Файл: Казанский, В. Н. Системы смазки паровых турбин.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 110

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

При нагрузках Р меньше разрушающих температура в «горячей зоне» /б рабочей поверхности колодки плав­ но поднимается одновременно с нагрузкой (рис. 1-15,а). При достижении разрушающей нагрузки происходит резкое увеличение температуры при практически неиз­

менном усилии. Таким об­

150

 

 

 

 

 

разом, в результате изме­

°С

 

 

 

 

 

рения

температуры

ко­

 

 

 

 

 

 

лодки в наиболее нагре­

125

 

 

 

 

 

той зоне можно предви­

 

 

 

 

 

 

деть момент

разрушения

 

 

 

 

 

 

подшипника и предотвра­

100

 

 

 

 

 

тить аварию.

 

давле­

 

 

 

 

 

 

Распределение

 

 

 

 

 

 

ния, возникающего в не­

75

 

 

 

 

 

сущем слое упорной ко­

 

 

 

 

 

 

лодки, зависит от формы

50

 

 

 

 

 

масляного клина,

которая

 

 

 

 

 

в свою очередь определя­

 

 

 

 

 

 

ется

осевой

нагрузкой,

■5

 

 

 

 

 

термическими

и

механи­

Ч

 

 

 

 

 

ческими

деформациями

3

 

 

 

 

 

колодки [Л. 37, 161]. Если

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

поверхность колодки

со­

 

 

 

 

 

1

10

20

30 10ьЛл

храняется плоской, то во

О

всех

точках

масляного

 

 

5)

 

 

клина

с увеличением

на­

Рис. 1-15. Температурные (а) и

грузки

 

происходит

рост

силовые (б) характеристики упор­

давления практически по

ных колодок [Л. 37].

2

линейному закону. Паде­

/ — цельная колодка

(рис.

1-12,6);

составная

колодка

(рис.

1-12,е);

3

ние давления

в

перифе­

слоеная колодка

(рис. 1-12,ж); q — на­

рийной

области

колодки

чало

подплавления баббита.

 

говорит

об

увеличении

 

 

 

 

 

 

расхода масла из этой зоны, обусловленного искривле­ нием колодки. Чтобы результирующее давление в пленке было равным приложенной к искривленной колодке осевой нагрузке, давление в центральной зоне должно расти интенсивнее, чем по линейному закону. Таким образом, по характеру изменения давления масла в от­ дельных точках смазочного зазора можно судить о де­ формации рабочей поверхности, а следовательно, о сте­ пени совершенства конструкции колодки. Величина «, равная отношению максимального давления рМакс, воз­ никающего в масляном клине, к средней удельной на-

4—501

49



f-рузке q, приложенной к колодке, характеризует степень неравномерности распределения нагрузки по поверхно­ сти колодки. С уменьшением коэффициента а возра­ стает эффективная площадь колодки, воспринимающая нагрузку. Возрастание а указывает на большую вели­ чину деформации колодки. Зависимость a{q) приведена на рис. 1-15,6.

Перераспределение поля давления сопровождается соответствующим перераспределением и температуры по поверхности колодки. Как и в опорных подшипниках, зона максимального нагрева баббита колодки хотя и смещена относительно зоны максимального давления, все же обе зоны размещены вблизи друг к другу. По­ этому в области максимальных давлений происходит и наибольшее выделение тепла. В областях, где давление масла падает из-за отгиба краев нагруженной колодки, происходят торможение роста и даже снижение темпе­ ратуры баббитовой заливки.

С увеличением скорости скольжения колодки возра­ стают потери мощности на трение в несущем слое и одновременно уменьшается доля тепла, отводимого ме­ таллом колодки и гребня, вследствие чего увеличивается температура в масляной пленке и на рабочей поверх­ ности.

Отвод тепла увеличивается с повышением коэффи­ циента теплопроводности металла колодки. Если же исходить из условия минимальных тепловых деформа­ ций колодки, то необходимо применять материал с ма­ лым коэффициентом линейного расширения, обеспечи­ вающим больший радиус кривизны и, следовательно, малую стрелу температурного прогиба колодки. Созда­

ние

конструкции

колодки, обеспечивающей отсутствие

деформаций

рабочей поверхности, затруднительно.

В

настоящее

время

известны конструкции

составной

(рис. 1-12,е)

и

так

называемой «слоеной»

колодок

(рис. 1-12,дас), обладающих, по-видимому, наилучшими рабочими характеристиками: высокой несущей способ­ ностью, большим отводом тепла из смазочного слоя, незначительным короблением рабочей поверхности

[Л. 37, 39, 112].

Слоеная колодка состоит из тонкой медной пластины с баббитовой заливкой (теплопроводность меди марки Ml в 6 раз больше, чем у стали или бронзы) и массив­ ного стального основания, омываемого со всех сторон

50


маслом. Для интенсификации отвода тепла от медной пластины в основании колодки прорезаны каналы для циркуляции холодного масла. Для уменьшения вредного влияния баббита на теплоотвод из масляной пленки его заливают тонким слоем (1 мм) на гладкую шабреную и облуженную поверхность медной пластины.

Испытания ХТГЗ и ВТИ показали, что применение слоеной колодки позволяет увеличить несущую способ­ ность подшипника на 75% (по сравнению с цельными колодками). Недостатком слоеной колодки обычного исполнения является неодинаковость выпучивания не­

равномерно

 

нагреваемой

 

 

медной пластины от стально­

 

 

го основания в сторону упор­

 

 

ного диска. Этот недостаток

 

 

устраняется

выполнением

с

 

 

тыльной стороны пластины

 

 

асимметричной выемки глу­

 

 

биной до 0,1

мм (рис. 1-12,з),

 

 

расположенной в зоне мак­

 

 

симального нагрева. Вовре­

 

 

мя работы

подшипника под

 

 

действием

гидродинамиче­

 

 

ского давления

пластина

в

 

 

месте подрезки

прогибается

Рис. 1-16. Влияние чистоты

в сторону от упорного греб­

обработки

упорного гребня на

ня и компенсирует свою теп­

предельную

несущую способ­

ловую деформацию [Л. 24].

ность подшипника КТЗ

На несущую способность

 

[Л. 161].

подшипника

большое влия­

 

 

ние оказывает состояние упорного гребня. Испытаниями на КТЗ установлено, что при наличии конусности упор­ ного диска всего лишь 60—80 мкм несущая способность экспериментального упорного подшипника снизилась на 50—60%. При ухудшении класса чистоты поверхности упорного гребня от' V9 до V6 и неизменном классе чистоты поверхности колодки V7 несущая способность экспериментального подшипника КТЗ снизилась в 2,5 ра­ за (см. график рис. 1-16)! Высокая чистота поверхности упорного гребня в значительной мере уменьшает вред­ ное влияние абразивных частиц, содержащихся в масле, на работоспособность колодок. Шероховатый диск увле­ кает абразивные частицы, которые повреждают бабби­ товую заливку колодок, снижают несущую способность,

4*

51


а в ряде случаев «опрокидывают» колодку и вызывают ее разрушение. Наибольшее повреждение от воздейст­ вия абразивных частиц получают менее нагруженные колодки, у которых через утолщенный смазочный зазор проникает много крупных частиц.

Упорные подшипники должны работать не только надежно, но и экономично. Мощность, потребляемая упорным подшипником, затрачивается на преодоление сил трения в несущем гидродинамическом слое и на преодоление дискового трения. При небольших окруж­ ных скоростях дисковые потери слабо влияют на общий нагрев масла. Однако с увеличением диаметра гребня и соответственно его окружных скоростей потери на тре­ ние N в масляной ванне значительно возрастают. На­ пример, потери N в упорном подшипнике турбины боль­ шой мощности составляют 400—600 кВт и более, что в несколько раз больше потерь на трение в несущем смазочном слое. На дисковые потери влияет трение не только по торцу гребня, но и по цилиндрической поверх­ ности его. Эта потеря составляет до 30, а иногда до 50% от суммарных дисковых потерь. Для снижения дисковых потерь применяют винтоканавочное уплотнение цилин­ дрической поверхности упорного гребня (см. § 1-6) [Л. 39].

Уменьшение расхода масла через подшипник, приме­

нение

свободного

слива из

масляной

ванны

приводят

к образованию более рыхлой структуры

потока (сни­

жается

плотность

масляной

среды)

и

как

следствие

к существенному снижению энергетических затрат. Уве­ личение расхода смазки и применение задросселированного (поджатого) слива масла устраняют нарушения сплошности потока, ликвидируют вакуумные зоны, уве­ личивают плотность масляной среды и поэтому приво­ дят к возрастанию потерь мощности на дисковое трение. Тем не менее схема с поджатым сливом масла, несмотря на низкую экономичность, широко применяется, так как она позволяет существенно повысить надежность рабо­ ты подшипника. На графиках рис. 1-14 показано, как

изменяются

потери мощности на трение

N (в экспери­

ментальном

подшипнике) в зависимости

от

расхода Q

и вида организации слива масла из корпуса.

'

Одним из эффективных, экспериментально проверен­ ных способов снижения затрат мощности дискового тре­ ния в быстроходных упорных подшипниках является