содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..

Турбокомпрессор 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 {Nе — 2940 кВт) ВНА изготовлен из кованого алюминия.

Рис. 52. Ротор турбокомпрессора 6ТК:
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

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:
1 — верхняя половина; 2 — полукольцевая канавка; 3 — центрирующая втулка; 4 нижняя половина; 5 — холодильник

содержание   ..  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  ..