Средний подшипник

Задний конец ротора турбокомпрессорной группы и передний конец ротора силовой турбины опираются на общий средний подшипник, расположенный между турбиной высокого давления и ТНД в потоке горячих газов. Корпус среднего подшипника (1) опирается двумя горизонтальными лапами (2) на специальные выступы (3) внутри цилиндра. Нижняя вертикальная стойка (4) соединена с цилиндром гибким компенсатором и не несет нагрузки. Однако она сделана достаточно жесткой, так как к ней приварены шпонки (5), фиксирующие корпус подшипника в вертикальной осевой плоскости цилиндра. От перемещений в осевом направлении корпус подшипника удерживается двумя шпонками (6), расположенными между горизонтальными лапами и цилиндром и приваренными к цилиндру. Для предотвращения отрыва лап от цилиндра они крепятся к плоскости горизонтального разъема четырьмя дистанционными болтами (7). Между головками болтов и лапами должен быть зазор 0,05-0,08 мм, чтобы обеспечить свободу теплового расширения лап вдоль шпонок. Гибкий компенсатор на нижней вертикальной стойке также даёт ей возможность удлиняться по шпонкам, не нарушая плотности цилиндра. В корпусе среднего подшипника установлены два вкладыша: вкладыш ротора турбокомпрессорной группы диаметром 170 мм и длиной 125 мм и вкладыш силовой турбины диаметром 120 мм и длиной 70 мм. Оба вкладыша залиты баббитом Б-83 и имеют «лимонную» расточку. Зазоры между шейками ротора и баббитом для вкладыша ø 170 мм сверху 0,2-0,27, с боков 0,35-0,39 мм; для вкладышей ø 120 мм сверху 0,15-0,22, с боков 0,30-0,34 мм. Вкладыши опираются на расточку корпуса подшипника через четыре установочные подушки: по три в нижней половине и по одной в верхней. Между подушками и вкладышами имеются прокладки, служащие для центровки вкладышей в корпусе подшипника.

В окончательно отцентрованном подшипнике под каждой колодкой должно быть не более двух постоянных прокладок. Вкладыши должны сидеть в корпусе подшипника с натягом 0,07-0,12 мм. Натяг регулируется подбором толщин прокладок под верхнюю установочную подушку. На вкладышах со стороны уплотнений укреплены маслоотбойные кольца, имеющие тонкие латунные гребни. Зазор между гребнями и роторами 0,15-0,25 мм. Маслоотбойные кольца направляют основной поток сливающегося масла через отверстие в нижней половине прямо в картер подшипника, уменьшая тем самым количество масла, отбрасываемого ротором в сторону масляных уплотнений. С противоположных сторон вкладыши маслоотбойных колец не имеют, сливаемое масло отбрасывается концами вращающихся валов на корпус подшипника, что способствует равномерному охлаждению последнего. В нижних половинах вкладышей имеются отверстия, в которые вставлены термометры сопротивления для замера температуры металла вкладышей при работе турбины, кабели которых надо тщательно закрывать, особенно в районе слива масла из вкладыша. Слив масла из корпуса подшипника осуществляется самотеком через центральную полость нижней стойки и далее через трубу с двумя линзовыми компенсаторами в отсек рамы маслобака, отгороженный от грязного отсека стенкой, образующей гидрозатвор.

Через эту же полость проходит труба подвода свежего масла к подшипнику. Она ввинчена верхним своим концом в ребро корпуса подшипника, откуда через ряд сверлении масло поступает к вкладышам.

Масляная полость (картер) подшипника отдеёёёёёёлена от проточной части масляными уплотнениями и несколькими кольцами воздушных уплотнений, предназначенных для предотвращения попадания горячих газов во внутреннюю полость подшипника. Масляные уплотнения состоят из двух половин и имеют по пять латунных гребней. Зазоры между гребнями и ротором должны быть 0,15-0,25 мм,

Воздушные уплотнения со стороны ротора турбокомпрессорной группы имеют три кольца, а со стороны ротора силовой турбины два кольца. Кольца состоят из нескольких сегментов, которые прижимаются пружинами к заплечикам. Гребни уплотнительные изготовлены из стали Х18Н9Т толщиной 0,3 мм и зачеканены в роторы. Гребни совместно с выступами и впадинами на сегментах образуют лабиринт. Сегменты сидят в пазах обоймы уплотнений приболченной к корпусу подшипника.

Воздух на запирание уплотнений берется из шестой ступени компрессора, где давление немного выше, чем за ТВД, охлаждается до 70° и подается через передний канал в нижней стойке и через карманы в нижней половине обоймы уплотнений со стороны ротора турбокомпрессорной группы в камеру "А" между уплотнительными кольцами. Отсюда часть воздуха через зазоры 0,15-0,25 мм в кольце уплотнительном протекает в проточную часть, предотвращая прорыв горячих газов внутрь подшипников. Перепад давления на кольце уплотнительном ≈ 0,1-0,2 ^кг/_см². Большая часть воздуха проходит через зазоры 0,65-0,70 мм в кольце уплотнительном в камеру "Б". Эта камера соединена через отверстия и карманы в верхней половине обойм уплотнения и через камеру под экраном в верхней половине корпуса подшипника с камерой "В". Камера "В" сообщается через уплотнительное кольцо с полостью за первой направляющей лопаткой ТНД, где давление на расчетном режиме примерно на 0,5 атмосферы меньше, чем за ТВД. Зазоры в кольце уплотнительном 0,65-0,75 мм выбраны так, чтобы давление в камерах "В" и "Б" было немного больше, чем за первой направляющей лопаткой ТНД, и перепад на уплотнительном кольце со стороны ТНД тоже был примерно 0,1-0,2 атмосферы. Необходимо строго следить, чтобы зазоры уплотнительного кольца были не меньше 0,65-0,75 мм. В противном случае давление в камерах "Б" и "В" упадет, и станет возможным прорыв горячих газов в камеру "В".

Из камер "Б" и "В" воздух проходит также в камеры "Г" и "Д", откуда отсасывается в выхлопную часть турбины.

Воздух из камер "Г" и "Д" через ряд отверстий проходит под экран в нижней половине корпуса подшипника, откуда собирается в канал в задней части нижней стойки и выходит в выхлопную часть через трубу, загнутую коленом по направлению потока для создания разрежения.

Для того, чтобы масло и масляные пары не прорывались через масляные уплотнения в камеры "Г" и "Д", организована небольшая протечка воздуха навстречу маслу через масляное уплотнение. Эта протечка обеспечивается тем, что в стенке, отгораживающей отсек маслобака под средним подшипником от грязного отсека, сделано небольшое отверстие площадью ≈ 20 см². Через это отверстие воздух, прошедший через масляное уплотнение и сливные каналы выходит в грязный отсек и отсасывается эксгаустером. От горячих газов внутренний подшипник отделяется патрубком промежуточным. Промежуточный патрубок является диффузором, по которому газ из турбины ВД направляется в турбину НД. Он выполнен сварным из жаропрочной нержавеющей стали Х18Н9Т и состоит из внутренней и наружной обечаек, соединенных между собой четырьмя обтекателями.

Нижний обтекатель предохраняет от горячих газов нижнюю стойку, в горизонтальных обтекателях помещаются опорные лапы корпуса подшипника, а четвертый обтекатель - полый. 0н служит для соединения внутренней и наружной обечаек верхней половины промпатрубка.

Промежуточный патрубок имеет сболченный горизонтальный разъем; а нижняя его половина для удобства сборки разделена еще вертикальным разъемом на две четвертинки.

Между промпатрубком и корпусом подшипника, а также между обтекателями и лапами, проложен слой тепловой изоляции для уменьшения количества тепла, передаваемого от промпатрубка к корпусу подшипника. Передачи этого тепла препятствует также воздух, проходящий под экранами верхней и нижней половин корпуса. Этот воздух в значительной степени отсекает поток тепла к корпусу и способствует стабилизации температуры подшипника. Основным охлаждающим подшипник агентом является сливное масло, количество которого с этой целью увеличено примерно в 1,5 раза по сравнению с необходимым для смазки подшипников.

Горизонтальные лапы подшипника дополнительно обдуваются воздухом, выходящим в проточную часть после охлаждения цилиндра. Для этого воздух собирается в трубу, приваренную изнутри к экрану цилиндра, и выпускается под горизонтальный обтекатель на лапы. Задняя часть внутренней обечайки промежуточного патрубка, называемая кожухом задним, сделана съемной для того, чтобы можно было вынуть нижнюю половину обоймы ТНД не снимая среднего подшипника. С этой целью нужно только отболтить нижнюю половину обоймы заднего уплотнения от корпуса подшипника. На верхней крышке корпуса подшипника под съемным экраном установлен вибродатчик для измерения вибрации подшипника во время работы машины. Провода от него проходят через плоскость горизонтального разъема корпуса в масляную полость и выводятся за пределы машины через маслосливной канал и маслобак. Также выводятся и провода от термометров сопротивления.

Для ограничения расхода масла через вкладыши между опорной подушкой и вкладышем установлены дроссельные шайбы ø 8 мм для вкладыша ø 170 мм и ø 7 мм для вкладыша ø 120 мм. Эти шайбы обеспечивают расход масла, необходимый для смазки вкладышей и охлаждения корпуса подшипника.

Задний подшипник

Корпус заднего подшипника (1) сварной из стали Ст.3. Он стоит на раме-маслобаке и наглухо соединен с ней при помощи болтов и призонных штифтов.

С боков корпус имеет опорные площадки (2,3), на которые через дистанционные прокладки опираются лапы выхлопной части цилиндра.

Внутри корпуса размещаются: вкладыш опорно-упорный ротора турбины низкого давления (4), главный масляный насос (5) с приводом к нему; автомат безопасности (6), смонтированный на валу масляного насоса; привод к тахогенератору (7), входящий в зацепление с многозаходным червяком на валу масляного насоса; 1-ый обратный клапан; реле осевого сдвига ротора ТНД (8); бесконтактный датчик числа оборотов (9) и приспособление для проворачивания ротора.

Задний подшипник закрывается крышкой, отлитой из чугуна. На крышке установлен вибродатчик, служащий для замера вибрации заднего подшипника, и тахогенератор.

Тахогенератор служит для замера числа оборотов вала турбины низкого давления. Он соединяется с приводом при помощи пружинной муфты. При установке тахогенератора необходимо следить за правильностью сборки этой муфты.

С правой стороны (по ходу газа) на стенку корпуса подшипника выведена ручка переключателя автомата безопасности (11) и кнопка аварийного останова турбины (12).

С левой стороны на боковой стенке подшипника находится устройство (13) для настройки и опробования реле осевого сдвига и клеммная коробка (14), куда сходятся провода от термометров сопротивления, тахогенератора, вибродатчика, бесконтактного датчика числа оборотов и автомата безопасности. Через заднюю стенку подшипника проходит труба (15) подвода масла к масляному насосу. Место прохода трубы через стенку уплотняется сальником. Напорная труба насоса направляется через дно корпуса подшипника вниз в раму-маслобак. Снизу через дно проходит труба подвода масла к вкладышу опорно-упорному. Слив масла из картера подшипника осуществляется через отверстие в дне прямо в грязный отсек рамы-маслобака. На конце вала ТНД насажено и закреплено гайкой двухвенечное колесо (16), являющееся одновременно наружной обоймой зубчатой муфты, соединяющей вал турбины с промежуточным валом (17). Один его зубчатый венец входит в зацепление с зубчатым колесом на валу масляного насоса, а другой - венец червячного колеса - служит для соединения с приспособлением для проворачивания ротора. Смазка зубчатых колес осуществляется через форсунку, установленную на раме масляного насоса под зубчатым зацеплением. На входе вала ТНД в корпус подшипника и на выходе промежуточного вала к корпусу подшипника приболчены масляные уплотнения (18,19), служащие для предотвращения выхода масла из корпуса подшипника.

К задней стенке корпуса с наружной стороны приболчен кожух промежуточного вала (20). Другой конец кожуха крепится к картеру нагнетателя.

Против соответствующих выступов на промежуточном валу установлен бесконтактный датчик, устройство и назначение которого аналогично устройству датчиков числа оборотов валов турбокомпрессорной группы и турбодетандера.

Размещенный в заднем подшипнике вкладыш опорно-упорный является опорой заднего конца ротора ТНД. Упорная часть его воспринимает осевое усилие этого вала. Конструкция вкладыша аналогична конструкции опорно-упорного вкладыша переднего подшипника. Корпус его (1) отлит из стали 25Л, а опорная часть залита баббитом Б-83. Расточка вкладыша «лимонная» с зазорами сверху 0,2-0,27 мм, с боков по 0,35-0,39 мм. Диаметр шейки ротора 170 мм,а длина опорной части 80 мм - почти вдвое меньше, чем у вкладыша переднего подшипника, так как ротор ТНД значительно легче ротора турбокомпрессорной группы.

Для восстановления вкладыша после перезаливки он растачивается по ø 170,7А с прокладкой 0,5 мм на разъеме. Центровка вкладыша на станке производится по центрирующему пояску ø 225 (3). В случае необходимости подшабривания вкладыша после расточки следует шабрить его по оправке ø 170,7С.

Температура опорной поверхности вкладыша во время работа турбины замеряется термометром сопротивления, установленным в металл нижней половины вкладыша.

Упорная часть вкладыша состоит из двух пакетов упорных колодок: рабочих (4) и установочных (5). Упорные колодки выполнены из бронзы ОФ-10-1, рабочая поверхность их притерта по чугунному притиру с пастой ГОИ до чистоты 8.

Пакет рабочих упорных колодок состоит из 8 колодок общей площадью 312 см². Он может воспринимать осевое усилие до 7,5 тонны при удельной нагрузке 24 ^кг/_см². Колодки опираются ребром качения на пружинные опоры для выравнивания давления при перекосах упорного диска. Конструкция пружинной опоры такая же, как в опорно-упорном вкладыше переднего подшипника.

Пакет установочных колодок, состоящий из четырех бронзовых колодок, не несет нагрузки. Он служит для удержания ротора от случайных смещений в осевом направлении.

Осевой разбег ротора должен быть 0,5-0,6 мм. Для выдерживания осевого разбега служит дистанционное кольцо (6).

Масло к вкладышу подводится под полным давлением масляного насоса через отверстие в нижней опорной подушке. В отверстии подушки установлена дроссельная шайба, снижающая давление масла перед вкладышем примерно до 6 ^кг/_см² на максимальном режиме. Пройдя дроссельную шайбу масло попадает в кольцевую камеру и через ряд отверстий (7) направляется в камеру упорных колодок. Из-за ряда соображений подвод масла изменен. Слив масла с колодок производится через опорную часть вкладыша и через масляное уплотнение (8). Для замера температуры масла установлен термометр сопротивления в картере подшипника.

Масляное уплотнение представляет собой втулку с латунными гребнями, установленную в расточке вкладыша. Зазоры между гребня ми и ротором 0,35-0,40 мм обеспечивают необходимый для охлаждения рабочих колодок расход масла (200 ^л/_мин). Поэтому уменьшать их нельзя. Расход масла на смазку опорной части вкладыша 90 ^л/_мин. Отдельного подвода масла для смазки опорной части вкладыш не имеет.

Для предотвращения разбрасывания масла вращающимся валом с обоих концов вкладыша установлены маслоотбойные кольца (9,10), направляющие масло вниз в картер подшипника.

Вкладыш установлен в корпусе подшипника на четырех установочных подушках (11): три подушки в нижней половине и одна в верхней. Центровка вкладыша производится подбором толщин прокладок под подушки. Сверху вкладыш обжимается крышкой подшипника, сболченной с корпусом. При затянутых болтах крышки подшипника вкладыш должен сидеть в корпусе с натягом 0,07-0,12 мм. Натяг регулируется подбором толщины прокладки под верхнюю подушку.

Осевое положение вкладыша регулируется толщиной установочных колец (12).

Приспособление для проворачивания ротора предназначено для прокручивания роторов ТНД и нагнетателя с целью проверки качества сборки и представляет собой червяк с опорами, входящий в зацепление с червячным венцом двухвенечного колеса.

Опора червяка установлена на кронштейне в корпусе подшипника и прикреплена к нему при помощи шпилек и призонных штифтов.

В нижней плите опоры укреплена вертикальная ось с шариковым упорным подшипником и втулкой.

На эту втулку в случае необходимости провернуть ротор надевается червяк. При работе турбины червяк с надетыми на него подшипниковой втулкой, дистанционной втулкой и маховиком должен быть вынут и убран на доску инструмента, а отверстие в крышке подшипника закрыто пробкой на резьбе.