Опорой для роторов валопровода паровой турбины служат размещенные в корпусах опорных и опорно-упорных подшипников опорные вкладыши. В осевом направлении валопровод фиксируется поверхностями упорного диска одного из роторов, входящего в контакт с поверхностями особой формы в виде сегмента, вкладышей упорных и опорно-упорных подшипников.
Вкладыши являются очень важными и ответственными деталями подшипника и всей турбины. От их качества зависит надежность работы турбины.
Общим для конструкций вкладышей (рис. 5.1) является то, что они представляют собой биметаллические конструкции, составленные из основного корпуса и скрепленной с ним в процессе заливки баббитом втулочной части.
Рис. 5.1. Конструкции вкладышей и обоймы паровой турбины.
На рис. 5.2 приведена конструкция упорного вкладыша — упорной колодки опорно-упорного подшипника. Сходны по конструкции и помещаемые с другой стороны упорного диска установочные колодки.
Рис. 5.2. Упорная колодка опорно-упорного подшипника паровой турбины.
Упорные и установочные колодки конструктивно и технологически в значительной степени отличаются от опорных вкладышей. Их конструктивной схожестью служит только то, что в обоих случаях они представляют собой биметаллические конструкции, имеющие баббитовые части. Это приводит и к схожести части технологического процесса: подготовки поверхности основных деталей под заливку, заливки баббитом, контроль качества соединения материала основной детали и литого слоя.
На рис. 5.1, а изображена упрощенная конструкция опорного нерегулируемого вкладыша паровой турбины. На рис. 5.1, б изображен опорный регулируемый вкладыш. Он показан без отдельных собираемых с вкладышем подушек, при помощи которых регулируется положение вкладыша относительно корпуса подшипника. Опорный вкладыш опорно-упорного подшипника представлен конструкцией на рис. 5.1, в, а на рис. 5.1, г изображена его обойма. Для наглядности верхние части вкладышей и обоймы приподняты.
Цилиндрическая и торцовые поверхности опорного нерегулируемого подшипникового вкладыша турбины (рис. 5.1, а), сопрягаемые с поверхностями корпуса подшипника, обрабатываются с высокой степенью точности. В том виде, в каком опорные вкладыши поступают на сборку с корпусом и крышкой подшипника, их цилиндрическая наружная поверхность обработана с допуском тугой посадки второго класса точности. Пригонка поверхностей вкладыша по расточке корпуса и крышки подшипника производится по краске. Прилегание, определяемое площадью пятен краски, должно быть не менее 50% поверхности посадочных поясков. Охватывающие торцовые поверхности должны обеспечивать вхожесть в них сопрягаемых поверхностей корпуса и крышки подшипника. При этом суммарный боковой зазор допускается в пределах 0,05—0,15 мм. Параметр шероховатости цилиндрических и торцовых поверхностей должен соответствовать Ra = 2,5 мкм.
Положение опорных регулируемых вкладышей паровых турбин (рис. 5.1, б) в корпусе подшипника определяется размерами промежуточных деталей: подушек и прокладок. Условия их сопряжения со вкладышем и корпусом подшипника будут определены при рассмотрении процессов сборки. А здесь следует указать, что пазы под подушки во вкладышах в состоянии передачи вкладышей на сборку должны быть обработаны с допуском А на размер ширины, а параметр шероховатости боковых поверхностей и дна должен соответствовать параметру шероховатости Ra = 2,5 мкм.
Опорный вкладыш паровой турбины (рис. 5.1, в) опорно-упорного подшипника непосредственно не сопрягается с корпусом подшипника. Эту функцию исполняет промежуточное конструктивное звено — обойма (рис. 5.1, г). Поэтому все сказанное о конструкции наружных посадочных центрующих поверхностей регулируемых вкладышей и о технических требованиях к ним относится и к такого же назначения поверхностям обоймы.
В отличие от конструкций вкладышей опорных подшипников турбин, опорный вкладыш опорно-упорного подшипника имеет полость, в которой размещаются детали упорного подшипника, упорный диск ротора, уплотнительные кольца
У опорных вкладышей и обойм опорно-упорных подшипников есть общий признак—сопрягаемые сферические поверхности. Допуск на внутреннюю сферическую поверхность обоймы и наружную — вкладыша установлен соответственно +0,04 и -0,04 мм, а шероховатость поверхности — Ra = 1,25 мкм.
Расточенная в баббите поверхность опорного турбинного вкладыша составлена из двух полуцилиндров, либо из двух частей цилиндров, сопряженных не по диаметральной плоскости, а по параллельно смещенным от нее хордальным сечениям. В дальнейшем перпендикулярное разъему сечение полости будем называть овальным.
После расточки нижняя половина опорного вкладыша пришабривается по шейке вала на дуге 60°. Верхний зазор между шейкой ротора и полостью вкладыша принимается приблизительно равным 0,0015 диаметра шейки с наименьшим допустимым зазором 0,2 мм. Боковой зазор с каждой стороны принимается приблизительно равным 0,001 диаметра шейки ротора.
Если полость вкладыша подшипника паровой турбины имеет овальное сечение, то боковые зазоры между полостью и шейкой ротора примерно в два раза больше верхнего зазора, равного 0,001 диаметра шейки ротора, и каждый из них равен 0,002 диаметра шейки ротора.
Допуск на обработку поверхности полости по баббиту задается в пределах 0,08—0,12 мм. Допустимое нарушение концентричности поверхностей полости относительно наружной посадочной поверхности вкладыша не должно превышать 0,02 мм. Ось полости и ось наружной посадочной поверхности должны совпадать с плоскостью горизонтального разъема вкладыша. Торцовые поверхности вкладыша относительно оси полости могут иметь неперпендикулярность, не превышающую 0,05 мм. Неровности поверхности полости вкладыша не должны быть грубее Ra = 1,25 мкм.
У плоскости разъема предусмотрен развал (холодильник) вкладыша для лучшего питания маслом, т. е. для создания масляного клина. У торцов в нижней половине вкладыша с обеих сторон выполнены скосы на длине 10—20 мм глубиной около 0,02 мм.
Разъемы у подшипниковых вкладышей паровых турбин могут быть плоские бесступенчатые и с замками. Зазор между сопряженными поверхностями замка устанавливается в пределах от 0,02 до 0,04 мм.
Со стороны разъема выполнен ряд отверстий, из них четыре гладких под скрепляющие половины вкладыша болта, два из которых — точные по диаметральным размерам и по расположению, так как они предназначены под установку точных болтов.
С торцов опорных вкладышей выполнены кольцевые выточки, вокруг которых размещен ряд отверстий, которые служат для соединения с деталями маслозащитных полуколец.
Толщина баббитового слоя упорных вкладышей упорных и опорно-упорных подшипников паровых турбин составляет 1,5 мм. Она устанавливается меньше наименьшего осевого зазора в проточной части турбины. В случае аварийного расплавления баббита перемещение ротора ограничится контактом поверхности упорного диска в основной металл упорной колодки, т. е. он сместится не более чем на 1,5 мм — на такое расстоянйе, при котором не произойдет касания деталей ротора с деталями статорной группы.
Поверхности В и Г упорной колодки направлены радиально. Допускаемое отклонение по толщине упорной колодки не более 0,02 мм, при непараллельности рабочей и нерабочей плоских поверхностей, лежащей в пределах 0,01 мм. Шероховатость рабочей поверхности должна быть не грубее Ra = 0,63 мкм