Напрямні підшипники гідротурбін із водяним змащенні

Підшипники цього типу, що відрізняються простотою конструкції (рис. 10.1), знайшли широке застосування у вітчизняному гидротурбобудуванні.

 
    Рис. 10.1. Направляючий підшипник із гумовим вкладишем і водяним змащенням турбіни Чарвакської ГЕС

 

Підшипник складається із відлитого з чавуну роз'ємного корпусу 4, установленого своїм фланцем на кришці 3 турбіни і центрованого у ній віджимними болтами 11, зафіксованими контргайками 10. Між собою частини корпусу і його фланець на кришці турбіни сполучені болтами 2 або шпильками 9 і зафіксовані штифтами. Усередині корпусу гвинтами 12 прикріплені 10÷12 виготовлених із листової сталі МСт3 секторів-вкладишів 1 із привулканізованим до їх внутрішньої поверхні шаром гуми 5. Сталеві підстави секторів вальцюють і обробляють спочатку по стиках, потім збирають сектори разом, і обробляють по усій поверхні. Сирий каучук накладають на заздалегідь обміднену внутрішню поверхню сектора, поміщають всередину пресс-форми, і при високому тиску і температурі вище 1000 С під пресом піддають вулканізації. У сучасних конструкціях приймають висоту вкладиша hвкл=0,5·dв, де dв - діаметр валу.

Для виготовлення вкладишів застосовується високоякісна гума №1626, з такими властивостями: щільність ρ=1,128 т/м3; σв=12 МПа; коефіцієнт тертя при змащенні водою f=0,06; деформація стискування β=(20·р)%, де р може змінюватися від 0 до 2,5 МПа; адгезія до чистої металевої поверхні 4 МПа.

Вода для змащування і охолодження підшипника і валу подається спеціальним трубопроводом 8, як правило, із спіральної камери у роз'ємну ванну 6, установлену на корпусі підшипника і прикріплену до нього шпильками і штифтами. Висота ванни рівна hван≈0,6·dв, що вимагається за умовами охолодження валу. Половинки ванни зварюють із листової сталі МСт3 або відливають із чавуну СЧ 28-48 і кріплять один із одним болтами і штифтами. Для більш рівномірного розподілу води по поверхні валу і вкладиша, на стику секторів, а іноді і на їх середині виконують канавки трикутного перерізу (розріз по А-А). Їх не доводять до кінця вкладиша, залишаючи на виході суцільний поясок, що створює певний підпір води, що гарантує заповнення вкладиша. У верхній частині ванни передбачено торцеве мембранне ущільнення, показане у вузлі III. Складається це ущільнення із гумової мембрани 18, притягнутої за допомогою болтів кільцем 16 до корпусу ванни. Тиском води мембрана притискається до торцевої поверхні установленого на валу роз'ємного кільця, що обертається, 19, зафіксованого болтами 15. Протікання із ущільнення надходять у водозбірник 7, із якого відводяться в кришку турбіни. При фіксації кільця 19 на валу, необхідно розрахувати і врахувати прогин опорних конструкцій, що підтримують ротор агрегату. Цей прогин виникає від гідравлічної сили, що діє на робоче колесо, і відсутній при складанні турбіни.

При неспівпаданні поверхонь кільця і мембрани, остання згинається, і прилягає або тільки до зовнішньої кромки кільця, яка його може надрізати, або спирається тільки власною кромкою на це кільце. У тому і в іншому випадку протікання зростають. При збільшенні радіального зазора між кільцем 19 і кільцем 16 перекіс мембрани зменшується, проте виникає небезпека прогину і затягування мембрани у зазор, який роблять приблизно рівним 10 мм.

Під підшипником встановлено ремонтне ущільнення (вузол II), що дозволяє при тривалих зупинках ремонтувати робоче ущільнення і підшипник, не осушуючи турбіну, що економить час і засоби при цих роботах. При підйомі ротора гальмами генератора, гумове кільце 17, укріплене притискним кільцем 13 на кожусі, що закриває болти валу, упирається в кільцевий виступ 14 на корпусі підшипника і перекриває зазор а.

У сучасних турбінах застосовують гумові підшипники із вільно встановленими на опорних болтах сегментами. Така конструкція сприяє полегшенню умов гідродинамічного змащення і, головне, дає можливість встановити необхідний зазор при складанні, і відновлювати його у процесі зносу валу і вкладишів.

Витікання води з підшипника призводить до негайного виходу його з ладу. Це пояснюється тим, що коефіцієнт сухого тертя гуми по сталі у кілька разів вищий, ніж при водяному змащенні; теплопровідність вкладиша мала, і його поверхня при нагріві починає швидко плавитися. З метою запобігання можливості аварії, подаччу води контролюють. При припиненні подачі підключають резервний трубопровід.