книги / Эксплуатация шахтных вентиляторов
..pdfдимо простучать. Ослабленные заклепки следует сру бить млп высверлить, после этого заменить новыми; трещины вырубить, разделав под V-образный шов и просверлив отверстия 0 12—15 мм в начале и конце шва, после этого заварить. В случае износа обечаек лопаток наваривают пластины из стали 10ХСНД или 15ХСНД. Используются электроды Э42 или Э50А диа метром 4—5 мм с обмазкой УОНИ 13-55.
Сварка ручная электродуговая должна произво диться только дипломированным сварщиком. На поверх ностях сварных швов не допускаются кратеры, прожо ги, трещины, подрезы и другие дефекты.
§50. Ремонт направляющих аппаратов
Вслучае, если время закрывания (от 0 до 90°) НА вручную превышает 5 мин, необходимо подшипниковые опоры лопаток промывать от грязи и штыба. В случае попадания воды в подшипниковые опоры следует заме нять резиновые прокладки. Для НА со встроенными кольцевыми редукторами (вентиляторы ВЦД32М) раз работаны ремонтные легкосъемные уплотнения, кото рые закрывают с торцов подшипники опор лопаток.
Преимущества этих уплотнений в том, что для их
установки не требуется разборка НА, крышки состоят из двух половин, уплотнения разрезные из резины и войлока. Для одновременной прокачки смазки во все опоры лопаток НА устанавливаются соединительные трубки, а для нагнетания — ручной насос ИРГ-М.
При ремонтах зачастую приходится разбирать при водные устройства и нарушать установку лопаток. Со бирая аппарат вновь, необходимо обратить внимание на правильность ориентации полотен лопаток относительно направления вращения рабочего колеса -т- воздушный поток, входя на лопатки аппарата в центробежных вен тиляторах: должен отклоняться по направлению враще ния рабочего колеса, а не наоборот.
В осевых вентиляторах лопатки аппаратов устанав ливаются в соответствии со схемами, приведенными на рис. 84.
Установку лопаток ведут с помощью шаблонов, бази руемых на торец втулки апггарата.
Если произведен ремонт всех лопаток и приводных рычагов, а усилия на штурвале ручного привода все же
остаются большими, следует разобрать приводную ко лонку или редуктор привода, заменив вышедшие из строя подшипники или детали зубчатых и червячных пар. Во встроенных редукторах следует также заменять каленые шарики зубчатой обоймы на бронзовые скруг ленные пальцы.
Для удобства проведения ремонтных работ на НА, а также с целью обеспечения безопасности груза необхо димо соорудить полок на расстоянии 1000—1200 мм от
Рис. 84. Ремонт направляющих аппаратов:
а — устанопка уплотнительных |
колец на опоры лопаток; |
б — устранение осе |
||||
вого и |
радиального |
разбегов; |
в — устранение |
осевого люфта за счет затяжки |
||
болтов |
и установки |
прокладок; г — установка |
лопаток; |
1 — лопатка; 2 —' под |
||
шипниковый узел; 3 |
— регулировочная прокладка; |
4 — корпус уплотнительно |
||||
го кольца; 5 — сферический палец; 6 — рычаг; |
7 — |
направление потока воздуха |
||||
оси вала. Полок выполняется из уголков, на которые укладывается дощатый настил.
В случае, если фундамент статорной части вентиля тора оседает, внутреннее кольцо, охватывающее привод ной вал ротора, также может опускаться до такой сте пени, что будет задевать за вал (авария на одном из вентиляторов главного проветривания в Норильске). Внутреннее кольцо при ремонтах следует выставлять от носительно вала так, чтобы обеспечивался равномерный зазор по окружности, равный 3—5 мм.
§ 51. Ремонт реверсивных устройств и каналов
Ремонт реверсивных устройств направлен на устра нение подсосов в местах уплотнений ляды с рамой, за бетонированной в тело канала. Практика показывает,
что эти подсосы встречаются на каждой второй ляде. Способы устранения подсосов через реверсивные уст ройства показаны на рис. 85. Необходимо, чтобы плас тины резины для торцовых уплотнений имели длину не менее 1 с. Стыки пластин выполняются косыми срезами. Следует рекомендовать периодическую замену закрыва ющих подвеску ляд фартуков.
Рис. 85. Способы устранения подсосов через реверсивные устройства:
а — регулировка уплотнений; б — увеличение |
контакта уплотнений; в — уста- |
ноька фиксатора |
ляды |
При обнаружении щелей между рамами и стенками каналов необходимо разбивать старую подливку и при варить раму к арматуре канала. Подливка ляды произ водится быстросхватывающимся глиноземистым цемен том. Подсосы в местах установки компенсаторов темпе ратурных швов устраняются за счет ликвидации сгнив ших деревянных прокладок и установки металлических компенсаторов, описанных в гл. 2.
Для того чтобы во время работы ляда не приподни малась за счет перепада давления, ее утяжеляют залив кой бетоном. Очень простым и эффективным средством является установка пружинного фиксатора, разработан ного и надежно работающего на шахте «Виктория» в Донбассе.
Появившиеся на ляде щели, трещины заваривают обычным способом, применяя в качестве накладок Сталь 20 или Ст. 3.
В случае замены подшипников на самоходных лядах последние устанавливают в одно из крайних положений. Растяжками раскрепляется ляда относительно рамы, а затем снимается верхний подшипник. Нижняя подшип никовая опора вынимается вместе со съемной цапфой,
ремонтируется, а затем устанавливается на свое место. Ляда в этом случае приподнимается домкратами.
В случае, когда приводной канат ляд имеет более 30% вышедших из строя прядей, его заменяют. При за мене каната шарнирная ляда находится в нижнем поло жении; новый канат подсоединяется к петле коуша ля ды и к старому канату. После сматывания с барабана старого каната зачаливается новый канат.
§52. Техника безопасности при ремонтах
Вслучае необходимости быстрой остановки вентиля тора, чтобы сократить его выбег до минимума, следует применять способы аэродинамического торможения. Одновременно с выключением электродвигателя лопат ки поворачивают на углы, превышающие рабочие углы установки, т. е. рабочее колесо аэродинамически еще больше нагружают, при этом направляющие и рабочие лопатки поворачивают против, а закрылки лопаток ра бочих колес по направлению окружной скорости. В осе вом вентиляторе дополнительно поворачивают по на
правлению окружной скорости и спрямляющие лопат ки. Такие углы установки лопаток позволяют за счет аэродинамического сопротивления вентилятора сокра тить время торможения на 25—40%. К примеру, если вентилятор ВЦД31,5М работает с углами установки НА +40°, то для аварийного торможения рабочего колеса необходимо отключить электродвигатель, а лопатки НА полностью открыть, т. е. установить на 0° Время выбега ротора при этом сокращается с 8—12 мин до 5—7 мин. После остановки вентилятор готовится к последующему пуску и лопатки НА, как обычно, полностью закрывают.
Для улучшения обслуживания проточной части вен* тиляторов или осмотрах, ремонтах, покраске рекоменду ется применять люк-мостик (рис. 86). Люк 1 своей ниж ней частью крепится с помощью шарниров 2 к обечайку кожуха 3. В верхней части люка закрепляется подвес ка 4, соединенная с канатом, идущим к ручной лебед ке 5. Для безопасного нахождения людей внутри про точной части на люке имеется ограждение 6. Кроме то го, рабочий, производящий работы, обязан работать с монтажным поясом, пристегнутым к перилам. С люкамостика удобнс производить следующие работы: осмотр рабочего колеса и всей проточной части, очистку рабо' чего колеса от налипшей пыли и коррозии, приварку
264
балансировочных грузов, проверку затяжки боковых соединений, покраску рабочего колеса и внутренней по верхности кожуха и т. д. Опускать люк-мостик и произ водить на нем работы разрешается только при отклю ченном электродвигателе и соответствующей записи в оперативном журнале. Люк-мостик применяется на мо дернизированных вентиляторах ВЦД47 «Север» и ВЦ25.
Рис. 86. Люк-мостик:
/ — люк; 2 — шарниры люка; |
3 — обечайка кожуха; 4 — подвеска; 5 — лебедка; |
6 — |
ограждение люка-мостика |
Объем и последовательность ремонтных работ со гласовывается с техническим персоналом шахты (произ водится запись в оперативном журнале). Оформление разрешения на газо- и электросварочные работы произ водится в соответствии с ПБ в угольных и сланцевых шахтах. Рабочие зоны очищают от посторонних предме тов и смазки. Подготовляют слесарный инструмент, на бор ^приспособлений для съема, для подогрева деталей, проверяют работу грузоподъемных средств. Руководи тель работ должен проинструктировать машиниста о всех предстоящих операциях и последовательности их проведения. Указание на включение машины может да вать только одно лино — ответственный представитель шахты или рудника или по согласованию с ним — руко водитель монтажной или наладочной организации.
Приводной электродвигатель отключают от сети и принимают меры по предотвращению его случайного включения — выключают масляный выключатель (авто мат) и разъединитель, снимают предохранители в цепи
управления, развешивают соответствующие плакать!. При работе на высоте, или, если имеется внизу яма вы сотой более 2 м, необходимо работать закрепившись монтажным поясом.
При замене ротора, рабочих колес, валов и других громоздких деталей, когда зачастую требуется их за таскивать через монтажные проемы в стенах, следует соблюдать особую осторожность. Необходимо следить за строповкой укладок и устойчивостью как уложен ных, так и поднятых деталей, которые необходимо от раскачивания удерживать пеньковым канатом.
В проточной части вентилятора и каналах необходи мо работать в каске и со светильником.
При выпрессовке зубчатых муфт, подшипников, ступиц рабочих колес, пальцев шарниров ляд и других деталей запрещается находиться в направлении съема этих деталей.
Запрещается находиться под поднятыми грузами, производить с ними работы; оставлять на длительное время грузы на весу. При навеске канатов, а также их замене на реверсивных устройствах следует работать в рукавицах.
РАЗДЕЛ 4.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ВЕНТИЛЯТОРА И ПАРАМЕТРОВ ПРИВОДА
Г л а в а |
13 |
|
РАСЧЕТ УЗЛОВ РОТОРА |
|
|
§ 53. Нагрузки, действующие на ротор |
||
Ротор — основной элемент |
вентилятора, |
надежная |
работа которого в основном |
определяет |
надежность |
всей установки. Чтобы оценить влияние изменения тех или иных факторов на напряженное состояние и долго вечность деталей и узлов ротора, следует знать нагруз ки, действующие на них, и методы определения этих нагрузок.
Рассмотрим две основные группы нагрузок, воспри нимаемые ротором:
1.Нагрузки, неподвижные в пространстве, но изме няющие положение относительно определенного волокна вращающегося вала. К таким нагрузкам относятся вес рабочего колеса и зубчатой муфты и поперечное усилие, возникающее из-за неравномерности статического дав ления в спиральном кожухе центробежного вентилятора;
2.Нагрузки, вращающиеся в пространстве синхрон но частоте вращения вала и поэтому неподвижные по
отношению к определенному волокну вала. К ним отно сятся неуравновешенное усилие от приводной муфты, момент от перекоса рабочего колеса относительно оси вала, а также центробежные силы от дисбаланса.
Вес вала при расчете принимается равномерно рас пределенным по его длине, а точкой приложения веса рабочего колеса и муфты считается середина посадоч ного места ступицы и, соответственно, втулки муфты. В случае, когда центр тяжести рабочего колеса не совпа дает с серединой ступицы (центробежные колеса одно стороннего всасывания), вал дополнительно изгибается моментом, равным
|
MK= G{lia, |
(41) |
где |
— масса рабочего колеса; |
а — расстояние от |
2G7
центра тяжести колеса до середины опорной поверхно сти ступицы.
Поперечное усилие передается на вал от рабочего колеса; возникает оно в центробежных вентиляторах из-за того, что на режимах, отличающихся от оптималь ного, нарастание количества воздуха, выходящего из рабочего колеса и перемещающегося по спирали в ко жухе, отстает (при Q<Qonm) или опережает увеличе ние площади поперечного сечения кожуха, что вызыва
ет несимметричность полей скоростей, |
а следовательно, |
|||||||
и давлений по окружности рабочего колеса. |
|
|||||||
При положении |
|
спирального |
кожуха, характерном |
|||||
для шахтных |
центробежных |
вентиляторов, |
наиболее |
|||||
неблагоприятное |
направление |
поперечного |
усилия |
|||||
(сверху вниз), |
совпадающее |
с |
направлением |
весовых |
||||
нагрузок, |
возникает |
на режимах, |
близких к |
режимам |
||||
закрытой задвижки, т. е. при |
углах |
установки НА 60, |
||||||
70 и 80° |
|
|
|
|
|
|
|
|
Величина поперечного усилия определяется по |
||||||||
формуле |
|
|
R = 9U22D2*R, |
|
|
(42) |
||
|
|
|
|
|
||||
где р — плотность |
|
воздуха; |
D2 и и2— соответственно |
|||||
наружный |
диаметр |
рабочего |
колеса |
и окружная ско |
||||
рость на |
этом |
диаметре; R = ( 3-r-5) |
10-2 — безразмер |
|||||
ный коэффициент.
На рис. 87 приведен график определения поперечной силы при разных частотах вращения в функции диамет ра рабочего колеса.
Нагрузки группы 2 являются более |
опасными, хотя |
|||||||||
и меньшими |
по величине, |
чем |
группы |
1. Неизбежные |
||||||
|
|
|
|
неточности |
изготовления |
|||||
|
|
|
|
приводит к вибрациям узлов |
||||||
|
|
|
|
и деталей |
ротора, |
опор |
и |
|||
|
|
|
|
фундамента, например, под |
||||||
|
|
|
|
шипники синхронно с часто |
||||||
|
|
|
|
той вращения получают удар |
||||||
|
|
|
|
силой в несколько тонн (для |
||||||
|
|
|
|
крупных |
машин |
500/600 раз |
||||
|
|
|
|
в минуту). Неуравновешен |
||||||
|
|
|
|
ное |
усилие |
от |
приводной |
|||
1 |
2 |
3 |
4 5 Дг,м |
муфты возникает из-за того, |
||||||
что |
крутящий |
момент |
пе- |
|||||||
Рис. 87. |
График |
определения |
редается |
не |
всеми |
пальца- |
||||
поперечноч |
силы |
ми |
или |
зубьями |
одновре- |
|||||
менно, а одним-двумя. Действительно, расстояние между отверстиями под пальцы или между зубьями, размеры самих пальцев и зубьев нс могут быть абсо лютно одинаковыми. Правда, зубчатые муфты, особенно при больших значениях Л^,ф (на крупных машинах), создают значительно меньшую неуравновешенность. При наружном диаметре зубчатой муфты более 300 мм этим усилием практически можно пренебречь.
Неуравновешенное усилие определяется по формуле
|
|
|
Л , = 2 Ю !4„-55-. |
|
|
|
||
где N и |
п — соответственно |
мощность |
и частота враще |
|||||
ния приводного электродвигателя, кВт и об/мин; DM— |
||||||||
диаметр зубьев или |
осей |
|
|
|
|
|||
пальцев; kM— коэффици |
|
|
|
|
||||
ент |
неуравновешенности, |
|
|
|
|
|||
равный |
0,1—0,2 для |
зуб |
16000 |
|
|
|
||
чатых |
муфт с диаметром |
|
|
|
||||
менее 300 м; 0,6—1,0 для |
пооо |
|
|
|
||||
пальцевых |
муфт с жест |
8000 |
|
|
|
|||
кими пальцами и 0,6—0,8 |
|
|
|
|||||
для |
муфт |
с эластичными |
то |
|
|
|
||
пальцами. |
|
|
|
|
|
|
||
зан |
Любой дисбаланс, свя |
2,0 |
4,0 |
6,0 8,0 |
10,0 12,0 Gd, Н |
|||
ли |
он |
с разницей в |
|
|
|
|
||
весе диаметрально распо |
Рис. 88. |
Зависимость |
коэффициен |
|||||
ложенных |
элементов |
ра |
та с центробежной силы от дисба |
|||||
бочего |
колеса, заложен |
|
|
ланса |
|
|||
ной |
при |
изготовлении, |
|
|
|
|
||
или возникает при эксплуатации машины за счет нерав номерных коррозии, эрозии, налипания пыли на лопат ки и диски колеса, попадания воды в лопатки и др., вы зывает при вращении ротора центробежные силы, кото рые определяются по формуле
|
|
г __IL |
|
(43) |
|
|
я2 » |
|
|
где сх= |
~ и *2 |
коэффициент, |
который для |
разных на |
значений |
окружной скорости |
вращения и2 в функции |
||
бд (величины |
дисбаланса) |
определяется |
из графика, |
|
представленного на рис. 88; R2 — ^ - — наружный ради ус рабочего колеса.
Как видно из графика, дисбаланс, равный 30 Н, при характерной для шахтных центробежных вентиляторов скорости 120 м/с вызывает центробежную силу (при диаметре рабочего колеса, например, 3,2 м), равную 2800 Н. Действие вращающейся силы такой величины на узлы и детали ротора весьма нежелательно. Но его можно предотвратить или во всяком случае значительно уменьшить при грамотной эксплуатации. С этой целью необходимо проводить динамическую балансировку (см. § 7), как только вибрация подшипниковых узлов начнет возрастать и превысит (по двойной амплитуде)
0,06 |
мм |
при |
частоте вращения |
п = 300—500 |
об/м; |
0,05 |
мм |
при |
/г = 600-ь750 об/м |
и 0,04 мм при |
п = |
= 750 об/мин. |
|
|
|
||
Осевое усилие, действующее на рабочее колесо вен тилятора, а следовательно, на вал и подшипники рото ра, является результирующей аэродинамических сил. Для центробежных вентиляторов одностороннего всасы вания— это разность сил, действующих на коренной и покрывной диски, для осевых машин — разность давле ний по обе стороны рабочего колеса.
В общем виде осевое усилие в центробежном венти ляторе выражется как:
Ra |
2ic |
R2 |
2к |
Л = j |
rdz J /v/0 — |
j* rdz J pnM - ^ -(D \ - d\), /;,+ pQc, |
|
r n |
0 |
Ro |
0 |
где рк и pn — давление соответственно со стороны ко ренного и покрывного дисков; р0 и с0— соответственно давление и скорость воздуха во входном отверстии ра бочего колеса; Q — производительность вентилятора.
Преобразуя это выражение с учетом ро = Нсту дав ление на коренной диск на кольцевой площади R\ = rB можно принять постоянным и равным 0,3#от, а раз ность давлений со стороны коренного и покрывного дисков на площади R2—Ri (достаточно близко к экспе риментальным данным) учесть коэффициентом 1,2, тог да выражение для определения осевого усилия запишет ся в виде
А = 9 т г — 0 . 6 4 Я Л , |
(44) |
г вх