Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология компрессорного и холодильного машиностроения. Учебное пособие
.pdf
Базы – предварительно обточенные коренные шейки 1 и 2.
Обточка специальным резцом методом врезания. Потом подводится вторая шатунная шейка и переход повторяется (Rz 80). Деталь вала неподвижна, венец станка с резцом вращается. Вал устанавливается на призмы.
Операция 9. Токарная. Деталь устанавливается в центрах токарного станка коротким концом к задней бабке. Обтачивается
короткий конец вала под люнет (Ra 2,5) на длину приблизительно 80 мм. Под проточенный конец вала подводится люнет и отводится задний центр. Подрезается торец короткого конца вала
в окончательный размер от наружной поверхности щеки и вторичная зацентровка. Деталь переустанавливается, и переходы
повторяются для длинного конца вала.
Операция 10. Токарная. Вал устанавливается в центрах токарного станка. Концы коленвала (сначала длинный, потом –
после переустановки – короткий) обтачиваются под вкладыши
специализированного станка для обработки шатунных шеек.
Обточка концов вала выполняется окончательно с точностью по
7 квалитету на длине не менее одного диаметра конца вала.
Операция 11. Токарная. Станок специализированный (МК-
857). Протачиваются шатунные шейки окончательно с припуском на шлифовку 2 – 3 мм на диаметр и подрезаются внутренние плоскости щек.
Операция 12. Токарная. Деталь устанавливается в центрах токарного станка коротким концом к задней бабке. Обтачивается
короткий конец вала по всем заданным размерам (Rа 1,6). Деталь
переустанавливается длинным концом к задней бабке, и аналогичные переходы повторяются.
Операция 13. Слесарная. Размечаются щеки вала (на наружных плоскостях) под фрезерование их боковых поверхностей и
торцев под противовесы. Разметка накернивается.
Операция 14. Фрезерная. Станок вертикально-фрезерный.
Фрезеруются боковые поверхности щек и торцы под противове-
31
сы по разметке (Rz 20).
Операция 15. Термическая. Термообработка коренных и шатунных шеек коленчатого вала. Закалка с последующим отпуском до HRС = 52-62. Режим термообработки в зависимости от
марки применяемой стали.
Операция 16. Пескоструйная (дробеструйная). Очистка вала
от окалины.
Операция 17. Слесарная. Разметка вала под сверление отверстий для смазки (за исключением отверстий для смазки, расположенных на наружных поверхностях коренных и шатунных
шеек) и для крепления противовесов. Разметка накернивается.
Операция 18. Сверлильная. На радиально-сверлильном станке. Сверлятся отверстия для смазки и крепления противовесов
по разметке.
Операция 19. Токарная. Последовательная зачистка центров
до удаления черноты. Установка в трёхкулачковый патрон и
люнет (Rа 1,6).
Операция 20. Шлифовальная. Круглошлифовальный станок.
Деталь устанавливается в центрах длинным концом к передней
бабке. Шлифуются концы вала по всем диаметрам (Rа 0,63).
Шейки вала под вкладыши специального станка шлифуются
точностью под посадку (h6). Припуск на окончательное шлифование 0,6-1 мм на диаметр.
Операция 21. Шлифовальная. Вал устанавливается на специальном круглошлифовальном станке (ХШ-2-02, ХШ-2-01) и
производится шлифование шатунных шеек и галтелей в окончательные размеры (Rа 0,32).
Операция 22. Токарная. Вал устанавливается в центрах токарного станка коротким концом к задней бабке. Протачиваются
канавки (для выхода резьбонарезного резца), протачивается место под резьбу, нарезается резьба. Вал переустанавливается и
нарезается резьба с другого конца вала.
Операция 23. Шлифовальная. Деталь устанавливается в цен-
32
трах круглошлифовального станка длинным концом к задней
бабке. Производится окончательное шлифование концов вала по
всем диаметрам и радиусов переходов от одного диаметра к
другому (Rа 0,2).
Операция 24. Слесарная. Размечаются отверстия для смазки,
расположенные на наружных поверхностях коренных и шатунных шеек и шпоночные канавки. Разметка накернивается.
Операция 25. Сверлильная. На радиально-сверлильном станке
сверлятся все отверстия по контуру вала по разметке.
Операция 26. Фрезерная. Станок вертикально-фрезерный.
Фрезерование шпоночных канавок по разметке.
Операция 27. Слесарная. Нарезка резьбы под смазку в отверстиях на шейках.
3.2. Технология изготовления валов центробежных ком-
прессоров
Валы центробежных компрессоров подразделяются на:
- жесткие – работающие при числе оборотов ниже критиче-
ского (критическое число оборотов – число оборотов, совпадающее с частотой собственных колебаний роторов).
- гибкие – работающие при числе оборотов выше критическо-
го.
Вал центробежного компрессора имеет многоступенчатую
форму, весьма выгодную по прочности, так как она приближается к форме вала равного сопротивления изгибу.
Посадочные поверхности вала обрабатываются по 6-8 квалитетам точности с качеством поверхности Rа 0,32 (для рабочих
шеек под подшипники) и Rа 1,25 (шеек под посадку рабочих колес).
Овальность и конусность шеек допускается не более половины
допуска на диаметр.
Валы центробежных компрессоров изготавливаются из углеродистых и легированных сталей марок 40, 45, 40Х, 20Х13 и др.
33
Заготовки – поковки, выполняемые методом свободной ковки на
молотах или прессах. Заготовки подвергаются термообработке –
нормализации и закалке посадочных шеек под подшипники.
Типовой план механообработки вала состоит из следующих
этапов:
- подготовка базы (подрезка торцов и зацентровка);
- проточка и шлифование шеек под монеты;
- предварительная токарная обработка вала;
- термообработка для снятия внутренних напряжений;
- получистовое обтачивание вала;
- закалка шеек вала ТВЧ;
- правка вала;
- окончательное обтачивание вала;
- фрезерование шпоночных канавок;
- шлифование посадочных шеек в окончательные размеры.
Содержание этапов механообработки валов центробежных
компрессоров по существу аналогично их содержанию для механообработки коленчатых валов (исключая обработку шатунных шеек и щек).
3.3. Технология изготовления роторов винтовых компрес-
соров
Ротор винтового компрессора представляет собой деталь с
винтовой нарезкой специального профиля.
Роторы небольших винтовых компрессоров (диаметр ротора
от 125 до 400 мм и длина 500 мм) изготовляют цельноковаными
из обычных низколегированных сталей (типа 40Н, 40Х, поковки), чугуна (СЧ 32 – литье) и нержавеющих сталей в том случае,
когда перекачиваемый газ химически активен или по условиям
эксплуатации требуется кислотная промывка компрессора
(1X17Н2). Крупные роторы (диаметр ротора порядка 1000 мм и
более и длиной 1500 – 1800 мм) выполняют составными из центральной лопастной части и двух коротких валов, запрессован-
34
ных с обоих торцов. Заготовками для роторов обычно служат
≈
поковки, полученные горячей объемной штамповкой.
Специфическую проблему в обработке роторов этих компрессоров составляет технологический процесс нарезания винтовых зубьев.
Винтовые зубья роторов теоретически могут быть нарезаны
по любому из методов, применяемых для нарезания зубчатых
колес крупного модуля: строгание профильным резцом, фрезерование пальцевой фрезой, фасонной дисковой или червячной
фрезой.
Практически эти методы неприемлемы, так как для роторов
винтовых компрессоров характерны большая высота зуба (
50-70 мм) и малое число зубьев (≈4÷6) при относительно небольшом шаге винтовой линии. Длина линии резания весьма
значительна, а условия резания неблагоприятны (большие усилия резания). Для достижения наименьших зазоров в зацеплении
роторов и, следовательно, наименьших утечек газа при работе
компрессора необходимо обеспечить при обработке высокую
точность профиля зубьев, соответствие угла подъёма зубьев ведущего и ведомого роторов и концентричность расположения
зубьев.
Точность размеров основных поверхностей роторов лежит в
пределах 6-7 квалитетов при качестве Rа 1,25-Rа 2,5. Точность
геометрической формы посадочных поверхностей ротора не более 0,5 допуска на диаметральные размеры. Допуски радиального биения посадочных шеек ротора не более 0,01 мм, наружного
диаметра винтовой части ротора относительно оси центров не
более 0,03 мм, отклонение от перпендикулярности торцев винта
относительно посадочных поверхностей под подшипники качения не более 0,01 мм.
Основные этапы типового плана механообработки ротора следующие:
- предварительная и окончательная обточка цельнокованого
35
ротора по наружному диаметру и торцам;
- шлифование по наружному диаметру и цапфам;
- фрезерование зубьев;
Фрезерование (шлифование) зубьев производится дисковой
фасонной фрезой (шлифовальным кругом) на специальном
станке фирмы «Холройд».
Указанный станок рассчитан на высокопроизводительное
фрезерование при больших сечениях стружки.
Значительные усилия резания воспринимаются массивной
станиной станка. Суппорт станка (с изделием) имеет 12 продольных подач от 25 до 150 мм/мин и перемещается вдоль направляющих с помощью неподвижного трехзаходного винта,
находящегося в зацеплении с вращающейся маточной гайкой
суппорта. Ротор вращается в опорах станка электродвигателем
мощностью 10 л.с. через набор сменных зубчатых передач, определяющих шаг винтовой нарезки. Установка ротора на следующий зуб производится поворотом вручную от делительного
приспособления при расцепленных сменных зубчатых колесах.
Фрезерная головка вращается электродвигателем 15 л.с. через
коробку скоростей, которая обеспечивает 9 скоростей вращения
шпинделя (от 19 до 112 об/мин). На станке можно обрабатывать
роторы общей длиной до 2,4 м. Целесообразно фрезерование
зубьев ротора производить начерно и начисто. После чернового
фрезерования крупные роторы подвергаются термообработке
для снятия напряжений.
Всем методам механообработки роторов винтовых компрессоров присущи следующие недостатки:
- большой съем металла, уходящего в стружку;
- высокая стоимость проектирования и изготовления оснаст-
ки.
Снижение механообработки винтовых зубьев (или вообще
исключение) за счет применения прецизионного литья, как например, в производстве литых турбинных и компрессорных ло-
36
паток; применением наборных, пластинчатых роторов (из тонкого литейного материала штампуют пластины, конфигурация
которых соответствует торцевому сечению ведущего или ведомого роторов). Пластины снабжены центральным посадочным
отверстием со шпоночным выступом. Центральная втулка, на
которую насаживаются пластины, имеет винтовой шпоночный
паз. Таким образом, после сборки пластин на втулке образуется
ротор с винтовыми зубьями. Требуется снятие лишь незначительного количества металла для устранения мелких уступов.
4. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЦИЛИНДРОВ
КОМПРЕССОРОВ
Назначение и конструктивно-технологическая классификация
цилиндров
В цилиндрах поршневых компрессоров происходит рабочий
процесс – сжатие газа. От качества изготовления цилиндров зависит длительность и надежность работы пары цилиндрпоршень.
В воздушных и газовых компрессорах применяются цилиндры четырёх видов:
- блоки двухцилиндровые одноступенчатые одностороннего
действия:
диаметр зеркала цилиндра 300-1500 мм;
длина цилиндра до 800 мм;
вес обработанного цилиндра до 15000 кг;
- цилиндры средних и малых размеров (кованые стальные и
литые чугунные) одностороннего действия:
диаметр зеркала цилиндра 30-80 мм;
длина цилиндра 200-350 мм;
вес обработанного цилиндра 20-50 кг;
-двухцилиндровые чугунные блоки одностороннего действия:
диаметр зеркала цилиндра 150-300 мм;
длина цилиндра 450-800 мм;
37
вес обработанного цилиндра 90- 50 кг;
- двухцилиндровые чугунные блоки двухстороннего дейст-
вия:
диаметр зеркала цилиндра 100-400 мм;
длина цилиндра 300-640 мм;
вес обработанного цилиндра 100-1500 кг.
Технические требования к изготовлению
Зеркало цилиндра должно иметь правильную форму и чистую
поверхность, диаметр его должен быть выдержан в пределах допуска.
К зеркалу цилиндра предъявляются следующие требования:
- правильное положение оси зеркала цилиндра по отношению
к опорным поверхностям, а в блоках также и взаимная параллельность осей (непараллельность не более 0,015 мм на 100 мм
длины поршня);
- цилиндричность поверхности (овальность и конусность не
более половины допуска на диаметр);
- качество поверхности при диаметре до 600 мм Rа 0,63, при
диаметре свыше 600 мм Rа 1,6;
- диаметр зеркала цилиндра до 300 мм обрабатывается по 7
квалитету, свыше 300 мм – по 9 квалитету;
- неперпендикулярность привалочной плоскости цилиндра к
оси зеркала не более 0,02 мм на 100 мм радиуса;
- твердость торцевых поверхностей цилиндров НВ = 190-241;
- цилиндры должны быть прочными и плотными. При гидро-
испытании давлением воды, равным полуторному рабочему
давлению в течение 5 мин нарушение прочности и плотности
цилиндров не допускается.
В местах отдельных очагов течи на необработанной поверхности в рубашках цилиндров допускается исправление дефектов
путем заварки, постановки ввертышей, а при появлении запотевания – путем пропитки бакелитовым лаком;
38
- на рабочей поверхности цилиндров, блоков цилиндров, на
уплотнительных поясках клапанных гнезд раковины не допускаются;
- за пределами рабочей поверхности цилиндров, блоков цилиндров допускаются одиночные чистые газовые раковины в
количестве не более 5 штук и глубиной до 10 % толщины стенки;
- на других обработанных поверхностях цилиндров, блоков
цилиндров и корпусов цилиндров допускаются без исправления
раковины диаметром до 3 мм и глубиной не более 15 % толщины стенки, общей площадью не свыше 2 % от площади данной
поверхности, если они не снижают прочности деталей и не
ухудшают товарного вида детали;
- на необработанных поверхностях цилиндров, блоков цилиндров и корпусов цилиндров допускаются без исправления раковины диаметром до 5 мм, глубиной до 0,25 толщины стенки на
площади 3 % поверхности, если они не снижают прочности деталей;
- на окончательно обработанных поверхностях цилиндров заварка не допускается.
Материалы и виды заготовок
Цилиндры и блоки воздушных, газовых и холодильных компрессоров изготавливаются из чугуна СЧ 21, цилиндры специальных газовых компрессоров высокого давления – из конструкционной углеродистой стали Ст 35 и Ст 45. В некоторых
конструкциях газовых компрессоров высокого давления в целях
увеличения антикоррозионной стойкости зеркала цилиндров
применяют нержавеющую сталь 3Х13. Цилиндры, изготавливаемые из стали 45, проходят термообработку до НВ = 197-241.
Формовка и отливка цилиндров более сложна по сравнению с
формовкой и отливкой других деталей компрессоров (большой
вес до 20 тонн и сложная конфигурация).
39
Отливки цилиндров должны быть тщательно очищены от
формовочной земли, обрублены от наплывов металла и очищены путем пескоструйной или дробеструйной обдувки. Внутренние полости (водяные) цилиндра после очистки их от стержневой земли должны быть продуты воздухом и промыты водой.
Испытание отливок цилиндров на твердость производится
после отрезки прибыли с двух противоположных сторон (НВ =
190-241).
Испытание чугуна на изгиб производится на образцах, отлитых отдельно от детали, но из того же ковша.
При наличии в отливках дефектов на нерабочих местах (раковины, рыхлости) допускается их исправление путем удаления
дефектных мест вырубкой или постановкой ввертышей. Все чугунные отливки подвергаются искусственному старению.
Типовой технологический план механообработки двухцилиндрового чугунного блока одностороннего действия
Заготовка – чугунная отливка, прошедшая термообработку –
искусственное старение и испытание на прочность и герметичность.
Операция 1. Фрезерная. Фрезерование верхней А и нижней Б
плоскостей и двух фланцев В и Г под патрубки на (Rz 40) четырёхшпиндельном продольно-фрезерном станке. Все четыре
плоскости обрабатываются одновременно с одной установки детали. В качестве базовых поверхностей при установке блока в
специальном приспособлении приняты наружные поверхности
(▼ – условное обозначение базовых поверхностей) и наружная
сторона фланца привалочной плоскости (рис. 4.1).
Операция 2. Сверлильная. Сверление, цековка и развертывание всех отверстий (D и E – 2 отверстия) в привалочной плоскости. Операция выполняется на радиально-сверлильном станке по
накладному кондуктору, который устанавливается по наружному контуру фланца привалочной плоскости. Установочная база
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]