СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ РОТОРА ТУРБОКОМПРЕССОРА
METHOD OF RECLAIMING TURBO COMPRESSOR ROTOR SURFACE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при восстановлении поверхности ротора турбокомпрессора.
При проведении информационного поиска аналога, совпадающего с предложенным изобретением по назначению, не обнаружено.
В связи с тем что роторы турбокомпрессоров некоторое время работают на переходных режимах и под воздействием высоких температур, их восстановление традиционными методами напрессовки на изношенную поверхность ремонтной втулки не рекомендуется. Поясняется это тем, что при посадке с натягом ремонтной втулки по всей длине в ней под воздействием высоких температур и центробежных сил, возникающих при работе ротора, создаются большие внутренние напряжения, в результате которых происходит увеличение внутреннего и внешнего диаметров ремонтной втулки и уменьшение требуемого натяга, что приводит к появлению вибрации. При этом при работе на нестационарных переходных режимах возможны значительные вибрации, которые могут быть вызваны разницей температур материалов ротора и ремонтной втулки, из-за которой увеличение внутреннего диаметра ремонтной втулки происходит быстрее, чем увеличение внешнего диаметра ротора, что приводит к уменьшению требуемого натяга и взаимному осевому перемещению, компенсация которого отсутствует (RU 2214897, RU 2268131).
В основу изобретения поставлена задача создать способ восстановления поверхности ротора турбокомпрессора путем перераспределения усилий натяга в ремонтной втулке, обеспечить компенсацию взаимных осевых перемещений ротора и ремонтной втулки и, за счет этого, повысить надежность эксплуатации ротора турбокомпрессора на всех режимах работы.
Задача решена тем, что в способе восстановления поверхности ротора турбокомпрессора с элементами замкового соединения для установки лопаток согласно изобретению на обработанную поверхность ротора, подлежащую восстановлению, предварительно изготовленную ремонтную втулку напрессовывают крайними участками, а промежуточный между ними участок упомянутой ремонтной втулки насаживают на ротор с оставлением между ротором и ремонтной втулкой зазора с последующей ее фиксацией на роторе посредством штифтов и выполнением на ее поверхности элементов замкового соединения для установки лопаток, при этом крайние участки ремонтной втулки выполняют тонкостенными.
Согласно изобретению фиксацию штифтами осуществляют на участках тонкостенной ремонтной втулки.
Согласно изобретению один из крайних участков ремонтной втулки сопряжен с периферийной частью промежуточного участка ремонтной втулки посредством тонкостенного элемента.
Напрессовка втулки на обработанную поверхность ротора крайними участками, которые расположены в зоне более низких температур, позволяет избежать различной скорости изменения параметров внутреннего диаметра втулки и внешнего диаметра ротора, что может привести к образованию зазора в сопряжении и, как следствие, вибрации при работе.
Поясняется это тем, что крайний тонкостенный участок втулки имеет малую теплоемкость. За счет посадки с натягом коэффициент теплопередачи между внутренней поверхностью тонкостенного участка и наружной поверхностью ротора достаточно высокий. Это приводит к тому, что разница температур между материалом ротора и втулки практически отсутствует. Кроме того, расположение участка в зоне более низких температур приводит к повышению предела длительной прочности материала в зоне сопряжения и снижению теплового потока через тонкостенный участок, что способствует сохранению натяга на всех режимах работы. За счет того что участок сопряжения выполнен тонкостенным, удается значительно уменьшить напряжения от центробежных сил, что также способствует сохранению натяга на всех режимах работы.
Сопряжение тонкостенного участка с периферийной частью промежуточного участка втулки тонкостенным элементом и наличие зазора между упомянутым промежуточным участком и поверхностью ротора позволяет компенсировать разность взаимных осевых перемещений, возникающих из-за разности температур ротора и втулки, и избежать больших напряжений, которые могут вызвать изгиб ротора.
Компенсация осевых перемещений обеспечивается за счет возможности деформации тонкостенного элемента, сопрягающего тонкостенный участок с периферийной частью промежуточного участка втулки.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен восстановленный ротор с ремонтной втулкой.
Пример выполнения.
Ротор 1 турбокомпрессора, подлежащий восстановлению, направляют на механический участок, где ротора 1 подвергают механической обработке до полного удаления изношенной поверхности. После чего под упомянутую обработанную поверхность 2 ротора 1 изготавливают ремонтную втулку 3. При этом ремонтную втулку 3 выполняют с крайними тонкостенными участками 4, один из которых сопрягают с периферийной частью промежуточного участка 5 ремонтной втулки 3 тонкостенным элементом 6. Сопряжение тонкостенного участка с периферийной частью промежуточного участка образует кольцевой паз 10, открытый со стороны ротора.
Тонкостенные участки 4 ремонтной втулки 3 и поверхность ротора 1 под них обрабатывают под прессовую посадку. Промежуточный участок 5 ремонтной втулки 3 и поверхность ротора 1 под него обрабатывают под свободную посадку с возможностью оставления между ними зазора 7. После чего ремонтную втулку 3 напрессовывают крайними участками 4 и насаживают промежуточным участком 5 на обработанную поверхность 2 ротора 1. Насадку промежуточного участка 5 на обрабатываемую поверхность 2 ротора 1 осуществляют с оставлением между ними зазора 7.
Соединение ремонтной втулки 3 и ротора 1 укрепляют штифтами 8. Затем на поверхности ремонтной втулки 3 выполняют элементы замкового соединения 9 под лопатки турбокомпрессора.
Выполнение элементов замкового соединения после напрессовки ремонтной втулки на обработанную поверхность ротора обеспечивает высокую точность и форму.
Фиксация напрессованной втулки на ротор посредством штифтов необходима для повышения надежности и безопасности, например, при аварийных ситуациях.