РЕМОНТ ТУРБОКОМПРЕССОРА ТК-34 И СТЕНД ДЛЯ ОБКАТКИ И ИСПЫТАНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ

РЕМОНТ ТУРБОКОМПРЕССОРА ТК-34 И СТЕНД ДЛЯ ОБКАТКИ И ИСПЫТАНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ

Для увеличения ресурса, ремонтопригодности и улучшения газодинамических характеристик компрессора и турбины турбокомпрессоры типа тк-34 в течение длительного времени эксплуатации неоднократно модернизировались, и в настоящее время используются четыре их модификации: тк34н -11, тк34н-04с, тк-34с-09, и тк34н-15

Рис. 1 Турбокомпрессор ТК-34 дизеля 10Д100 в разрезе

К основным неисправностям турбокомпрессоров относятся: износ опорных шеек вала и подшипников скольжения, уплотняющих колец вала и гребешков лабиринтных уплотнений, а также износ и коробление лопаток турбинного колеса, лопаток компрессора и соплового аппарата. К числу неисправностей также относится образование нагара в газовых полостях, в узлах лабиринтных уплотнений, на лапотках турбины и соплового аппарата, образование накипи в полостях охлаждения турбины. Возможны неисправности в виде прогиба вала ротора, выгорания металла в зоне острых кромок лопаток турбинного колеса, трещин в корпусе турбокомпрессора.

На каждом ТО-3 компенсатор турбокомпрессора снимают, очищают, осматривают защитные решетки конпенсатора и при необходимости производят его ремонт.

Назначение турбокомпрессора, краткое описание конструкции и условия его эксплуатации

Турбокомпрессор (рисунок 2.) предназначен для подачи воздуха в дизель под избыточным давлением с целью увеличения мощности и экономичности дизеля. Он расположен на кронштейне с переднего торца дизеля и состоит из одноступенчатой осевой турбины, работающей за счет энергии выпускных газов, и одноступенчатого центробежного компрессора. Колесо компрессора и диск турбины смонтированы на одном валу ротора. Принцип работы турбокомпрессора заключается в следующем: отработанные газы из цилиндров дизеля по коллекторам я газовой улитке поступают к сопловому аппарату, в сопловом аппарате расширяются, приобретая необходимое направление и высокую скорость и направляются на лопатки рабочего колеса турбины, приводя во вращение ротор. Г азы из турбины выходят по выпускному патрубку в глушитель, а затем в атмосферу. При вращении ротора воздух засасывается через входной патрубок в колесо компрессора, где воздуху сообщается дополнительная кинетическая энергия и происходит основное повышение

Рис.2 Турбокомпрессор ТК34: 1,2,29-фланцы; 3-пробка; 4-подшипник опорно-упорный; 5,38-шпильки; 6,11-проставки; 7-патрубок входной; 8,13,14,16,18,20,24,36,39-болты; 9-улитка воздушная; 10-прокладка регулировочная; 12,25-дифузоры; 15,19-корпуса; 17-улитка газовая; 21-патрубок выпускной; 22-штифт; 23,35-втулки; 24-сопловой аппарат; 26-шайба; 27-ввертыш; 28-подшибник опорный; 30,31,44,45-прокладки; 32,37-кольца резиновые; 33,40-рукова; 41-штуцер; 42-рым; 43-труба жаровая; д,н,с,х,т-каналы; в,е,и,к,л,у-полости; ж,п,р,ф,ш- отверстия; м-лапа

Давления. В диффузоре и воздушной улитке вследствие уменьшения скорости воздуха давление дополнительно повышается. Из компрессора воздух подается в охладитель наддувочного воздуха и далее в цилиндры дизеля. Статор турбокомпрессора состоит из среднего корпуса, корпуса турбины и корпуса компрессора.

Средний корпус состоит из корпуса 15 и газовой двухзаходной улитки 17, В среднем корпусе установлены бронзовые подшипники опорно-упорный 4 и опорный 28, которые состоит из двух половин, центрируются втулками 35 и крепятся болтами 39 к нижней половине корпуса; сопловой аппарат 24 и лабиринт.

Опорные поверхности подшипников покрыты сплавом олова и свинца; торцы опорно-упорного подшипника имеют баббитовую заливку, смазываются подшипники маслом. Поступающим из масляной системы дизеля через штуцер 41. Из подшипников масло сливается в полость к и далее в картер дизеля.

Корпус 15 охлаждается водой, поступающей по каналу и. Стык в районе отверстий и для перетока воды уплотнен резиновыми кольцами 37. Из корпуса вода выходит по каналу М в холодильную камеру тепловоза.

Корпус турбины имеет корпус 19, диффузор 25 и выпускной патрубок 21, который покрыт теплоизоляционным материалом. В корпусе 19 вставлены жаровые трубы 43 для прохода газа из выпускных коллекторов в газовую улитку. Корпус турбины охлаждается водой, поступающей из системы охлаждения дизеля по отверстию Ж в полость корпуса и выходящей из него через отверстие Ш.

Корпус компрессора состоит из воздушной улитки 9, входного патрубка 7 и лопаточного диффузора. Диффузор имеет проставок 11 и приклепанный к нему диск с лопатками. Полость за колесом компрессора отделяется от полости за диффузором резиновым кольцом 32. Входной патрубок двухзаходный, имеет канал Д, по которому газы отсасываются из картера дизеля.

Ротор состоит из вала, колеса компрессора с вращающимся направляющим аппаратом (ВНА), диска турбины с рабочими лопатками, упорной и лабиринтовой втулок. Шейки вала ротора, упорный торец вала и канавки под уплотнительные кольца азотированы для повышения их твердости и износостойкости.

Колесо компрессора и ВНА насажены на шлицы с натягом. В ручьях на валу и упорной втулке установлены разрезные уплотнительные кольца. Система уплотнений служит для предотвращения попадания масла и газовые и воздушные полости

турбокомпрессора, а также для уменьшения утечек газа и воздуха в масляную полость подшипников и далее в картер дизеля. Полость высокого давления за колесом компрессора изолирована от масляной полости лабиринтовым уплотнением, которое препятствует просачиванию выпускных газов в масляную полость.

Для уменьшения износа уплотнительных колец воздух из полости с выпускается по отверстию Р и рукаву 40 в полость всасывания компрессора. С целью снижения утечки выпускного газа и масляную полость и предотвращения подсоса масла в полость турбины па режимах малых нагрузок дизеля и полость и по отверстию в корпусе подводится воздух из полости высокого давления за колесом компрессора.

2.Обкатка и испытание турбокомпрессора

Стенд для обкатки и испытания турбокомпрессоров

После ремонта турбокомпрессоров тепловозных дизелей производят их «холодную» обкатку на стенде типа А1130 и при этом: спрессовывают водяную полость давлением 5 кгс/см2, приводят во вращение воздухом ротор турбокомпрессора при давлении 5-6 кгс/см2 и проверяют систему смазки подшипниковых узлов при давлении 4,5 кгс/см2.

Такая методика испытания турбокомпрессоров не обеспечивает объективный контроль качества их ремонта. Это связано с тем, что воздушный привод ротора от магистральной сети депо, даже при давлении 4,5-10 МПа, обеспечивает вращение ротора только до 3000 -3500 мин-1. При такой частоте вращения исключается эффективный контроль динамических параметров, зависящих от качества балансировки ротора и качества ремонта подшипников скольжения, а также полностью исключается контроль производительности компрессора, зависящей от качества ремонта соплового аппарата ротора и других узлов компрессора.

Для устранения укачанных недостатков рекомендуется использовать стенд обкатки и испытания турбокомпрессоров с замкнутой воздухопроводной системой рисунок 13.

Стенд состоит из опорной рамы, воздушного компрессора роторного типа, нагнетательных и перепускных воздуховодов, воздушного ресивера, системы смазки подшипниковых узлов, системы водяного охлаждения, пульта и схемы управления в ручном и автоматическом режимах обкатки и испытания турбокомпрессора.

Рис. 3 Схема стенда обкатки и испытания турбокомпрессоров тепловозных дизелей:
1 -компрессор роторного типа: 2-воздушный ресивер; 3. 4-нагнетательный трубопровод; 5, 6-перепускной трубопровод; 7-сетчатый фильтр; 8-конусный клапан; 9-датчик частоты вращения ротора: 10-цифровой указатель оборотов; 12. 13-манометры; 14-воздухоотводящий патрубок

Для привода воздушного компрессора предусматривается асинхронный электродвигатель переменного тока мощностью 20-30 кВт, а для привода шестеренчатого масляного насоса - электродвигатель мощностью 1,6 кВт,

Перед обкаткой турбокомпрессора производят опрессовку водяной полости и прокачку масляной системы, прогретой до температуры 65-70 "С. Затем, при полностью открытом конусном клапане 8, включают роторный компрессор 1 и доводят частоту вращения ротора турбокомпрессора до 12-14 тыс. мин -1. При холостом режиме работы турбокомпрессора производится обкатка в течении 40-60 мин. В процессе обкатки контролируют функционирование системы смазки подшипниковых узлов, вибродатчиками фиксируют вибрацию с правой и левой сторон корпуса в зоне расположения подшипниковых крышек, а также производится регистрация частоты вращения ротора и время его выбега после отключения системы воздушного привода. По времени выбега контролируют качество ремонта лабиринтных уплотнений и подшипниковых узлов, а уровень вибрации корпуса свидетельствует о качестве динамической балансировки ротора.

После обкаточных испытаний контролируют качество ремонта соплового аппарата и качество сборки рабочего колеса компрессора. Для этого посредством конусного клапана 8 создают определенный подпор сброса воздуха в атмосферу, и производят раскрутку ротора до 12 тыс. мин-1. При такой, частичной нагрузке турбокомпрессора, фиксируют по образцовому манометру 13 статический напор воздуха в воздухоотводящем патрубке 14 и потребляемую мощность электродвигателя для привода роторного компрессора 1. Окончательно качество ремонта соплового аппарата и качество сборки рабочего колеса, при прочих равных условиях, характеризуют по разности потребления мощности электродвигателем роторного компрессора в режиме свободного сброса воздуха в атмосферу и в режиме его подпора конусным клапаном.

Для более полной оценки качества ремонта турбокомпрессора рекомендуется, наряду с перечисленными параметрами, фиксировать производительность компрессора путем изменения статического и динамического напора воздуха в воздухоотводящем патрубке 14.

При этом следует иметь в виду, что такие параметры, как частота вращения ротора и статический напор воздуха зависят от производительности выбранного роторного компрессора. Поэтому допустимые параметры рекомендуется устанавливать опытным путем при различных неисправностях соответствующего типа турбокомпрессора.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Данковцев В.Т. Технология ремонта локомотивов: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 1507 -«Локомотивы» / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2003. 27 с.

2. Рахматулин М.Д. Технология ремонта локомотивов, Москва, транспорт, 1983г.

3. Карты нормы времени ремонта узлов тепловоза в депо и на заводах, Москва, 1963 г

4. Тепловозы типа ТЭ10М. Руководство по эксплуатации и обслуживанию. М.: Транспорт, 1985. 420 с.

5. Тепловоз 2ТЭ10В. Руководство по эксплуатации и обслуживанию. М.: Транспорт, 1975. 429 с.

6. Сборник нормативов (затраты рабочей силы на техническое обслуживание ТОЗ и текущий ремонт тепловозов 2ТЭ10Л). М.: Транспорт, 1978. 860 с.

///////////////////////////////////////