Тіреу мойынтіректерін түсіну
A thrust bearing (сонымен қатар осьтік мойынтірек деп те аталады) — білік осіне параллель бағытта әрекет ететін жүктемелерді, яғни осьтік және тіреу күштерін қабылдауға және білік осьтік орнын бақылауға арналған арнайы мойынтірек ротор. Радиалды мойынтіректен айырмашылығы журнал подшипник, ол білікке перпендикуляр жүктемелерді ұстайды, ал тіреу мойынтірегінің жанасу беттері білік осіне перпендикуляр орналасқан, сондықтан ол біліктің кез келген осьтік бағытқа жылжуына қарсы тұра алады. Радиалды және тіреу мойынтіректері бірге толық ротор-подшипник жүйесінің.
Тіреу мойынтіректері осьтік күштер болатын жерде — сорғыларда, компрессорларда, турбиналарда, гребной валдарда және тігінен орнатылған жабдықтарда — таптырмас элемент болып табылады. Тіреу мойынтірегінің істен шығуы немесе жеткіліксіз жүктеме қабілеті шамадан тыс радиал вибрациясы, білік осьтік ойнауы және ротор қозғалмайтын бөліктерге тигенде болатын апаттық зақымдану.
1. Осьтік мойынтірек пен радиалды мойынтірек: айырмашылығы неде?
Осьтік мойынтіректі түсінудің ең айқын жолы — оны бірге жұмыс істейтін радиалды мойынтірекпен салыстыру. Екеуі де direction атқаратын жүктеме түрімен анықталады, өлшемі немесе конструкциясымен емес.
- Радиалды мойынтірек (such as a журнал подшипник) carries load perpendicular біліктің — ротор салмағының және unbalance. Оның жүк көтеретін беттері цилиндр пішінді болып, біліктің айналасын қамтиды.
- Осьтік мойынтірек carries load parallel біліктің осі бойынша — осьтік итерме күшті қабылдайды. Оның жүк көтеретін беттері жалпақ (немесе профильденген) болып, біліктің осіне тік бұрышта орналасады және ротордағы бортық немесе иықшамен тіреседі.
Әдеттегі машинада екеуі де қажет: екі радиалды мойынтірек біліктің бүйірлік орнын қамтамасыз етіп, оның салмағын ұстайды, ал бір осьтік мойынтірек ротордың’ осьтік жағдайын бекітіп, жалпы осьтік күшті сіңіреді. Кейбір конструкцияларда екі қызмет біріктіріледі — angular-contact or tapered-roller мойынтірек радиалды және осьтік жүктемені бір мезгілде қабылдайды — алайда ірі турбомашиналарда осьтік мойынтірек жиі дербес бөлшек ретінде, радиалды мойынтіректерден бөлек орналасады, өйткені осьтік күштер бөлісу үшін тым үлкен болады.
2. Осьтік мойынтіректердің түрлері
Осьтік мойынтіректер екі негізгі топқа бөлінеді: шарлар немесе роликтер арқылы жүктемені қабылдайтын домалату элементті түрлер және ротордың қысымдалған май қабатында қалқып тұруын қамтамасыз ететін сұйық үйкеліс түрлері. Олардың арасындағы таңдау негізінен жүктеме, жылдамдық және машина өлшемімен анықталады.
Домалату элементті осьтік мойынтіректер
Олар шарлар немесе роликтер арқылы осьтік күшті қабылдайды және орташа жүктемелі жалпыөнеркәсіптік машиналарда кеңінен қолданылады. Олардың техникалық жағдайын радиалды мойынтіректер үшін де қолданылатын сол домалату элементтерінің ақауы сигнатуралары арқылы бақылауға болады.
- Шарлы осьтік мойынтіректер: шар элементтері жалпақ немесе ойықты осьтік шайбалар арасында жұмыс істейді. Орташа жүктеме сыйымдылығы, орташадан жоғары жылдамдық, жоғары осьтік орналасу дәлдігі. Станок жабдықтарында, автомобиль беріліс қорабтарында және басқа орташа осьтік күшті тораптарда қолданылады.
- Цилиндрлік роликті осьтік мойынтіректер: тіреу шайбалары арасындағы роликтер нүктелік емес, сызықтық жанасу арқылы өте жоғары жүктеме қабілетін қамтамасыз етеді, бірақ тек төмен және орташа айналым жиілігінде жұмыс істейді. Ауыр машиналарда, тігінен орнатылған сорғыларда және кран ілгіштерінде қолданылады.
- Конустық роликті тіреу подшипниктері: конустық роликтер шынайы домалау қозғалысын қамтамасыз етеді, бұл аралас және жоғары осьтік жүктемелерге сай келеді. Бір подшипник радиалдық та, осьтік те жүктемені қабылдайды, ал алдын ала кернеуді арақашықтықты реттеу арқылы өзгертуге болады. Автомобильдің доңғалақ ступицаларында, редукторларда және аралас жүктеме жағдайларында кеңінен қолданылады.
- Сфералық роликті тіреу подшипниктері: бөшке тәрізді роликтер мен қисық жүгіргіш беті өте жоғары осьтік жүктемені қабылдай отырып, білік центрден ауытқуына төзімділік көрсетеді — ауыр өнеркәсіпте ұзын, аздап майысатын біліктерде пайдалану үшін ыңғайлы.
- Бұрыштық контактілі шарикті подшипниктер: шарик жанасуы бұрышты орнатылғандықтан, подшипник радиалдық та, осьтік те жүктемені қабылдайды; жиі жұпталып орнатылады (арқа-арқаға немесе бетпе-бет). Жоғары айналым жиілігіне қабілетті; станоктың шпиндельдерінде және жоғары жылдамдықты сорғыларда қолданылады.
Гидродинамикалық майлы қабатты тіреу подшипниктері
Бұл подшипниктер роторды гидродинамикалық май қабатында «қалқытады» және қуаты жоғары ірі машиналарда кеңінен таралған. Қалыпты жұмыс кезінде металл бетінің бір-біріне тимеуі іс жүзінде шексіз қызмет мерзімін және жоғары сөндіргіш қасиетті қамтамасыз етеді, бірақ үздіксіз қысымдалған май беру жүйесін талап етеді.
- Айналмалы тақталы тіреу подшипниктері (жиі ойлап тапқандарының атымен Kingsbury немесе Michell подшипниктері деп аталады): бірнеше жылжымалы тақтаның әрқайсысы тіреу мойнына қарай жинақталатын май сынасын қалыптастыру үшін еңкейеді. Жүктеме қабілеті ірі турбиналарда мегаватт деңгейіне жетеді, айналым жиілігі іс жүзінде шектелмейді (30 000+ айн/мин-ға дейін қолданылады), ал тербелісті сөндіру тиімділігі өте жоғары. Бу турбиналарында, газ турбиналарында, ірі компрессорларда және генераторларда кездеседі.
- Тұрақты тақталы (конустық үстіртпелі) тіреу подшипниктері: конустық еңіс бетімен өңделген тұрақты тақталар ешқандай жылжымалы тіректерсіз май сынасын қалыптастырады. Жоғары жүктеме қабілеті, жылжымалы бөлшектері жоқ болғандықтан қарапайым әрі берік; алайда жүктеме бағытының өзгеруіне айналмалы тақталарға қарағанда аз төзімді. Тігінен орнатылған сорғыларда және гидротурбиналарда қолданылады.
3. Тіреу подшипниктерінің қолданылу аймақтары: практикалық мысалдар
Роторы өз осі бойымен таза итеруші күш сезетін кез келген машина сол күшті қабылдап, роторды орнында ұстап тұру үшін тіреу подшипниктерін талап етеді. Ең жиі кездесетін қолданыс аймақтары:
- Орталықтан тебетін сорғылар мен компрессорлар: әрбір жұмыс дөңгелегіндегі қысым өсімі сору жағына бағытталған үлкен осьтік күш тудырады, оны тіреу подшипнигі қабылдауы тиіс.
- Бу, газ және гидравликалық турбиналар: жұмыс сұйығы қалақтар қатарына осьтік бағытта қысым жасайды; тіреу подшипнигі — әдетте айналмалы тақталы түрі — роторды осы күшке қарсы, сондай-ақ тығыздағыштар мен қалақ ұштарының тығыз саңылауларын сақтай отырып ұстайды.
- Кеме тартқышы (кеме және қайық тіреу подшипниктері): пропеллердің итергіш күші бүкіл кемені пропеллер білігі арқылы алға қарай жылжытады, ал ауыр жүкті теңіз тіреу мойынтірегі сол итергіш күшті біліктен корпусқа береді. Бұл машина жасаудағы тіреу мойынтіректеріне қойылатын ең ауыр жүктемелердің бірі.
- Генераторлар мен электр қозғалтқыштары: тігінен орналасқан машиналарда тіреу мойынтірегі ротордың өзіндік салмағын да қосымша көтереді, ал барлық машиналарда ол осьтік magnetic pull.
- Gearboxes: қиғаш және конустық тісті дөңгелектер білік тіреу мойынтіректері сіңіруге тиіс осьтік реакциялар тудырады.
- Станок шпиндельдері, автомобиль трансмиссиялары және кранлар: кішірек домалайтын элементті тіреу мойынтіректері білікті орнықтырып, орташа осьтік жүктемелерді қабылдайды.
4. Тігінен орналасқан біліктердің тіреу мойынтіректері
Тігінен орналасқан машиналар — тік сорғылар, гидрогенераторлар, ірі тік электр қозғалтқыштары — тіреу мойынтірегіне ерекше талап қояды, себебі ол тек технологиялық осьтік күшті ғана емес, сонымен бірге айналмалы жиынтықтың толық статикалық салмағында көтеруі тиіс — ірі гидрогенераторда бұл жүздеген тоннаға жетуі мүмкін. Көлденеңінен орналасқан машинада бұл салмақты радиалды мойынтіректер ұстайды; тікелей орналасқан машинада салмақ білік осі бойымен тура тіреу мойынтірегіне түседі.
Осы себепті тік машиналарда салмақ пен технологиялық жүктеменің жиынтығына есептелген, білік жоғарғы немесе төменгі ұшына орнатылған ірі сұйықтықты үйкеліс тіреу мойынтірегі — әдетте еңкейетін төсем конструкциясы — қолданылады. Мойынтіректің май қабаты мен салқындату жүйесі үздіксіз толық жүктемеде жұмысқа есептелуі керек, ал оның temperature and axial position бүкіл машинадағы ең мұқият бақыланатын параметрлер қатарына жатады, өйткені тік білікті тіреу мойынтірегінің істен шығуы ротордың статорға құлауына — қалпына келтіру мүмкінсіз — алып келеді.
5. Осьтік жүктеме көздері
Сорғылар мен компрессорларда
- Қалақша гидравликалық итергіш күші: қалақша арқылы қысымның өзгеруі нәтижесінде нәтижелі осьтік күш туындайды — ол негізгі гидравликалық күштер in a pump.
- Magnitude: бұл орташа өлшемді сорғыда да мыңдаған фунтқа жетуі мүмкін.
- Direction: әдетте сору жағына қарай бағытталған.
- Balancing: теңестіру тесіктері, артқы қалақтар немесе қарама-қарсы орналасқан қалақшалар нәтижелі итергіш күшті азайтады.
In Turbines
- Бу немесе газ ағыны қалақтарға осьтік қысым тудырады — бұл аэродинамикалық күштері роторға әсер ететін.
- Итергіш күштің шамасы қуат шығысымен бірге артады.
- Іске қосу немесе жүктеме өзгерістері кезінде бағыты керісінше болуы мүмкін.
- Оны теңестіру үшін жалған поршеньдер немесе теңгергіш поршеньдер қолданылады.
In Gearboxes
- Бұрандалы тісті дөңгелектер берілетін айналдырушы моментке пропорционал осьтік итергіш күш жасайды.
- Конустық тісті дөңгелектер осьтік күш компоненттерін тудырады.
- Итергіш күштің бағыты тісті дөңгелектің оралу бағытына (бұрандалы бұрыштың бағытына) байланысты.
Other Sources
- Magnetic pull: электр қозғалтқыштарында, магниттік теңгерімсіздік осьтік күштер тудырады.
- Пернелер мен желдеткіштер: жұмыс сұйықтығын үдету арқылы туындайтын аэродинамикалық итергіш күш.
- Belt drives: бұрышты белдіктер осьтік күш компоненттерін тудырады.
- Misalignment: angular misalignment муфталардағы теңгерімсіздік тербелмелі осьтік күштер жасайды.
6. Осьтік подшипник мәселелері және диагностика
Жиі кездесетін ақаулар
- Overload: итергіш күш подшипниктің номиналды жүктеме қабілетінен асып кетеді — бұл көбінесе технологиялық бұзылу немесе тозған теңгергіш құрылғының нәтижесінде жалпы осьтік күштің жобалық мәнінен артуымен байланысты.
- Жеткіліксіз майлау: жеткіліксіз май ағыны немесе майлардың жетіспеуі контактті аймақты майлықтан айырады, май қабаты жойылып, беттер бір-біріне тиеді.
- Contamination: майдағы бөлшектер осьтік тірек беттерін тырналап зақымдайды.
- Тозу және шаршау: үйкелістен немесе циклдік жүктемеден туындаған беткі тозу, ауқымы pitting through to spalling баббит немесе жүгіргі жолының.
- Misalignment: білікке перпендикуляр емес тіреу жақасы тіреуіш төсемдерді біркелкі емес жүктейді және бір жақты қызып кетуге әкеледі.
- Электрлік эрозия: май қабатынан өтетін білік тоғы мойынтіректің беттерін ойып тесіп бүлдіреді — бұл айнымалы жиілікті жетек қолданатын машиналарда жиілеп отырған мәселе.
- Overheating: жоғарыда аталған себептердің басым бөлігінің ақырғы нәтижесі — баббитті жұмсартып, төсемдерді тозататын шамадан тыс үйкеліс немесе жеткіліксіз салқындату.
Осы бұзылу режимдеріне қарсы сенімділік маржасын сандық тұрғыда тексеруге болады. Мойынтірек бір мезгілде радиалды және осьтік жүктемені қабылдаған кезде, мойынтіректің эквивалентті динамикалық жүктемесін есептегіш оларды бір мәнге біріктіреді, статикалық қауіпсіздік коэффициентін есептегіш тыныштық кезіндегі осьтік итергіш күш салдарынан болатын бринелдеуден қорғайды, ал мойынтіректің L10 қызмет ету мерзімін есептегіш күтілетін пайдалану мерзімін болжайды.
Діріл және Осьтік Өлшеу Белгілері
- Жоғары осьтік дібіл: тіреуіш мойынтіректің ақаулығының негізгі белгісі, әдетте осьтік бағытта радиалды бағытқа қарағанда анығырақ байқалады.
- Осьтік орынның өзгеруі: сұйық майлы мойынтіректері бар машиналарда төсемдердің тозуына байланысты біліктің шектік жағдайға қарай ауысуы мойынтіректің тозу шамасын тікелей көрсетеді.
- Төменжиілікті тербеліс: білік осьтік саңылауы шегінде еркін жылжиды.
- Impacting: осьтік саңылау шамадан тыс болса, білік тіреуіш тоқтатқыштарына соғылып, тербеліс спектрінде өткір шыңдар пайда болады. vibration signal.
- Measurement: axial жуықтау сенсорлары or accelerometers осы белгілерді анықтайды.
Басқа көрсеткіштер
- Температура өсінісі: тіреуіш мойынтірегінің қызуы — сұйық қабықшалы мойынтіректе жиі кездесетін алғашқы белгі.
- Noise: тіреуіш мойынтірегі орналасқан жерден шығатын ерекше дыбыстар.
- Axial play: біліктің осьтік бағытта өлшенетін қозғалысы.
- Oil quality: майда металл бөлшектерінің пайда болуы.
7. Тіреуіш мойынтірегінің жағдайын далалық жағдайда өлшеу
Жиналған машиналарда тіреуіш мойынтірегінің жағдайы сынау стендісінде емес, орнында жүргізілетін осьтік өлшемдер негізінде бағаланады. Екі арналы портативті анализатор, мысалы Балансет-1А инженерге тіреуіш ұшындағы осьтік тербеліс амплитудасы мен фазасын тіркеуге мүмкіндік береді, phase оны радиалды көрсеткіштермен салыстыруға және тіреуіш мойынтірегінің шынайы ақаулығын — misalignment немесе майысқан білік те тудыра алатын осьтік тербелістен — өндірісті тоқтатып, бөлшектемей-ақ ажыратуға мүмкіндік береді. Сол аспап жалпы тербеліс бейнесін де қамтып, vibration роторды өз мойынтіректерінде теңгере алады — ол растандырылғаннан кейін unbalance тіреуіш мойынтірегіндегі өлшемді машинаның жалпы техникалық жағдайымен байланыстырады.
8. Бақылау және техникалық қызмет көрсету
Негізгі бақылау параметрлері
- Осьтік тербеліс: үздіксіз немесе тербеліс мониторинг бағдарламасының бір бөлігі ретінде маршруттық тексеру кезінде өлшенеді. вибрациялық бақылау programme.
- Осьтік орналасуы: жақындық датчиктері тіреуіш мойынтірегіне қатысты біліктің осьтік жағдайын бақылайды.
- Тіреуіш мойынтірегінің температурасы: RTD немесе термопар мониторингі — жиі ескертудің ең алғашқы белгісі (қараңыз температура сенсорлары).
- Май ағыны мен қысымы: сұйық қабықшалы осьтік (упорлы) мойынтіректер үшін жеткізілімнің үзілуі — жедел дабыл шарты.
Техникалық қызмет көрсету тәжірибесі
- Осьтік (упорлы) мойынтіректің жеткілікті майлануы мен май жеткізілімін тексеріңіз.
- Жөндеу кезінде осьтік ойықтарды тексеріңіз.
- Упорлы беттерді тексеріңіз wear or damage.
- Мүмкін болған жерде деформация өлшегіштерін немесе жүктеме датчиктерін пайдалана отырып, нақты осьтік жүктемелерді өлшеңіз.
- Температура мен діріл деректерінің үрдісін бақылаңыз және нәтижелерді толық vibration analysis, as part of a техникалық жай-күйді бақылау programme.
Упорлы мойынтіректер радиалды мойынтіректерге қарағанда аз назар аударылады, алайда олар айналмалы машиналарда осьтік орынды бақылау және осьтік жүктемені қабылдау үшін аса маңызды. Қолжетімді түрлерді, упорлы күштердің көздерін және ақаулану режимдерін білу тиісті мойынтірек таңдауына, тиімді мониторингке және уақтылы техникалық қызмет көрсетуге мүмкіндік береді — роторды статорға тигізіп, машинаны толық бұзып алуға апаратын ақауларды болдырмайды.
9. Жиі қойылатын сұрақтар
Упорлы мойынтірек не атқарады?
Упорлы мойынтірек осьтік жүктемені — білікке параллель бағытта әрекет ететін күшті — қабылдайды және ротордың осьтік орнын бекітеді. Ол технологиялық процестің туындататын жалпы итергіш күшін (жетек пен қалақтың тартатын күші) сіңіреді және білікті қозғалмайтын бөліктерге сырғып кетуден сақтайды.
Упорлы мойынтірек пен радиалды мойынтіректің айырмашылығы неде?
Жүктеме бағыты. Радиалды мойынтірек білікке перпендикуляр жүктемені (ротор салмағы мен бүйір күштер) қабылдайды; упорлы мойынтірек білікке параллель жүктемені (осьтік итергіш күш) қабылдайды. Машиналардың басым бөлігінде екеуі де қолданылады, ал бұрыштық-контактілі немесе конустық-роликті сияқты кейбір аралас жүктеме түрлері екі қызметті бірден атқарады.
Упорлы мойынтіректердің негізгі түрлері қандай?
Екі тұқымдас. Дөңгелекті элементті түрлер — шарлы, цилиндрлі-роликті, конустық-роликті, сфералық-роликті және бұрыштық-контактілі — орташа жүктемелер мен жалпы машиналарға қолайлы. Сұйық қабықшалы түрлер — еңкіш тақтайшалы (Кингсбери) және бекітілген-тақтайшалы конустық-жерлік — роторды май қабықшасында жылжытады және ірі турбиналар, компрессорлар мен тік орналасқан машиналардың өте жоғары жүктемелерін өңдейді.
Тік машиналарға арнайы упорлы мойынтірек неліктен қажет?
Тік біліктегі упорлы мойынтірек тек технологиялық осьтік күшті ғана емес, сонымен бірге біліктің осіне тік бағытта әрекет ететін ротордың толық статикалық салмағын да қабылдайды. Осы себепті тік сорғыштар мен гидро-генераторлар біріктірілген жүктемеге есептелген ірі сұйық қабықшалы упорлы мойынтіректерді пайдаланады.
Упорлы мойынтіректің істен шығуы қалай анықталады?
Ең айқын белгілер — осьтік діріл деңгейінің артуы, өлшенген осьтік орынның ауытқуы және мойынтірек температурасының жоғарылауы. Осьтік жақындық датчиктері, акселерометрлер мен температура сенсорлары уақыт бойынша трендпен бақыланады, ал жылжымалы талдаушы жұмыс істеп тұрған машинада диагнозды растай алады.
Тіреу подшипниктері неліктен істен шығады?
Номиналды жүктемеден асып кету, майлау жүйесінің істен шығуы, майдың ластануы, беткі шаршау (шұңқырлану және қабыршақтану), тіреу жағасының дұрыс орнатылмауы және білік тоғынан болатын электрлік эрозия. Қызып кету — подшипникті толығымен бұзатын жиі кездесетін соңғы кезең.
