Характеристика ответственных сопряжений конического направляющего аппарата

Анализ размерных цепей конического направляющего аппарата представляет сложную инженерную задачу и вследствие малого объема накопленных данных не завершен. Предварительные проработки показали, что сложная система протяженных цепей требует наличия конструктивных и технологических компенсаторов. В связи с этим рекомендации допусков и посадок в ответственных сопряжениях конического направляющего аппарата базируются на опыте, накопленном при изготовлении крупных вертикальных и нескольких горизонтальных капсульных гидротурбин.

Сопряжение наружного и внутреннего колец со статором турбины должно быть строго фиксированным и обеспечивать концентричность их сферических поверхностей в радиальном направлении. Этому требованию отвечает сопряжение буртик—выточка с ходовой или широкоходовой посадкой 3—За класса точности. Более свободные допуски соответствуют деталям больших размеров. Применительно к наружному кольцу с посадочным размером 11 — 12 м такое решение оказалось неприемлемым по следующим причинам: а) малая жесткость кольца и наружного пояса статора при таких больших размерах не позволяет получить окружность без отклонений, превышающих поле допуска, что значительно усложняет их сборку; б) отклонения формы обработанной сферы наружного кольца, фактические размеры лопаток и другие обстоятельства, выявляемые при сборке, требуют некоторого смещения кольца, чему препятствует жесткая центровка детали. Учитывая это, сопряжение наружного кольца со статором выполняют с гарантированным зазором 5 мм на диаметр. В случае применения статора из частей, соединяемых сваркой при монтаже турбины, соединение кольца с переходным поясом выполняют по плоскости, без буртика и выточки. В обоих случаях положение наружного кольца фиксируется штифтами, которые устанавливаются при сборке узла на монтаже после окончательной расцентровки детали.

В осевом направлении взаимное расположение наружного и внутреннего колец определяется точностью выполнения размера между соответствующими присоединительными фланцами статора. Отклонения составляют ± (0,3÷1) мм в зависимости от размеров детали. Для компенсации этой погрешности, а также при необходимости для смещения колец в процессе сборки применяют тонколистовые прокладки, устанавливаемые во фланцевых соединениях. Для статоров с переходным поясом последний является технологическим компенсатором этого сопряжения в осевом направлении.

Сопряжение пера лопаток с наружным и внутренним кольцами осуществляется с конструктивными зазорами для компенсации погрешностей изготовления и сборки узла. Размеры конструктивных зазоров (от 1,5 до 2 мм с каждого торца) устанавливаются в зависимости от размеров направляющего аппарата. Допуски на размеры радиусов сфер лопаток и колец назначаются так, чтобы они увеличивали конструктивные зазоры. Допускаемые отклонения главным образом зависят от специального оснащения для обработки и метода проверки сфер с помощью шаблонов и принимаются равными 1 мм. Таким образом, для турбин с рабочим колесом диаметром 7,5 м односторонний зазор может изменяться от 2 до 4 мм. Указанные зазоры необходимы для того, чтобы исключить задевание лопаток за кольца в результате следующих возможных погрешностей: а) радиальной и осевой неконцентричности деталей (точность расцентровки деталей при монтаже составляет 1—2 мм); б) отклонения размеров и формы сферических поверхностей колец при обработке и монтаже узла, особенно это относится к наружному кольцу; в) несоосности втулок подшипников в тангенциальном и меридиональном направлениях; г) отклонений осей втулок подшипников от радиального направления сфер колец при расточке отверстий под подшипники. Опыт изготовления и монтажа нескольких крупных турбин показал, что принятые зазоры не являются чрезмерными.

Сопряжения статор турбины — опора регулирующего кольца — регулирующее кольцо должны обеспечить поворот последнего без заклиниваний опорных цилиндрических и плоских поверхностей. Диаметральные сопряжения опорных колец со статором должны быть возможно соосными, что прежде всего зависит от обработки статора. Посадочные места на статоре концентричны, но могут отличаться по размеру в пределах допуска. Это связано с тем, что они обрабатываются при одной установке детали на станке, но с разных установок резца. В связи с этим для сопряжения принимается посадка А4/Ш3 с последующей расцентровкой колец с точностью 0,5 мм и фиксацией штифтами. Диаметральное сопряжение регулирующего кольца с опорными осуществляется с посадкой А3/Ш3. Между торцевыми плоскостями регулирующего и опорных колец предусматривается конструктивный зазор 1 мм для компенсации деформаций кольца при работе машины. Все размеры, входящие в цепочку, определяющую изменение зазора, закрыты допусками 0,1—0,2 мм, увеличивающими его. В результате сложения отклонений максимальный зазор может составлять 1,8 мм.

Шарнирные сопряжения серьги с накладками рычага и регулирующим кольцом определяются условиями изготовления втулок из эпоксидного антифрикционного материала без механической обработки сферической поверхности. При диаметре сферы 115-мм допуск втулки составляет +0,22/+0,08 мм, а допуск шарового пальца — ходовая посадка 2-го класса точности. Остальные сопряжения лопатки, рычага и подшипниковых узлов аналогичны соответствующим сопряжениям направляющих аппаратов вертикальных турбин. Сопряжение эксцентриковых втулок со стаканами подшипников осуществляется с посадкой А/X. После регулировки при сборке направляющего аппарата на монтажной площадке положение втулок фиксируется штифтами.