Файл: Жаров, А. П. Предупреждение аварий подшипников паровых турбин.pdf

клина имеет достаточно большую величину и часть мас­ ла будет срываться центробежной силой с поверхности шипа. При этом в расширяющуюся часть зазора, где расположена область пониженных давлений, через зазор будет интенсивно подсасываться воздух, который в су­ живающейся части зазора подшипника благодаря на­ гнетательному действию вращающейся шейки вала сжи­ мается и способствует вытеканию в торцы верхней поло­ вины вкладыша «сорвавшегося» масла. В итоге к входному сечению клина масло будет поступать вмень­ шем количестве, чем по расчету, и с другой темпера­ турой.

При прохождении ротором критических значений угловой скорости к отмеченному добавляются явления, связанные с дополнительным прогибом вала. Уменьше­ ние толщины несущего слоя утяжеляет условия работы подшипника. Этому же может способствовать проник­ ший в верхний зазор подшипника воздух, который вместе с маслом будет вовлекаться в несущий слой. Все указанные факторы, трудно поддающиеся учету при рас­ чете, могут привести при прохождении критических зна­ чений угловой скорости к неустойчивой работе несущего слоя, а следовательно, к повышенной вибрации и допол­ нительному выделению тепла. Правда, по мере снижения угловой скорости наступает момент, когда все выходя­ щее из клина масло начинает прочно удерживаться на поверхности шипа, а влияние других рассмотренных факторов значительно уменьшается. С этого момента подшипник снова работает в условиях, близких к расчет­ ным. Для надежного обеспечения расчетного режима работы подшипника при минимальной подаче смазки действительную величину резервного объема следует взять с некоторым запасом по сравнению с величиной, полученной при расчете.

Не менее важным обстоятельством для обеспечения расчетного режима работы подшипника во время выбега является соблюдение определенного графика опорожне­ ния резервного объема. Анализируя принятое для выбе­ га условие Ф.,/(ФиО?п) —A^=const, можно прийти к вы­ воду о том, что подача масла из резервного объема для обеспечения этого режима работы должна находиться

взависимости не только от угловой скорости, но также и от коэффициента расхода смазки. Ведь работа трения

внесущем слое подшипника в любой момент выбега зз-

58

Вйсит от уровня окружной скорости шипа и коэффициен­

та трения.

Как было рассмотрено выше, вращение по инерции для подшипников обусловлено непрерывным увеличени­ ем относительного эксцентриситета, от которого соответ­ ственно зависят расчетные характеристики, определяю­ щие как коэффициент трения Фв/Фй так и расход смазки Gm. На рис. 10 в относительных координатах представле­ ны примерная кривая выбега ротора турбоагрегата со= / (т) и соответствующий выбегу расчетный расход смазки через подшипник q=Gmio. По этим данным по­

годаря тому, что слив масла, происходит через установленную внутри объема дози­

рующую трубку. Последняя представляет собой верти­ кальную трубку, в стенках которой на различной высоте выполнены отверстия. При опорожнении резервного объема вначале слив масла происходит через все отверстия, имеющиеся у трубки. Затем по мере пониже­ ния уровня, как только отверстие в стенке трубки ока­ зывается выше уровня масла, через него прекращается сток и расход масла уменьшается. Этот простой способ обеспечивает любую зависимость количества масла, по­ даваемого в подшипник, от времени выбега ротора.

Определить диаметры отверстий в стенке дозирую­ щей трубки можно следующим способом. На оси време­ ни т кривой выбега (рис. 1 1 ) отметим отрезки х\, %г, ТзИ

т4, за которые п последовательно понижается до яо/2, п0/3, и0/6 , п= 0. Согласно принятому графику опорожнения

59

резервного объема (идентичному кривой выбега) за вре­ мя ti в подшипник должен слиться объем масла V \= ll2V;

высоте резервного объема Я. Каждая выделенная часть резервного объема будет соответственно иметь высоту

Ни Нг, Ни Я*.

Воспользуемся далее следующим положением гид­ равлики: время опорожнения любого сосуда постоянной площади поперечного сечения F определяется уравне­ нием

конечный располагаемые напоры.

Расчет отверстий в дозирующей трубке следует на­ чать с нижнего, выполненного у самого основания трубки. Через него за время Т4 под действием переменных напо­ ров от /г = Я4 до h = 0 вытекает объем масла, равный 1/4. Площадь сечения этого отверстия /4 определяется из уравнения

f= ____ ^

ц4х4К 2^0. 25//4

60

Третье отверстие в дозирующей трубке выполняется выше четвертого на величину # 4. Объем масла V3 за вре­ мя т3 будет вытекать через оба отверстия под действием разных переменных напоров. Для рассчитываемого от­ верстия напор будет изменяться от h = H3 до h— 0. Для нижнего отверстия Д напор в этом случае будет изме­ няться от h = H3 + Hi до /г= # 4. Уравнение расхода для рассматриваемого случая можно записать в следующем виде:

выше предыдущего fs на величину Я3. За время т2 объем масла У2 будет сливаться одновременно через три отвер­ стия (/2, /з и /4) под действием разных переменных напо­ ров.

Для рассчитываемого отверстия располагаемый на­ пор будет изменяться от /г = Я2 до h = 0, для Д — от h=

= Я3+ Я 2 до /г= Я3, для f4 — от /г = Я4-|-Я3+ Я 2 до /г= = Я3 + Я 2. Уравнение расхода для данного режима слива масла из резервного объема можно записать в следую­ щем виде:

V2 = T/2g0,25/y, + f,y ., У 2а (Я, + 0,25Я2) +

Ш* + Н3"Ь 0,25Я2).

Решив уравнение относительно Д, определим искомую величину сечения второго отверстия.

Верхнее отверстие в стенке дозирующей трубки рас­ положено выше /2 на величину Я2. Объем масла Vi за время Ti одновременно сливается через все отверстия дозирующей трубки.

Для рассчитываемого отверстия Д располагаемый на­ пор будет меняться от h= H \ до h — О, для Д — от h—

Уравнение расхода для начального периода опорож­ нения резервного объема можно записать в следующем

.4- /4т,ц4 V2g (И<+ //, + НЯ+ 0,25/Д).

61

Решив данное уравнение относительно fi, определим площадь сечения верхнего отверстия дозирующей трубки Значения коэффициентов расхода через отверстия до­ зирующей трубки по экспериментальным данным можно принимать в пределах 0,65—0,75. Поверочные тарировки дозирующих трубок, как правило, дают хорошее совпа­

дение с расчетом.

Внутренние сечения дозирующей трубки и всего трак­ та до подшипника должны в начальной стадии опорож­ нения резервного объема обеспечивать максимальную подачу масла при скорости течения, не превышающей

1м/сек.

6)Дозирующие устройства бачков упорных

подшипников

Для упорного подшипника нельзя так просто, как для опорного, установить зависимость подачи масла от ско­ рости вращения при выбеге, что обусловлено специфи­ ческими условиями работы упорного подшипника. Трение в упорном подшипнике слагается из двух компонентов: жидкостного трения непосредственно в несущем слое и трения диска о масло. Первый компонент определяется расчетными характеристиками несущего слоя. Если при­ нять, что во время выбега на подшипник будет действо­ вать постоянная по величине нагрузка, то необходимое количество масла для создания несущего слоя с задан­ ной средней температурой будет уменьшаться согласно зависимости

где k$m — расчетный коэффициент (см. табл. П.4—П.9 приложений).

Второй компонент (дисковое трение), как было рас­ смотрено выше, во многом определяется конструкцией и размерами упорного подшипника. Отношение первого компонента ко второму может изменяться от 1/2 до 2/3.

Потери мощности на дисковое трение зависят от куба угловой скорости, что также усложняет решение задачи но определению обобщенной формулы скоростной зави­ симости ограниченной подачи смазки в упорный подшип­ ник. К отмеченному добавляется еще одно обстоятель­ ство— утечки масла из полости вкладыша через уплот­

62

маслоснабжения упорного подшипника все необходимое для смазки и отвода тепла масло прокачивается через резервный бачок, который подсоединен к напорному мас­ лопроводу системы смазки (рис. 12).

Исследованиями ряда авторов (Л. 25] установлено, что во внутренней полости упорного подшипника может возникать разрежение, кото­

ограничительных шайб в сливных окнах вкладыша. Оп­ ределить проходные сечения этих шайб можно следую­ щим способом. Предварительно следует задаться величи­ ной давления масла во внутренней полости вкладыша Ршл и определить по изложенному методу протечки мас­ ла через уплотнения вкладыша qyu. Для обеспечения расчетного расхода масла q через подшипник или одну из его сторон в сливное окно вкладыша должно выхо­ дить количество масла, равное q—qyTl. Тогда искомое се­ чение ограничительной шайбы может быть определено из выражения

Я Яуп

fШ -----

] / "

64