Теоретико-экспериментальное обоснование повышения износостойкости пары трения кольцо-маслоотражатель турбокомпрессора методом отпуска
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
? трубопроводе и подсос масла через уплотнения.
Поломку ТКР можно исключить, если не допускать попадания посторонних предметов на лопатки турбинного и компрессорного колес, не превышать допустимые температуры работы ТКР и если обеспечить подачу качественного масла в необходимом количестве.
Одним из наиболее применяемых уплотняющих устройств является торцовое уплотнение с металлическим уплотнительным элементом. Торцевое уплотнение состоит в основном из трех элементов: двух колец (вращающегося и неподвижного), образующих плоскую пару трения, и упругого элемента, обеспечивающего контакт в паре трения.
Вращающееся кольцо герметично связано с валом посредством упругого элемента, который обеспечивает постоянный плотный контакт колец при вибрации и смещениях вала, а также износе элементов пары трения. Зазор в паре трения определяет утечки жидкости или газа, находящихся в рабочем пространстве машины, аппарата или механизма под давлением.
Важными факторами, определяющими конструктивные особенности уплотнения, являются: диаметр и частота вращения вала, его биение и возможные смещения, допустимые габариты уплотнения, условия его сборки и разборки при необходимости замены. Выбор конструкции торцевого уплотнения в значительной степени определяется физико-химическими свойствами среды, для которой предназначено уплотнение: ее агрегатным состоянием (газ, жидкость), давлением, температурой, вязкостью, содержанием взвешенных твердых частиц и солей, химической агрессивностью, воспламеняемостью (при нагреве, в контакте с атмосферой), степенью опасности воздействия на людей и окружающую среду. Торцевые уплотнения можно разделить на две группы: І - с пружинами; ІІ - динамического типа, работающие на принципе разности давлений.
По условиям работы можно выделить четыре группы торцовых уплотнений:
-уплотнения для химически неагрессивных и слабоагрессивных сред (масел, нефтепродуктов, воды и т.д.);
-уплотнения для химически агрессивных сред (кислот, щелочей, газов и т.д.);
-уплотнения для сред с большим содержанием твердых частиц и включений;
-специальные уплотнения.
Специальные уплотнения, в отличие от первых трех групп выпускают малыми партиями и даже единично для специфических, часто особо трудных условий работы: высокое давление, высокие или очень низкие (криогенные) температуры, высокая частота вращения вала, большой диаметр вала. К специальным конструкциям относят разъемные торцевые уплотнения, которые можно заменить без разборки машины, а также уплотнения, отличающиеся высокой надежностью конструкции, устанавливаемые, например, в недоступных для обслуживания местах.
В торцевых уплотнениях применяют пары трения трех видов:
-обыкновенные (контакт двух колец с плоскими кольцевыми поверхностями);
-гидродинамические (контакт кольца с поверхностью, на которой выполнены наклонные, ступенчатые или другие площадки, создающие гидродинамическую силу);
-гидростатические (контакт кольца с плоской поверхностью и кольца с камерами и канавками, в которые подается жидкость под давлением).
Зазоры в работающих торцевых уплотнениях различны (для обыкновенных пар трения 0,5…2 мкм; для гидродинамических - более 2 мкм; для гидростатических - более 5 мкм), поэтому механизмы герметизации этих пар трения также различны. В зазорах обыкновенных пар трения происходит контакт микронеровностей трущихся поверхностей и, как следствие этого - их изнашивание. В гидродинамических парах трения трущиеся поверхности разделены слоем жидкости, контакты микронеровностей сравнительно малочисленны и носят случайный характер. В гидростатических парах трения, контакты микронеровностей отсутствуют, и наблюдается чисто гидродинамический режим смазки.
Оптимальная высота кольца должна быть 1,8…2,2 мм. При уменьшении высоты кольца, увеличивается его коробление, увеличивается удельное давление кольца по наружному диаметру, снижается также прочность, в то время как увеличение высоты кольца ведет к увеличению его жесткости, а следовательно, к плохой прирабатываемости (увеличивается сопротивление перемещению кольца в корпусе).
Сила, прижимающая одну поверхность к другой, воспринимается выступами шероховатости и давлением жидкости, заполняющей зазор при трении. С увеличением силы прижатия площадь контактов шероховатостей увеличивается, а средний зазор в паре трения уменьшается. При этом герметичность пары трения возрастает. Повышение контактного давления сопровождается повышением температуры в уплотнительном зазоре, влияющей на режим износа. Еще большее влияние на герметичность уплотнения оказывает макрогеометрия кольца [13].
1.3 Пути повышения износостойкости деталей торцевого
уплотнения
Известно, что работоспособность техники во многом зависит от качества ремонта и технического обслуживания, уровень которых, в свою очередь, обусловлен надежностью и ресурсом запасных частей, в том числе восстановленных [14…21].
Исследование ремонтного фонда показывает, что в среднем только до 20% деталей турбокомпрессоров подлежат выбраковке, 25…40% являются вполне годными для дальнейшей эксплуатации, а остальные можно восстановить. Следовательно, значительная часть деталей может быть восстановлена и тем самым обеспечена работоспособность турбокомпрессора.
Ресурс большинства турбокомпрессоров обычно зависит от небольшого числа деталей. Это позволяет определить номенклатуру и