Ремонт упорных подшипников

6.2.1. Типовые конструкции и основные материалы упорных подшипников

Упорный подшипник служит для восприятия осевого усилия, действующего на ротор во время работы турбины, и передачи его на детали статора.

Упорный подшипник фиксирует осевое положение вращающегося ротора турбины по отношению к ее неподвижным деталям; при этом положение ротора в упорном подшипнике и положение самого упорного подшипника в корпусе определяют величину осевых зазоров в проточной части турбины и уплотнениях.

На величину зазоров в проточной части турбины и в уплотнениях во время работы турбины влияет также разница температурных удлинений цилиндра и ротора. Это обстоятельство должно учитываться при первоначальной установке упорного подшипника, его пригонке, а также проверке осевых зазоров в турбине, особенно в тех уплотнениях, которые максимально удалены от упорного подшипника (диафрагмы последних ступеней, заднее концевое уплотнение).

В паровых турбинах применяются два типа упорных подшипников: гребенчатые и сегментные [7,10, 11, 55...61].

Гребенчатые упорные подшипники благодаря простоте конструкции и большой упорной поверхности (что способствует хорошему отводу теплоты и достаточной надежности в эксплуатации) имели широкое распространение в турбинах низких и средних параметров пара. На рис. 6.11 показан разрез гребенчатого упорного подшипника турбин ХТЗ. Втулка с гребнями насажена на вал и заклинена шпонками. Кольцевые канавки вкладыша залиты баббитом, и каждая из них имеет свой подвод масла через сверления в теле вала и гребенчатой втулки.

Недостатками этих подшипников являются: большие линейные размеры (длина), значительные потери на трение, трудности обеспечения равномерного распределения давления между гребнями и отсутствие условий для образования масляного клина.

В современных паровых турбинах применяются только сегментные упорные гидродинамические подшипники скольжения.

_____________________

¹В некоторых случаях для уплотнения горизонтального разъема корпусов подшипников, имеющих дефекты, применяют уплотняющие материалы: тонкий асбестовый шнур, "ленту фум" и другие. При этом необходимо учитывать, что эти материалы в разъеме будут прожиматься неполностью и будут влиять на фактический натяг по верхней колодке подшипника. Поэтому в случае установки в разъем прокладочных материалов при регулировке натяга на верхнюю колодку вкладыша надо вводить поправку на прокладочный материал.

Конструкция сегментных упорных подшипников реализуется таким образом, чтобы подвижная и неподвижная поверхности образовывали между собой суживающийся в направлении вращения вала зазор. С этой целью вкладыш разделен на несколько отдельных сегментов (рис. 6.12), каждый из которых устанавливается под небольшим углом к поверхности движущейся части. Благодаря разделению упорной поверхности на сегменты и выделению их в отдельный узел с возможностью изменения положения относительно упорного диска для организации масляного клина подшипник работает в условиях жидкостного трения (на масляном клине). По способу установки сегментов различают два вида сегментных подшипников:

• подшипник с жесткой установкой сегментов, иногда называемый "подшипником Мит- челя";.

• подшипник с самоустанавливающимися колодками "типа Кингсбери", называемый так же подшипником балансирного типа.

Упорный подшипник с жесткой установкой сегментов (чаще всего выполняется комбинированным опорно-упорным) применяется заводами ЛМЗ и ТМЗ во всех типах выпускаемых турбин. Обойма опорно-упорного подшипника с реглирующими колодками устанавливается в расточку корпуса подшипника, а в осевом направлении фиксируется установочными кольцами.

Сферический опорно-упорный вкладыш устанавливается в обойму с натягом 0,02...0,05 мм. Шаровая поверхность вкладыша обеспечивает его правильное пространственное положение (при сборке) относительно ротора и воспринимает осевые нагрузки во время работы. Для компенсации веса консольной части вкладыша под ней устанавливается пружинный амортизатор.

Сегменты (колодки), на которые опирается ротор при работе турбины, принято называть рабочими колодками, а колодки, воспринимающие усилия при перемещении ротора в противоположную сторону, — установочными.

Сегменты упорных рабочих и установочных колодок опираются и фиксируются на опорных полукольцах. С помощью изменения толщины рабочих и установочных колец регулируется масляный зазор (разбег ротора) в упорной части подшипника. При нормальной работе упорного подшипника величина масляного разбега ротора в подшипнике должна составлять 0,5...0,7 мм.

На рис. 6.13 представлен односторонний опорно-упорный вкладыш подшипника турбины Т-100-130 ТМЗ. Опорная часть вкла-

дыша помещена внутри обоймы; упорная часть является консольной, под ней размещен пружинный амортизатор. Упорная часть вкладыша имеет два ряда колодок, расположенных по обеим сторонам упорного диска ротора. Колодки опираются на опорные кольца и удерживаются на них полукольцами с зубом, входящим в паз на колодках, и пальцами, входящими в отверстия на опорных площадках.

На некоторых типах турбин, например К-300-240 ЛМЗ, Т-250/300-240 ТМЗ, Т-175-130 ТМЗ и других, применяется комбинированный двухсторонний опорно-упорный вкладыш с симметричной установкой упорных сегментов (по обе стороны опорной части).

На рис. 6.14 показан комбинированный двухсторонний опорно-упорный подшипник турбины Т-250/300-240 ТМЗ. Такая конструкция характерна для мощных паровых турбин, в которых на переменных режимах работы осевое усилие может менять свое направление. Сегменты расположены на установочных кольцах. Каждый сегмент подвешивается на двух специальных винтах, удерживается с помощью заплечиков и контактирует ребром качания с установочным кольцом.

В турбинах производства КТЗ также применяются опорно-упорные подшипники с жесткой установкой сегментов. Отличительной чертой турбин КТЗ является объединение главного масляного насоса в один узел с опорно-упорным подшипником [11]. Конструкция насос—подшипник, показанная на рис. 6.15, имеет следующие особенности:

• в качестве упорного диска использовано колесо центробежного масляного насоса, который обеспечивает подачу масла на все узлы агрегата;

• вкладыш переднего опорного подшипника одновременно является уплотнением насоса;

• подвод масла к упорным колодкам осуществляется по периферии, а отвод — от внутренней поверхности.

Опорно-упорный подшипник турбин КТЗ выполняется без обоймы и опирается на цилиндрическую расточку корпуса.

Недостатком конструкции упорного подшипника с жестким опиранием сегментов с точки зрения ремонтопригодности можно считать необходимость точной пригонки толщины рабочих колодок, устанавливаемых на шлифованные полукольца (разнотолщинность сегментов не должна превышать 0,02 мм).

В турбинах производства ХТЗ применяются упорные подшипники "типа Кингсбери" с самоустанавливающимися колодками, опирающимися на выравнивающую систему [58]. На рис. 6.16 показан упорный подшипник турбины К-300-240 ХТЗ.

Отличительной особенностью данного типа упорного подшипника является то, что при увеличении нагрузки на одну из колодок перемещение этой колодки передается на обе соседние колодки через опоры выравнивающей системы, отжимая их в сторону упорного гребня. Под этими колодками уменьшается толщина масляного клина, возрастает давление, а между ними происходит перераспределение нагрузки. Такая система установки упорных колодок позволяет равномерно распределить на них нагрузку и не требует повышенной точности пригонки толщины колодок.

Недостатком упорного подшипника балансирного типа можно считать сложность регулировки масляного разбега ротора в связи с наличием в системе дополнительных упругих элементов.

Вкладыши самоустанавливающихся комбинированных подшипников и обойм выполняются из поковок низкоуглеродистых сталей марок Ст. 10(15) [7, 55].

Сегменты упорных подшипников изготавливаются из бронзы ОФ-10-1, а в качестве антифрикционного материала для заливки сегментов применяется баббит марки Б-83.

Несущая способность упорного подшипника определяется:

• обеспечением равномерного распределения нагрузки между отдельными колодками;

• рациональной конструкцией упорных колодок;

• организацией надежного маслоснабжения, определяющего условия теплоотвода от колодок.

Для повышения несущей способности упорных подшипников мощных паровых турбин в последние годы были разработаны специальные конструкции. Одно из основных их отличий — изменение конструкции упорной колодки. На рис. 6.17 показана упорная колодка новой конструкции. На стальное основание с помощью планок и штифтов крепится тонкая стальная накладка с наплавленным на рабочей стороне слоем баббита толщиной 1 мм. На основании выполнены радиальные канавки прямоугольного сечения, по которым движется масло, охлаждая накладку и основание, сделанные из стали В СТ-Зсп4.

Введение охлаждения обеспечивает выравнивание температурного поля в упорной колодке и повышение ее средней удельной нагрузки примерно на 30% по сравнению с колодкой без охлаждения.

Дата добавления: 2015-08-18