Изготовление компрессора поршневого 2ГМ2,5-4/1,1-71С, в котором цилиндр и шток-поршень работают без смазки

1 Назначение изделия, узла, детали

1.1 Служебное назначение изделия

На СМНПО им Фрунзе в 5-м цехе изготовляется компрессор поршневой 2ГМ2,5-4/1,1-71С в котором цилиндр и шток-порщень работают без смазки  а также без  уплотнений штоков всех трех ступеней. Компрессор  поршневой предназначен для сжатия сухого азота от давления 0,78МПа до давления 7,1 МПа в производствах продуктов разделения воздуха. Вид климатического исполнения компрессора поршневого УХЛ4 по ГОСТ 15150-69 , а также может быть и другое климатическое исполнение по индивидуальному заказу.

Тип компрессора – поршневой, горизонтальный, на оппозитной базе 2ГМ 2,5 без смазки цилиндров, штоков –поршней и уплотнений штоков.

Обозначение установки:

2 – количество рядов компрессора;

Г – сжимаемый газ – азот;

М2,5 – оппозитная база с поршневой силой одного ряда равной 2,5 тс;

4 – производительность номинальная приведенная к начальным условиям,  м³/мин;

71 – давление газа абсолютное, конечное  кгс/см²;

С – компрессор сухой без смазки цилиндров и уплотнений штоков;

УХЛ4 – климатическое исполнение.

Компрессор поршневой  предназначена для длительной эксплуатации в непрерывном режиме в период между плановыми ремонтами. Он должен эксплуатироваться на режимах с рабочими параметрами, указанными в паспорте. В соответствии с инструкцией по эксплуатации установлены требования по соблюдению «Правил установки и безопасной эксплуатации компрессорной установки».

Компрессор поршневой   должен находиться в закрытом отапливаемом помещении с температурой не ниже +5⁰С в соответствии с ГОСТ 12.1.005 – 88. Помещение относится по пожарной опасности к категории В4, класс по ПУЭ– пожароопасный П-1.

Обслуживание компрессорной установки периодическое, в течении 8 часовой работы не более 1 часа.

Компрессор поршневой в блочном исполнении на стальной сварной  раме, в упакованном виде по габаритам соответствует ГОСТ 9238-83, обеспечивает возможность транспортировки и грузоподъемных операций.

Конструкция компрессора поршневого крейцкопфного выполнена на оппозитной базе 2ГМ2.5, без смазки цилиндров и уплотняющих устройств штоков.

Компрессор поршневой относится к классу компрессоров объемного действия, подающих газ из пространства низкого давления в пространство более высокого давления путем периодически повторяющихся увеличений и уменьшений рабочих объемов цилиндров. При увеличении объема рабочей полости цилиндра он сообщается со всасывающим трубопроводом обеспечивающим подачу газа на всасывание. При уменьшении объема рабочей зоны поршня замкнутый в нем газ подвергается сжатию с последующим вытеснением в нагнетательный трубопровод.

Используются уплотнительные элементы из фтора – полимерных или других материалов, которые обеспечивают минимальную степень износа узлов пар трения компрессора.

Привод компрессора осуществляется от асинхронного электрического двигателя ВА 02-315МВ, питаемого от сети переменного тока напряжением 380/660В, частотой тока 50Гц, частота вращения 738 об/мин и номинальной мощности 132 кВт.

Охлаждение газа в цилиндрах и охлаждение масла систем смазки механизмов движения осуществляется водой, которая циркулирует в замкнутой системе.

Техническая характеристика компрессора поршневого:

- Корректирующий уровень звуковой мощности А, для компрессора с   номинальной поршневой силой 25 кН не должен превышать 109 дБа;

- Мощность на валу компрессора в номинальном режиме не более 101 кВт;

- Изотермический КПД не менее 0,67;

- Частота вращения номинальная 738 об/мин;

- Марка масла применяемого для смазки механизмов движения –индустриальное И-40А, И-50А по ГОСТ 20799-88;

- Ход поршня 0,1 м;

- Количество цилиндров         I ступени – 2 ;

II ступени – 2;

III ступени – 2;

- Диаметр штоков 0,036 м^{3 ;}

- Масса компрессорной установки не более 8600 кг;

- Наработка на отказ не менее 750 часов;

- Срок службы не менее 15 лет;

- Среднее время восстановления не более 8 часов;

- Средний ресурс до текущего ремонта 4320 часов (+/- 15%);

- Габариты установки не более:

длина (вдоль оси вала) 3,24 м;

ширина (с учетом выемки поршней) 5,30 м;

высота от уровня пола машинного зала 2,25 м;

-Масса компрессора поршневого без АСКУЗ не более 9600 кг.

1.2 Служебное назначение узла

Компрессор поршневой состоит из базы 2ГМ2,5 и присоединенных к базе цилиндро– поршневых групп. Поршневые группы состоят из поршней, штоков, направляющих колец, уплотняющих колец. Поршень 1-й ступени крепиться к штоку гайкой и стопорится. Поршень 2-й и 3-й ступеней выполнен  цельным, тоесть  совмещен со штоком. Поршень 1-й ступени упирается в бурт штока по притирочным поверхностям. Штоки вворачиваются в резьбовые гнезда крейцкопфов и контрятся гайками с отжимными шайбами. Узел цилиндро – поршневой группы 2-й и 3-й ступеней выполняет функцию превращения вращательного движения в возвратно – поступательное.

1.3 Служебное назначение детали

Шток – поршень 2-й и 3-й ступеней (черт. 317-124.1020-01) относится к поршневой группе. Он изготовлен из стали, цельный, штампованный. Материал штока-поршня сталь 30Х13 по ГОСТ 5949-75,которая выбрана  из условия прочности, и возможности проводить азотирование поверхностного слоя, который должен иметь твердость 50…55HRC_Э, по которой трутся поверхности сальников. Поршень имеет 8 уплотняющих и 2 направляющих кольца. Поршневые кольца предназначены для препятствия утечки газа из полости сжатия. Уплотняющий эффект колец основан на плотном прилегании их к зеркалу цилиндра  и к стенкам канавок поршня и на лабиринтном действии набора колец. Дефекты в работе поршневых колец отражаются на производительности, мощности и надежности работы компрессора.

При качественном изготовлении колец основные утечки газа  возможны через зазор в замке кольца, что обуславливает  процесс  негерметичности цилиндро-поршненвой группы.. При недостаточно точной форме колец основные утечки возникают между кольцом и зеркалом цилиндра или между кольцом и поршневой канавкой, которая имеет большую протяженность периметра уплотнения.

Деталь шток – поршень относится к деталям типа  «Вал».

Основными поверхностями у детали шток – поршень (рисунок 1.1) являются:

-поверхность С – наружная резьбовая М33х1,5-6g. Предназначена для резьбового соединения деталей компрессора. Ввиду повышенных требований к резьбовому соединению принимаем резьбу М33х1,5-6g. Повышенные требования к шероховатости этой поверхности  Ra 1,6 мкм. При изготовлении штока-поршня  принято требование для уменьшения зазора между сопрягаемыми поверхностями путем назначения  допуск на радиальное биение штока при перемещении его вместе с крейцкопфом и поршнем на величину хода поршня не более 0,03 мм, поэтому поверхность должна быть соосна с поверхностью I (0,03 мм);

Рисунок 1.1 - Эскиз штока – поршня

-  поверхность D – канавка предназначена для выхода роликов при накатывании резьбы (поверхность C), шероховатость канавки должна быть Ra 1,6 мкм;

-  поверхность E- наружный шестигранник, место под ключ. Необходимо для обеспечения затяжки  резьбового соединения. Допуск на размер 30 _-0,52 мм, шероховатость Ra 6,3 мкм;