Разработка и анализ технологического процесса обработки опорного вкладыша газовой турбины

Опорные подшипники являются опорами для ротора, они фиксируют его положение в период эксплуатации в радиальном направлении (обеспечивают постоянство радиальных зазоров). Опорные подшипники воспринимают статические и динамические нагрузки, действующие на ротор в радиальном направлении. В современных мощных турбинах в опорных подшипниках окружная скорость вращения шейки вала составляет 70 м/с, давление 1,0 – 1,5 МПа. Кроме того, подшипники воспринимают вибрационные усилия. Поэтому технические требования на изготовление подшипников очень жесткие.

Типичная конструкция опорного вкладыша подшипника приведена на рис. 1.
Опорный подшипник

Рис. 1.

Вкладыш 1 опорного подшипника состоит из нижней и верхней половин, стягиваемых болтами 3. Внутренняя поверхность вкладыша имеет баббитовую заливку (баббитовый слой). Наружная поверхность вкладыша обработана по сфере для возможности поворота вкладыша при его монтаже. Вкладыш устанавливают на нижнее полукольцо 4, к которому его притягивают крышкой 2, прикрепленной при помощи шпилек к корпусу подшипника. В верхней половине вкладыша предусмотрена канавка для подачи масла, в нижней половине – подвод масла высокого давления для гидростатического подъема ротора и обеспечения жидкостного трения при трогании и прокручивании ротора валоповоротом. Гидростатический подъем ротора обеспечивает сохранность баббитового слоя при толчке ротора и малых частотах вращения.
Масло на смазку поступает от масляного насоса через одну из опорных колодок 5.Часть масла попадает на смазку нижней половины вкладыша у разъема справа, другая – на смазку верхней половины вкладыша.

2. МАТЕРИАЛ

Вкладыши отливают из серого чугуна СЧ 21−40, стали 25Л или из бронзы – в зависимости от условий работы (например, из бронзы изготовляются вкладыши подшипников судовых турбин).

Для уменьшения потерь на трение вкладыши заливают лучшим антифрикционным сплавом – баббитом. Нижние половины вкладышей подвергаются наибольшему давлению и подлежат заливке баббитом марки Б83 (по ГОСТу 1320−55), в котором количество олова составляет около 83%. Верхние половины вкладышей стационарных турбин по условиям работы (в отличие от судовых турбин) можно было бы заливать менее качественным, но зато более дешевым, баббитом Б16, в котором основа является свинцовой, а количество олова составляет всего 16%. Однако применение в этом случае баббита Б16 часто на практике приводит не к экономии средств, а, наоборот, к большим потерям, главным образом из-за смешивания Б83 с Б16 при растачивании вкладышей. Наряду с этим создается опасность загрязнения баббита Б83 баббитом Б16 и на заливочном участке, а кроме того исключается возможность центробежной заливки вкладышей. Поэтому лучше всего использовать только одну марку баббита – Б83 как для нижних, так и для верхних половин вкладышей подшипников.

3. ВИД ЗАГОТОВОК И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Наиболее целесообразным видом заготовок является литье из двух половин, но применяются также и кованые заготовки. На механическую обработку заготовки поступают термически обработанными.

Пригонка пазов по подушкам и шабрение оснований пазов и подушек. Плоскости разъемов тщательно шабрятся; допускается зазор не свыше 0,05 мм. Такая пригонка вызвана необходимостью устранения протечки масла наружу через стыки половин вкладышей. Пригонка осуществляется с зазором не свыше 0,03 мм.

Подрезка торцов согласовывается с данными паспорта растачивания под заливку. Такая увязка необходима для обеспечения определенной толщины слоя баббита в торцовой плоскости.

Также необходимо чтобы горизонтальный разъем был герметичным, а плоскость горизонтального разъема должна совпадать с осью расточки.

Для подшипников со сферической поверхностью по наружному диаметру центр образованный шлифованием сферы должен находиться на заданном расстоянии, а ось вращения шлифовального круга должна пересекаться с осью вращения шпинделя станка на таком же расстоянии. Диаметр шлифующей кромки шлифовального круга должен быть не менее двойной высоты наибольшей от оси сферы части шарового пояса.

Трущиеся поверхности вкладышей опорных подшипников должны иметь параметр шероховатости не ниже Ra=0,63÷0,32.

4. ТИПОВОЙ ПРОЦЕСС МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

1. Обработка и тщательная очистка литья в дробеструйных камерах.
2. Строгание или скоростное фрезерование разъемов верхней и нижней половин.
3. Припиловка разъемов и сборка двух половин в хомут для точения.
4. Предварительная обработка снаружи и по торцам с припуском по 5 мм на сторону. Отверстие растачивается по наименьшему диаметру с припуском 10 мм на сторону.
5 и 6. Разметка и предварительное сверление отверстий в разъёмах. В верхней половине отверстия под контрольные болты сверлятся с припуском 4 мм на диаметр. Обе половины стягиваются хомутом и через отверстия в верхней половине обрабатывают отверстия в нижней половине (после выполнения этапа 17).
7. Фрезерование выемок радиусом R в обеих половинах для головок болтов. Высоту выемок выдерживают от плоскостей разъемов.
8. Рассверливание отверстий, имеющих свободный размер, в плоскости разъемах обеих половин.
9. Припиловка разъемов обеих половин и сборка их на болты.
10. Окончательная обработка под заливку баббитом и предварительная обработка снаружи с припуском 3 мм на сторону.
11 и 12. Разметка и долбление пазов для подушек с припуском 0,2 мм на сторону.
13 и 14. Разметка и сверление отверстий для подвода масла в нижней половине.
15. Заливка баббитом раздельно по половинам. Места подлежащие заливке, ограничиваются по торцам вкладыша полукольцами, соединенными между собой центральными болтами. Для получения требуемой толщины слоя баббита, между полукольцами зажимают на одинаковом расстоянии от стенок вкладыша лист железа, выгнутый по цилиндру.
16. Строгание или фрезерование плоскостей разъема и установочных площадок. Пригонка пазов по подушкам и шабрение оснований пазов и подушек. Клеймение номеров пазов и подушек. Плоскости разъемов тщательно шабрятся; допускается зазор не свыше 0,05 мм. Такая пригонка вызвана необходимостью устранения протечки масла наружу через стыки половин вкладышей. Пригонка осуществляется с зазором не свыше 0,03 мм.
17. Разметка отверстий в пазах по отверстиям подушек.
18. Сверление отверстий в пазах для крепления подушек; сверление и развертывание отверстий под контрольные болты. Вначале сверлят и развертывают два диаметрально противоположных отверстия, устанавливают в них контрольные болты и затем сверлят и развертывают остальные отверстия.
19. Нарезание отверстий для крепления подушек и контрольных болтов. Подушки устанавливают согласно клеймению. Под каждую подушку подкладывают по две подкладки толщиной 2 мм.
20. Окончательное растачивание отверстий и обтачивание вкладышей снаружи, Подрезка торцов согласовывается с данными паспорта растачивания под заливку. Такая увязка необходима для обеспечения определенной толщины слоя баббита в торцевой плоскости.
21. Разборка вкладыша на две половины.
22. Растачивание в верхней половине выемки В.
23 и 24. Разметка всех отверстий на торцевых поверхностях, на разъемах и под разделку масляных карманов; сверление отверстий.
25 и 26. Фрезерование канавок и масляных карманов; нарезание отверстий и разделка масляных карманав.
27. Контроль ОТК

5. ВИДЫ СТАНКОВ

Для обработки вкладыша подшипника применяются следующие станки:
1.Строгальный
2.Токарно-карусельный
3.Расточной
4.Долбежный
5.Фрезерный
6.Сверлильный
Обработка на станках токарной группы заготовок, имеющих форму тел вращения, получила широкое распространение. При точении (обтачивании) совершается два движения резания: вращательное движение заготовки (главное движение) и поступательное движение режущего инструмента – резца (движение подачи).
На станках токарной группы помимо обтачивания наружных цилиндрических, конических и фасонных поверхностей выполняются следующие операции: растачивание цилиндрических и конических отверстий, подрезание торцовых поверхностей, нарезание наружной и внутренней резьбы, разрезание, обкатывание роликами и шарами, алмазное выглаживание.
На токарных станках проводится обдирочная, черновая, получистовая и чистовая обработки, а также тонкая обработка различными резцами.
Фрезерование является методом обработки заготовок, при котором непрерывное главное вращательное движение совершает режущий инструмент – фреза, а заготовка – поступательное движение подачи. Отличительная черта фрезерования – высокая производительность и разноплановая, с точки зрения геометрических форм поверхностей, обработка.
Конструкция фрезы многолезвийного инструмента предопределяет характер процесса резания – это прерывистость резания: каждый зуб фрезы находится в контакте с заготовкой только какую-то часть оборота. Фрезами производят черновую, получистовую, чистовую и тонкую обработки.

6. ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И РЕЖУЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

При изготовлении вкладышей опорных подшипников используются следующие приспособления и инструменты:
1. Плита разметочная
2. Комплект разметочного инструмента
3. Штангенциркули
4. Нутромер
5. Скобы
6. Образцы шероховатости
7. Линейки
8. Пробка
9. Индикаторы
10. Штатив
11. Калибры
12. Резцы
13. Фрезы
14. Комплект слесарного инструмента
15. Борштанга
16. Лазурь железная

7. РЕАЛЬНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ ТЕХ. ПРОЦЕССА НА ЗАВОДЕ

1. Проверка отливки на пригодность по размерам
2. Разметка плоскостей ступенчатого разъема. Производится от необрабатываемых поверхностей.
3. Строгание плоскости ступенчатого разъема 2-х половин по отдельности с припуском по 0,1 мм на слесарную подгонку.
4. Припиловка и прошабрепние плоскости замка и плоскости разъема.
5. Клеймение спаренности отдельных половин.
6 и 7. Разметка и сверление отверстий в верхней половине (4 отв).
8 и 9. Разметка и сверление отверстий в нижней половине (4 отв). Разметка производится при наложении верхней поверхности.
10. Нарезание резьбы.
11. Сборка половин на гайки.
12. Разметка вкладыша для точения под заливку, разметка площадок под рымы.
13. Расточка под заливку.
14. Фрезерование площадак рымы.
15 и 16. Разметка и долбление продольных пазов “ Л хвоста “ в отверстии под заливку.
17. Разборка вкладыша, снятие заусенцев, притупление острых кромок, маркировка комплекта.
18. Контрольный замер размеров пазов после точения и долбления под заливку.
19. Лужение и заливка баббитом Б-83 каждой половины в отдельности.
20. Контроль заливки, проверка плотности приставания баббита, при необходимости производится вырубка и подпайка баббита.
21. Снятие баббита на плоскости разъема заподлицо с металлом.
22. Припиловка и пришабрение плоскости разъема по краске,
23. Сборка половин на шпильки и гайки.
24. Разметка 2х отверстий в н/п.
25. Тщательная чистка необрабатываемых поверхностей. Производится бормашинкой и шлифовальным кругом.
26. Разметка и кернение пазов под подушки.
27. Фрезерование пазов, припуск по ширине 0,15 мм на сторону.
28. Пригонка подушек и прокладок, припиливая пазы во вкладыше.
29. Клеймение спаренности подушек и прокладок с пазами, разметка отверстий по подушкам.
30. Сверление, зенкование и нарезание резьбы 8 отверстий.
31. Установка и привинчивание подушек на болты.
32. Фрезерование перекрытий по разъему.
33. Разметка диаметра по подушкам.
34. Установка в карусельный станок, подрезка одного торца, точение диаметра по подушкам, проверка резцом перекрыши.
35. Переустановка в станке и подрезка второго торца.
36. Разборка вкладыша, установка по разъему прокладок, сборка вкладыша.
37. Расточка по баббиту и точение контрольных поясков.
38. Разборка вкладыша
39 и 40. Разметка и сверление отверстий: на торцах, сверху в обеих половинах по 4 отв. для рым болтов, на плоскостях разъема обеих половин 4 отв. для рым болтов.
41. Нарезание резьбы на торцах обеих половин.
42. Разметка масляных карманов.
43 и 44. Разметка фрезерование двух выемок на разъеме н/п.
45. Фрезерование масляных карманов.
46. Расточка в в/п выточки.
47. Опиливание по баббиту радиусов, заусенцев, сопрягаемых переходов, острых кромок.
48. Набор в кольца уплотнительных сегментов, подчеканка, спиливание выступающих концов сегментов заподлицо с плоскостью колец.
49. Припиловка и пришабрение кольца по разъему, сверление отверстий и закрепление колец штифтами.
50. Контроль ОТК

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бауман Н.Я., Яковлев М.И., Свечков И.Н. Технология производства паровых и газовых турбин. М., «Машиностроение», 1973, 464 с.
2. Устьянцев А.М., Нодельман Г.И., Новиков В.А. Технология производства паровых и газовых турбин. Учеб. пособие для машиностроительных техникумов. – М.: Машиностроение, 1982. – 208 с., ил.

Из курсовой работы Журавлева М.Н. УГТУ-УПИ 2003 г.

ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.

Турбины