LABORATORIUM TECHNOLOGII WYTWARZANIA I NAPRAW
Nazwisko i imię:	Leszek Chybowski Piotr Chełstowski						Grupa:		V MAb
Temat ćwiczenia:	Montaż i weryfikacja wirników i łożysk turbosprężarek i pomp wirnikowych						Numer ćwiczenia:		7
Data wykonania ćwiczenia:		25.11.98		Data oddania sprawozdania:		09.12.98
Prowadzący:			Ocena:			Podpis:

1. Cel pracy.

Ćwiczenie ma na celu zapoznanie z podstawowymi informacjami dotyczącymi demontażu, montażu oraz weryfikacji wirników turbosprężarek i pomp wirowych oraz łożysk tocznych i ślizgowych pracujących w tychże urządzeniach. Bardzo ważna jest znajomość warunków pracy wirników i łożysk maszyn wirnikowych takich jak pompy wirnikowe, turbiny i sprężarki, ponieważ przy prawidłowo przeprowadzonym montażu, remoncie lub weryfikacji tychże elementów można często uniknąć lub zapobiec groźnym awariom całej maszyny. Proces demontażu, weryfikacji i montażu został przedstawiony na przykładzie turbosprężarki typu VTR 160 firmy Brown Boveri.

2. Demontaż turbosprężarek

Demontaż turbosprężarki każdego typu należy zawsze wykonywać w kolejności operacji podawanej w DTR, wydanej przez producenta turbosprężarki. DTR turbosprężarki zawierają przeważnie dobrze opracowane plany demontażu. Każdy demontaż wymaga specjalnych narzędzi dostarczanych przez producenta. Demontaż turbosprężarek należy wykonywać z dużą ostrożnością, tak aby nie uszkodzić łatwo odkształcalnych łopatek wirników, kierownicy i ostrzy uszczelnień labiryntowych. Dlatego też demontaż wirnika należy wykonywać w położeniu pionowym turbosprężarki.

Po odkręceniu nakrętek śrub łączących wykonuje się rozłączenie części kadłuba za pomocą śrub odciskowych, dla których w kołnierzach kadłuba są gwintowane otwory. Zależnie od typu turbosprężarki (sposobu zamocowania wirników na wale) stosuje się różne sposoby demontażu wirnika.

3. Demontaż wirnika turbosprężarki VTR 160

W celu demontażu wirnika turbosprężarki VTR 160 podgrzewa się równomiernie (obracając wirnik) pierścień 1 (rys. 1). Następnie za pomocą ściągacza 4 demontuje się tarczę

Rys.1 Demontaż pierścienia zaciskowego wirnika sprężarki.

1 - pierścień zaciskowy, 2 - wał, 3 - przegroda

kierowniczą 1 i tarczę wirnika 2 sprężarki. Podczas podgrzewania pierścienia zaciskowego i tarcz nie wolno dopuścić do nagrzania się aluminiowych elementów do temperatury powyżej 180 °C. Stalowy wał i pierścień podgrzewa się do temperatury nie przekraczającej 200 °C. Montaż wykonuje się w kolejności odwrotnej, przy czym przy zakładaniu pierścienia zaciskowego, uprzednio podgrzanego do temperatury 200 °C, dobija się go do wirnika młotkiem za pośrednictwem tulei. W czasie demontażu należy znakować każdy element dla ułatwienia późniejszego montażu. Po demontażu elementy turbosprężarki myje się i czyści.

Rys. 2 Demontaż wirnika sprężarki turbosprężarki VTR 160.

1 - tarcza kierownicza, 2 - tarcza wirnika, 3 - przegroda, 4 - ściągacz

4. Weryfikacja turbosprężarek

Weryfikacja turbosprężarek rozpoczyna się w zasadzie jeszcze przed ich demontażem, trwa w czasie demontażu, a kończy się weryfikacją szczegółową wymontowanych elementów. Wynika to głównie z powodu konieczności zapobieżenia zbyt dużym luzom, gdyż jak wykazuje praktyka, nawet gdy np.: zużycie łożysk może znajdować się w granicach dopuszczalnych, to przy skojarzeniu ich elementów może się okazać, że luz promieniowy wału w łożyskach jest zbyt duży. Z tego względu miarodajnym kryterium weryfikacji turbosprężarki są w wielu wypadkach luzy w skojarzeniach, a te można najprościej sprawdzić przed demontażem lub w czasie jego trwania. Na rysunkach w dokumentacji turbosprężarki typu VTR 160 przedstawiających przekrój turbosprężarki VTR 160 - 250 oznaczono literami miejsca kontroli luzów. Kontrolowane luzy występują w miejscach labiryntowych uszczelnień promieniowych wału sprężarki O, P, wału turbiny S, T, U oraz w miejscach labiryntowych uszczelnień osiowych tarczy wirnika sprężarki M. Ponadto kontroli podlegają luzy wierzchołkowe sprężarki N, turbiny R i luz osiowy wirnika sprężarki w miejscu labiryntowych uszczelnień osiowych M oraz luz osiowy L łopatek wirnika sprężarki w kadłubie sprawdza się w sposób opisany w DTR. Luzy te określa się w sposób pośredni, przez pomiar odległości K, między czopem wału sprężarki i płaszczyzną czołową kadłuba. Prawidłowe wartości tych luzów zawiera DTR turbosprężarki.

Zdemontowane elementy turbosprężarki podlegają w czasie weryfikacji: oględzinom, badaniom nieniszczącym, tabela 1 przedstawia zawiera najczęściej stosowane metody weryfikacji dla poszczególnych elementów turbosprężarek.

Tabela 1. Metody weryfikacji części turbosprężarek

Części turbosprężarek	Objawy zużycia i uszkodzeń	Metody weryfikacji
1	2	3
Części składowe kadłuba	pęknięcia, szczeliny, ślady przecieków i przegrzania	oględziny, ostukiwanie, metody penetracyjne, próby hydrauliczne
Obudowy łożysk nośnych	pęknięcia, przecieki między przestrzenią wodną i olejową	oględziny, próba hydrauliczna
Dyfuzor	odkształcenia płaszczyzny podziałowej	sprawdzenie płaszczyzny podziałowej na płytce kontrolnej
Wirnik sprężarki	pęknięcia łopatek, nadłamania i pęknięcia krawędzi, ślady zaczepiania o kadłub, pęknięte uszczelnienia powierzchni bocznych	oględziny, ostukanie, metody penetracyjne
Kierownica turbiny	pęknięcia, wżery korozyjne, rozluźnienie łopatek, ślady zaczepiania łopatek, odkształcenia płaszczyzny podziałowej	ostukanie, metody penetracyjne, sprawdzenie na płycie kontrolnej
Wał wirnika z tarczą turbiny	mechaniczne uszkodzenia wału, pęknięcia i zagięcia wału, ślady korozji, ślady ocierania z innymi obracającymi się elementami,	fluorescencyjna, elektromagnetyczna, pomiary bicia czujnikiem, kontrola wyrównoważenia
Uszczelnienia labiryntowe	pęknięcia, skrzywienia, zgniecenia krawędzi i ostrzy uszczelnień	oględziny
Pierścienie uszczelnień stykowych	pęknięcia, skrzywienia, zużycia powierzchni czołowych, utrata sprężystości	oględziny, pomiary, sprawdzenie w tulei wzorcowej
Ruchome tuleje wirnika	zużycia, pęknięcia, rysy, przegrzanie	oględziny, pomiary mikrometryczne
Łopatki turbiny	uszkodzenia mechaniczne, pęknięcia zmęczeniowe, ślady korozji, zużycie łopatek i osłabienie osadzenia zamka	fluorescencyjna, elektromagnetyczna, rezonansowa
Łożyska ślizgowe	zużycie powłoki ślizgowej i jej odwarstwienia od skorupy, rysy osiowe i promieniowe, pęcznienie wylania, zużycie panwi brązowych ponad 0,05 - 0,1 mm, zmniejszenie się skosu klocków oporowych	pomiary czujnikami i mikromierzem, defektoskopia ultradźwiękowa
Łożyska toczne	rysy, pęknięcia, złamania, barwy metalowe, wżery na powierzchniach bocznych, zużycia powierzchni czołowych pierścieni ponad 0,02 mm, luzy między koszykiem i pierścieniem mniejsze niż 0,2 mm, bicie promieniowe i osiowe powyżej dopuszczalnych, zmniejszenie wcisku montażowego	oględziny z użyciem lupy, sprawdzenie oporów i dokładności obracania, pomiary bicia promieniowego i osiowego za pomocą czujnika, szczelinomierza lub innych przyżądów

5. Weryfikacja łożysk turbosprężarek.

W turbosprężarkach mogą występować łożyska ślizgowe lub toczne.

Łożyska ślizgowe możemy zweryfikować następującymi metodami: przez pomiar czujnikami i mikromierzem, defektoskopią ultradźwiękową. Wykryjemy wtedy zużycie powłoki ślizgowej i jej odwarstwienia od skorupy, rysy osiowe i promieniowe, pęcznienie wylania, zużycie panwi brązowych ponad 0,05 do 0,1 mm, zmniejszenie się skosu klocków oporowych.

Łożyska toczne możemy zweryfikować następującymi metodami: przez oględziny za pomocą lupy, sprawdzenie oporów i dokładności obracania, pomiary bicia promieniowego i osiowego za pomocą czujnika, szczelinomierza lub innych przyrządów. Wykryjemy wtedy rysy, pęknięcia, złamania, barwy metalowe, wżery na powierzchniach bocznych, zużycia powierzchni czołowych pierścieni ponad 0,02 mm, luzy między koszykiem i pierścieniem mniejsze niż 0,2 mm, bicie promieniowe i osiowe większe niż dopuszczalne, zmniejszenie wcisku montażowego.

Łożyska ślizgowe podlegają ogólnie takim samym zasadom weryfikacji jak łożyska wału korbowego. Dopuszcza się tu skrobanie pojedynczych rys o głębokości do 0,1 mm na brązowych powierzchniach ślizgowych. Czopy łożysk ślizgowych, wykazujące niewielkie pojedyncze rysy o głębokości do 0,1 mm, można opiłować pilnikiem - iglakiem i wypolerować naoliwionym płótnem ściernym do chropowatości odpowiadającej Ra<0,16μm.

Łożyska toczne kwalifikuje się do wymiany w razie stwierdzenia podczas oględzin jakichkolwiek pęknięć, odkształceń koszyczka i pierścieni, śladów zużycia bieżni oraz kulek (pitting). Łożyska toczne wymienia się również wówczas, kiedy osiągnęły dopuszczalny czas pracy określony w DTR turbosprężarki lub gdy ich luz - promieniowy i osiowy - osiągnęły wartości dopuszczalne. Luz promieniowy łożyska mierzy się w sposób pokazany na rysunku 3, natomiast luz osiowy - w sposób pokazany na rysunku 4.

Rys. 3. Pomiar luzu promieniowego łożyska tocznego. 1 - pierścień wewnętrzny łożyska tocznego, 2 - stożek dociskowy pierścienia wewnętrznego, 3 - czujnik, 4 - wózek

Rys. 4. Pomiar luzu osiowego łożyska tocznego.

1 - pierścień zewnętrzny łożyska, 2 - pierścień wewnętrzny łożyska, 3 - liniał

Na rysunku 5 pokazano wykres umożliwiający ocenę prawidłowości zmierzonych luzów promieniowych w łożysku. Obszar A na wykresie odpowiada dopuszczalnym luzom promieniowym łożysk poprzecznych kulkowych jednorzędowych, obszar B - dopuszczalnym luzom promieniowym łożysk walcowych o krótkich walcach.

Rys. 5. Wykres dopuszczalnych luzów promieniowych łożysk tocznych.

A - łożyska kulkowe, B - łożyska walcowe

6. Montaż turbosprężarek.

Montaż turbosprężarek przebiega w kolejności odwrotnej do demontażu.

Ogólne wymagania dotyczące montażu turbosprężarek są następujące:

• wszystkie elementy turbosprężarki powinny być czyste, śruby smaruje się smarem grafitowym,

• powierzchnie stykowe smaruje się pastą uszczelniającą typu Hermetik,

• części składowe kadłuba turbiny i sprężarki łączy się ściśle według znaków kontrolnych ich wzajemnego położenia.

Wodne i olejowe pierścienie uszczelniające wymienia się na nowe. Powinny one wystawać nad płaszczyznę styku 0,3 do 1 mm. W tym celu można stosować przekładki paronitowe o grubości do 0,5 mm. Wprowadzenie wirnika do kadłuba odbywa się za pomocą specjalnego oprzyrządowania zapewniającego ochronę uszczelnień labiryntowych przed uszkodzeniem. W czasie montażu łożysk tocznych należy ściśle przestrzegać kolejności montażu sprężystych pierścieni obejmy. Pod koniec montażu turbosprężarek z łożyskami ślizgowymi sprawdza się luz między wirnikiem sprężarki i osłoną cieplną oraz luz w łożysku oporowym. Luz reguluje się podkładkami. Sprawdza się również przyleganie tulei oporowej do powierzchni oporowej łożyska. Po jednym obrocie wirnika ślad przylegania powinien znajdować się na całej szerokości powierzchni oporowej i stanowić co najmniej 75% długości obwodu tej powierzchni. W turbosprężarkach z łożyskami tocznymi sprawdza się również luzy osiowe. W zamontowanej turbosprężarce sprawdza się luzy między łopatkami sprężarki i turbiny a odpowiednimi częściami kadłuba.

7. Wnioski

Ćwiczenie pozwala na zapoznanie się z zagadnieniami związanymi z eksploatacją, konserwacją i remontem maszyn wirnikowych. Szczególnie ważne jest prawidłowe przeprowadzenie remontu na który składa się demontaż, weryfikacja i ponowny montaż elementów (urządzenia). Jakość montażu turbosprężarek ma zasadniczy wpływ na poprawność przyszłej pracy silnika, tak więc przy operacjach związanych z montażem silnika należy stosować się do zaleceń producenta (instrukcje, DTR i biuletyny). Praca powinna wykonana zostać dokładnie aby uniknąć w przyszłości awarii i niepotrzebnych strat finansowych oraz aby nie narażać życia załogi statku. Także w czasie operacji montażu turbosprężarek dużych silników wolnoobrotowych napędu głównego statku z uwagi na duże ciężary elementów i narzędzi montażowych należy dla bezpieczeństwa osób przeprowadzających remont zachować ostrożność i stosować się do przepisów BHP.

8. Literatura

1. Dokumentacja techniczno ruchowa turbosprężarki VTR 160. Brown Boveri.

2. Piaseczny L.: Technologia napraw okrętowych silników spalinowych.

Wydawnictwo Morskie, Gdańsk 1992.

3. Piotrowski I.: Okrętowe silniki spalinowe. Wydawnictwo Morskie, Gdańsk 1983.

4. Wajand J.A., Wajand J.W.: Tłokowe silniki spalinowe. WNT, Warszawa 1993.

8

---