ХКМ Мальгина 1. I холодильные машины глава принципы искусственного охлаждения
![]()
|
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 Rс=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 2tв 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 ![]() 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. |