Компания Mitsubishi Heavy Industries (MHI) предлагает различные типы вертикальных и горизонтальных валов для применения в сепараторах. У них есть несколько специализированных валов, которые могут использоваться в этих сепараторах.
- Вертикальный вал сепараторов Мицубиси
- Компоновка деталями вертикального вала. Разборка, ревизия
- Отказы сепаратора, связанные с неисправностью вертикального вала
- Привод сепараторов моделей SJ
- Тормозное устройство сепаратора
- Компоновка деталями горизонтального вала
- Последовательность операции при разборке горизонтального вала
Существуют механизмы горизонтального и вертикального типа. Оба варианта выполняют одну функцию, но имеют некоторые конструктивные отличия. В этой статье мы рассмотрим устройство этих валов, их компоновку деталями, а также разборку и ревизию. Отличие между вертикальным и горизонтальным валом заключается только в расположении осей входного и выходного вала. Оба типа имеют похожие технические характеристики, и применяются во многих сферах.
Вертикальный вал сепараторов Мицубиси
Привод сепаратора является основным механизмом, от которого в большой степени зависит надежность и долговечность работы всего сепаратора. Привод сепаратора включает в себя:
- электродвигатель;
- горизонтальный вал;
- фрикционную муфту;
- и вертикальный вал с червячно-винтовой парой с подшипниками.
Рассмотрим конструкцию вертикального вала сепаратора Мицубиси модели SJ, которая представлена на рис. 1.
1 – крышка подшипника; 2 – крышка верхнего подшипника; 3 – U-образное уплотнение; 4 – пластина верхнего подшипника; 5 – стакан пружины; 6 – пружина; 7 – втулка пружины; 8 – втулка подшипника; 9 – шарикоподшипник; 10 – корпус подшипника; 11 – стальной шарик; 12 – опора нижней пружины; 13 – упорная втулка пружины; 14 – втулка нижней пружины; 15 – упорный подшипник
Назначение вертикального вала заключается в передаче крутящего момента барабану сепаратора с помощью червячно-винтового механизма от горизонтального вала, соединенного с электродвигателем.
На вертикальный вал насажен барабан, выполняющий функции очистки нефтепродукта; и как правило, он имеет относительно большую массу и какой-то дисбаланс и, как следствие, конструкция опор вертикального вала подвергается большим нагрузкам. Эти нагрузки воспринимают подшипники верхней опоры и нижней.
Компоновка деталями вертикального вала. Разборка, ревизия
Как видно из рис. 2, конструкция компоновки вертикального вала модели SJ фирмы Мицубиси – вертикальный вал установлен в двух опорах: верхней и нижней.
1 – уплотнительное кольцо; 2 – верхняя крышка; 3 – крышка корпуса верхнего подшипника; 4 – болт крепления крышки подшипника; 5 – пружинная шайба; 6 – прокладка; 7 – уплотнение U-типа; 8 – стопорная шайба верхнего подшипника; 9 – корпус верхнего подшипника; 10 – шпонка; 11 – упорная втулка верхнего подшипника; 12 – корпус верхнего подшипника; 13 – втулка пружины; 14 – пружина; 15 – заглушка пружины; 16 – прокладка; 17 – гайка крепления подшипника; 18 – стопорная гайка; 19 – шарикоподшипник; 20 – вертикальный вал; 21 – нижняя крышка подшипника; 22 – шарикоподшипник; 23 – корпус нижнего подшипника; 24 – стопорный болт; 25 – кольцо стальное упорное; 26 – опорноупорный подшипник; 28 – стопорная шайба; 29 – гайка крепления подшипника; 30 – корпус нижнего подшипника; 31 – червяк; 33 – стальной шарик; 34 – упоры нижней пружины; 35 – нижняя пружина; 36 – корпус нижнего подшипника; 37 – болт крепления корпуса нижнего подшипника к корпусу сепаратора; 38 – пружинная шайба; 39 – упор нижней пружины; 40 – прокладка; 41 – прокладка; 42 – гайка колпачковая нижнего корпуса
Верхняя (горловая) опора состоит из корпуса 12, в котором находится шарикоподшипник 19 и радиально расположенные амортизаторы-пружины 14. Пружина 14 одним концом прижимается к наружной обойме подшипника 19, а другим – упирается в гайку-заглушку 15. Корпус пружины 12 с помощью болтов 4 крепится к станине сепаратора.
Между корпусом подшипника и внутренней обечайкой устанавливается шпонка 10. Корпус подшипника благодаря наличию шпонки может двигаться совместно с вертикальным валом только по вертикали, относительно своего корпуса, что сделано с целью равномерного распределения веса барабана на вертикальном валу.
В верхней крышке находится U-образное уплотнение, предотвращающее вытекание смазки из подшипника и попадание в него рабочей воды, которая применяется для открытия и закрытия барабана.
Амортизаторы-пружины 14 предназначены совместить центр тяжести барабана с геометрической осью вращения, так как вертикальный вал имеет всегда какой-то дисбаланс. Следовательно, при разгоне вращающаяся система проходит через критическое число оборотов, когда биение системы значительно возрастет. Упругость пружин для сепараторов выбирается таким образом, чтобы обеспечить системе самобалансировку и безаварийное вращение барабана при разгоне и различных кренах судна.
Узел нижней опоры заключен в корпус 36 (см. рис. 2). Вертикальный вал нижней пятой опирается на радиально-опорный подшипник и через пружинные шайбы – на стальной шарик 33. Вертикальный вал снабжен радиальным подшипником 22 (рис. Судовые сепараторы фирмы Мицубиси модели SJ“Расположение уплотняющего кольца в гайке барабана и его поверхность”), а нижней пятой опирается на опорно-упорный подшипник 15 (рис. 1), который предназначен для восприятия веса барабана. Корпус нижнего подшипника 10 лежит на пружине 12, опирающейся на тарелку, лежащую на стальных шариках 11 (см. рис. 1). Наличие пружин позволяет вертикальному валу 20 (рис. 2) перемещаться на небольшую величину по вертикали и смягчает вертикальные толчки. С помощью пружин 12 можно регулировать положение вертикального вала по вертикали.
Особенность Судовые сепараторы фирмы Мицубиси модели SJконструкции вертикального вала моделей SJ является то, что червяк изготовлен совместно с валом, а постоянно меняющееся межцентровое расстояние при колебаниях вала создает более тяжелые условия работы червячно-винтовой пары и вызывает дополнительный износ винтовой шестерни.
В практике эксплуатации сепараторов для выполнения технического обслуживания, через каждые 9 000 часов работы сепаратора возникает необходимость разборки вертикального вала для осмотра и ревизии деталей, в частности для замены подшипников и пружин.
При полной разборке вертикального вала необходимо произвести его проверку на токарном станке на предмет биения, которое не должно превышать более чем 0,06-0,04 мм.
1 Проверить характеристики амортизационных пружин. Если свободная высота пружин уменьшена на 2 мм даже в одной из всего комплекта, в котором находятся шесть пружин, то все пружины – заменить. Высота пружин должна соответствовать величинам, приведенным в таблице 1.
| Таблица 1. Замеры высоты корпуса (m/m) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Model No. | SJ 3000 | SJ 4000 | SJ 6000 | SJ 8000 |
| Regular Dimenslon | 34 | 38 | 44,5 | 49 |
Если проверка показала, что высота пружин соответствует величинам, приведенным в таблице 1, их ставят на место, в корпус верхнего подшипника.
2 Верхний корпус пружин и подшипника должен быть аккуратно поставлен на свое место в корпусе сепаратора.
3 Высота стопорной шайбы верхнего подшипника должна быть согласно таблице 2.
| Таблица 2. Рекомендованные замеры высоты стопорной шайбы (m/m) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Model No. | SJ 3000 | SJ 4000 | SJ 6000 | SJ 8000 |
| Dimension of A | 3 | 1,5 | 6 | 6 |
4 Стальные шарики с выработкой и износом требуют замены. Произвести замеры диаметров шариков, если замеры не соответствуют рекомендованным величинам, они также подлежат замене. Величины диаметров шариков приведены в таблице 3.
| Таблица 3. Рекомендованные замеры диаметров шариков (m/m) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Model No. | SJ 3000 | SJ 4000 | SJ 6000 | SJ 8000 |
| Diameter of Ball | 12,7 | 12,7 | 15,875 | 15,875 |
5 Пружины нижнего подшипника – произвести осмотр и ревизию и, при обнаружении сломанной или с трещиной, подлежит замене. Производят замер нижних пружин в свободном состоянии и, если длина пружин будет на 2 мм уменьшена по сравнению с указанными размерами в таблице 4, их заменить.
| Таблица 4. Рекомендованные замеры нижних пружин подшипника (m/m) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Model No. | SJ 3000 | SJ 4000 | SJ 6000 | SJ 8000 |
| Regular Dimension | 36,5 | 43,5 | 55,5 | 59,5 |
6 U-образное уплотнение в случае потери эластичности и других повреждений и, если проработало 1 год, заменить.
7 При разборке вертикального вала обязательно произвести ревизию опоры нижнего подшипника. Произвести замер высоты корпуса нижнего подшипника и опоры нижней пружины, как показано на рис. 5. Полученные замеры должны соответствовать рекомендованным величинам, приведенным в таблице 5. В случае уменьшения значения замеров на 2 мм и более или превышения на 3 мм деталь должна быть заменена.
А – замер корпуса нижней опоры подшипника; В – замер опоры нижней пружины.
1 – корпус опоры подшипника; 2 – стальной шарик опоры; 3 – опора нижней пружины
Сборку и компоновку деталями вертикального/вала выполняют в соответствии с приведенной схемой (см. рис. 2). Перед запрессовкой подшипников их необходимо прогреть в масле с температурой 70-80 °С.
| Таблица 5. Рекомендованные замеры высоты корпуса нижнего подшипника (m/m) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Model No. | SJ 3000 | SJ 4000 | SJ 6000 | SJ 8000 |
| Bottom Bearing | 46 | 49 | 62 | 62 |
| Lower Spring Receivers | 17 | 17 | 20 | 20 |
Сначала собирают нижнюю опору и после окончания сборки проверяют правильность посадки ее подшипников следующим образом: вал опускают в корпус нижней опоры – при этом червяк должен полностью войти в зацепление с червячной шестерней. При правильной посадке подшипников нижней опоры, продолжают сборку верхней опоры вала согласно этой же схеме, соблюдая последовательность компоновки деталей. Еще раз проверяют пригодность уплотнительных колец 1 и 6. Затем поворачивают корпус 12 верхнего подшипника так, чтобы его боковые поверхности совпали с отверстиями под заглушки 15 пружин 14.
Читайте также: Принцип работы топливного сепаратора на судне
После полной сборки вертикального вала и установки его на место, на него устанавливают корпус барабана и проверяют правильность положения вала по высоте по отношению к верхней кромке корпуса барабана. Способ этой проверки приводится ниже, как показано на рис. 6.
1 – корпус барабана; 2 – стальная линейка; 3 – верхний конец вертикального вала; 4 – втулка прижимная.
Порядок проверки следующий:
- Стальную линейку 2 кладут поперек окружности корпуса, как показано на рис. 6;
- Замеряют расстояние -В-;
- Далее устанавливают барабан и замеряют расстояние -А- от гайки барабана до конца его корпуса.
Рекомендованные величины замеров приведены в таблице 6.
| Таблица 6. Величины замеров (m/m) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Model No. | SJ 3000 | SJ 4000 | SJ 6000 | SJ 8000 | ||||
| Dimension of A | 0 | +1,0 | 0 | +1,0 | 0 | +1,0 | -1,5 | +1,0 |
| -1.5 | -1.5 | -1.5 | -1.5 | |||||
| Dimension of B | 69±1,0 | 84±1,0 | 87±1,0 | 95,5±1,0 | ||||
Если величины замеров -А- и -В- будут иметь отклонения от рекомендованных величин, приведенных в табл. 6, необходимо отрегулировать положение вертикального вала с помощью нижней гайки 42 или плоских нижних пружин 35 (см. рис. 2).
Отказы сепаратора, связанные с неисправностью вертикального вала
| Таблица 7. Отказы сепаратора | ||
|---|---|---|
| № | Неисправность | Способ устранения |
| 1. | В процессе работы сепаратора появилась вибрация барабана. | Остановить сепаратор, произвести разборку барабана, снять верхний корпус опоры, заменить дефектные пружины. |
| 2. | Поломка амортизационных пружин. | |
| 3. | Дефект верхнего подшипника. | Остановить сепаратор, произвести разборку барабана, снять верхний корпус опоры, заменить дефектные пружины. |
| 4. | Дефект нижнего опорного узла. | Разборка сепаратора с выемкой вертикального вала с корпусом нижней опорой, разборка-замена дефектных подшипников и деталей. |
| 5. | Неправильно произведена сборка или ремонт барабана. | Сборку барабана произвести согласно схеме компоновки деталей барабана см. рис. Судовые сепараторы фирмы Мицубиси модели SJ“Схема детальной компоновки барабана сепаратора”. |
| 6. | Поврежден наконечник вала барабана либо ступица барабана. | Остановить сепаратор, произвести разборку барабана – проверить чистоту посадочной поверхности между концом вала барабана и ступицей барабана. |
| 7. | Повреждение элементов привода передающих вращение (подшипники валы и т. п.). | Проверить состояние пружин верхнего подшипника. Проверить состояние шариковых подшипников. Проверить состояние червячной передачи. |
| 8. | Амортизирующие резиновые подкладки состарились. | Амортизирующие подкладки должны меняться раз в 2 года. |
| 9. | Ослабли гайки фундаментных болтов либо слишком затянуты. | Ослабленные гайки подтянуть, отрегулировать затяжку гаек по рекомендации фирменной инструкции. |
Привод сепараторов моделей SJ
Передача крутящего момента от электродвигателя к горизонтальному валу осуществляется фрикционной муфтой, которая у различных фирм изготовителей сепараторов отличается несущественными деталями.
Горизонтальный вал в сборе совместно с фрикционной муфтой показан на рис. 7.
1 – фрикционная муфта; 2 – вертикальный вал; 3 – червячное колесо; 4 – горизонтальный вал; 5 – шарикоподшипник; 6 – стопорная гайка червячного колеса; 7 – шестеренный масляный насос.
А – узел муфты безопасности
Червячное колесо входит в зацепление с вертикальном валом барабана. В соединении вала с шестеренным насосом имеется эластичная муфта безопасности, устройство которой показано на рис. 8.
а – 1 – горизонтальный вал; 2 – резиновая вставка; 3 – вал шестеренного насоса; 4 – шплинт;
б – узел безопасности в сборе; 1 – горизонтальный вал; 2 – резиновая вставка; 3 – вал шестеренного масляного насоса; 4 – шпонка
Большой вес барабана создает большую инерцию, и барабан не может сразу развить рабочую скорость вращения. Для придания барабану рабочей скорости вращения предназначена фрикционная муфта 1 (см. рис. 9).
1 – горизонтальный вал; 2 – корпус фрикционных колодок; 3 – фрикционный барабан; 4 – фрикционные колодки; 5 – заклепки фрикционных колодок; 6 – стопорный болт фрикционного барабана
На рис. 9 показано устройство фрикционной муфты сепаратора фирмы Мицубиси модели SJ с особым методом разгона барабана сепаратором.
Работа фрикционной муфты происходит следующим образом:
- при пуске электродвигателя и при вращении горизонтального вала под действием центробежных силы фрикционные колодки 4 (рис. Судовые сепараторы фирмы Мицубиси модели SJ“Место установки сопла манометра”) со своими накладками прижимаются к ведомой обойме и ведут ее за собой.
- В момент пуска и разгона фрикционной муфты накладки проскальзывают и вследствие этого нагреваются, но после того как скорость вращения горизонтального вала и электродвигателя сравниваются, накладки фрикционной муфты охлаждаются до температуры окружающей среды.
Время разгона барабана до рабочей скорости вращения в сепараторе этой модели составляет не более 10 минут.
Тормозное устройство сепаратора
Оборудование топливной системы судна для очистки нефтепродуктовБарабан сепаратора имеет большую инерционность и при остановке электродвигателя сразу не останавливается. Для моделей SJ сепараторов время для их остановки требуется порядка 30 мин. Желательно останавливать сепаратор без помощи тормоза, но в некоторых эксплуатационных вариантах требуется быстрая остановка, и в этих случаях применяют тормоз. Устройство тормоза сепараторов модели SJ показано на рис. 10. Он сконструирован так, что фрикционная колодка прижимается к ведомой обойме фрикционной муфты при помощи пружины 2.
1 – рукоятка; 2 – пружина; 3 – фрикционная обойма; 4 – фрикционный барабан; 5 – горизонтальный вал; 6 – фрикционная колодка
Компоновка деталями горизонтального вала
1 – фрикционная втулка; 2 – фрикционные колодки; 3 – стопорный винт; 4 – стопорная гайка фрикционного барабана; 5 – стопорная шайба; 6 – фрикционный барабан; 7 – шпонка; 8 – втулка; 9 – масляное уплотнение; 10 – прокладка; 11 – болт; 12 – пружинная шайба; 13 – корпус подшипника со стороны электродвигателя; 14 – втулка корпуса подшипника; 15 – шпонка; 16 – шарикоподшипник; 17 – горизонтальный вал; 18 – шпонка; 19 – корпус шестерни; 20 – обвод шестерни; 21 – болт крепежный шестерни к корпусу; 22 – пружинная шайба; 23 – гайка; 24 – шайба стопорная; 25 – гайка вала для крепления фрикционного барабана; 26 – крышка корпуса подшипника;27 – стопорное кольцо; 28 – кольцо; 29 – шарикоподшипник; 30 – шайба стопорная; 31 – гайка крепления подшипника; 32 – прокладка; 33 – корпус подшипника со стороны шестеренного насоса; 34 – масляное уплотнение; 35 – центрующий штифт; 36 – крепежный болт корпуса подшипника; 37, 38 – болт крепежный
Последовательность операции при разборке горизонтального вала
| Таблица 8. Последовательность операций при разборке горизонтального вала | ||
|---|---|---|
| № операции | Рисунок | Технология разборки |
| 1 |  | Операция 1. – Слить масло из картера передачи. – Отсоединить провода питания электродвигателя. – Отдать фундаментные болты соединительного фланца. – Подвесить ручные тали, застопорить электродвигатель и приподнять его. – Масляный шестеренный насос – отсоединить трубы подвода и отвода, вынуть шплинт соединения с горизонтальном валом. – Снять фрикционные колодки 2 с барабана 1, установленного на валу. – Количество фрикционных колодок на валу для каждой модели указано в таблице 9. |
| 2 |  | Операция 2. Снятие фрикционного барабана с горизонтального вала. – Освободить стопорную шайбу 5 гайки вала 4, крепящей барабан 6 на горизонтальном валу 17 и отдать гайку с помощью торцового ключа (Т-15) с воротком. – Снять фракционный барабан с помощью съемника и болтов (Т-11). |
| 3 |  | Операция 3. Снятие подшипника со стороны шестеренного насоса. – Отдать болты 36 и 38, крепящие корпус подшипника 3 со стороны насоса, с помощью торцового ключа 6, а затем снять корпус подшипника, используя шлицевой ключ 35. – Снять крышку червячной передачи. |
| 4 |  | Операция 4. Снятие горизонтального вала. Снятие горизонтального вала производят со стороны шестеренного насоса. При появлении затруднительного варианта снятия необходимо, постукивая медной выколоткой со стороны, фрикционного барабана, так чтобы не повредить резьбу на валу; продолжать снятие горизонтального вала. При выемке горизонтального вала соблюдать осторожность сохранения и не повреждения червячного колеса – необходимо поддерживать вал. |
| 5 |  | Операция 5. Снятие подшипника с горизонтального вала. Для снятия подшипника 16 и 29 (рис. 10) необходимо предварительно снять гайку 31 (рис. 11) и далее подшипники снимать с помощью съемников (Т-10) болтов 2 (Т-11) и (Т-17). Для снятия втулки червячного колеса с горизонтального вала, сначала отдают гайку 25 и снимают шайбу 24 (рис. 11), затем, удерживая втулку с помощью трубы, постукивая медным молотком по валу со стороны муфты безопасности. |
| 6 |  | Операция 6. Снятие подшипников со стороны электродвигателя. Для модели SJ 3000 и SJ 4000 снимать подшипник 18 необходимо со стороны электродвигателя. Для моделей SJ 6000 и SJ 8000 снимать подшипник со стороны электродвигателя также как и подшипники со стороны насоса, но внутренний корпус 14 снимать совместно с подшипником, а внутреннюю обойму снимают постукиванием медным молотком. |
| Таблица 9. Рекомендованные значения замеров | ||||
|---|---|---|---|---|
| Model No | SJ 3000 | SJ 4000 | SJ 6000 | SJ 8000 |
| 50 Hz | 4 | 6 | 4 | 6 |
| 60 Hz | 3 | 4 | 3 | 4 |
После полной разборки горизонтального вала и освобождения его от подшипников и фрикционного барабана – производят его осмотр и при наличии повреждений резьбы – исправить с помощью напильника, наждачной шкурки с последующей шлифовкой.
1 Проверить на станке биение вала, которое не должно быть более 0,03-0,04 мм.
2 Проверить посадочные места подшипников; при наличии коррозии посадочных мест подшипников и если внутренняя обойма свободно надевается на вал – необходимо заменить вал.
3 Шпоночная канавка должна быть без дефектов, при их наличии восстановить до нормального состояния.
4 Произвести замер диаметра горизонтального вала в местах скольжения уплотняющей манжеты, как показано на рис. 12.
1 – посадочное место подшипника
Размеры диаметра вала должны быть в пределах, рекомендованных в таблице 10.
| Таблица 10. Рекомендованные значения замеров (m/m) | ||||
|---|---|---|---|---|
| Model No | SJ 3000 | SJ 4000 | SJ 6000 | SJ 8000 |
| A | 45 | 45 | 55 | 55 |
| 25 | 25 | 30 | 30 | |
При уменьшении замеров на 0,5 мм необходимо восстановить до рекомендованных значений, приведенных в таблице 9.
5 Контактные поверхности червячной шестерни и колес должны быть тщательно притерты.
6 Срок службы червячной передачи и ее замена определяется ее износом до 2/3 от начальных размеров и зависит от частоты разгрузки сепаратора.
7 С начала эксплуатации червячной передачи наблюдается повышенный износ до полной притирки зацепления. Потом он стабилизируется. Если повышенный износ продолжается, то необходимо найти причину и устранить.
8 Муфта безопасности – произвести внешний осмотр и при обнаружении износа – заменить. При этом проверить и убедиться в отсутствии износа горизонтального вала и, если таковой износ обнаружен, проверить смещение центра вала насоса. Допустимое смещение должно не превышать 0,2 мм – при повышении выше этой величины – насос заменить.
9 Если муфта безопасности и ее посадочные места чрезмерно изношены – необходимо заменить.
10 При монтаже трубопроводов шестеренного насоса необходимо избегать чрезмерного натяжения, так как это может привести к нарушению центровки насоса.
11 Муфта безопасности разрушается при перегрузке шестеренного насоса или его поломке, причиной чего может быть жесткое подсоединение трубопровода или попадания посторонних предметов в насос.
12 При установке горизонтального вала необходимо проявлять осторожность, чтобы не повредить уплотняющую манжету.
13 Крышки с подшипниками как со стороны насоса, так и со стороны электродвигателя должны устанавливаться масляными отверстиями вверх.
14 В варианте замены обвода шестерни горизонтального вала в обязательном порядке пересчитать количество зубьев и сравнить с количеством зубьев со старой изношенной.
