К вкладышам подшипников предъявляются жесткие требования в отношении малых потерь на трение, прочности в работе и долговечности.Для уменьшения потерь, на трение вкладыши заливают лучшим антифрикционным сплавом — баббитом. Нижние половины вкладышей подвергаются наибольшему давлению подлежат заливке баббитом марки Б83 (по ГОСТу 1320—55) в котором количество олова составляет около 83%. Верхние половины вкладышей стационарных турбин по условиям работы (в отли-чие от судовых турбин) можно было бы заливать менее качественным, но зато более дешевым, баббитом Б16 в котором основа является свинцовой, а количество олова составляет всего 16%. Однако применение в этом случае баббита Б16 часто на практике приводит не к экономии средств, а наоборот, к большим потерям, главным образом из-за смешивания Б83 с Б16 при растачивании вкладышей. Наряду с этим создается опасность загрязнения баббита Б83 баббитом Б16 и на заливочном участке, а кроме того, исключается возможность центробежной заливки вкладышей. Поэтому лучше всего использовать только одну марку баббита — Б83 как для нижних, так и для верхних половин вкладышей подшипников.Подшипники турбин можно разделить на две основные группы: опорные и опорно-упорные. Вкладыши опорных подшипников бывают нерегулируемые (рис. 1) и регулируемые (рис.2 ). Регулировка положения вкладышей осуществляется изменением толщины прокладок 2 между телом вкладыша и опорными подушками 1. Таких подушек обычно бывает четыре: три в нижней половине и одна в верхней.Нерегулируемые вкладыши плотно устанавливаются в расточке корпуса подшипника, а смещение оси отверстия вкладыша, необходимость чего может возникать при центровке ротора турбины, достигается за счет эксцентричного растачивания отверстия во вкладыше. Вкладыши такой конструкции применяются в основном на вспомогательных механизмах и в судовых турбинах. У некоторых вкладышей такой конструкции по обеим сторонам имеются выточки К (см. рис. 168) или выступы, которые обрабатывают при окончательном растачивании отверстия после подгонки по месту наружных посадочных поверхностей вкладыша. Эти выточки расположены концентрично отверстию и являются контрольными.
Некоторые вкладыши судовых турбин, как например, покаянный на рис. 168, имеют с обоих концов также бронзовые (пояски а шириной 10—25 мм, не заливаемые баббитом. Пояски эти предназначены для предупреждения оседания ротора в случае выплавления баббита и протачиваются по диаметру, большему, чем диаметр расточки по баббиту, на 1,5 мм.В конструкциях вкладышей, несмотря на их внешнее разли¬чие, имеется много однотипных элементов, порождающих общность технологических задач при их обработке.Рассмотрим, в качестве примера, типовой технологический процесс обработки вкладыша, показанного на рис. 169. Вкладыши отливаются из чугуна СЧ 21-40, стали 25Л или из бронзы -в зависимости от условий работы (например, из бронзы изготовляются вкладыши подшипников судовых турбин). Наиболее целесообразным видом заготовок является литье из двух половин, но применяются также и кованые заготовки. На меха¬ническую обработку заготовки поступают термически обработанными.Этапы обработки вкладыша в порядке их выполнения приведены ниже.1. Обрубка и тщательная очистка литья в дробеструйных камерах.2. Строгание или скоростное фрезерование разъемов верхней и нижней половин.3. Припиловка разъемов и сборка двух половин в хомут для точения.4. Предварительная обработка снаружи и по торцам с припуском по 5 мм на сторону. Отверстие растачивается по наименьшему диаметру с припуском 10 мм на сторону.5 и 6. Разметка и предварительное сверление отверстий в разъемах. В верхней половине отверстия под контрольные болты сверлятся с припуском 4 мм на диаметр. Обе половины стягивают хомутом и через отверстия в верхней половине обрабатывают отверстия в нижней половине (после выполнения этапа 17).7. Фрезерование выемок радиусом R в обеих половинах для головок болтов. Высоту выемок выдерживают от плоскостей разъемов.8. Рассверливание отверстий, имеющих свободный размер, в плоскости разъемах обеих половин.9. Припиловка разъемов обеих половин и сборка их на болты. 10. Окончательная обработка под заливку баббитом и предварительная обработка снаружи с припуском 3 мм на сторону. 11 и 12. Разметка и долбление пазов для подушек с припуском 0,2 мм на сторону. 13 и 14. Разметка и сверление отверстия для подвода масла в нижней половине. 15. Заливка баббитом раздельно по половинам. Места, под.лежащие заливке, ограничиваются по торцам вкладыша полукольцами, соединенными между собой центральными болтами. Для получения требуемой толщины слоя баббита, между полукольцами зажимают на одинаковом расстоянии от стенок вкладыша лист железа, выгнутый по цилиндру. 16. Строгание или фрезерование плоскостей разъема и установочных площадок. Пригонка пазов по подушкам и шабрение оснований пазов и подушек. Клеймение номеров пазов и по-душек. Плоскости разъемов тщательно шабрятся, допускается зазор не свыше 0,05 мм. Такая пригонка вызвана необходимостью устранения протечки масла наружу через стыки половин вкладышей. Пригонка осуществляется с зазором не свыше 0,03 мм. 17.Разметка отверстий в лазах по отверстиям подушек. 18.Сверление отверстий в пазах для крепления подушек; сверление и развертывание отверстий под контрольные болты в плоскостях разъема. Обе половины собирают на болты.Вначале сверлят и развёртывают два диаметрально противоположных отверстия, уста-навливают в них контрольные болты и затем сверлят и развертывают остальные отверстия.16. Нарезание отверстий для крепления подушек, установка подушек и контрольных болтов. Подушки устанавливают согласно клеймению. Под каждую подушку подкладывают по две прокладки толщиной 2 мм.20. Окончательное растачивание отверстий и обтачивание вкладышей снаружи. Подрезкаторцов согласовывается с данными паспорта растачивания под заливку. Такая увязка необходима для обеспечения опреде¬ленной толщины слоя баббита в торцовой плоскости.21. Разборка вкладыша на две половины. 22. Растачивание в верхней половине выемки В. 23 и 24. Разметка всех отверстий на торцовых поверхностях, на разъемах и под разделку масляных карманов; сверление отверстий. 25 и 26. Фрезерование канавок и масляных карманов; нарезание отверстий и разделка масляных карманов.27. Контроль ОТК-На рис. 3 изображен комбинированный самоустанавливающийся вкладыш переднего опорно-упорного подшипника в сборе с обоймой.
Заготовка для вкладыша отливается из двух поло¬вин. Материал заготовки — серый чугун марки СЧ 32-52 или сталь ЗОЛ. Обработка этого вкладыша, имеющего шаровую-наружную поверхность, аналогична обработке вкладыша с цилиндрической поверхностью. Рассмотрим только те операции, которые различны вследствие конструктивных особенностей эшх типов вкладышей.При обточке вкладыша под заливку отверстие обрабатывается окончательно - торцы с припуском 5 мм на сторону, а шаровая сфера с припуском 2 мм на сторону. Обработка произво¬дится на токарном или карусельном станке при использовании копира. При внедрении шлифования шаровых поверхностей отпадает необходимость в достижении высокой точности шаро¬вых поверхностей после точения. Для последующего шлифова-ния оставляют припуск 0,15—0,25 мм на сторону. Большие припуски оставлять не следует, так как это увеличило бы тру¬доемкость шлифования.Проверка диаметра шара производится микрометром по трем направлениям: посередине обработанного участка сферы и двум крайним точкам.
2. Вкладыши гребенчатых и сегментных упорных подшипников
Упорные подшипники воспринимают осевое давление ротора и но допускают его перемещений в осевом направлении.Наиболее распространенными в турбиностроении типами упорных подшипников являются гребенчатые вкладыши -сегменты Митчелла, однако в отечественных турбинах гребенчатые вкладыши не применяются. Подшипники Митчелла имеют большое примене-ние в современных крупных турбинах. Основной принцип их действия заключается в разделении опорной поверхности на ряд сегментов с целью получения клинообразных масляных слоев.Изображенный на рис. 3 комбинированный опорно-упорный подшипник является ти-пичным представителем сегментных подшипников системы Митчелла. Установочные 2 и рабочие 4 колодки называются также сегментами. Они расположены по обеим сторонам упорного гребня и воспринимают двусторонние осевые усилия. Рабочие поверхности сег-ментов залиты баббитом. Входные кромки сегментов закруглены во избежание наруше-ния масляного слоя. Толщина слоя баббита в сегментах должна быть меньше минималь-ного осевого зазора Ниже приводится технология обработки сегмента упорного подшип-ника этого типа (рис. 4).Сегменты имеют ряд канавок в сечении, имеющим вид ласточкина хвоста, что обеспечи-вает лучшее крепление слоя баббита.Канавки 1 расположены в определенном интервале друг от друга по окружности, а канавки 2 расположены в радиальном направлении. При обработке плоскостей 3 и 4 не параллельность допускается в пределах 0,02 мм, а разница в толщине колодок одного комплекта по размеру 70+0,35 мм не должна превышать 0,01 мм. Заготовка для колодки берется в виде кольца. Мате-риал—латунь марки ЛМцА 57-3-1 и баббит Б83.Порядок этапов обработки сегментов следую-щий.1. Обтачивание кругом предварительно с припуском 2 мм на сторону. Обработка ведется только по цилиндрическим поверхностям и выполняется (учитывая крупные размеры деталей)на карусельных станках.2. Обтачивание окончательное. Кольцо устанавливается канавками вниз и кре-пится кулачками в распор по диаметру 385 мм. Обрабатывают наружную поверх-ность и контур верхней торцовой плоскости (диаметры 890 ; 530+0-14 и скосы). Обрабатывают торцовую плоскость со стороны канавок.
обработке. Кольцо переставляют в кулачках обработанной торцовой плоскостью вниз; установку проверяют индикатором по наружному диаметру и по обработанному пояску (10 мм) торцовой плоскости со стороны канавок. Обрабатывают верхний торец, строго выдерживая аксиальные размеры 25-0,14 и 67+0,25 и по окружности прорезают канавки 1 Канавки сначала прорезают прямыми прорезными резцами, а затем резцами по форме ласточкина хвоста. Работа ведется на карусельном станке.3. Разметка радиальных пазов 2 и мест разрезки на сегменты. На торцовой плоскости, не подлежащей заливке, наносят риски для окончательного строгания боковых сторон под углом 45°. Контур размечают по шаблону.4. Строгание пазов 2 под заливку и разрезка кольца на две половины. Работа ведется на продольно-строгальном станке. Если пазы 2 не сквозные, то их фрезеруют после разрезки кольца на сегменты.5. Разрезка на долбежном станке полуколец на сегменты и обработка их по контуру. При малых габаритах колец операции 4 и 5 выполняют на горизонтально-фрезерном стан-ке. Обработку по контуру выполняют в последующих операциях или по разметке на вер-тикально-фрезерном станке или на горизонтально-фрезерном профильной фрезой.6. Разметка скосов 5 со стороны торцовой плоскости, не заливаемой баббитом, и отверс-тий для крепления рымов.7. Фрезерование уступов по размеру 17 мм.8. Строгание скосов 5 на продольно-строгальном станке. При этом сегменты устанав-ливают в один ряд и производят одновременно снятие скоса по шаблону.9. Сверление и нарезание резьбы в отверстиях для крепления рымов и опиливание острых кромок. 10.Заливка сегментов баббитом. Перед заливкой поверхность сегментов тщательно зачи-щают н производят лужение мест, подлежащих заливке. Сегмент устанавливают в фор-мочку, изготовленную из листового железа по его контуру. В местах прилегания формочки к сегменту прокладывают листовой асбест для устранения утечек баббита. Сегмент нагре-вают до температуры 200—250° С и заливают баббитом с припуском 4—6 мм. 11.Обработка плоскости, залитой баббитом. Во время точения аксиальный размер 28 выдер-живают с допуском 28+0,5. Обработку ведут на карусельном станке, установив несколько сег-ментов по окружности планшайбы станка. Крепление производят планками, прижимаю-щими сегменты к планшайбе за уступы размером 17 мм.. Одна планка прижимает одновременно два уступа двух соседних сегментов. Обработку ведут в две установки: сначала протачивают баббит, выдерживая размер 28, а затем зачищают опорную плоскость 4 в размер 70+0,5.12 и 13. Разметка и фрезерование выемок 6 и 7 в плоскости, не залитой баббитом.14, Шабрение плоскости, залитой баббитом. При этом выдерживают размер 28~0,14. Толщину сегментов проверяют индикатором, установленным на плите. Разность толщин в комплекте колодок не должна превышать 0,01 мм. Баббит проверяют на прочность прис-тавания к телу колодки, например с помощью керосина. При отставании баббита от по-верхности основного металла сегментов керосин появляется в образующихся щелях.3. Заливка вкладышей баббитомЗаливка вкладышей баббитом — весьма ответственная операция, требующая точного соблюдения технологических режимов. При несоблюдении правил заливки наблюдаются случаи отставания баббита от тела вкладыша, появления трещин, раковин и других дефектов, в результате чего вкладыш стано¬вится непригодным для эксплуатации. Заливке предшествуют обезжиривание, травление и лужение.Процесс обезжиривания проводится для удаления масла и керосина. После механической обработки вкладыш погружают на 15—20 мин в ванну с 10—15%-ным раствором каустичес-кой соды, нагретым до 80-—90° С. После этого его счищают стальной щеткой и промывают в горячей проточной воде для удаления грязи и щелочи. Если вкладыш имеет необрабаты-ваемые поверхности, то он предварительно очищается в пескоструйной камере. Далее вкла-дыш промывают и подвергают травлению.Лужение обеспечивает лучшее соединение баббита с поверхностью вкладыша. Процесс лужения может быть осуществлен двояким способом; погружением всего вкладыша в ванну с расплавленным сплавом (50% олова и 50% свинца) или смазыванием паяльником тех по-верхностей, на которые будет наплавляться баббит.Вкладыши диаметром 150—400 мм рекомендуется заливать центробежным способом. Вкладыши диаметром до 150 и свыше 400 мм необходимо заливать вручную, по отдельности каждую половину. Заливка вкладышей ручным способом производится при помощи прис-пособления (рис. 5). К торцам полуцилиндра прижимают полукруглые листы. Один лист при помощи планки опирается на торцовые плоскости вкладыша. Оба приставных листа прижимают к торцовым плоскостям, вкладыша стяжным винтом. Полуцилиндр является стерж-нем при заливке и определяет толщину слоя баббита.Припуски на механическую обработку вкладышей и рабочих колодок (сегментов Митчелл-ла) надо оставлять наименьшими. Практически достижимыми можно считать припуски 2—5 мм на сторону, в зависимости от размеров вкладышей.Качество баббита тем лучше, чем меньше он находится в расплавленном состоянии. Плавку баббита производят в электропечи. Температура баббита перед заливкой должна быть в пределах 300—400° С, Нагрев контролируется пирометром. Поверхность расплавленного баббита защищают от окисления, посыпая ее измельченным сухим древесным углем, который должен быть просеян и очищен от пыли. Окислы, попадая в сплав, вызывают растрескивание баббита и отставание его от вкладыша. Перед заливкой вкладыш подогревают,
для чего собранный вкладыш помещают в электропечь или подогревают на горне до температуры 200—2200С. Одновременно подогревают и приспособление. Затем вкладыш погружают в ванну для лужения. Холодный или малонагретый вкладыш не рекомендуется заливать баббитом. Такая заливка дает мелкозер¬нистое строение баббита, но он не достаточно прочно сцепляется с телом вкладыша.
4. Шаровые обоймы опорно-упорных вкладышей
Обоймы (рис. 6) предназначаются для установки в них вкладышей с шаровой поверхностью. Обойма устанавливается в цилиндр посадочными плоскостями подушек, закрепленных в пазах обоймы. Заготовкой для обоймы является поковка, состоящая из двух половин; материал заготовки — сталь 25 или отливка из стали 25Л.Обработка обоймы состоит из следующих этапов,1. Проверка поковки и разметка разъема для фрезерования.2. Фрезерование разъема в обеих половинах.3. Припиловка разъемов и сборка в хомут под точение.5. Предварительная обработка с припуском 3 мм на сторону. Разметка для долбле-ния пазов под установочные подушки, разметка на разъеме верхней половины двух отверстий диаметром 22 мм и двух отверстий диаметром 25А.6. Долбление пазов под установочные подушки с припуском 0,3 мм на сторону.7. Сверление в верхней половине отверстий, размеченных на разъеме. При этом отверстия диаметром 25А под контрольные болты сверлят предварительно. Затем обе половины собирают вместе, после чего отверстия в нижней половине сверлят через ранее высверленные отверстия верхней половины.
Фрезерование выемки под головки болтов и под установочные площадки в каждой половине.8. Распиливание пазов и пригонка установочных подушек после пригонки подушки клеймят по пригнанному пазу. Шабрение разъемов обеих половин и установочных площадок. Обе половины собирают на болты.9. Сверление отверстия в пазах по отверстиям установочных подушек. Сверление, рассверливание и развертывание отверстий диаметром 25А под контрольные болты.10. Нарезание резьб в пазах. Шабрение плоскостей подушек, прилегающих к пазам обоймы. Подушки устанавливают по пазам и крепят болтами.12 и 13. Разметка для точения и окончательная токарная обработка. Обойму устанав-ливают по установочным площадкам при помощи индикатора. Шаровую поверхность обраба-тывают с припуском 0,3—0,5 мм на диаметр.14 и 15. Разметка и сверление остальных отверстий.16. Шлифование сферической поверхности. Шлифование осуществляется специальным приспособлением (рис. 7) па токарном станке при частоте вращения изделия 3—4 об/мин. Приспособление применяется для шлифования внутренних и наружных сферических поверхностей.
В конструкцию приспособления заложен принцип образования окружности при сечении шара плоскостью в любом его месте. К шаровой поверхности изделия подводится чашечный шлифо-вальный круг так, чтобы торец его касался поверхности изделия; само изделие при этом должно вращаться вокруг своей оси перпендикулярно или под другим углом (требуемым условиями обра-ботки) к оси круга. Такое положение обрабатываемой детали и шлифовального круга обеспечи-вает получение требуемой шаровой поверхности.При установке приспособления па станок необходимо соблюдать следующее основное усло-вие: ось вращения шлифовальной головки должна пересекать ось вращения шпинделя станка в центре шаровой поверхности, В противном случае поверхность получится искаженной. Правильно установленная шлифовальная головка должна дать сетку пересекающихся окружных штрихов. Шпиндель шлифовального приспособления вращается с частотой 1500 об/мин.Обработку обоймы и вкладышей необходимо вести в такой последовательности: в первую очередь обрабатывают сферическую поверхность обоймы с допуском ±0,2 мм, затем проверяют микрометрическим штихмасом фактический диаметр сферической поверхности обоймы. После этого шлифуют сферическую поверхность вкладыша пи размеру обоймы с допуском 0,04 мм. Плотность прилегания сферических поверхностей обоймы и вкладыша проверяют щупом и по краске. При такой обработке достигается чистота поверхности 7-го класса.В шлифовальном приспособлении одним и тем же кругом можно шлифовать внутренние и наружные шаровые поверхно¬сти различных диаметров, изменяя лишь расстояния от центра шара до шлифовального круга. В связи с тем, что шлифование шарового участка изделия осуществляется по всей его ширине, диаметр шлифовального круга выбирают либо немного большим ширины обрабатываемого участка, либо меньшим диаметра шаровой поверхности изделия. Шлифовальное приспособление может быть применено Для шаровых поверхностей диаметром 500—600 мм и шириной 300 мм.Установка приспособления по центру сферы изделия осуществляется при помощи индика-тора, расположенного на подвижном суппорте станка. При работе приспособления должны быть соблюдены следующие условия: в направляющих станка, приспособлении и винтовых передачах не должен допускаться зазор; не должно допускаться также биения шпинделя шли-фовальной головки, который должен быть отбалансирован вместе со шлифовальным кругом.Подача шлифовального крута осуществляется радиально к центру или от центра, в зависимости от того, что обрабатывается— обойма или вкладыш. В процессе работы нельзя допускать сильного нагрева изделия. При чистовом шлифовании рекомендуется глубину резания устанавливать до 0,01 мм, т. с. шлифовать без подачи. Частота вращения изделия должна быть одинаковой при чистовой и при черновой обработках. Управление подачей производится вручную при помощи ходового винта и нониуса. Шлифованию могут подвергаться чугунные и стальные деталиШлифование сферических поверхностей обойм и вкладышей полностью исключает их ручную пригонку, дает высокое качество поверхности и точность геометрических форм.
5. Корпусы подшипников
Корпусы подшипников обычно изготовляют из серого чугуна марки СЧ 21-40. Чугун обладает способностью к поглощению вибраций, антифрикционными свойствами, хорошими литейнымисвойствами, позволяющими получать с высокой точностью детали сложной формы без механической обработки. Однако, как показал опыт производства, более целесообразно изготовлять корпусы подшипников сварными из листовой стали марки СтЗ. В эксплуатации сварные корпусы также оказались более надежными.Требования к механической обработке корпусов подшипников аналогичны требованиям к качеству обработки корпусов цилиндров турбин. Основные из них следующие:а) горизонтальный разъем подшипников должен быть герметичным;б) плоскость горизонтального разъема должна совпадать с осью расточки; допустимое отклонение—не более 0,2 мм;в) непараллельность опорной плоскости к оси расточки не должна быть более 0,1 мм;г) торцовые плоскости расточек должны быть перпендикулярны оси расточки; допустимое отклонение — не более 0,03 мм на всей длине.После очистки корпус и крышку подшипника размечают и обрабатывают предварительно с припуском 1,5—3 мм на сторону. После этого корпус подвергают следующей термической обработке: отжиг при температуре 500—550° С с выдержкой п печи из расчета 2 ч на каждые 25 мм толщины стенки; охла¬ждение с печью со скоростью 30—50° С в час до температуры 100—150°С и затем охлаждение на воздухе. Цель термической обработки —снятие внутренних напряжений.Перед сборкой под чистовое растачивание особенно тщательно обрабатывают и при-шабривают плоскости горизонтального разъема корпуса подшипника. Готовый корпус проверяют на плотность с помощью керосина.