Типовые конструкции и основные материалы муфт

Соединительные муфты предназначены для соединения между собой роторов в единый валопровод, а также для передачи крутящего момента от отдельных роторов турбины к ротору генератора. В многоцилиндровых турбинах, имеющих один упорный подшипник, муфты передают и осевое усилие.

По своей конструкции соединительные муфты подразделяются на жесткие, полугибкие и гибкие [7, 10, 11, 15, 55...61].

Жесткие муфты состоят из двух фланцев, откованных вместе с валами или насаженных на них и стянутых по окружности призонными болтами. Крутящий момент в жестких муфтах передается за счет сил трения между торцами полумуфт, возникающих в результате стягивания их болтами.

На рис. 9.1 показан пример простейшей жесткой муфты, чаще всего используемой для соединения роторов высокого и среднего давления. Полумуфты 1 и 3 выполнены в виде фланцев заодно с валами соединяемых роторов. Радиальная центровка полумуфт обеспечивается с помощью кольцевого выступа на одной полумуфте и впадины на другой (такая конструкция применяется обычно в случаях с трехопорной схемой опирания пары роторов конструкции ЛМЗ) или в процессе сборки при плоских торцах полумуфт турбин конструкции ХТЗ. Полумуфты стягиваются призонными болтами 2, устанавливаемыми в строго соосные, обработанные заодно отверстия в полумуфтах с зазором 0,010...0,025 мм. Для облегчения повторяемости сборки валопровода после разъединения полумуфт в некоторых конструкциях муфт используются конические болты 5.

При соединении роторов жесткими муфтами предъявляются строгие требования к качеству изготовления и сборки муфт.

Для жестких муфт допускается [15]:

— торцевое биение фланцев муфты не более 0,02...0,03 мм;

— радиальное биение по центрирующему выступу (и выточке) не более 0,02 мм;

— радиальное биение по наружному диаметру фланца относительно оси не более 0,03 мм;

— величина несоосности (коленчатости) при сборке жестких муфт не должна превышать 0,01...0.03 мм.

Отверстия под соединительные болты и сами соединительные болты (призонные болты) выполняются под скользящую посадку (H7/g7).

Полугибкие муфты, иногда называемые полужесткими, выполнены в виде двух полумуфт, насаживаемых на концы роторов, связанных между собой промежуточной соединительной частью (одной или двумя) гофрированной или волнистой формы. В качестве упругого элемента могут быть использованы линзовый компенсатор, торсионный вал или тонкостенная цилиндрическая вставка.

За счет наличия в конструкции упругого промежуточного элемента муфта допускает небольшой излом и позволяет компенсировать возникающие при этом изгибающие усилия. Этот излом может возникнуть в процессе работы турбоагрегата вследствие различного температурного расширения по высоте опор соединяемых валов (эксплуатационной расцентровки опор).

Крутящий момент в полужестких муфтах, так же как и в жестких, передается за счет сил трения между торцами полумуфт и упругого элемента, возникающих в результате стягивания их призонными болтами.

На рис. 9.2 показана конструкция полугибкой муфты, применяемой в турбинах производства ЛМЗ.

При соединении роторов полугибкими муфтами допускается [55]:

— торцевое биение фланцев муфты не более 0,04 мм;

— радиальное биение по наружному диаметру фланца относительно оси — 0,04 мм. Взаимное соосное расположение трех основных деталей полугибкой муфты (двух полумуфт и упругого элемента) обеспечивается:

на заводе выверкой их положения относительно друг друга на карусельном станке с последующей совместной обработкой отверстий под призонные болты;

во время ремонтов и на монтаже проверкой коленчатости пары собранных роторов с последующей расточкой или развертыванием отверстий (в случае обнаружения отклонений от требований) с изготовлением нового комплекта призонных болтов.

Важным элементом жестких и полугибких муфт являются призонные болты. Количество и диаметр болтов определяются из условий надежной передачи крутящего момента муфтой за счет сил трения в них, при этом в случае возникновения тормозящего усилия короткого замыкания в генераторе в первую очередь должны разрушаться болты и ни в коем случае фланцы муфт. Для обеспечения изложенных требований максимальный диаметр призонных болтов не должен превышать величин, разрешенных заводом для этих муфт; в случае получения больших диаметров отверстий в полумуфтах, чем допустимые заводом-изготовителем (это возможно после нескольких расточек отверстий), в отверстия муфты необходимо установить втулки для обеспечения требуемых размеров болтов.

Гибкие муфты, называемые иногда подвижными, имеют разнообразную конструкцию (зубчатые, эвольвентные, пружинные, кулачковые). Гибкие муфты допускают некоторую расцентровку роторов, вызываемую неточностью их установки и тепловыми деформациями, возникающими в процессе работы турбины. В случае применения в конструкции турбины гибких муфт осевое положение каждого из роторов, соединяемых с их помощью, фиксируется собственным упорным подшипником.

Гибкие муфты используют обычно для передачи небольших крутящих моментов, поэтому такие муфты устанавливались в турбинах низкого, среднего и высокого давления единичной мощностью до 100 МВт, а в настоящее время применяются в энергетике, в основном для вспомогательных механизмов, например для турбопитательных насосов.

Для нормальной работы гибких муфт перечисленных конструкций необходима непрерывная смазка.

На рис. 9.3 показана конструкция зубчатой муфты, состоящей из двух полумуфт 5 и 7. На периферии полумуфт выполнены зубья 8 эвольвентного профиля, на которые надет кожух 1 с соответствующими зубьями 9. Фиксация кожуха на полумуфтах осуществляется кольцами 2 и 6. Крутящий момент с вала на вал передается через зубья с ведущего вала на кожух, а с кожуха на ведомый вал.

Допуская значительные осевые перемещения валов, зубчатые муфты требуют довольно точной центровки, хотя и уступающей по точности жестким муфтам: непараллельность торцов полумуфт допускается не более 0,08 мм, а взаимное их биение по окружности до 0,1 мм [13].

На рис. 9.4 показана конструкция муфты со змеевидной пружиной, иногда называемой муфтой Вельман-Биби, широко применявшаяся в турбинах производства ЛМЗ мощностью до 100 МВт. Две полумуфты 1 и 2 посажены с натягом на конусные концы соединяемых валов. По внешней цилиндрической поверхности полумуфт профрезерованы пазы, в которые заложена змеевидная пружина 3 из полосовой стали, составленная из нескольких сегментов. Пружина передает крутящий момент от одного вала к другому. Пружины, отжимаемые центробежной силой, удерживаются в пазах корпусом муфты, состоящим из двух половин 4 и 5. Левая половина корпуса крепится к ведущей полумуфте шпильками 9, а правая соединяется с левой шпильками 7 с дистанционными втулками 8. Таким образом, корпус связан только с ведущей полумуфтой, а связь между валами осуществляется только с помощью пружины.

При сборке пружинной муфты должны быть выдержаны следующие величины зазоров [55]:

— между торцами валов — не более 8 мм;

— между правой половиной корпуса и правой полумуфтой не менее 3 мм;

— между торцом дистанционной втулки 8 и внутренней торцевой поверхностью правой полумуфты 1 мм;

— пружина в пазы полумуфты закладывается с зазором 0,5...0,8 мм.

Для пружинной муфты, допускающей независимый продольный сдвиг роторов, а также незначительный эксцентриситет соединяемых валов, допускается непараллельность торцов муфты не более 0,05 мм, взаимное биение полумуфт не более 0,06 мм.

Основные детали муфт изготавливаются из поковок углеродистых и легированных сталей марок 25; 35; 45; 34ХН1М; 34ХНЗМ;34 ХМА; 35ХМ; 35ХМА и других [7, 15, 55, 61].

Пружины гибких муфт изготавливаются из сталей марок 80; 60С2; 60С2А.

Для изготовления болтов применяются стали марок 35; 35ХМ и 25Х1МФ (ЭИ10). Гайки и шайбы изготавливаются из углеродистой стали, а также из стали 35ХМ.

Дата добавления: 2015-08-18