднего корпуса монтируют с соответствующими половинами соплового аппарата и лабиринтных втулок. Нижнюю половину среднего корпуса при сборе устанавливают в приспособление, где укладывают нижние половины подшипников и ротора. Предварительно необходимо смазать шейки маслом, а замки пружинных колец развернуть на угол 180° друг относительно друга. Щупом проверяют осевой зазор между колесом и лабиринтом (0,65 — 0,85 мм) и с помощью индикатора осевой разбег ротора (0,2— 0,3 мм). При необходимости зазор между колесом и лабиринтом регулируют, изменяя толщину кольца между лабиринтом и корпусом. Устанавливают верхние половины подшипников с центрирующими втулками и притягивают к среднему корпусу болтами. Головки болтов контрят проволокой. Для обеспечения плотности водяных рубашек в выточки нижних половин среднего корпуса устанавливают резиновые кольца. Перед установкой верхней половины стыкуемые поверхности смазывают пастой «Герметик».
На собранный с ротором средний корпус устанавливают газовую улитку, а затем надевают корпус турбины и компрессора и входной патрубок. Между средним корпусом и корпусом турбины для уплотнения двух отверстий перетока воды ставят резиновые кольца. В свободном состоянии кольца должны выступать на 0,4—1,0 мм над поверхностью корпуса. При установке корпуса компрессора проверяют и при необходимости за счет толщины прокладки 10 устанавливают зазор а = 1—-1,2 мм между проставком и колесом компрессора.
Окончательно собранный турбокомпрессор опрессовывают водой (р — 0,5 МПа) для проверки герметичности соединений.
Источник
Специальная часть. Турбокомпрессор 6ТК12
Турбокомпрессор предназначен для подачи воздуха в дизель под давлением с целью увеличения мощности и экономичности дизеля.
Турбокомпрессор расположен на кронштейне с переднего торца дизеля и состоит из одноступенчатой осевой турбины, работающей за счет энергии выпускных газов, и одноступенчатого центробежного компрессора.
Колесо компрессора и диск турбины смонтированы на одном валу (роторе), который расположен в корпусах, соединенных между собой.
Принцип работы турбокомпрессора заключается в следующем:
Отработавшие газы из цилиндров дизеля по коллекторам и газовой улитке поступают к сопловому аппарату. В сопловом аппарате газы расширяются, приобретая необходимое направление и высокую скорость, направляются на лопатки рабочего колеса турбины и приводят во вращение ротор, отдавая при этом свою энергию. Газы из турбины выходят по выпускному патрубку в глушитель, а затем в атмосферу.
При вращении ротора воздух засасывается через входник в колесо компрессора, где воздуху сообщается дополнительная кинетическая энергия и происходит основное повышение давления.
В диффузоре и воздушной улитке, вследствие уменьшения скорости воздуха, происходит дальнейшее повышение давления. Из компрессора воздух подается в охладитель наддувочного воздуха и далее в цилиндры дизеля.
Статор турбокомпрессора состоит из корпуса турбины, среднего корпуса и корпуса компрессора.
На воздушной улитке турбокомпрессора крепится механизм воздушной захлопки, обеспечевающий прекращение подачи наддувочного воздуха в цилиндры дизеля в случае достижения частоты вращения коленчатого вала предельно допустимой, для предотвращения работы дизеля на масле.
Средний корпус состоит из корпуса 15 (рисунок 21) и газовой улитки 17. В среднем корпусе установлены опорно-упорный 4 и опорный 28 подшипники, втулка 23, к которой штифтами 22 крепится сопловой аппарат 24.
Корпус 15 охлаждается жидкостью, поступающей из корпуса турбины. Стык в районе отверстий П и Щ для перетока жидкости уплотнен резиновыми кольцами 45. Из корпуса жидкость выходит по каналу Т.
Газовая улитка 17, двухзаходная, прикреплена к корпусу 15 болтами 16, от радиального перемещения зафиксирована фланцем 29.
Опорно-упорный подшипник 4 и опорный подшипник 28 демпферного типа.
Они состоят из стальных корпусов, половины которых центрируются штифтами повышенной точности. В корпусах подшипников расположены бронзовые вкладыши, которые удерживаются от вращения специальными фиксаторами. Половины корпусов подшипников скреплены болтами 47.
Положение подшипников в среднем корпусе фиксируется шпильками 46. Рабочие поверхности вкладышей подшипников покрыты тонким антифрикционным слоем.
Подшипники смазываются маслом, поступающим из масляной системы дизеля через штуцер 41 и далее по каналам С и Я в корпусе 15 и отверстиям в подшипниках. Из подшипников масло сливается в полость К и далее в раму дизеля.
Средний корпус к корпусу турбины прикреплен болтами 14.
Охлаждающая жидкость из системы охлаждения дизеля в средний корпус поступает через полость В корпуса турбины 19, по каналу Н в полость У среднего корпуса и по каналу Т выходит в холодильную камеру тепловоза.
Корпус турбины состоит из корпуса 19, диффузора 25 и выпускного патрубка 21.
Диффузор и выпускной патрубок прикреплены к корпусу 19 болтами. Выпускной патрубок покрыт теплоизоляционным материалом.
Корпус 19 имеет лапы М, которыми турбокомпрессор крепится на дизеле, и два отверстия Ф, в которые вставлены жаровые трубы 43 для прохода газа из выпускных коллекторов в газовую улитку 17.
Корпус турбины охлаждается жидкостью, поступающей из системы охлаждения дизеля по отверстию Ж в полость В корпуса и выходящей из него через отверстие Ш.
Корпус компрессора состоит из воздушной улитки 9, проставка 6, входного патрубка 7 и диффузора компрессора 11. Диффузор состоит из проставка и лопаточного диффузора компрессора, скрепленных между собой винтами, застопоренными попарно проволокой.
В стыке проставка 6 с диффузором установлена стальная регулировочная прокладка 10.
Корпус компрессора болтами 13 прикреплен к среднему корпусу, стык между ними уплотняется прокладкой. Полость за колесом компрессора отделяется от полости за диффузором резиновым кольцом 32.
Входной патрубок, двухзаходный, имеет канал Д, по которому газы отсасываются из картера дизеля.
Резьбовое отверстие во входном патрубке, закрытое пробкой 3, используется для установки индуктивного датчика при замере оборотов ротора. Для обеспечения герметичности по стыкам входного патрубка 7, проставка 6 и воздушной улитки 9 установлены паронитовые прокладки 31, 34 и 35.
К фланцу воздушной улитки со стороны выхода воздуха крепится стальной проставок 48, в кольцевую вытачку которого поставлено резиновое кольцо 49 для обеспечения герметичности между поверхностями кольца и воздушной захлопки при срабатывании механизма воздушной захлопки.
На боковой поверхности улитки предусмотрены фланец и приливы для монтажа механизма воздушной захлопки.
Ротор (рисунок 22) состоит из вала 8, колеса компрессора 6, диска турбины 12 с рабочими лопатками 10, упорной и лабиринтовой втулок 7 и 9.
Вал ротора имеет две опорные шейки. Шейки, упорный торец вала, канавки под уплотнительные кольца 15 втулки 7 и вала 8 имеют повышенную твердость с целью увеличения износостойкости.
На одной стороне ротора на вал посажен диск турбины с гарантированным натягом. Диск зафиксирован радиальными штифтами 13.
Рабочие лопатки в диске крепятся с помощью замкового соединения елочной формы и фиксируются от осевого перемещения замочными пластинами 11.
На бурт диска турбины насажена и зафиксирована радиальными
штифтами 14 втулка 9 с лабиринтными гребешками.
На другой стороне ротора на шлицы вала насажена податливая упорная втулка 7, на которой гайкой 4 с упругим элементом закреплено колесо компрессора 6. Между гайкой и колесом установлена шайба 5.
Втулка с колесом компрессора на роторе закреплена гайкой 2. Гайки 2 и 4 стопорятся замочными пластинами 1 и 3.
В ручьи вала и втулки установлены разрезные уплотнительные кольца 15.
В турбокомпрессоре предусмотрена система уплотнений, служащая для предотвращения попадания масла в газовые и воздушные полости турбокомпрессора, а также для уменьшения утечек газа и воздуха в масляную полость подшипников и далее в картер дизеля.
Полость высокого давления за колесом компрессора изолирована от масляной полости лабиринтовым уплотнением, образованным лабиринтом 1 (рисунок 21), колесом компрессора 6 (рисунок 22), фланцем 2 (рисунок 21) и уплотнительными кольцами.
Для уменьшения износа уплотнительных колец воздух из полости Е выпускается по отверстию Р и трубе 40 в полость всасывания компрессора.
Пропуску выпускных газов в масляную полость препятствует лабиринтовое уплотнение, образованное втулками 23 и 9 (рисунок 22) и уплотнительными кольцами. С целью уменьшения утечки выпускного газа в масляную полость и предотвращения подсоса масла в полость турбины на режимах малых нагрузок дизеля в полость И (рисунок 21) по отверстию в корпусе подводится воздух из полости высокого давления за колесом компрессора.
Рис. 22 — Турбокомпрессор
1 – лабиринт; 2, 29 – фланцы; 3 – пробка; 4 – подшипник опорно-упорный; 5, 39, 46 – шпильки; 6,48 – проставки; 7 – входной патрубок; 8, 13, 14, 16, 18, 20, 36, 37, 38, 47, 50, 51, 52, 53 – болты; 9 – улитка воздушная; 10, 30 – прокладки регулировочные; 11, 25 – диффузоры; 12 – ротор; 15 – корпус средний; 17 – улитка газовая; 19 – корпус турбины; 21 – патрубок выпускной; 22 – штифт; 23 – втулка; 24 – аппарат сопловой; 26, 27, 31, 34,35, 44 – прокладки; 28 – подшипник опорный; 32, 45,49 – кольца резиновые; 33 – труба резиновая; 40 – труба; 41 – штуцер; 42 – рым-болт; 43 – труба жаровая; В, Е, И, К, У – полости; Д, Н, С, Т, Я – каналы; Ж, П, Р, Ф, Ш, Щ – отверстия; М – лапы.
Заключение.
В результате прохождения практики на ОАО ХК «Коломенский завод» мы ознакомились с работами по проектированию, доводке и модернизации тепловозных, судовых и стационарных среднеоборотных комбинированных ДВС, проводимых управлением главного конструктора по машиностроению (УГКМ). Прослушали курс лекций ведущих конструкторов УГКМ. Подобрали материалы к курсовому проекту, а именно чертежи: поперечного и продольного разреза двигателя, узла двигателя (турбокомпрессора), а также детали входящей в состав узла (вал ротора). Произвели выбор исходных данных и определили основные показатели характеризующие конструкцию двигателя
1. Орлин А.С., Круглов М.Г., » Двигатели внутреннего сгорания.
Конструирование и расчёт на прочность поршневых и комбинированных
двигателей «, М., «Машиностроение», 1984.
2. Лекции специалистов ОАО «Коломенский завод» по узлам двигателей
3. Руководство по эксплуатации дизель-генератора 1А-9ДГ-03, альбом иллюстраций.
Источник
Руководство по ремонту турбокомпрессора 6тк
На дизелях 16ЧН 26/26 (типа 5Д49) устанавливаются турбокомпрессоры типа 6ТК (рис. 51). Турбокомпрессор расположен на кронштейне у переднего торца двигателя. В состав турбокомпрессора входят центробежный компрессор и одноступенчатая осевая газовая турбина, работающая за счет энергии выпускных газов. По конструктивной схеме турбокомпрессор выполнен с двухконсольным ротором, опирающимся на два подшипника, расположенных между рабочими колесами турбины и компрессора. Конструкция турбокомпрессора 6ТК обеспечивает: доступность проточных частей турбины и компрессора для очистки и осмотра; соосность подшипников благодаря их размещению в единой расточке среднего корпуса; разгрузку упорного подшипника благодаря противоположному направлению осевых усилий на колеса турбины и компрессора; изоляцию высокотемпературного газового потока от охлаждаемых алюминиевых корпусов статора; удобную компоновку газо-выпускного тракта при установке в тепловозе глушителя шума на выпуске. Неразборная конструкция ротора исключает возможность нарушения балансировки его при сборочно-разборочных работах.
Ротор (рис. 52) состоит из трех основных элементов: рабочего колеса компрессора, вала и рабочего колеса турбины. Вал 5 ротора выполнен поковкой из легированной стали. Две опорные шейки диаметром 55 мм, упорный торец и торцовые поверхности канавок под уплотнительные кольца подвергают химической термообработке для увеличения твердости и повышения их износостойкости. Со стороны компрессора вал имеет 8 прямоугольных шлиц для посадки колеса компрессора. Со стороны турбины имеется посадочный бурт, на который напрессовывают колесо турбины. Упорный торец совместно с напрессованной на вал втулкой 14 ограничивают осевые перемещения ротора. Торец служит для восприятия осевой нагрузки, направленной в сторону всасывания воздуха колесом компрессора. При изменении направления нагрузки ротор упирается торцом втулки 14. Трущиеся поверхности втулки 14 для повышения износостойкости азотированы.
Рис. 51. Турбокомпрессор 6ТК:
I — лабиринт; 2 — фланец; 3 — опорно-упорный подшипник; 4 — шпилька; 5,9— проставки; 6 — патрубок входной; 7 — улитка воздушная; 8 — прокладка; 10 — диффузор;
II — корпус средний; 12 — улитка газовая; 13 — корпус турбины; 14 — штифт; 15 — патрубок выпускной; 16 — втулка; 17 — сопловой аппарат; 18 — обод; 19 — подшипник опорный; 20 — фланец; 21 —- кольцо резиновое; а, б, в, г, д, е, ж, з — полости; и — каналы
Рабочее колесо компрессора состоит из двух частей: вращающегося направляющего аппарата (ВНА) 16 и радиального колеса 3. Лопатки ВНА имеют сложный пространственный профиль, обеспечивающий малое сопротивление при обтекании их воздушным потоком. ВНА отливается из алюминиевого сплава. Колесо с радиальными лопатками фрезеруется из кованого дюралюминия. С другой стороны колеса имеются пояски для лабиринтных уплотнений и бурт для снятия металла при динамической балансировке.
Соединение ВНА и колеса компрессора с валом осуществлено с помощью восьми прямоугольных шлицев. Соосность ВНА, колеса и ротора обеспечивается за счет натяга по наружному диаметру шлицевого соединения. Для исключения разбалансировки ротора в работе необходимо при посадке колеса и ВНА выполнить следующие требования: натяг по наружному диаметру шлицевого соединения — 0,06—0,11 мм; плотное прилегание торца колеса к втулке 14, исключающее перекос колеса и деформацию вала при посадке ВНА и колеса. Отсутствие деформации вала контролируется по стабильности биения шейки до и после посадки колеса и ВНА и затяжки их упругой гайкой 2. Плотный
контакт у вершин лопаток ВНА и колеса на длине 15 мм служит для демпфирования лопаток ВНА при возбуждении колебаний в них воздушным потоком. В осевом направлении ВНА, колесо и втулка 14 сжаты упругой гайкой 2, которая стопорится фиксирующим винтом 1. Для двигателей 2А-9ДГ, 2В-9ДГ и 2-9ДГ Рис. 52. Ротор турбокомпрессора 6ТК: Диск турбины 11, выполненный из жаропрочной аустенитной стали, посажен на вал с натягом. При работе диск нагревается до 350 °С у центра и до 500 °С у периферии. Вследствие теплового расширения в соединении диск—вал может образоваться зазор. Для обеспечения концентричного расширения диска относительно вала, а также для передачи вращающего момента в месте сопряжения диска турбины с валом установлены десять радиальных штифтов 7. Штифты запрессовываются с натягом до 0,03 мм. Положение штифтов фиксируется раскерновкой металла бурта диска. Дополнительно диск относительно вала центрируется с помощью промежуточной втулки 13, выполняющей также роль теплового экрана. На посадочный бурт диска напрессовано кольцо 8 из жаропрочной стали. На кольце имеются шесть проточек для лабиринтных уплотнений. Фиксация кольца на диске обеспечивается пятью радиальными штифтами 12. С внешней стороны диска имеется бурт Д, служащий для снятия металла при балансировке. На внешнем ободе диска выполнены 39 осевых елочных пазов, в которые заводятся рабочие лопатки 10 турбины. Лопатка состоит из хвостовика, полки и рабочей части пера лопатки. Перо имеет переменный вдоль высоты лопатки профиль, обеспечивающий малое гидравлическое сопротивление при входе потока газов и необходимое направление его на выходе. Полка лопатки является переходным элементом между пером и хвостовиком. Хвостовик елочного профиля имеет пять пар параллельных зубьев для соединения с елочным пазом на диске турбины. Изготовлены лопатки из жаропрочного сплава. Лопатки в диске стопорят отгибными пластинами 9 и заплечиками на полках. При установке в диск лопатка должна иметь тангенциальную качку до 2 мм по периферии. В осевом направлении качка лопаток более 0,4 мм недопустима, ибо это может нарушить балансировку ротора. Если центр тяжести рабочего колеса компрессора или турбины не совпадает с осью вращения ротора, то в работе возникнут большие центробежные силы, действующие на подшипники. Для исключения этого окончательно собранный ротор подвергают динамической балансировке. Допустимый небаланс 3 г-см на каждом рабочем колесе. В случае устранения каких-либо повреждений на лопатках компрессора или турбины, а также проведения любых работ, связанных с возможным изменением распределения масс на роторе, необходимо проводить динамическую балансировку ротора. Следует помнить, что дисбаланс в 1 г-см вызывает действие неуравновешенной силы, равной 45—50 кН, на подшипниках турбокомпрессора. Поэтому наличие повышенного дисбаланса на роторе вызывает большие динамические усилия на подшипники и может вывести их из строя. Ротор вращается в двух подшипниках скольжения (рис. 53): опорном, расположенном со стороны колеса турбины, и опорно-упорном — со стороны колеса компрессора. Масло к подшипникам подводится от масляной магистрали дизеля через систему отверстий ж в среднем корпусе 11 (см. рис. 51). Оба подшипника расположены в среднем корпусе. Посадка подшипников в расточке корпуса осуществляется с натягом 0— 0,035 мм. От осевого перемещения подшипники фиксируются буртами. Подшипники имеют осевой разъем, обе половины центрируются двумя призонными втулками. К нижней половине среднего корпуса подшипники крепятся болтами. Материалом подшипников является бронза ОЦС-4-4-17. На подшипниках турбокомпрессоров выпуска до 1977 г. рабочая поверхность цилиндрической формы гальванически покрывалась слоем сплава олово—свинец толщиной 0,02—0,03 мм. Оловянисто-свинцовое покрытие улучшает прирабатываемость подшипника в начальный период работы. Масло к рабочей поверхности подводится по вертикальному каналу в сегментной канавке верхней половины подшипника. Торцовые поверхности опорно-упорного подшипника покрыты баббитом. На упорных поверхностях имеется 8 радиальных канавок, служащих для подачи масла к восьми упорным колодкам (секторам). Для образования несущего масляного клина на рабочей стороне упорного подшипника выполнены скосы в направлении вращения ротора. При установке в средний корпус соосность подшипников проверяют по фальшвалу. Прилегание упорных поверхностей подшипника и ротора должно быть не менее 75 % при проверке по краске. Для определения масляного зазора между шейкой ротора и подшипником измеряют диаметр расточки подшипника в трех плоскостях. При этом подшипник должен быть собран, установлен и обжат в среднем корпусе. Болты крепления подшипника затягивают моментом 0,03— 0,035 кН -м. На турбокомпрессорах выпуска с 1977 г. устанавливают эллиптические («лимонные») подшипники. При расточке рабочей поверхности на стыке между половинами таких подшипников устанавливают прокладку толщиной 0,2 мм. В дальнейшем про- кладку снимают и центр расточки каждой половины оказывается смещенным от оси на 0,1 мм. На опорною и упорную рабочие поверхности подшипников нанесен слой приработочного покрытия на основе дисульфита молибдена. В верхней половине подшипника (см. рис. 53) имеется полукольцевая канавка 2, по которой масло подается к двум сегментным холодильникам 5, расположенным в зоне стыков. Эксцентричность расточки подшипника обеспечивает при любом положении вала изменение зазора между шейкой и вкладышем вдоль окружности. Благодаря этому при вращении ротора создаются два масляных клина в верхней и нижней половинах, препятствующие смещению ротора относительно центрального положения шипа в подшипнике. Диаметральный зазор между шипом и вкладышем контролируется по замеру в вертикальной плоскости, т. е. по минимальному размеру расточки. После длительной работы приработочное покрытие может износиться, однако браковочным признаком это не служит. Рис. 53. Опорный подшипник с эллиптической расточкой: Источник
1 — винт, 2 — гайка упругая; 3 — колесо компрессора; 4 — штифт; 5 — вал ротора; 6, 15 — кольца уплотнительные; 7, 12 — штифты; 8 — втулка лабиринтная; 9 — стопорная пластина; 10 — рабочая лопатка; 11 — диск турбины; 13 — втулка; 14 — упорная втулка; 16 — ВНА; 17 — кольцо проставочное
1 — верхняя половина; 2 — полукольцевая канавка; 3 — центрирующая втулка; 4 нижняя половина; 5 — холодильник