Турбокомпрессор ТКР-23 дизеля М-756 тепловоза
4
Содержание
1. Устройство и ремонт системы наддува отработанных газов дизеля М -756
1.1 Турбокомпрессор
1.2 Разборка
1.3 Дефектация
1.4 Ремонт
1.5 Сборка
1.6 Впускные коллекторы
1.7 Разборка и дефектация
1.8 Ремонт и сборка
1.9 Выпускные коллекторы
1.10 Разборка и дефектация
1.11 Ремонт и сборка
2. Промывка секций холодильника
3. Организация ремонта
4.0 Приемка в ремонт
5.0 Разборка, подготовка к ремонту
5.1 Очистка деталей от загрязнений
6. Техника безопасности при ремонте системы надува и выпуска газов дизеля М-756
6.1 Требования безопасности во время работы
6.2 Требования безопасности в аварийных ситуациях
6.3 Требования безопасности по окончании работ
7. Организация рабочего места ремонта турбокомпрессора
8. Перечень используемого оборудования
9. Расчет стоимости рабочей силы при ремонте турбокомпрессора
Список литературы
1. Устройство и ремонт системы наддува отработанных газов дизеля М -756
1.1 Турбокомпрессор
Турбокомпрессор предназначен для повышения давления воздуха, нагнетаемого в цилиндры дизеля с целью увеличения мощности дизеля и улучшения теплового процесса.
Воздух сжимается центробежным компрессором, получающим энергию от центростремительной газовой турбины, работающей в импульсном потоке выпускных газов дизеля. Газ к турбине подводится по четырем трубопроводам от разделенных выпускных коллекторов. Каждый коллектор объединяет три цилиндра.
Турбокомпрессор
4
При соответствующей регулировке фаз газораспределения в момент перекрытия клапанов давление нагнетаемого воздуха выше давления выпускных клапанов газов перед турбиной, что обеспечивает продувку цилиндров, лучшую их очистку, увеличивая тем самым коэффициент полезного действия дизеля.
В турбокомпрессоре три основных узла: центробежный компрессор, центростремительная турбина и корпус подшипников, в которых устанавливается вал турбокомпрессора. Центробежный компрессор состоит из полузакрытой крыльчатки корпуса с вставкой и входного патрубка, изготовленных из алюминиевого сплава. Колесо компрессора 9 установлено на шлицевой конец вала ротора 10, затянуто гайкой 6 и застопорено шайбой. Безлопаточный диффузор компрессора образован торцовыми стенками корпуса подшипников 11 и вставкой 8. Корпус компрессора 7 имеет улитку с двумя подводами воздуха к всасывающим коллекторам дизеля и крепится шпильками к корпусу подшипников. Впускной патрубок компрессора 3 крепится на фланце корпуса компрессора.
Рабочее колесо турбины 20 полуоткрытого типа с радиальными лопатками, изготовлено методом точного литья из жаропрочной стали и закреплено на валу сваркой. Корпус турбины 12, отлитый из жаропрочного чугуна, имеет фланцы со шпильками для крепления газоподводящих и выпускного патрубков 15. Сопловой венец 13 изготовлен из жаропрочной стали.
В корпусе подшипников 11, отлитом из алюминиевого сплава, запрессована стальная втулка 24, в которую с зазором вставлены плавающие бронзовые втулки 21, выполняющие роль скользящих опорных и упорных подшипников ротора турбокомпрессора.
Ротор турбокомпрессора, т. е. вал с собранными на нем колесами турбины и компрессора, перед установкой в корпус подшипников подвергается динамической балансировке.
По трубке от наружного масляного трубопровода дизеля масло поступает к подшипникам (по сверлению в их корпусе), а оттуда сливается в нижнюю часть кронштейна турбокомпрессора и в нижний картер дизеля. Подшипники от газовой и воздушной полостей турбины и компрессора отделяют лабиринтные уплотнительные кольца 14 и 25. Корпус подшипников охлаждается водой, которая поступает во внутреннюю полость корпуса через два боковых отверстия 19 и отводится через патрубок 18, расположенный в верхней части корпуса.
Выпускной патрубок 15 в центре имеет резьбовое отверстие 16 для замера давления газа за турбиной, а внизу отверстие с фланцев и шпильками для подсоединения трубы, отводящей несгоревшие продукты в газах. Снаружи на выпускной патрубок установлен экран 17.
Кронштейн представляет собой отливку из алюминиевого сплава с центрирующим пояском и фланцем для крепления к картеру дизеля. На опорный фланец сверху кронштейна устанавливают турбокомпрессор, который крепят лапами 10 к раме дизеля. В расточке центральной части кронштейна установлен стакан 2 с подшипниками и валом 4 дополнительного отбора мощности для привода вспомогательных агрегатов тепловоза. Вал дополнительного отбора мощности соединен с коленчатым валом дизеля рессорой 6. Стакан подшипников закрыт крышкой 5 с сальником. В крышке 5 и в стакане 2 имеется сверление для подвода масла из магистрали дизеля.
В верхней части кронштейна замкнутые полости А сообщаются отверстием 7 с картером дизеля. Полости А через отверстия Б подсоединены к трубам отсоса газов из картера. Кронштейн сбоку имеет фланец со шпильками для установки патрубка 11 слива масла из турбокомпрессора в нижнюю часть и далее по отверстию Б в нижний картер дизеля. Отверстие 9 с другой стороны кронштейна служит для замера давления в картере дизеля.
1.2 Разборка
Перед разборкой турбокомпрессор тщательно очищают от грязи, отмечая следы подтеканий масла, воды, утечки газов или воздуха. Снимают впускной патрубок компрессора 3, выпускной патрубок турбины 15 и экран 17. Проверяют метки взаимного расположения корпусов турбины 12, компрессора 7 и подшипников 11; при отсутствии меток перед разборкой ставят их.
Отвернув гайки крепления, снимают корпус компрессора с помощью трех отжимных винтов, устанавливаемых в отверстия во фланце корпуса подшипников, а затем кольцо диффузора с прокладкой. Турбину снимают с помощью трех винтовых домкратов, прилагаемых к каждому турбокомпрессору как специальный инструмент.
Кронштейн турбокомпрессора
Кронштейн турбокомпрессора
Затем снимают сопловой венец 13 и колесо компрессора 9, предварительно отвернув гайку 6. Перед снятием колеса компрессора, если нет меток на колесе 9 и на валу ротора 10, наносят их. После этого снимают уплотнительное кольцо 25, поставив метку на наружную торцовую поверхность кольца, если ее нет. Проверяют также метки на уплотнительном кольце компрессора, установленного на валу ротора, после чего снимают это кольцо.
Вынимают ротор из корпуса подшипников и обе бронзовые втулки; при отсутствии меток на втулках, определяющих расположение втулок в корпусе подшипников, наносят их на наружную цилиндрическую поверхность упорного буртика втулки. Отвертывают винты крепления уплотнительного кольца турбины 14 и снимают его, поставив метки на наружную торцовую поверхность кольца. Стальную втулку 24, заглушки и стопоры из корпуса подшипников и корпуса турбины разрешается выпрессовывать только в случае обнаружения дефектов. С выпускного патрубка 3 снимают тяги 29 и 31, рычаги / и 30, заслонку 2 и разбирают их.
После разборки все детали турбокомпрессора тщательно очищают и промывают, особенно лабиринтные уплотнения колеса турбины, компрессора, масляные и воздушные каналы в корпусе подшипников. Колеса турбины и соплового венца очищают от нагара неметаллическими скребками во избежание механических повреждений лопаток колеса турбины и разбалансировки ротора. Для размягчения нагара рекомендуется ротор погрузить на 1--1,5 ч в ванну с дизельным топливом. Поверхности экранов очищают от нагара с обеих сторон и протирают салфеткой, смоченной в бензине. После промывки все детали обдувают чистым сухим воздухом и направляют на дефектацию.
Схема зазоров турбокомпрессора
1.3 Дефектация
Осматривают корпус компрессора, турбины, патрубки. Если обнаружены трещины на корпусе турбины, компрессора и подшипников, -- эти детали заменяют.
Водяную и масляные полости подшипников опрессовывают водой. При обнаружении течи между водяной и масляной полостями корпус подшипников бракуют.
Затем осматривают подшипники, плавающие втулки ротора турбокомпрессора. На рабочих поверхностях втулок не допускаются трещины, задиры и прижоги. Износ втулок определяют микрометрическим обмером. При наличии дефектов или увеличении зазоров более допустимых втулки меняют. Особое внимание необходимо обращать на чистоту масляных и воздушных каналов в корпусе подшипников, а также на чистоту и износ лабиринтных уплотнений колеса турбины и компрессора.
При промывке масляных, воздушных и газовых каналов в корпусах подшипников и турбины заглушки вывинчивают только в случае обнаружения дефектов этого соединения.
Ротор турбокомпрессора при номинальных оборотах дизеля развивает свыше 20 тыс. об/мин, поэтому при дефектации колеса компрессора и турбины проверяют люминесцентным способом или очень тщательно осматривают с помощью многократной лупы. Необходимо обратить особое внимание, нет ли трещины на диске турбины и лопатках. Колесо компрессора или турбины с трещинами заменяют новыми. Обнаруженные на колесах компрессора или турбины риски, царапины, забоины зачищают и тщательно полируют, так как они служат концентраторами напряжений и при работе могут быть причиной разрушения колес.
Основные допуски в сопряжениях деталей турбокомпрессора
1.4 Ремонт
Трещины на корпусе компрессора, впускном и выпускном патрубках в количестве не более трех и длиной не более 40 мм заваривают, тщательно зачищают, особенно внутренние поверхности. Герметичность сварочных швов проверяют, наливая керосин. Течи и отпотевание не допускаются. Трещины на корпусе турбины и корпусе подшипников варить не разрешается.
Для устранения течи воды через свищи в наружных доступных местах корпуса подшипников допускается установка гужонов. В месте свища (толщина стенки должна быть до 4 мм) высверливают отверстие, нарезают резьбу (не более 8 мм) и ставят резьбовую заглушку из алюминиевого сплава, которая зачищается заподлицо со стенкой и аккуратно расчеканивается. После постановки гужона корпус подшипников опрессовывают водой при температуре 70--80° С и давлении 4 кГ/см* в течение 5 мин. Течи и отпотевание не допускаются. Заварка свищей на корпусе подшипников не разрешается.
Плавающие втулки в корпусе подшипников заменяют: при наличии трещин, задиров, прижогов, а также износа выше допустимых. Дефектные втулки заменяют на ремонтный комплект, прилагаемый к каждому турбокомпрессору, или изготовив новый комплект, который должен удовлетворять следующим техническим требованиям по зазорам: радиальный зазор по внутреннему диаметру втулки 0,09--0,114 мм, радиальный зазор по наружному диаметру втулки 0,2--0,25 мм.
В корпус подшипников с ремонтными втулками устанавливают ротор в сборе с колесом компрессора и проверяют плавность его вращения во втулках, а также прилегание по краске торцов ротора и уплотнительного кольца к торцам плавающих втулок. Отпечаток по краске должен быть по всей окружности торца втулки. При плохом прилегании необходимо подшабрить торец втулки и после этого замерить осевой разбег ротора в корпусе подшипников^ который должен быть в пределах 0,25--0,35 мм.
Зазоры лабиринтных уплотнений колеса компрессора и турбины, а также зазоры между лопатками колеса компрессора и турбины с корпусом турбокомпрессора должны быть в пределах, указанных в таблице 1. Обнаруженные на колесах компрессора или турбины риски, царапины, забоины тщательно зачищают. Заварка или местная подварка отдельных дефектов колеса компрессора или турбины не разрешается.
Динамическую балансировку ротора выполняют до небаланса 1 Гсм в три этапа:
балансировка ротора без колеса компрессора;
балансировка колеса компрессора на оправке (допускается балансировка колеса компрессора на валу ротора); балансировка ротора в сборе.
Металл снимают с балансировочных поясков и лопаток колес турбины и компрессора. После окончания балансировки ротора и проверки биения элементов колес компрессора и турбины на торцах колеса компрессора и вала ротора ставят клеймо спаренности. Метод нахождения небаланса определяется типом применяемого балансировочного станка и излагается в инструкции, прилагаемой к станку.
Динамическая балансировка ротора -- наиболее ответственная операция в ремонте турбокомпрессора, от качества выполнения которой зависит долговечность его работы.
1.5 Сборка
У всех деталей и узлов турбокомпрессора, тщательно промытых в бензине и обдутых сжатым воздухом, необходимо еще раз проверить наличие меток взаимного расположения корпусов турбины, компрессора и подшипников.
Вначале в корпус подшипников согласно меткам ставят бронзовые (плавающие) втулки 21, затем кольцо уплотнительное 14 турбины; затягивают и крепят винты крепления. Вставляют ротор в корпус подшипников, а уплотнение компрессора -- на вал ротора. На корпус подшипников ставят уплотнительное кольцо 25 с бумажной прокладкой, затягивают винты крепления и кернят.
Все винты ставят на герметике.
Надевают колесо компрессора 9 на шлицевую часть вала ротора, ставят новую стопорную шайбу под гайку крепления колеса компрессора (применять стопорные шайбы, бывшие в работе, не разрешается). Завернув гайку 6 крепления колеса компрессора до упора в шайбу, устанавливают сопловой венец 13 в корпус турбины.
Проверяют осевой разбег ротора, зазоры в лабиринтных уплотнениях, зазоры межу лопатками колеса компрессора и турбины с корпусом турбокомпрессора.
Корпус турбины 12 ставят на корпус подшипников //, затягивают и контрят все гайки крепления.
Установив кольцо диффузора с резиновой прокладкой, корпус компрессора 7 закрепляют на корпусе подшипников.
Затем на корпус компрессора ставят впускной патрубок 3 (с прокладкой) в сборе, а на корпус турбины -- выпускной патрубок 15 (с прокладкой) и экран 17, плотно укрепив их гайками. На впускной патрубок монтируют систему тяг, рычагов и заслонку.
1.6 Впускные коллекторы
Впускные коллекторы служат для подачи воздуха от компрессора в цилиндры дизеля. Для более равномерного распределения воздуха коллекторы правого и левого моноблоков соединены дюритовыми шлангами. Коллектор изготовлен из листовой стали и состоит из трубы, к которой приварены двенадцать патрубков, по два на каждый цилиндр. Каждая пара патрубков имеет общий фланец для крепления коллектора (шпильками) к фланцам головки моноблока. Между фланцами коллектора и фланцами моноблока установлены паронитовые прокладки. Дюритовый шланг 4 стянут тремя хомутами 1, средний из которых предназначен для разгрузки шланга от давления воздуха. На каждом впускном коллекторе приварены шесть бонок -- по одной против каждого цилиндра. Сквозные резьбовые отверстия в бонках предназначены для заливки масла при консервации дизеля. Резьбовые отверстия бонок закрываются пробками 3.
Впускные коллекторы
1.7 Разборка и дефектация
Все дюритовые соединения (шланги, хомуты и пробки) снимают с коллекторов. Дюритовые шланги при ремонте дизеля рекомендуется заменить новыми, остальные детали очистить и направить на дефектацию.
Перед дефектацией впускных коллекторов необходимо установить причину, по которой они были направлены для ремонта.
Затем определяют пригодность коллекторов к дальнейшей эксплуатации, а также объем и характер ремонтных работ. Герметичность проверяют опрессовкой водой, температура которой должна быть 70--80° С, а давление 3 кГ/см? (в течение 5 мин). Течи и отпотевание не допускаются.
1.8 Ремонт и сборка
Трещины на впускных коллекторах заваривают газовой сваркой. При этом необходимо обеспечить непрерывный шов постоянного сечения, не допуская прижогов и шлаковых включений. После сварки шов зачищают металлической щеткой, вмятины разрешается устранять деревянным молотком.
После правки проверяют на макете совпадение отверстий фланцев впускного коллектора со шпильками на головке моноблока. Прилегание фланцев коллекторов проверяется на плите с помощью щупа. Общий прогиб коллектора допускается до 0,3 мм, а местное неприлегание фланцев -- не более 0,25 мм. После ремонта коллектор опрессовывают.
При сборке во все резьбовые отверстия бонок ставят пробки 3. Дюритовые шланги 4 и хомуты / на коллекторы устанавливают при монтаже коллекторов на дизеле.
1.9 Выпускные коллекторы
По выпускным коллекторам дизеля М756 отработавшие газы из цилиндров дизеля поступают в газовую турбину турбокомпрессора.
На этом дизеле установлены два левых и два правых коллектора, каждый из которых объединяет выпуск отработавших газов из трех цилиндров. Выпускной коллектор первой группы цилиндров 9, коллектор второй группы цилиндров 4 отлиты из алюминиевого сплава и имеют двойные стенки, образующие водяные полости, по которым циркулирует охлаждающая вода.
Выпускной коллектор второй группы цилиндров имеет экранирующую трубу 3, направляющий патрубок 1 и патрубок 5, перепускающий отработавшие газы в верхний канал коллектора первой группы цилиндров. два газовых канала, экранированных жаропрочными трубами 12 и 13. Со стороны коллектора второй группы цилиндров газовый канал 1-, 2-, 3-го цилиндров закрыт направляющим патрубком 14. Для компенсации теплового расширения впускной системы и обеспечения уплотнения газовых каналов в месте соединения нижнего колена с верхним стоят четыре уплотнительных кольца 27. Снаружи соединение закрыто дюритовым шлангом 24 с двумя хомутами 25. Перепускные стаканы 28 уменьшают перетекание газа между каналами.
Выпускные коллекторы
Выходящая из головки моноблока вода по трубе 16 поступает в водяную-полость коллектора второй группы цилиндров 4, откуда по двум перепускным патрубкам 7 в водяную полость коллектора первой группы цилиндров 9, а затем по трубе 10 в водяную полость верхнего колена 26. Из верхнего колена в нижнее вода поступает по патрубкам 18 и отводится из нижнего колена по трубе 30 в средний корпус газовой турбины. Из выпускной системы она сливается через сливные краники 29, а воздух при заполнении системы водой выпускается через кран 20. На неохлаждаемые патрубки турбины установлены экраны 23 для предохранения дюритовых шлангов выпускных колен от воздействия высокой температуры.
