+7(499)322-81-32
Показать меню
Скрыть меню

Статьи
Ремонт подшипников скольжения компрессоров с применением газопламенного напыления

Аннотация. В работе предлагается производить ремонт подшипниковых узлов поршневых компрессоров путем предварительного растачивания вкладышей коренных подшипников просевших опор с учетом величины их отклонения относительно первона­чального положения с последующим газопламенным напылением на вкладыши баббита. Разработано приспособление по напылению и подобрано необходимое оборудование. Произведен анализ эффективности предлагаемой технологии.

Введение

Транспортирование и переработка природного газа, производство искус­ственных удобрений, получение пластических масс - вот далеко не полный пере­чень отраслей промышленности, где широко применяются поршневые компрессо­ры, в том числе самые крупные. Большое число поршневых компрессоров требу­ется также для пневматических установок, действующих на различных предприя­тиях страны и на транспорте.

Долговечность, экономичность, надежность, а во многих случаях габариты и веса машин существенно зависят от конструкции, качества изготовления и мон­тажа подшипниковых узлов. Поэтому к подшипниковым узлам предъявляются повышенные требования, обусловленные в первую очередь ростом скоростей вра­щающихся деталей, увеличением статических и ударных нагрузок, действующих на опоры, и необходимостью значительного увеличения надежности опорных узлов.

Применение подшипников качения, несмотря на многообразие их типораз­меров и высокое качество изготовления, оказывается в ряде случаев нерациональ­ным, а иногда и невозможным. В частности, они недостаточно долговечны и надежны при высоких скоростях и динамических нагрузках, не пригодны в тех случаях, когда для удобства монтажа и демонтажа машины нужны разъемные опоры. Используя подшипники качения, не всегда удается удовлетворить требо­вания бесшумности, химической и тепловой стойкости опорных узлов. В подоб­ных условиях рациональное решение может быть найдено при использовании опорных узлов с подшипниками скольжения.

Конструкции опор скольжения непрерывно совершенствуются, разрабаты­ваются нормальные ряды взаимозаменяемых подшипников, уточняются методы расчета, изыскиваются и внедряются в практику новые подшипниковые и смазоч­ные материалы. Опоры скольжения применяют в сепараторах, центрифугах, газо­вых турбинах, шлифовальных станках, компрессорах и других машинах, где ско­рость вращения вала измеряется десятками тысяч оборотов в минуту.

Таким образом, подшипники скольжения смогут конкурировать с подшип­никами качения во многих отраслях машиностроения. В ряде случаев предпочте­ние должно быть отдано именно подшипникам скольжения, так как в отличие от подшипников качения они имеют такие ценные свойства, как, работоспособность в широком температурном диапазоне, стойкость в химически активной среде, виброустойчивость, бесшумность, сохранение работоспособности при недоста­точной смазке, а в специальных конструкциях - даже без смазки.

В статье приведены результаты разработки технологии ремонта коренных подшипников скольжения компрессора, в котором был учтен опыт ремонта и изготовления подшипников скольжения другими производителями.

Актуальность работы

В ОАО «Газпром нефтехим Салават» широко используются компрессоры типа 4НВ-12К-400/290 с опорами скольжения. Компрессор поршневой, двенадцатирядный на оппозитной базе предназначен:

· для сжатия очищенного от углекислого газа (СО2) конвертированного газа с начального давления не более 1,17 МПа до давления нагнетания не более 9,2 МПа секцией TV-1 и подачи его на установку получения смеси оксида углеро­да и водорода (синтез-газа) и технического водорода;

· для сжатия синтез-газа с начального давления не более 9,1 МПа до давле­ния не более 30,5 МПа секцией TV-3.

Одним из основных элементов, определяющим работоспособность нагру­женного компрессора является подшипник скольжения. Как правило, выход из строя коренного подшипника скольжения является причиной остановки компрес­сора, турбины, то есть высокопроизводительного и дорогостоящего оборудова­ния. Причин, по которым происходит выход подшипников скольжения из строя, много. Одной из причин является усадка фундамента компрессора.

Так на картере компрессора произошла усадка фундамента и три опоры коренных подшипников сместились от первоначального положения. В результате уменьшилсяa зазор между вкладышем подшипника и шейкой вала. Это может при­вести к уменьшению толщины масляного слоя и заклиниванию подшипника.

По существующей технологии для ремонта компрессора необходимо вос­становить просевший фундамент до первоначальной отметки и заново перезалить все коренные подшипники компрессора. Такая технология ремонта имеет следую­щие недостатки:

· большие затраты средств и времени на восстановление фундамента;

· необходимость заливки всех подшипников компрессора;

· большие затраты материалов для заливки подшипников.

Кроме этого обычная технология заливки подшипников имеет следующие недостатки:

· нестабильность химического состава баббита;

· расслоение баббита в процессе кристаллизации;

· отслоение баббита от основы;

· дается большой припуск на предварительную механическую обработку;

· большой расход баббита;

· использование опасных и вредных веществ при подготовке к заливке;

· большие затраты времени на подготовку;

· невысокая производительность процесса.

Поэтому возникла необходимость разработки более технологичного про­цесса ремонта компрессора. Авторами статьи предлагается следующая техноло­гия ремонта:

· растачиваются вкладыши коренных подшипников просевших опор с уче­том величины отклонения относительно от первоначального положения;

· производится напыление баббита вкладышей подшипников с помощью технологии газопламенного напыления.

Технология газопламенного напыления по сравнению с обычной техноло­гией наплавки имеет следующие преимущества:

· стабильность химического состава баббита;

· в процессе кристаллизации не происходит расслоения баббита;

· не происходит отслоение баббита от основы;

· дается меньший припуск на предварительную механическую обработку;

· возможно выполнять ремонт местного износа баббитового слоя после предварительного обезжиривания и механообработки без снятия всего слоя за­литого баббита;

· меньший расход баббита;

· высокая производительность процесса;

· незначительное влияние на подложку.

Выбор оптимального варианта технологии ремонта

Для нанесения баббита на вкладыши подшипника скольжения используют как традиционные технологии центробежной и стационарной заливки вкладышей баббитом, так и технологию газопламенного напыления баббита.

При центробежной заливке предварительно выплавляют отработанный баббит. Для этого подшипник помещают в электропечь на специальный поддон и нагревают его примерно до 320 °С. Корпус очищают от грязи, жиров и окислов раствором каустической соды, промывают горячей водой и просушивают. Заливка производится на комплекте оборудования типа КО-2. Нагревают вкладыши в печи ПКН-1.0-180, устанавливают его на станок СЦ 3-1, где под действием центробеж­ных сил происходит заливка баббита, предварительно расплавленного в плавиль­ной печи ПП-06-17.

В случае стационарной заливки ремонт подшипника начинается с выплав­ки отработанного баббита путем нагрева его в печи до 320 °С. Перед заливкой баббита (рис. 1) вкладыши 1 соединяют скобами 2, подогревают до температуры 200...250 °С и устанавливают на асбестовый лист 5. Внутрь корпуса помещают деревянную пробку 3, покрытую листовым асбестом 4. Радиальный зазор между пробкой и корпусом должен быть больше толщины антифрикционного слоя на величину припуска для механической обработки.

РЕМОНТ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ КОМПРЕССОРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ

Рис. 1. Схема сборки корпуса подшипника для заливки баббита

Баббит плавят в открытых тиглях, причем предельная температура нагрева зависит от его марки. Например, наилучшие показатели антифрикционного слоя из баббита Б-83 получают при температуре нагрева 390.420 °С. Перегрев бабби­та приводит к образованию крупнозернистой структуры и ухудшает механические свойства антифрикционного слоя. Для предупреждения окисления поверхность расплавленного баббита покрывают слоем древесного угля. После заливки под­шипник растачивают и пришабривают по рабочему или ложному валу. Благодаря тому, что трущиеся детали делают всегда из разных материалов (валы - из черных металлов, вкладыши - из бронзы или другого сплава), трение значительно снижа­ется.

При методе газопламенного напыления предварительно выплавляют отра­ботанный баббит из подшипника и готовят его корпус так же, как в вышеописан­ных методах.

Для лучшего сцепления баббита с материалом вкладыша его наносят на предварительно напыленный на основу подслой из никель-алюминевого сплава (NiAl). Процесс напыления происходит за счет распыления проволоки в потоке сгорающего в кислороде газа (ацетилена или пропана). Сжатым воздухом рас­плавленный баббит переносится на вкладыш подшипника, где происходит кри­сталлизация и формирование покрытия. Для напыления используется баббитовая проволока марки Б88 как отечественного, так и импортного производства (марки W-970 фирмы FST - аналог Б88).

Применяемая при этом горелка (предложенная М.М. Морозовым) имеет дополнительное воздушное сопло, что обеспечивает интенсивный нагрев поверх­ности подаваемого материала за счет прижатия пламени к распыляемому материа­лу расширяющимся воздушным конусом. Воздух дополнительно ускоряет и дро­бит частицы материала.

На рис. 2 представлена схема универсальной установки для газопламенно­го напыления, которая состоит из: 1 - порошкового распылителя; 2 - проволочно­го распылителя; 3 - порошкового питателя; 4 - бухты проволоки на вращающемся столе; 5 - ротаметров газовых; 6 - газовых баллонов; 7 - фильтра; 8 - ресивера; 9 - воздушного ротаметра; 10 - компрессора.

РЕМОНТ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ КОМПРЕССОРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ

Рис. 2. Схема установки газопламенного напыления

В последнее время применяется современный проволочный газопламен­ный распылитель типа MDP-115 (Российского производства), позволяющий полу­чить качественную наплавку баббита. Распылитель имеет привод от электродви­гателя мощностью 150 Вт и работает на проволоке диаметром 3...3Д7 мм из раз­личных материалов (коррозионно-стойкие и углеродистые стали, латуни, бронзы, баббиты, Al, Cu, Mo, Zn, Sn, Pb, сплавы на никелевой и кобальтовой основах). Производительность по цветным металлам - до 15 кг/ч, по стали и сплавам - до 9 кг/ч, расход кислорода - 50 л/мин, расход ацетилена или пропана - до 20 л/мин. Давление воздуха - 0,5 МПа. Масса распылителя - 4,1 кг. Он может комплекто­ваться автоматической установкой, оснащенной роботизированной системой, бок­сом и пультом дистанционного управления.

После завершения наплавки и проведения предварительной механообра­ботки отсутствие отслоений баббитового слоя от материала вкладыша контроли­руется после методом УЗД.

Таким образом, для ремонта коренных подшипников скольжения компрес­сора 4НВ-12К-400/290 выбран метод газопламенного напыления проволочным га­зопламенным распылителем типа MDP-115.

Описание технологии и приспособлений для ремонта подшипников

Напыление подшипников баббитом выполняется на установке газопламен­ного напыления фирмы «Технологические системы защитных покрытий» [6]. Ус­тановка состоит из: блока управления; пульта дистанционного управления; писто­лета для газопламенного напыления MDP-115; блока газоподготовки; комплекта кабелей и шлангов с обратными клапанами; стола - вращателя деталей.

Блок управления обеспечивает регулирование скорости подачи проволоки и поддерживает ее заданную величину. На экране блока управления высвечивает­ся выбранная скорость. С блока управления может также осуществляться запуск пистолета.

В качестве пистолета для газопламенного напыления выбран пистолет MDP-115, который осуществляет распыление подаваемой проволоки за счет тепла сгорающего в кислороде ацетилена или пропана. Основные части пистолета: элек­тродвигатель привода подачи проволоки; редуктор; механизм прижима проволо­ки; узел подачи газа и воздуха; сопловая часть (рис. 3).

РЕМОНТ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ КОМПРЕССОРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ

Рис. 3. Пистолет для газопламенного напыления MDP-115

В блоке газоподготовки установлены: сдвоенный ротаметр для регулирова­ния расхода кислорода и ацетилена; система подготовки воздуха с масло- и влаго-отделителями, манометром и регулирующими вентилями.

Однопозиционный стол - вращатель деталей имеет электропривод с регу­лируемой частотой вращения и ручное изменение угла наклона оси вращения.

Техническая характеристика стола: грузоподъемность - до 250 кг; диаметр план­шайбы - до 1500 мм; число оборотов планшайбы - 5...300 об/мин.

Перед напылением вкладыши подшипников поочередно помещаются в электрическую печь, нагретую до температуры 350°С, на специальном поддоне и выдерживаются в печи до полного вытекания баббита из вкладышей.

Собранные вкладыши помещаются в специально разработанное приспо­собление с оправкой (рис. 4). Приспособление служит для прочного закрепления подшипников и предотвращения их от проворота после установки их на расточ­ной станок. На расточном станке производится расточка внутреннего диаметра относительно центра.

РЕМОНТ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ КОМПРЕССОРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ

Рис. 4. Приспособление для расточки вкладышей

После расточки вкладыши поступают на напыление. Предварительно вкла­дыши подвергаются абразивно-струйной обработке для получения шероховатости поверхности Rz = 30...60 мкм на нагнетательной установке типа ДСК номера 0,5 по ГОСТ 11964. Режим обработки: давление воздуха - 0,6 МПа, дистанция - 100.150 мм, угол наклона сопла - 60…90°.

Вкладыши в собранном виде устанавливаются в специальное приспособле­ние для напыления подшипников, предотвращающее их проворота после установ­ки на стол - вращатель деталей. Приспособление (рис. 5) состоит из корпуса и двух боковых крышек. При установке вкладышей корпус разбирается на две по­ловинки, которые скрепляются между собой двумя болтами. В нижней части кор­пуса изготовлен паз, в который вставляется штифт, который предотвращает проворот подшипников

РЕМОНТ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ КОМПРЕССОРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ

Рис. 5. Приспособление для напыления вкладышей

Для защиты от напыления торцевых поверхностей вкладышей корпус с бо­ков закрывается крышками при помощи болтов. В связи с разной конструкцией вкладышей, одна боковая крышка имеет две разные конструкции (рис. 6). Для подъема и установки приспособления на стол-вращатель деталей в верхней части имеется рым-болт. Рым-болт после установки приспособления убирается.

РЕМОНТ ПОДШИПНИКОВ СКОЛЬЖЕНИЯ КОМПРЕССОРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГАЗОПЛАМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ

Рис. 6. Конструкции крышек

Вкладыши переносятся в шумозащитную камеру для напыления. Произво­дится обезжиривание поверхности подлежащей напылению с помощью раствори­теля Нефрас С2 80/120 ТУ 38.401-67-108-92 (бензин галоша). Приспособление с вкладышами устанавливается на однопозиционный стол-вращатель деталей. При­способление закрепляется за выступ в крышке патрона стола.

Вкладыши подшипника прогреваются горелкой до температуры 70.80 °С. Во время напыления температура вкладышей контролируется; она не должна пре­вышать 140 °С.

Пистолетом для газопламенного напыления MDP-115 производится напы­ление на подготовленную поверхность вкладышей слой «АЛЮНИК» толщиной

15 ± 0,05 мм. Режим напыления: давление ацетилена - 0,2 МПа, давление кисло­рода - 0,5 МПа, давление воздуха - 0,5 МПа, расход ацетилена - 40 ед, расход кислорода - 44 ед, сопло - СН, дистанция напыления - 90.120 мм, скорость подачи проволоки - 38.42 см/мин, скорость перемещения - 0,5 м/сек, шаг - 3. 4 мм. Регулирование скорости подачи проволоки осуществляется с блока управле­ния.

На следующем этапе производится напыление на слой «АЛЮНИК» слоя бронзы БрАМц 9-2 толщиной: на подшипнике диаметром под напыление 235,4 мм - 1,47 ± 0,05 мм; на подшипнике диаметром под напыление 224,6 мм - 1,07 ± 0,05 мм; на подшипнике диаметром под напыление 224,42 мм - 0,98 ± 0,05 мм. Режим напыления: давление ацетилена - 0,2 МПа, давление кислорода - 0,5 МПа, давление воздуха - 0,5 МПа, расход ацетилена - 40 ед, расход кислорода - 44 ед, сопло - СН, дистанция напыления - 90.120 мм, скорость подачи проволоки - 38.42 см/мин, скорость перемещения - 0,5 м/сек, шаг - 3.4 мм.

В завершение производится напыление на слой бронзы слоя Спрабаббита толщиной 3,0 ± 0,1 мм. Режим напыления: давление ацетилена - 0,2 МПа, давле­ние кислорода - 0,5 МПа, давление воздуха - 0,5 МПа, расход ацетилена - 29 ед, расход кислорода - 29 ед, сопло - СН, дистанция напыления - 120 мм, скорость подачи проволоки - 90.105 см/мин, скорость перемещения - 0,5 м/сек, шаг - 3. 4 мм.

Производится визуальный контроль на отсутствие трещин, сколов, вспучи­вания покрытия. Контролируется толщина покрытия толщиномером и по разме­рам в контрольных точках.

После получения напыленной поверхности, собранные вкладыши устанав­ливаются в приспособление для расточки вкладышей (рис. 4) и на станке произво­дится расточка внутреннего диаметра относительно центра. В завершении расточ­ки выполняется контроль качества напыленного слоя баббита путем внешнего осмотра и цветной дефектоскопии.

Оценка эффективности разработки

Выполнены экономические расчеты и произведен анализ эффективности предлагаемой технологии ремонта подшипников. Определены затраты на изготов­ление разработанных приспособлений, которые составят 18 407,60 рублей. Эконо­мический эффект от использовании предлагаемой технологии ремонта подшипни­ков компрессора типа 4НВ-12К-400/290 составит 680 761,70 рублей.

Выводы

Разработана технология ремонта коренных подшипников скольжения ком­прессора 4НВ-12К-400/290 с применением газопламенного напыления, имеющая такие достоинства:

нет необходимости восстановления фундамента компрессора;

с применением современной технологии газопламенного напыления ре­монту подвергаются только три подшипника из семи;

происходит экономия материалов и сокращается время ремонта, а каче­ство при этом не ухудшается.

Произведены технологические и механические расчеты и выполнены чер­тежи приспособлений для обработки и напыления подшипников, разработана последовательность операций по ремонту подшипников.

Предлагаемые мероприятия могут быть использованы при совершенство­вании технологии ремонта коренных подшипников скольжения на ООО «Ремонт­но-механический завод» ОАО «Газпром нефтехим Салават».

Газиев Р.Р.1, Захаров Н.М., Бабенко А.Ф., Чурагулова А.Г.

Источник информации: http://ogbus.ru/authors/Gaziev/Gaziev_2.pdf


Правила портала и отказ от ответственности
Информационный специализированный ресурс 1podshipnik.ru
Проект B2B-Studio.ru
Перейти к полной версии Перейти к мобильной версии