Результат интеллектуальной деятельности: Способ сборки валопровода

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при сборке валопроводов газоперекачивающих агрегатов, в которых роторы соединены парами фланцев. В большей части валопроводы с такими фланцами работают с номинальной частотой вращения до 6000 об/мин или - до 100 Гц.

Такие валопроводы состоят минимум из трех роторов: ротора свободной турбины двигателя, ротора компрессора и соединяющей их трансмиссии. Роторы двигателя и компрессора уравновешиваются и работают на специальных опорных поверхностях (опорах). Эти поверхности при уравновешивании являются балансировочными. Трансмиссии, в отличие от роторов двигателя и компрессора, не имеют собственных опор для работы. Они устанавливаются с использованием специальных поверхностей на фланцах. Трансмиссии состоят из вала и двух фланцев, соединенных крепежом через гибкие элементы.

По п. 4.7 ГОСТ 31320-2006: «…каждый ротор уравновешивают независимо от других роторов валопровода».

Роторы при уравновешивании, проводимом предварительно перед сборкой валопроводов, подвергаются коррекции дисбалансов по ГОСТ 1940-2007 с точностью G2.5, что соответствует допустимому эксцентриситету масс - до 4 мкм - для роторов с указанной частотой вращения.

Согласно прил. А ГОСТ 31320-2006: «…По возможности следует добиться, чтобы погрешности находились в допустимых пределах, определяемых из практики эксплуатации машин разных типов и размеров, прежде чем приступить к попыткам балансировки» (т.е. уравновешиванию).

Разумеется, установить роторы с такой точностью невозможно, поскольку погрешности изготовления присоединительных и установочных поверхностей, а также сборки роторов многократно превышают эти величины. Для роторов компрессоров и силовых (свободных) турбин двигателей взаимные эксцентриситеты балансировочных осей и осей (центров) присоединительных поверхностей составляют не менее 15 мкм, а для трансмиссий с гибкими пластинчатыми элементами - не менее 30 мкм (последняя величина - по заявлениям изготовителей, при этом неоднократно отмечались эксцентриситеты в 65 мкм и более).

Следовательно, даже при соблюдении всех заявленных требований и произвольной сборке таких валопроводов в 2/3 случаев будет наблюдаться увеличение эксцентриситетов масс трансмиссий с максимальным значением до 45 мкм, а в 1/3 случаев - улучшение с минимальным значением в 15 мкм. Отсюда: управляемая сборка валопроводов позволит до 3 раз увеличить точность сборки, что существенно облегчит условия эксплуатации трансмиссий с одновременным снижением центробежных сил (пропорциональная зависимость от эксцентриситета масс и дисбалансов), являющихся для них основным источником вибронагрузок. Одновременно снижается и внешнее дисбалансирующее воздействие трансмиссии на роторы компрессоров, что многократно уменьшает динамическую нагрузку на их подшипники с продлением ресурса работы. Оставшийся эксцентриситет масс устраняется коррекцией монтажных дисбалансов.

Известен способ (по ГОСТ 31320-2006) сборки валопровода, при котором каждый ротор предварительно уравновешивают, соединяют роторы, по возможности, с допустимыми погрешностями эксцентриситетов. Данный способ взят за прототип.

Основным недостатком указанного способа сборки является произвольность направления биений присоединительных поверхностей и дисбалансов роторов при их соединении и низкая вероятность положительных результатов.

Технический результат заключается в повышении точности сборки валопровода с минимизацией эксцентриситетов масс частей трансмиссии за счет управления взаимными положениями эксцентриситетов присоединительных поверхностей всех роторов и коррекции монтажных дисбалансов трансмиссии.

Технический результат достигается тем, что при сборке валопровода, при котором роторы свободной турбины двигателя, компрессора и трансмиссию предварительно уравновешивают, соединяют их с допустимыми погрешностями эксцентриситетов, на роторах и трансмиссии при уравновешивании определяют места максимального радиального биения образующих соединительных фланцев, роторы и трансмиссию соединяют с совмещением мест максимального радиального биения образующих соединительных фланцев; после соединения роторов проводят коррекцию монтажных дисбалансов трансмиссии установкой грузов в наиболее массивных частях вблизи соединительных фланцев.

Признаки являются значимыми:

- определение направлений и маркировка мест максимальных радиальных биений роторов позволяет однозначно зафиксировать положение плоскостей, в которых размещаются эксцентриситеты осей;

- соединение фланцев с совмещением промаркированных мест позволяет минимизировать эксцентриситет осей масс трансмиссии относительно рабочей оси, определяемой осью ротора компрессора;

коррекция монтажных дисбалансов позволяет привести эксцентриситеты масс в соответствие с требованиями ГОСТ 1940-2007, а установка грузов на наиболее массивных частях позволяет сблизить места расположения дисбалансов и их коррекции.

Изобретение поясняется фигурами:

- на фиг. 1 показано наиболее невыгодное положение трансмиссии относительно ротора компрессора,

- на фиг. 2 - наиболее выгодное положение, обеспечивающее сближение положений центров масс роторов.

Способ осуществляется следующим образом.

Каждый ротор валопровода (ротор свободной турбины двигателя 1, ротор компрессора 2 и трансмиссии 3) после сборки уравновешивают с использованием собственных балансировочных поверхностей 4.

Определяют и маркируют места максимального радиального биения соединительных фланцев 5 роторов и соединительных фланцев трансмиссии 6 относительно их балансировочных поверхностей 7.

Роторы компрессора 2 и свободной турбины 1 устанавливают в подшипники на балансировочные поверхности 7, используемые в качестве рабочих.

Соединяют трансмиссию 3 с роторами 1, 2, совмещая места максимального радиального биения соединительных фланцев 5, 6. При этом точность сборки по показателю минимизации эксцентриситетов повышается в случаях уменьшения разницы величин эксцентриситетов (радиальных биений) соединяемых фланцев.

Проводят коррекцию дисбалансов установкой грузов на подготовленные места 8 в наиболее массивных частях на соединительных фланцах, обеспечивая соответствие дисбалансов требованиям ГОСТ 1940-2007. Описание процедуры коррекции приведено в патентах РФ №2372594 и №2554666.

Этим способом дисбалансы уменьшаются при любом количестве фланцевых соединений валопровода.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает повышение точности сборки валопровода при минимизации эксцентриситета масс трансмиссии за счет управления положениями эксцентриситетов присоединительных поверхностей всех роторов и многоплоскостной коррекции остаточных дисбалансов.