Для обнаружения усталостных трещин применяют цветной, магнитный и ультразвуковой методы контроля.
Коленчатый вал
Это наиболее ответственная и дорогостоящая деталь компрессора. Выход их строя КВ приводит к длительной остановке компрессора. Валы изготавливаются кованные из качественных конструкционных сталей ст40, 40Х и т.д.
Основными причинами выхода из строя вала является:
- появление дополнительных напряжений вследствие неправильной укладки вала на подшипник
- аварии (обрывы шатунных болтов, шатуна, поломка штока, разрушение противовеса)
- внутренние дефекты КВ, не обнаруженные при его изготовлении.
При ревизии проверяют усталостные трещины, замеряют диаметров коренных и шатунных шеек, определяют уклон всех шеек вала по уровню, замеряют расхождение щек КВ (раскет) и приводят к норме. Производят ревизию коренных и шатунных подшипников, производят ревизию противовесов и их креплений.
КВ тщательно осматривают с целью выявления трещин и забоев на шейках и галтелях, неглубокие риски выводят щлифовкой, трещины выявляют при помощи лупы, ультразвуковой и цветной дефектоскопии.
При тяжелых маховиках износ внутренних подшипников больше внешних вследствие искривления оси вала, это приводит к недопустимому увеличению расхождения щек вала.
Расхождение щек вала называют разницу величины расстояния между щеками в двух диаметрально-противоположных положениях коленчатого вала. Расхождение щек появляется от неравномерной выработки баббитовой заливки, искривления оси вала, ослабления крепления рамы на фундаменте, плохая центровка вала электродвигателя, неправильная укладка КВ на подшипниках.
Рис. Коленчатый вал с опорными подшипниками:
1, 6 - передний и задний концы вала, 2 - щека, 3 - противовес, 4 - шатунная шейка, 5 - роликовый подшипник, 7 - коренная шейка.
Шатунные болты
Предназначены для крепления большой головки шатуна и являются наиболее нагруженной деталью. Они изготавливаются из легированных сталей 40Х, 40ХМ, 20ХН3А, 38ХА.
Каждый болт должен иметь клеймо, предельно допустимый срок службы определяется по формуле
К=9000000/nк
где nк - частота вращения коленчатого вала.
После указанного числа работы болты заменяются независимо от их состояния. При ревизии шатунные болты промывают керосином, притирают и осматривают для выявления трещин при помощи лупы или цветной дефектоскопии.
Шатунные болты ремонту не подлежат.
Допускается работа шатунного болта при относительном удлинении на 0,0002*L первоначальной длины.
Шатуны
Шатун служит для передачи движения от КВ к крейцкопфу. Они изготавливают 2х таврого сечения и круглого сечения из поковок ст40. ст45, 40х.
Рис. Поршневой палец (а) и шатун (б):
1 - вкладыш, 2 - шатунный болт с гайкой и шплинтом, 3 - втулка верхней головки шатуна, 4 - ограничительное кольцо, 5 - верхняя головка шатуна, 6 - стержень, 7 - крышка, 8 - разбрызгиватель масла, 9 - регулировочные прокладки.
Поршневой палец 2 (рис. 2.26, а) --стальной цементированный и закаленный пустотелый валик -- шарнирно соединяет поршень с шатуном. Устанавливают его в отверстия бобышек поршня. Наружная поверхность пальца, охваченная втулкой 3 шатуна тщательно отшлифована и отполирована для снижения трения. Овальность и конусность пальца допускаются не более 0,005 мм. Палец может поворачиваться как в головке шатуна, так и в бобышках поршня (плавающее крепление). Чтобы он не перемещался в осевом направлении и не касался зеркала цилиндра (при касании пальца о зеркало цилиндра может произойти задир цилиндра), в бобышках поршня выполнены канавки, в которые устанавливают пружинящие стопорные кольца 4.
Во время ревизии проверяют состояние стержня шатуна и его головок. Проверяют прилегание вкладышей. Оно должно составлять не менее 75%.
В малую головку шатуна запрессовывают втулки, изготовленные из бронзы БРОСЦ 5-5-5.
Сальниковые уплотнения штоков
Все поршневые компрессоры имеют самоуплотняющиеся сальники, в виде плоских колец с радиальным нажимом. В качестве материалов для сальников применяют СЧ-15, антифрикционный АСЧ-2, бронзу, баббит и фторопласт. Сальники должны быть плотными и долговечными. Недопустимо большой трение в сальниках и связанный с этим большой износ в них штоков.
Кольца сальников устанавливают в камерах, притертые друг к другу торцами в каждую камеру устанавливают 2-3 кольца. Камера подлежит замене при наличии изломов, трещин, следов наклепа. Непараллельный притир поверхностей камер должен быть не более 0,03 мм и площадь контакта должна быть не менее 80%. При радиальном износе сальника более 1/3 сальник подлежит замене.
При сборке сальника соблюдают следующие требования:
- сальник не должен быть опорой штока
- между торцовой частью втулки и полостью цилиндра должен быть зазор не менее 0,5-1 мм
- диаметральный зазор между втулкой и штоком должен быть в пределах 0,5-3 мм
- отверстия для смазки в камерах и нажимном фланце должны совпадать
- правильно подогнанные кольца должны перемещаться по смазанному штоку от малого нажатия руки
-каждая пара колец должна быть соединена штифтом для обеспечения взаимного перекрытия частей стыка разрезного кольца.
Для предотвращения переноса масла из рамы в цилиндр перегородки между параллелями крейцкопфа и фонарем устанавливают маслосъемные сальники, которые состоят из 3-6 частей, стянутых браслетными пружинами. Они имеют заостренный угол торца, который должен быть направлен в сторону КВ, они изготавливаются из того же материала, что и основные сальники. На компрессорах высоких и сверхвысоких давлений сальники охлаждают специальными охладителями. Все сальники на торцовой и внутренней поверхностях не должны иметь рисок и задиров, пружины не должны иметь остаточной деформации, глубокой коррозии и должны обеспечивать радиальный нажим 1-2 кг/см2.
Количество уплотнительных элементов зависит от диаметра штока, давления сжимаемого газа и от материала.
Всасывающие и нагнетательные клапана
Клапан компрессора это деталь от которой зависит производительность компрессора, давление и температура сжимаемого газа и потребляемая энергия.
Клапаны устанавливают на цилиндрах каждой ступени для впуска и выпуска газов: прямоточные и кольцевые, ниппельные и пластинчатые. В настоящее время находят наибольшее применение прямоточные клапаны (ПК), кольцевые, пластинчатые и ниппельные.
Кольцевые клапаны состоят из седла, закачивающего органа, пластин, пружины и упора. Седла и ограничители подачи изготавливают из чугуна СЧ-18, 21; клапанные пластины из 3Х13, 30ХГСА, 37ХН3А,
Пружины изготавливают из легированных или углеродистых сталей 50ХФА, 65С2ВА, ст60, ст65, ст65Р.
В р Особенности конструкции и принцип действия кольцевых пружинных клапанов, воздушных поршневых компрессоров.
Рис.. Кольцевой пружинный всасывающий клапан:
а - устройство; б - клапан закрыт; в - открыт; 1 - кольцевая пластина; 2 - седло; 3 - шпилька; 4 - гайка; 5 - розетка (ограничитель подъема пластины); 6 - демпферная пластина; 7 - пружина.
Кольцевой пружинный клапан (рис. 2.40, а) состоит из седла 2, розетки (ограничителя подъема пластины) 5, между которыми размещены кольцевые пластины 1. прижатые к седлу 2 пружинами 7. Уменьшает удар пластины 1 об ограничитель подъема при открытии клапана демпферная пластина 6. Седло 2 и розетку стягивают с помощью шпильки 3 и гайки 4.
При работе компрессора кольцевые пластины 1 под действием разности давлений открываются и прижимаются давлением воздуха к розетке (рис. 2.40, в), открывая тем самым проход воздуху. Пластина прижата к розетке, а клапан открыт до тех пор, пока давление воздуха до и после клапана не станет одинаковым. В этом случае пластина 1, начнет перемещаться к седлу 2, под действием пружин 7 и клапан закроется (рис. 2.40, б).
Нагнетательный клапан отличается от всасывающего тем, что гайка 4 у него расположена не со стороны седла, а со стороны розетки. Детали у всасывающих и нагнетательных клапанов одинаковые.
Кольцевые клапана применены на компрессорах ПК-10. в каждой клапанной головке размещены два всасывающих и два нагнетательных клапана.
Особенности конструкции и принцип действия полосовых клапанов,.
Рис Полосовой клапан закрыт (а) и открыт (б):
1 - седло; 2 - пластина; 3 - проход в седле; 4 - направляющая; 5 - ограничитель подъема.
Полосовой клапан (рис. 2.41), изготовляют в виде самопружинящейся пластины 2 в форме прямоугольной полосы толщиной 0,7 - 1 мм и размером 100/10 мм (110/12 мм). В закрытом состоянии клапана пластина 2 прилегает к седлу 1, закрывая проход 3 (рис.2.41,б). Под действием перепада давления она прогибается по дуге до тех пор, пока ей позволяет ограничитель подъема 5, открывая проход 3 воздуху.
При выравнивании давления воздуха, до и после клапана , пластина выпрямляется за счет сил упругости и закрывает проход 3. направляющие 4, удерживают пластины за концы, предотвращая их смещение в сторону.
Клапаны в сборе монтируют на клапанной доске (плите), зажатой между цилиндром и его крышкой (головкой).
Беспружинные полосовые клапаны применены на компрессорах малой подачи СО-7Б и компрессорах ПКС-5. Выполнены они в клапанной доске (плите), зажатой между верхним торцом цилиндра и его головкой (рис 2.42, а). Особенность их конструкции - размещение на одной доске 2 нагнетательных и всасывающих 4 клапанов. При этом клапанная доска является ограничителем подъема для всасывающих клапанов и седлом для нагнетательных клапанов.
У всасывающего клапана 4 (разрез А-А) в клапанной плите 2 сделаны продолговатые проходы для пропуска атмосферного воздуха в цилиндры и спрофилированные углубления для прогиба пластин 8. Сверху установлена розетка седло 6, между ней и плитой 2 находятся посадочная плита 5, фиксатор 7 положения пластин и пластины 8. Седло , посадочная плита и фиксатор прочно удерживаются на клапанной доске шпильками 3 с гайками и шайбами. При всасывании атмосферного воздуха пластина прогибается вниз в углубление в плите ограничителе подъема и через образовавшуюся щель воздух входит в цилиндр. Посадочная плита смягчает удары пластины о розетку-седло 6.
В доске 2 нагнетательного клапана 1 (разрез Б-Б) выполнены продолговатые проходы для пропуска сжатого воздуха из цилиндра в нагнетательный патрубок. Сверху установлены розетка 9, ограничивающая прогиб пластины 8. На клапанную доску уложена посадочная плита 5. Пластина удерживается в определенном месте клапана фиксатором 7. Все детали крепятся к клапанной доске 2 шпильками 3. При нагнетании воздуха пластина прогибается вверх и через образовавшуюся щель сжатый воздух выходит из цилиндра.
Рис. 2.42. Клапанные плиты в сборе с беспружинными пластинчатыми полосовыми (а) и комбинированными полосовыми (б) клапанами:
1 - нагнетательный клапан; 2 - клапанная плита (нижняя доска); 3 - шпилька с гайкой и шайбой; 4 - всасывающий клапан; 5 - посадочная плита; 6 - розетка седло; 7 - фиксатор положения пластин; 8 - пластина; 9 - розетка ограничитель подъема; 10 - винт; 11 - пазы; 12 - верхняя доска.
Посадочные плиты смягчают удары пластин о седло (клапанную плиту 2).
В результате длительной работы клапанов компрессоров, возникают следующие дефекты:
- поломка пластин
- заедание пластин
- появление сколов и трещин на уплотняющих поверхностях гнезд в результате ударной нагрузки
- нарушение шплинтовки деталей
- уменьшение площади проходных сечений в результате появления нагара
Седла клапанов подлежат замене при наличии сколов, трещин. При малых трещинах рабочей поверхности седла протачивают, шлифуют и притирают.
Пластины подлежат замене при поломке, при появлении трещин и сколов. Отклонения уплотняющих поверхностей не должно превышать 0,05 мм.Высота подъема рабочих пластин 2,5-3,5 мм.
Системы охлаждения
Сжимаемый газ охлаждается в компрессорных установках для уменьшения мощности, затрачиваемой на его сжатие и уменьшение износа деталей. Охлаждение газа производится непосредственно в цилиндрах и в межступенчатых холодильника. Правильный режим охлаждения имеет большое значение для надежной и безопасной эксплуатации. Недостаточное охлаждение приводит:
- к снижению КПД
- увеличению расходов Э/Э
- ухудшает работу клапанов и цилиндро-поршневой группы, что может привести к взрыву.
Система охлаждения компрессоров может быть циркуляционной и проточной, закрытой и открытой.
Давление охлаждающей воды должно быть не менее 2-3 атм., перепад температур не должен превышать 150С на входе не менее 250С, на выходе не менее 400С.
Для предотвращения накипи производится фосфатирование и раскисление. Очистка от накипи производится ингибированной соляной кислотой концентрацией 9-10%.
После циркуляции кислотой производят промывку водой до полного осветления.
Система смазки
Масло, подаваемое к трущимся деталям, уменьшает износ, очищает трущиеся поверхности от продуктов износа и охлаждает эти поверхности. Помимо этого, слой масла, образующийся у кромок поршневых колец при движении поршня, способствует уплотнению рабочей полости цилиндра.
В поршневых компрессорах применяют системы смазывания: разбрызгиванием и циркуляционную -- под давлением.