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離心式壓縮機(jī)的軸承設(shè)計(jì)

  離心式壓縮機(jī)對(duì)滑動(dòng)軸承的要求是:安全可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、抗震性好、使用壽命長(zhǎng)。當(dāng)前、國(guó)內(nèi)外活動(dòng)多塊式止推軸承主要分為兩類,一類是米契爾軸承,一類是金斯伯雷軸承。米氏軸承對(duì)變動(dòng)載荷的適應(yīng)能力較強(qiáng),但是載荷并不是均勻地分布在每個(gè)瓦塊上,這就造成了止推軸承瓦塊磨損不均。而金斯伯雷軸承則克服了上述缺點(diǎn),其優(yōu)點(diǎn)在于載荷分布均勻,調(diào)節(jié)靈活,能補(bǔ)償轉(zhuǎn)子的不對(duì)中偏斜。

  JS型金氏軸承是在美國(guó)金斯伯雷公司產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)、設(shè)計(jì)形成的通用離心式壓縮機(jī)軸承系列部件。

  按照原金氏軸承系列制定結(jié)構(gòu)本標(biāo)準(zhǔn)系列規(guī)格則采用了20萬(wàn)噸/年合成氣壓縮機(jī)應(yīng)用的金斯伯雷推力軸承的結(jié)構(gòu)。

  根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)將金氏軸承系列分為7種常用規(guī)格,即5"、6"、7"、8"、9"、10.5"和12"共7種規(guī)格(其數(shù)字代表瓦塊推力面外徑),在本廠壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中首選推薦使用。

  2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  金氏推力軸承是層疊式自動(dòng)平衡推力的軸承,是由若干個(gè)止推塊組成。止推塊下墊有上水準(zhǔn)塊、下水準(zhǔn)塊、基環(huán),相當(dāng)于三層零件疊放在基環(huán)上,止推塊與水準(zhǔn)塊之間通過(guò)球面支點(diǎn)接觸。其工作原理:當(dāng)各個(gè)止推塊載荷不同時(shí),就會(huì)引起軸承的不平衡,因止推塊受力不均就要偏轉(zhuǎn),此時(shí)可通過(guò)上、下搭接的水準(zhǔn)塊,自動(dòng)調(diào)節(jié)每個(gè)止推塊上的載荷,直到每個(gè)止推塊上的載荷相同,軸承重新建立平衡為止。即在轉(zhuǎn)軸有較大的撓度及支點(diǎn)轉(zhuǎn)角的情況下,各瓦塊位置能隨之平衡而產(chǎn)生均勻的油膜壓力。

  金氏推力軸承的典型結(jié)構(gòu)。其主體由瓦塊、上下擺動(dòng)的水準(zhǔn)塊、承載盤和控油環(huán)等組成。潤(rùn)滑油自承載盤底部槽口進(jìn)入軸承內(nèi)腔,通過(guò)瓦塊間的空隙和止推盤旋轉(zhuǎn)帶入止推瓦塊承壓面,并由離心力將油帶至外圓周,再經(jīng)控油環(huán)上部的排油孔流到軸承體外排出。

  3主體部件的設(shè)計(jì)規(guī)范

  3.1尺寸標(biāo)準(zhǔn)

  金氏推力軸承采用的是英寸制,為便于制造,本系列除瓦塊內(nèi)外直徑、厚度、承載盤及定位鍵的配合尺寸仍按英寸制換算成公制,并取其兩位小數(shù)作為名義尺寸外,其余尺寸盡量采用公制的圓整值。

  3.2瓦塊設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

  瓦塊支持墊的圓弧半徑關(guān)系到瓦塊擺動(dòng)后支撐點(diǎn)與瓦塊寬度的相對(duì)位置,因此,它應(yīng)該是瓦塊寬度相對(duì)應(yīng)的函數(shù)值,本系列采用了日本三菱的相同比值確定其余規(guī)格的半徑R,并作接觸應(yīng)力計(jì)算。其計(jì)算公式為:σ=0.388×(PE2/R2)1/3式中σ——接觸應(yīng)力,kg/cm2

  P——轉(zhuǎn)子的軸向力,kg

  E——彈性模量,kg/cm2

  R——承載面平均半徑,cm

  計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。表1規(guī)格125150175200225265300σ19569189931962718374188391933418697

  其中規(guī)格200是日本三公司菱結(jié)構(gòu),其余應(yīng)力都較接近,但都比傳動(dòng)系統(tǒng)規(guī)定的許用應(yīng)力(4000~18000kg/cm2)略高。

  每套止推軸承設(shè)主、付兩組,兩組結(jié)構(gòu)完全相同,可以整組互換,不受壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的限制。但如需測(cè)瓦塊溫度,每組軸承可各設(shè)一帶熱電偶的瓦塊,該瓦塊有旋向要求。

  3.3給油器確定

  本系列采用瓦塊間噴油結(jié)構(gòu),其規(guī)格按下述方法確定:

  根據(jù)新比隆“E.C.C”標(biāo)準(zhǔn),各種規(guī)格的耗油量皆有明確數(shù)據(jù),并有一定的比例關(guān)系,以日本三菱公司8"軸承為基礎(chǔ),小孔流量公式為

  Q=πd4/128μl△p式中Q——質(zhì)量流量,m3/s

  d——小孔直徑,m

  μ——油的動(dòng)力粘度,Pa.s

  l——給油器長(zhǎng)度,m

  △p——壓差,Pa

  在假設(shè)μ、l、△p、不變的情況下,流量與d4成正比,以此計(jì)算總的噴油孔面積(相對(duì)于8"的實(shí)際面積),再確定給油器長(zhǎng)度上可能分布的孔數(shù)和小孔的直徑。

  3.4止推盤厚度確定

  本系列止推盤的厚度值小于典型金氏軸承的規(guī)定值,可能是由于該結(jié)構(gòu)是用控油環(huán)集油,油需從控油環(huán)及止推盤凹槽間流出,需要一定空間,而新結(jié)構(gòu)則取消了控油環(huán),故厚度可適當(dāng)減薄,新舊止推盤厚度對(duì)比見(jiàn)表2。

  表2規(guī)格6"8"10.5"12"原標(biāo)準(zhǔn)止推厚度25.434.92544.4550.8本標(biāo)準(zhǔn)確定的厚度24304045

  3.5 止推盤與瓦塊的軸向間隙確定

  關(guān)于止推盤與瓦塊的軸向間隙,三菱設(shè)計(jì)的約為典型結(jié)構(gòu)平均值的1.36倍,這可能是因?yàn)榈湫徒Y(jié)構(gòu)的潤(rùn)滑油可以通過(guò)瓦塊間的空隙流出,以便冷卻軸承,新結(jié)構(gòu)在瓦塊間設(shè)給油器,限制了油的流動(dòng),因而將間隙放大,按照縫隙流動(dòng)理論,流量正比于縫隙的3次方,如將間隙加大到1.5倍,則流量可增加到2.5倍,因此,本標(biāo)準(zhǔn)按典型結(jié)構(gòu)的平均間隙值1.36倍給定(見(jiàn)表3)。

  表3軸承規(guī)格6"8"10.5"12"原標(biāo)準(zhǔn)間隙0.25~0.350.28~0.380.33~0.430.38~0.45本標(biāo)準(zhǔn)間隙0.36~0.460.4~0.50.47~0.570.63~0.73

  3.6承載能力

  軸向載荷分兩部分,它包括壓縮機(jī)的軸向推力和聯(lián)軸節(jié)產(chǎn)生的軸向推力,其計(jì)算式:

  F=F1+F2式中F1——壓縮機(jī)的軸向推力,kN

  F2——聯(lián)軸節(jié)產(chǎn)生的軸向推力,kN

  壓縮機(jī)的軸向載荷計(jì)算公式:F=0.25×9550Pr/NrD式中F——外部推力,kN

  Pr——額定功率,kW

  Nr——額定轉(zhuǎn)速,r/min

  D——聯(lián)軸器的軸孔直徑,mm

  軸向載荷計(jì)算應(yīng)按照HG/T2262–92《煉油、化工用離心式壓縮機(jī)技術(shù)條件》4.6.3.3的規(guī)定。新比隆“E、C、C”標(biāo)準(zhǔn)中列有各規(guī)格軸承的承載能力圖表,本系列軸承可采用此圖表作為設(shè)計(jì)參數(shù)。止推軸承所承受的負(fù)荷不應(yīng)超過(guò)此圖表軸承額定承載能力的50%。

  4結(jié)論

  (1)金氏系列軸承的供油方式,可使瓦塊潤(rùn)滑冷卻充分,同時(shí)、此結(jié)構(gòu)也減少了整個(gè)軸承的厚度尺寸。

  (2)原始結(jié)構(gòu)軸承的上、下半部油量不均勻,而本系列各瓦塊潤(rùn)滑油供給充分,因而取消了控油環(huán),同時(shí)減薄了止推盤厚度。

  (3)典型結(jié)構(gòu)的下?lián)u擺支承墊由底部的圓弧面直接與承載盤接觸,接觸應(yīng)力過(guò)高,易將承載盤壓潰。新結(jié)構(gòu)增加了一個(gè)支承塊,雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜了,但增加了使用的可靠性。

  總之,改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)優(yōu)于原結(jié)構(gòu),更能滿足工作要求,軸承的系列化將為離心式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)提供方便,縮短設(shè)計(jì)周期,保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。

公司介紹

井兮精密軸承(上海)有限公司是一家專業(yè)從事軸承及工業(yè)機(jī)械備部件進(jìn)出口的國(guó)際性貿(mào)易公司,在工業(yè)領(lǐng)域已有多年的軸承配套及工業(yè)服務(wù)經(jīng)驗(yàn),在新老客戶中有著良好的口碑。

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