【壓縮機(jī)網(wǎng)】前言

　　某煉化公司空壓站其外資品牌離心式壓縮機(jī)檢修時(shí)，每次葉輪與齒輪軸的拆解會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間。拆檢時(shí)用煤油滲泡，用銅棒或聚四氟乙烯棒敲擊葉輪振動(dòng)，稍有操作不當(dāng)，輕則造成葉輪葉片彎曲變形，葉輪或齒輪軸圓弧配合面的拉傷，運(yùn)行時(shí)高速轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生動(dòng)不平衡，引起機(jī)組振動(dòng)，葉輪與齒輪軸返廠修復(fù)影響工期；重則葉輪與齒輪軸彎曲變形報(bào)廢。

　　圖4是在一次離心式壓縮機(jī)壓縮機(jī)計(jì)劃?rùn)z修時(shí)，拆檢齒輪軸過(guò)程中，拆卸葉輪時(shí)出現(xiàn)葉輪與齒輪軸配合緊的情況。檢修人員拆出葉輪緊固螺栓后，用煤油從螺栓孔噴進(jìn)浸潤(rùn)，現(xiàn)場(chǎng)用銅棒沿軸向敲擊齒輪軸端面，三元流葉輪后蓋板貼在蝸殼平面，邊振動(dòng)敲擊邊噴煤油，近一天時(shí)間后將葉輪拆出，但隨后沒(méi)有檢查敲擊齒輪軸造成的影響，只檢查了齒輪軸與葉輪配合處的拉痕，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有出現(xiàn)明顯溝槽，回裝時(shí)沒(méi)有檢查齒輪軸的軸彎曲。在回裝葉輪擴(kuò)壓器時(shí)，葉輪與擴(kuò)壓器弧面間隙有偏置現(xiàn)象，并沒(méi)有引起足夠重視，只是重新調(diào)整了擴(kuò)壓器與葉輪弧面間隙。開(kāi)機(jī)運(yùn)行1天后，出現(xiàn)振動(dòng)大聯(lián)鎖停機(jī)。再次解體拆檢，發(fā)現(xiàn)齒輪軸與密封部位摩擦，葉輪與擴(kuò)壓器摩擦，整體轉(zhuǎn)子報(bào)廢，擴(kuò)壓器報(bào)廢，氣封、油封軸瓦等總成報(bào)廢，損失約60萬(wàn)元。

　　此次離心式壓縮機(jī)故障，給維護(hù)檢修人員帶來(lái)很大的檢修心理障礙，檢修人員不愿拆解葉輪。

　　二、不規(guī)范拆裝導(dǎo)致轉(zhuǎn)子損壞問(wèn)題分析

　　離心式壓縮機(jī)葉輪與齒輪軸配合一般有兩種：過(guò)盈配合和間隙配合。設(shè)計(jì)成過(guò)盈配合，廠家一般會(huì)在機(jī)組說(shuō)明里要求需熱裝或液壓工具推進(jìn)的技術(shù)條件，因此需配置一整套專用工具，現(xiàn)場(chǎng)拆檢時(shí)需多人配合。對(duì)于機(jī)組本身，設(shè)計(jì)成過(guò)盈裝配，各部件會(huì)更加復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題往往會(huì)出現(xiàn)破壞性拆解，檢修也存在不可控因素。而設(shè)計(jì)成間隙配合裝配的廠家，往往沒(méi)有拆解專用工具。因?yàn)槭情g隙配合，常規(guī)認(rèn)為拆裝過(guò)程中不磕碰到葉輪，通過(guò)敲擊振動(dòng)便可將葉輪從齒輪軸上拆下。但高速轉(zhuǎn)子在經(jīng)過(guò)一定的運(yùn)行周期后，機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)并不會(huì)很輕松的被拆下，無(wú)論是因空氣中的細(xì)小粉塵積垢鑲嵌裝配間隙之中，還是部件裝配面產(chǎn)生的輕微腐蝕，還是連接應(yīng)力，都會(huì)使現(xiàn)場(chǎng)拆裝變的難度與風(fēng)險(xiǎn)加大。

　　盡管該離心式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)為斜齒傳動(dòng)，斜齒輪嚙合性能好，重合度大，傳動(dòng)精度高，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。但在斜齒輪傳動(dòng)中，作用于齒面上的法向載荷Fn仍垂直于齒面。如圖5所示，作用于主動(dòng)輪上的Fn位于法面Pabc內(nèi)，與節(jié)圓柱的切面Pa′ae傾斜一法向嚙合角αn，將Fn分解為徑向力Fr和法向分力F′，再將F′分解為圓周力Ft和軸向力Fa。法向力Fn分解為三個(gè)互相垂直的空間分力。

　　圓周力Ft的方向在主動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相反，在從動(dòng)輪上與運(yùn)動(dòng)方向相同；軸向力Fa的方向按主動(dòng)輪的螺旋線方向和轉(zhuǎn)向，用左右手螺旋定則來(lái)確定。主動(dòng)輪右旋，用右手；左旋，用左手。四指彎曲方向表示主動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)方向，其拇指所指方向即為主動(dòng)輪上軸向力Fa1的方向；從動(dòng)輪的軸向力Fa2與主動(dòng)輪上軸向力Fa1方向相反。

　　通過(guò)受力分析，我們了解了斜齒輪在嚙合時(shí)會(huì)產(chǎn)生三個(gè)方向上的分力，所以在檢修拆解葉輪與齒輪軸的聯(lián)結(jié)時(shí)同樣遇到。如下圖8所示：

　　常規(guī)拆檢過(guò)程描述：

　　拆卸葉輪前，用專用螺栓將大齒輪固定（大齒輪輪盤加工有對(duì)稱180°兩個(gè)鎖緊固定螺紋孔），將齒輪軸的推力聯(lián)合徑向軸承端拆除。轉(zhuǎn)子只留下葉輪與齒輪軸?？梢宰杂奢S向滑動(dòng)，滑動(dòng)空間限于葉輪后蓋板與蝸殼，齒輪軸與蝸殼之間的總間隙。因大齒輪已被鎖死，用規(guī)定力矩拆下葉輪鎖緊螺栓，旋入專用拆卸螺栓，將葉輪后蓋板推靠在蝸殼平面上，用銅棒墊在專用螺栓端面上，施加錘擊力F，使齒輪軸沿軸向移動(dòng)，從而使葉輪與齒輪軸配合脫開(kāi)。但這種方法往往會(huì)產(chǎn)生一些不良后果：

　　⑴越敲擊葉輪與齒輪軸配合越緊；

　?、迫~輪拆下后，配合面會(huì)有拉毛現(xiàn)象；

　?、侨~輪拆下后，齒輪軸扭曲，或配合內(nèi)孔處嚴(yán)重拉毛；

　　⑷葉輪拆下后，葉輪配合處扭曲變形。

　　分析常規(guī)拆卸方法的過(guò)程，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題：前面我們對(duì)斜齒齒輪傳動(dòng)受力已作分析，齒輪與齒輪嚙合將產(chǎn)生三個(gè)方向的力。現(xiàn)場(chǎng)操作，將大齒輪固定，葉輪后蓋板貼在蝸殼平面上。當(dāng)施加力F敲擊專用拆解螺栓時(shí)，葉輪會(huì)隨著力F，F(xiàn)越大葉輪與蝸殼貼的越緊，而齒輪軸會(huì)將力F傳遞給大齒輪，而這個(gè)力終將分解為圓周力和軸向力作用于大齒輪。大齒輪軸輪盤因固定螺栓已被緊固不動(dòng)不會(huì)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子齒輪軸因反作用力將會(huì)有旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生，但齒輪軸上的葉輪已經(jīng)緊緊貼在蝸殼平面上，這將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)現(xiàn)象：在力F作用下，齒輪軸要旋轉(zhuǎn)的軸向移動(dòng)，而葉輪是被緊緊貼在蝸殼平面上，不能旋轉(zhuǎn)。但葉輪和齒輪軸是配合在一起，最終使葉輪和齒輪軸產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)力，F(xiàn)越大，瞬間敲擊導(dǎo)致葉輪和齒輪軸配合面的瞬間扭轉(zhuǎn)力越大，但葉輪與蝸殼平面的摩擦力越大，葉輪越靜止，但兩者還要軸向分離，這將導(dǎo)致兩者配合面的拉毛拉傷，扭轉(zhuǎn)力將使強(qiáng)度弱的一方出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形。這是常規(guī)拆卸導(dǎo)致葉輪或齒輪軸出問(wèn)題的根源所在。無(wú)論大齒輪固定與否，小齒輪軸和大齒輪嚙合在一起總是受力要旋轉(zhuǎn)。這是斜齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)。

　　三、拆卸方法的優(yōu)化改進(jìn)

　　基于此，設(shè)計(jì)制作了一套專用拆裝工具，用于解決三元流葉輪拆解問(wèn)題，從而加強(qiáng)檢修質(zhì)量，提高檢修效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度與檢修成本風(fēng)險(xiǎn)。

　　本實(shí)用工具是利用三元流葉輪與齒輪軸的裝配緊固螺紋，加工一個(gè)與葉輪緊固螺栓相同螺紋的頂桿1，用扭力光桿4插入頂桿1的小孔中。將頂桿1穿入葉輪孔，旋入齒輪軸，取下扭力光桿。將轉(zhuǎn)接頭2外螺紋端旋入裝入葉輪的保護(hù)塞內(nèi)螺紋中，用頂桿2旋入轉(zhuǎn)接頭中，旋合頂桿2的六方端，可以將葉輪從齒輪軸上受力均勻，沿軸向，且頂桿1具有導(dǎo)向桿功能，使葉輪從齒輪軸上完好拆出。頂桿1的螺紋取決于葉輪原裝緊固螺紋大小。轉(zhuǎn)接頭2的外螺紋取決于葉輪的保護(hù)螺塞螺紋。

　　1.附圖說(shuō)明

　　圖10為離心式壓縮機(jī)葉輪與齒輪軸的裝配簡(jiǎn)圖：

　　以下圖為拆裝工具各部件圖，該拆裝工具分為四件：

　　2.具體實(shí)施方式

　　在離心式壓縮機(jī)葉輪拆檢檢修時(shí)，將葉輪緊固螺栓拆除后，將件1頂桿旋入葉輪緊固螺栓孔內(nèi)，用扭力光桿件4插入件1尾部4mm孔，將件1頂桿旋緊，拆下扭力光桿。這時(shí)頂桿1將露出葉輪端面50mm，將轉(zhuǎn)接頭件2中心孔穿入件1，兩者有間隙0.2mm，起導(dǎo)向作用，將轉(zhuǎn)接頭外螺紋端旋入葉輪保護(hù)塞螺紋上，旋到底且旋緊。將件3頂桿旋進(jìn)轉(zhuǎn)接頭件2中，逐步旋轉(zhuǎn)頂桿3，當(dāng)螺紋旋合10mm時(shí)，頂桿1和頂桿2的同直徑部位開(kāi)始接觸受力，開(kāi)始旋轉(zhuǎn)頂桿2的六方螺母，直至葉輪被頂出與齒輪軸的配合圓柱弧面。此法操作簡(jiǎn)單，受力集中均勻，不用敲擊葉輪，不損傷葉輪，消除了齒輪軸的軸向移動(dòng)，不會(huì)使齒輪軸與大齒輪軸有受力產(chǎn)生，解決了小齒輪軸斜齒嚙合的旋轉(zhuǎn)問(wèn)題，消除了拆檢葉輪與小齒輪軸配合面的旋轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)風(fēng)險(xiǎn)，檢修時(shí)間從不可控（有時(shí)可以拆3天）到30分鐘，葉輪與齒輪軸配合面不再有拉傷拉毛扭轉(zhuǎn)變形問(wèn)題的產(chǎn)生。

　　組件安裝次序圖：

　　本拆裝工具組件中件1、件2、件3已依據(jù)機(jī)組葉輪螺紋直徑及齒輪軸內(nèi)螺紋直徑不同，做出成套不同螺紋直徑系列，用于滿足不同機(jī)組型號(hào)，不同廠家的螺紋系列。

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