ХКМ Мальгина 1. I холодильные машины глава принципы искусственного охлаждения

• Название: I холодильные машины глава принципы искусственного охлаждения
• Анкор: ХКМ Мальгина 1.doc
• Дата: 15.05.2018
• Размер: 24.08 Mb.
• Имя файла: ХКМ Мальгина 1.doc
• Тип: Документы; #19288
• страница: 8 из 16

Шток. Его применяют в горизонтальных крейцкопфных компрессорах для соединения поршня с крейцкопфом. С крейцкопфом шток закреплен на резьбе или болтами, а с поршнем — поршневой гайкой (см. рис. ,г). Шток изготовляют из конструкционной углеродистой стали Ст.40 или Ст.45. Поверхность его цементируют и шлифуют.

Крейцкопф. Он предназначен для соединения штока с шатуном, совершает возвратно-поступательное прямолинейное движение и состоит из корпуса 1 и двух башмаков 2 (рис. ). Между корпусом и башмаками размещен набор прокладок 3 для выверки зазоров. Форма скользящей поверхности башмака, а следовательно, и направляющих цилиндрическая.

Крейцкопф соединен со штоком болтами с корончатыми гайками 6, зафиксированными от проворачивания. Корпус крейцкопфа отливают из стали, а башмаки — из серого мелкозернистого чугуна или из стали с баббитовой заливкой. Палец крейцкопфа изготовляют из углеродистой стали Ст.20 и Ст.45 или хромистой 20Х и 40Х. Для придания твердости палец цементируют, закаливают и шлифуют до 9-го класса чистоты. Поверхность пальца обрабатывают по 1-му и 2-му классам точности.



Рис. . Крейцкопф аммиачного горизонтального компрессора:

1 — корпус; 2 —башмаки; 3— прокладка; 4 и 5 —шайбы; 6 — корончатая гайка для крепления шгока; 7 — шток.
Шатун. Он соединяет коленчатый вал с поршнем или с крейцкопфом и представляет собой стержень 1 с головками по концам, одна из которых неразъемная 2, а другая разъемная 3 (рис. , а). Разъем может быть прямой (перпендикулярный оси стержня) и косой. Разъемная головка заливается баббитом 7, либо имеет вкладыш, залитый баббитом, закрепляется на коленчатом валу шатунными болтами 4 с корончатыми гайками 5. Между половинками головки шатуна с каждой стороны закладывают набор тонких регулировочных прокладок 6. При небольшом износе баббита можно снять часть прокладок и восстановить прежний зазор между валом и внутренней поверхностью головки шатуна (так называемая перетяжка подшипника). В компрессорах новых моделей ставят тонкостенные баббитовые вкладыши. Такой вкладыш имеет два слоя стальной ленты толщиной 0,25 мм, покрытой слоем баббита толщиной 1,7 мм. В этом случае набор регулировочных прокладок не ставится.

Закрытая головка в бескрейцкопфном компрессоре имеет впрессованную бронзовую втулку 8 и соединена с поршнем поршневым пальцем. Наибольшее применение находят плавающие пальцы, свободно вращающиеся в отверстии поршня и во втулке шатуна. От осевого перемещения они ограничены пружинящими кольцами или пробками из антифрикционных материалов.

В некоторых моделях малых компрессоров используют бронзовые или алюминиевые шатуны с двумя неразъемными головками (рис. ,б). Таким шатунам соответствует прямой вал с эксцентриком (рис. , г).

К шатунным подшипникам масло подается по каналам 9 и 10 (см. рис. ,а), а при принудительной (насосной) смазке к нижним головкам — по сверлениям в валу компрессора.




Рис. . Детали кривошипно-шатунного механизма:

а—шатун с нижней разъемной головкой: 1 — стержень;

2 — неразъемная головка; 3 —разъемная головка;

4 —болты; 5 — корончатые гайки; 6 — прокладка;

7 — вкладыш; 8 — бронзовая втулка; 9, 10 — каналы для подачи масла; б — шатун с неразъемными головками;

в — вал коленчатый: 1— коренные шейки; 2 — щеки;

9 — шатунные шейки; 4 — противовес; 5—шейка под сальник; г — вал эксцентриковый с шатуном: 1 — вал;

2 — противовесы; 3 — шатун; д — кривошипно-кулисный механизм: 1 — вал кривошипный; 2 — ползун; 3—кулиса; 4 — поршень.

Шатуны с разъемной головкой изготовляют из углеродистой стали Ст.40 и Ст.45 коваными или штампованными с последующим отжигом и нормализацией, шатунные болты — из хромистой стали 38ХА или 40ХА, а поршневые пальцы — из углеродистой стали Ст.20 и Ст.45 или хромистой стали 20Х и 40Х. Поршневые пальцы закаливают и рабочую поверхность шлифуют до чистоты не ниже 9-го класса.

Вал. Вал должен быть жестким, прочным, а его трущиеся поверхности износоустойчивыми. Различают валы коленчатые (рис. , б), эксцентриковые (в малых компрессорах) (см. рис. , г) и кривошипные (рис. , д). Последние применяют в кривошипно-кулисном механизме малых герметичных компрессоров. Этот механизм движения состоит из кривошипного вала 1 и ползуна 2, который перемещается перпендикулярно оси кулисы 3, приваренной к поршню 4,

Наиболее распространены двухколенчатые и двухопорные валы. Колена смещены на 180°. На шейках вала имеются противовесы, которые предназначены для уравновешивания сил инерции. На каждую шейку вала крепят один, два, три или четыре шатуна.

Опорами для вала являются подшипники. В бескрейцкопфных компрессорах чаще всего применяют коренные подшипники качения — шариковые и роликовые. Однако в качестве подшипников используют также и бронзовые и чугунные втулки. В малых высокооборотных компрессорах применяют подшипники скольжения для уменьшения шума. В крейцкопфных горизонтальных компрессорах используют подшипники скольжения, залитые баббитом. При установке вала эти подшипники пришабривают по шейкам.

Коленчатые валы компрессора изготовляют из углеродистой стали Ст.45 или из хромистой стали 40Х в виде поковки либо штамповки. В валу сверлят каналы для масла. Коренные и шатунные шейки валов должны быть цилиндричные, оси всех коренных шеек должны находиться на одной прямой, оси шатунных шеек должны быть параллельны оси коренных, биение коренных шеек— не более пределов допуска. Для износоустойчивости шейки вала закаливают и отпускают до твердости R_с=52÷60. Нагревание шеек осуществляется токами высокой частоты. После термической обработки их шлифуют до 9-го класса чистоты (при подшипниках скольжения).

Шкив-маховик. Его насаживают на коленчатый вал на шпонке и закрепляют гайкой. При использовании ре­менной передачи обод маховика имеет канавки под кли­новидные ремни. В случае непосредственной передачи маховик-муфта предназначен только для выравнивания нагрузки на двигатель.

Сальники. В бескрейцкопфных компрессорах они предназначены для уплотнения вала, выступающего из картера, а в крейцкопфных горизонтальных — для уп­лотнения штока в целях полной герметизации рабочей полости цилиндра компрессора. Сальники можно разде­лить на два типа: сальники бескрейцкопфных компрес­соров с кольцами трения (бронза—сталь, графит— сталь). В таких сальниках плотность между кольцами создается упругостью сильфонов и пружин, а также с помощью масляной ванны, обеспечивающей дополни­тельный гидравлический затвор; сальники крейцкопфных компрессоров многокамерные с разрезными металли­ческими и неразъемными фторопластовыми кольцами.

Сильфонные сальники бескрейцкопф­ных компрессоров. Такие сальники с парой тру­щихся колец бронза—сталь применяют в малых компрес­сорах с диаметром вала до 40 мм (рис. ,а). На вал компрессора надето упругое резиновое кольцо 1, на которое плотно насажено стальное кольцо 2. Оба кольца вра­щаются вместе с валом. Затем на вал свободно надет узел, представляющий собой сильфон 4 (двухслойная иолутомпаковая тонкая гофрированная трубка), к одно­му концу которого припаяно бронзовое кольцо 3, а к другому — направляющий стакан 6. Направляющий стакан закреплен на прокладках 7 крышкой 8 к картеру, поэтому бронзовое кольцо с сильфоном неподвижны. Пружина 5 прижимает бронзовое кольцо 3 к вращаю­щемуся стальному кольцу 2.

Эти кольца должны быть хорошо притерты. Камера сальника заполнена маслом. Недостатком сильфонного сальника является не вполне удовлетворительная проч­ность сильфона.

Менее трудоемки в изготовлении, надежны в работе и просты при монтаже и эксплуатации пружинные саль­ники с масляным затвором.

Наиболее совершенным является пружинный саль­ник с парой трущихся колец, одно из которых выполне­но из специального металлизированного графита, а дру­гое— из цементированной стали.

Односторонний графито-стальной пру­жинный сальник бескрейцкопфного ком­прессора. Сальник такого типа показан на рис. ,б. К неподвижному стальному кольцу 5, установленному в крышке 1 на прокладке 4, прижимается графитовое уп-лотнительное кольцо 5, установленное в подвижном кольце 6. Кольцо 6 надето на вал на упругом резиновом кольце 2. Подвижное кольцо с графитовой вставкой при­жимается к неподвижному стальному кольцу 3 пружи­ной 8, упирается в шайбы 7.

Двусторонний графито-стальной саль­ник компрессора П110 представлен на рис. , в. Два стальных кольца 3 с графитовыми вставками 4 на­деты на вал на упругих фторопластовых кольцах 8. Между подвижными кольцами 3 установлена обойма 2_tв которой расположено несколько пружин 9, упирающихся в шайбы 10. Под действием пружин стальные кольца с гра­фитовыми вставками 4 прижимаются к стальным коль­цам 5, расположенным в наружной 6 и внутренней 12 крышках сальника. При работе компрессора упругие и стальные кольца с графитовыми вставками, а также обойма с пружинами вращаются вместе с валом, а крышки 6 и


Рис. . Сальники бескрейцкопфных компрессоров:

а — сильфонный;

б — пружинный графито-стальной односторонний;

в — пружинный графито-стальной двусторонний.

12 с кольцами 5 неподвижны, Вращающиеся стальные кольца фиксируются планкой 7, а обойма—

(стопорным винтом 1. Уплотнение по валу обеспечивается фторопластовыми кольцами 5, а уплотнение камеры сальника — плотностью между подвижными графитовы­ми вставками 4 (кольцами) и неподвижными стальны­ми кольцами 5. Полная герметичность сальника дости­гается масляным затвором. В камеру сальника масло подается шестеренчатым насосом, а отводится по свер­лениям в валу к шатунным подшипникам. В крышке сальника имеется перепускной регулирующий клапан 11, поддерживающий давление масла на 0,15—0,2 МПа вы­ше давления в картере.

Для небольших валов диаметром до 50 мм применя­ют двусторонние графито-стальные сальники с общей концентричной по валу пружиной. В таких сальниках втулку между кольцами не устанавливают.

Многокамерные сальники с разрезными алюминиевыми и сплошными фторопла­стовыми кольцами. Их применяют только для уп­лотнения штоков крейцкопфных компрессоров. В состав такого сальника (рис. ) входят предсальник и собст­венно сальник.

В корпусе предсальника 5 размещены четыре разрез­ных кольца 4, состоящих из трех частей. На наружной поверхности колец имеется канавка, в которую вставле­на браслетная пружина 3. Внутренняя поверхность колец точно и чисто обработана и пружинами прижимается к штоку.

За корпусом предсальника расположены три нераз­резных кольца 9 из фторопласта, чередующихся со сталь, ными (тоже неразрезными) кольцами 8, 10 и 11. При затяжке гаек 2 эластичные фторопластовые кольца плот­но прилегают к штоку.

Собственно сальник состоит из пяти камер. Каждая из них представляет собой чугунный корпус (обойму) 1 с уплотнительным алюминиевым кольцом 6 и замыкаю­щим кольцом 7. Замыкающее кольцо разрезано радиально на три части, а уплотнительное состоит из ше­сти частей, которые перекрывают радиальные прорези. Эти разрезные кольца, как и кольца предсальника, опоя­саны браслетными пружинами. Пружина стягивает части разрезного кольца и прижимает их радиально к штоку. При такой конструкции плотность саморегулиру­ется, так как по мере износа кольцо прижимается ра­диально к штоку. При нагревании штока кольцо саль­ника расширяется, при охлаждении происходит обрат­ный процесс сжатия кольца вследствие упругости брас­летных пружин.

Разрезные кольца изготовляют из алюминиевого сплава. Заготовки колец закаливают и подвергают искус­ственному старению. Уплотняющие поверхности колец тщательно обрабатываются и притираются к штоку, меж­ду собой и к корпусу камер.



Рис. . Многокамерный сальник для уплотнения штока компрессора типа АО.
Смазка сальника и штока осуществляется от насоса-лубрикатора через специальную втулку-фонарь.

Камера между сальником и предсальником соединя­ется со всасывающей стороной компрессора. Поэтому при проникновении паров аммиака из цилиндра по саль­нику они через эту камеру отсасываются компрессором. Таким образом, предсальник находится только под дав­лением всасывания. Назначение предсальника— создать дополнительную плотность, предотвратить утечку ам­миака при остановке компрессора (подтяжкой гаек 2) и попадание в цилиндр и сальник простого машинного масла, которым смазывают кривошипно-шатунный ме­ханизм.

Всасывающие и нагнетательные клапаны. В холо­дильных компрессорах эти клапаны самодействующие, т. с. открываются под действием разности между давле­ниями с двух сторон пластины клапана, а закрываются под действием упругости пластины или пружины.

Основные элементы любого клапана — седло, пла­стина, которая лежит на седле, перекрывая сечение для прохода, пружина, прижимающая пластину к седлу, и направляющая пластины (розетка), которая является также ограничителем подъема пластины над седлом. В некоторых клапанах пружину не устанавливают, тог­да применяют пластины самопружинящие. Их изготов­ляют из тонколистовой пружинящей стали толщиной 0,2—1 мм. Формы пластин клапанов разнообразны.



Рис Клапаны непрямоточных хладоновых малых компрессоров: а-клапанная крышка;

б - пятачковый нагнетательный клапан.
В малых непрямоточных компрессорах всасывающие и нагнетательные клапаны расположены в верхней части цилиндра (в клапанной крышке). Клапанная крышка двухцилиндрового непрямоточного компрессора показа­на на рис. , а. Всасывающие клапаны — двухполосовые самопружинящие, нагнетательные — пятачковые с пружиной (на каждый цилиндр по два пятачковых клапана).

Седлом 2 для всасывающих полосовых клапанов яв­ляется стальная накладка с двумя пазами, перекрытыми самопружинящими пластинами 3. Накладка притерта к клапанной доске 1 и закреплена болтами. Направляю­щей для всасывающих клапанов является клапанная доска, в которой имеются пазы, соответствующие проги­бу пластин (см. рис. , а, разрез по Е—Е). В пазах рас­положены буферные пластины 10.

Чтобы открылись всасывающие клапаны в цилиндре, создается некоторое понижение давления по сравнению с давлением во всасывающей стороне компрессора (до 0,03 МПа≈0,3 кгс/см²). Под действием разности между давлениями лента, прогибаясь, пропускает пары холодильного агента в цилиндр через щели накладок и отверстия в клапанной доске. При уравнивании давлений в цилиндре и всасывающей полости ленты, выпрямляясь, перекрывают щели накладок.

Нагнетательный клапан открывается в сторону от цилиндра, в котором создается некоторое превышение давления (до 0,07 МПа≈0,7 кгс/см²) над давлением конденсации. Под действием разности между давлениями пятачковая пластина 5, поднимаясь, сжимает рабочую пружину 6 и открывает проход для пара (рис. , б). Сжатый пар выходит из цилиндра в нагнетательную полость компрессора через отверстия в клапанной доске и прорези в розетке (стакане) 4.

Седлом нагнетательных клапанов является кольце­вой выступ клапанной доски 1. Пятачковая стальная пластина 5 притирается и прижимается к седлу рабочей пружиной 6, расположенной в розетке 4. Кроме того, нагнетательные клапаны снабжены буферной пружи­ной 7, установленной между стаканом 4 и упорной тра­версой 8 (рис. , б).

При попадании в цилиндр жидкого холодильного агента или значительного количества масла буферная пружина дает возможность увеличить подъем пластины клапана. Рабочие и буферные пружины клапана имеют общую направляющую втулку 9. Нагнетательные кла­паны закрываются под действием упругости пружин.

В герметичном компрессоре ФГ0,7 нагнетательный клапан пластинчатый с прижимной пластиной установ­лен над клапанной доской (рис. ). Пластина нагнета­тельного клапана 2 и прижимная пластина 1 закреплены консольно винтом на клапанной доске 4. Под действием разности между давлениями пластина 2 поднимается незакрепленным концом над клапанной доской 4 и про­пускает сжатый пар в нагнетательную полость. Клапан закрывается под действием упругости пластины клапа­на 2 и прижимной пластины 1. Всасывающий клапан 3 язычковый, самопружинящий.


Рис. . Клапанная доска

компрессора ФГ0.7.
Клапаны непрямоточных бескрейцкопфных компрессоров средней и большой производительности показаны на рис. . Всасывающий клапан в этих компрессорах имеет периферийное расположение. Он представляет собой кольцевую пластину 2 (по диаметру больше диаметра цилиндра), прижатую несколькими цилиндрическими витыми пружинами 3 к седлу 1, которым является торец цилиндровой гильзы (рис. ,а). Прижи­мающие пружины размеще­ны в розетке 4, ограничива­ющей подъем пластины на высоту 1,5 мм (при работе на средпетемпературном ре­жиме).

Пространство над пла­стиной сообщается с поло­стью цилиндра. Когда дав­ление в цилиндре понижает, ся, пар из всасывающей по­лости, преодолевая упру­гость прижимающих пру­жин, поднимает пластину и поступает в рабочую полость цилиндра через зазор между пластиной и торцом цилинд­ровой гильзы. Такая конструкция клапанов позволяет применить регулирование производительности компрессора путем отжима пластин всасывающих клапанов. Для этого в крышку установле­на (снаружи или внутри) электромагнитная катушка 5 (рис. ,б). При включении тока в катушке образуется магнитное поле, под действием которого пластина 3 при­тягивается к розетке и открывает всасывающий клапан.

Нагнетательные клапаны непрямоточных компрессо­ров средней и крупной производительности бывают коль­цевые (см. рис. , а) и пятачковые (см. рис. ,б).

Однокольцевой нагнетательный клапан состоит из седла 5, кольцевой пластины 6, прижатой к седлу не­сколькими пружинами 7, и розетки 8 (см. рис, ,а). Седло и розетка скреплены болтом9. Нагнетательный клапан не скреплен с цилиндром, а прижат к нему (к верхней части розетки всасывающего клапана) буфер­ной пружиной 10. Буферная пружина обеспечивает воз­можность подъема всего нагнетательного клапана на вы­соту до 5 мм, что обеспечивает увеличение площади про­ходного сечения и устраняет нежелательные напряжения в клапане и шатунно-

Рис. . Клапаны непрямоточных компрессоров средней и крупной производительности:

а —компрессора П80; б— компрессора ФУ40РЭ: 1 — седло всасывающего клапана: 2 —кольцевая пластина;

3 — пружина; 4 — розетка; 5 —электромагнитная катушка; 6 — пятачковый нагнетательный клапан.
поршневой группе (а также исклю­чает возможность гидравлического удара) в случае попадания в цилиндр жидкого холодильного агента или значительного количества масла.

В прямоточных компрессорах наиболее распростра­нены пластинчатые полосовые самопружинящие клапа­ны (рис. ). Всасывающие клапаны расположены в днище поршня, а нагнетательные — во внутренней крышке цилиндра. Седла 1 и направляющие розетки 2 клапанов имеют продольные пазы для прохода пара. Пазы в седлах перекрываются полосовыми пластина­ми 3. Под действием разности между давлениями пла­стины, прогибаясь в сторону розеток 2, создают продольные щели для прохода пара. Кроме прогиба пластины имеют вертикальный подъем на 0,2—0,4 мм, что обеспе­чивает большее сечение для прохода пара. Клапан за­крывается вследствие упругости пластины, стремящейся принять прямолинейную форму, и обратного давления пара. Самопружинящие полосовые клапаны имеют большое проходное сечение и надежную плотность. Полосо­вые клапаны применяют также в горизонтальных крейцкопфных компрессорах.

Седла и розетки клапанов изготовляют из углероди­стой стали с термической обработкой, а также из высо­кокачественного чугуна, пластины самопружинящих кла­панов — из стальных пружинных термообработанных лент 70С2ХА или У10А толщиной 0,2—1 мм. Для изго­товления пружин клапанов применяют проволоку II класса. Пластины клапанов притирают к седлам.



Рис. . Клапаны полосовые самопружинящие:

а — всасывающие; б— нагнетательные: 1 — седло; 2 —розетка; 3—пластина полосового клапана; 4— винт крепления,
Требования, предъявляемые к клапанам,— макси­мальное проходное сечение при минимальном мертвом пространстве, своевременная посадка на седло, плот­ность клапанов как при работе, так и при остановке ком­прессора, долговечность работы (для малых машин до 10 000 ч, для крупных и средних до 3000 ч). Плотность клапанов считают удовлетворительной, если после оста­новки компрессора, работающего при давлениях нагне­тания 0,8 МПа≈8 кгс/см² и всасывания 0,053 МПа≈400 мм рт. ст., повышение давления на всасывающей стороне компрессора не будет превышать 0,00133 МПа≈10 мм рт. ст. за 15 мин.