Силы и моменты, действующие в нагнетателе

При работе нагнетателя на его детали и узлы действуют различного характера и происхождения нагрузки в виде сил и моментов.

Осевые силы возникает в нагнетателе в результате разных по значению и направлению давлений, действующих на внешние поверхности рабочих колес.

Для определения осевой силы, действующей на закрытое колесо центробежной машины (рис.3.1), выделим два сечения: 1-1 на входе и 2-2 на выходе из колеса. Пусть в сечении 1-1 осевая скорость газа и давление соответственно равны С_1а и Р₁, а в сечении 2-2, на выходе из колеса, абсолютная скорость газа С₂ и давление Р₂. При наличии уплотнения "а" на входном диаметре колеса конечное давление Р₂ распространяется в полости зазоров "в" и "с" перед и за колесом.

Из-за относительной малости зазоров, а также действию на частицы газа центробежных сил, давление, действующее на наружные поверхности рабочего колеса, по мере приближения к оси вращения, будет уменьшаться.

Осевые давления, действующие на обе стороны колоса, по величине не равны между собой. Это приводит к появлений осевой силы Р₀ (рис.3.1), приложенной к колесу и направленной в сторону входа. Величина осевой силы в нагнетателях достигает десяти тонн и более. Уменьшить ее можно с помощью конструктивных специальных элементов.

Из диаграммы распределения внешних давлений на рабочем колесе центробежной малины следует, что осевая сила является результатом неравенства осевых давлений перед колесом и за ним в пределах радиусов входа Rв и уплотнения Rу.

Если на основном диске колеса с радиусом Rу по окружности установить уплотняющее цилиндрическое кольцо "к", а полости В и А (рис.3.2) соединить трубопроводом, то давления перед колесом (на входе) и за ним будут уравновешены. Разность осевых давлений в зазорах "в" и "с" будет весьма малой или равной нулю. Такой способ уравновешивания удобен, прост и поэтому широко распространен.

В конструкциях многоступенчатых центробежных машин осевая сила, как правило, уравновешивается специальным разгрузочным диском. Разгрузочный диск жестко крепится на валу машины за последним рабочим колесом (рис.3.3).

Поверхность "д" между диском и корпусом уплотнена. Если полости В и Б соединить трубопроводом, то в результате разницы давления, действующих на разгрузочный диск, появляется уравновешивающая сила Р₀, приложенная к диску. Величина её зависит от площади разгрузочного диска.

Несмотря на специальные конструктивные мероприятия, полностью устранить осевую силу, действующую на ротор, не удается. Поэтому в конструкции нагнетателя всегда предусматривается постановка упорных подшипников.

Радиальные газовые силы, действующие в горизонтальной плоскости центробежных машин, возникают на входе и выходе из рабочего колеса и обуславливаются влиянием подвода и отвода. Давление в подводе и отводе является постоянным по длине только на расчетном режиме с оптимальной подачей Q₀. При изменении условий в отводящем трубопроводе могут появиться причины отклонения подачи от оптимальной. Так при Q<Q₀ в подводе и отводе скорость перемещения газового потока будет снижаться, а давление - расти. При Q>Q₀ в подводе и отводе скорость потока будет увеличиваться, а давление - падать, изменяющиеся давления в сумме дают радиальную силу, действующую на ротор центробежной машины. Эта нагрузка через подшипники передается на корпус.

К радиальным относятся силы веса ротора, передающиеся через опорные подшипники на корпус.

Радиальными инерционными являются центробежные силы, которыми нагружены рабочие колеса ротора. Реальный ротор имеет статическую или динамическую неуравновешенность. Что приводит к возникновение сил и моментов, способных вызвать опасные вибрации нагнетателя.

Мощность от привода в виде крутящего момента передается на вал нагнетателя. При взаимодействии с газовым потоком в вале ротора возникают скручивающие усилия. Благодаря газодинамической связи крутящий момент передается и на корпус центробежной машины. Последнее, вызывает скручивавшие усилия в корпусных деталях и усилия растяжения-сжатия в опорах нагнетателя.

Таким образом, при работе нагнетателя на его узлы и детали действуют различного характера силы и моменты. Для обеспечения нормальной работоспособности необходимо, чтобы все нагруженные детали и узлы нагнетателя обладали достаточной прочностью.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

НАЗНАЧЕНИЕ НАГНЕТАТЕЛЯ НЦ-16........................................................ 1

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ НАГНЕТАТЕЛЯ........................... 1

1. Тип и характеристика нагнетателя.............................................................. 1

2. Основные параметры нагнетателя............................................................... 1

3. Габариты, масса нагнетателя....................................................................... 1

4. Система смазки и уплотнения нагнетателя.................................................. 1

КОНСТРУКЦИЯ НАГНЕТАТЕЛЯ НЦ-16........................................................ 2

1.Корпус нагнетателя....................................................................................... 3

2. Внутренний корпус...................................................................................... 4

3. Ротор нагнетателя........................................................................................ 5

4. Уплотнение ротора нагнетателя.................................................................. 6

5. Опорный подшипник................................................................................... 6

6. Опорно-упорный подшипник...................................................................... 7

7. Работа уплотнений и подшипников нагнетателя........................................ 7

МАСЛЯННАЯ СИСТЕМА НАГНЕТАТЕЛЯ................................................... 8

1. Основные агрегаты масляной системы........................................................ 9

1.1. Бак нагнетателя....................................................................................... 9

1.2. Аккумулятор масла................................................................................ 9

1.3. Шариковый клапан............................................................................... 10

1.4. Фильтры высокого и низкого давлений.............................................. 10

1.5. Редукционные клапаны........................................................................ 11

1.6. Клапан предохранительный................................................................ 11

1.7. Маслоотводчик..................................................................................... 12

1.8. Дегазатор масла.................................................................................... 13

1.9. Регулятор перепада давления.............................................................. 13

1.10. Блок маслонасосов............................................................................. 14

2. Работа масляной системы.......................................................................... 16

СИЛЫ И МОМЕНТЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ В НАГНЕТАТЕЛЕ..................... 20