Конструктивные особенности маслосмазываемых компрессоров: сравнительный анализ работы винтовой пары в агрегатах Kaeser и Atlas Copco
Узнайте больше о работе масляных компрессоров на примере моделей от разных брендов.
Из этой статьи вы узнаете:
- Конструктивные особенности винтового блока в маслосмазываемых агрегатах
- Сравнение конструктивных особенностей винтовой пары в маслосмазываемых винтовых компрессорах Kaeser и Atlas Copco
- Как повышенные габариты роторов увеличивают осевые нагрузки на подшипники?
- Из-за чего возникают повышенные осевые нагрузки в винтовых компрессорах?
- Как скорость подшипников влияет на работоспособность винтовой пары?
1Конструктивные особенности винтового блока в маслосмазываемых агрегатах
С появлением в 30-х годах прошлого века первых винтовых компрессоров, в сфере производства сжатого воздуха произошла настоящая «революция». Тогда на смену громоздким и шумным агрегатам динамического типа пришли компактные, легкие и более эффективные компрессоры с винтовым воздушным нагнетателем.
Главным узлом маслосмазываемого винтового агрегата, который непосредственно влияет на мощность, скорость и срок эксплуатации, является винтовая пара.
Стандартное внутреннее устройство винтовой пары выглядит следующим образом:
Основными элементами винтовой пары являются ведущий ротор, установленный на валу, и – ведомый ротор. Ведомый ротор имеет впадины, в которые во время вращения заходят выпуклые элементы ведущего ротора, тем самым осуществляя принудительное движение ведомого ротора. Количество борозд винтов у ведомого ротора различается на единицу от числа выпуклых элементов ведущего ротора. Как правило, это соотношения следующие: 5/6, 6/7, 7/8 и т. д., где цифры указывают количество заходов первичного и вторичного винтов. Плавный ход и вращение винтовой пары обеспечивают подшипники. Винтовая пара расположена в прочном разъемном корпусе из чугуна и стали.
Конструкция винтовых маслосмазываемых компрессоров является неизменной вот уже много десятков лет. Единственными отличиями, которые могут встречаться у компрессоров разных брендов, является размерность компонентов и сочетание винтовой пары с другими узлами агрегата. Такие взаимодействия производители прорабатывают и улучшают, а затем патентуют и используют при изготовлении новых серий компрессорных агрегатов.
2Сравнение конструктивных особенностей винтовой пары в маслосмазываемых винтовых компрессорах Kaeser и Atlas Copco
Рассмотрим на примере конструктивные особенности винтовой пары маслосмазываемых компрессоров брендов Kaeser и Atlas Copco group.
Таблица 1
Показатели | Компрессоры Kaeser | Компрессоры Атлас Копко |
Сочетание роторов (число заходов винтов) | 5/6 | 4/6 |
Габариты роторов при одинаковом потоке | Большой размер | Компактные |
Нагрузка | Увеличенные тяговые нагрузки | Низкая осевая нагрузка |
Срок эксплуатации подшипников | Небольшой | Увеличенный |
Габариты подшипников | Большие размеры | Небольшие размеры |
Срок эксплуатации компрессора | Пониженный срок | Увеличенный |
Эффективность компрессора | Средняя | Высокая |
Вес роторов | Роторы тяжелые | Небольшой |
Жесткость ведомых роторов | Пониженная | Большая |
Максимальное давление | 15 бар | 13 бар |
Разберем,
3Как повышенные габариты роторов увеличивают осевые нагрузки на подшипники
Известно, что в процессе работы в винтовом блоке возникают газовые, осевые и радиальные силы, дающие различной степени нагрузки на роторы, и тем самым влияющие на работу агрегата и срок его эксплуатации. Воздействие этих сил на разные участки винтовой пары наглядно изображено на рисунке:
На рисунке видно, что осевые силы возникают вдоль роторов и направлены непосредственно на подшипники. Газовые силы оказывают влияние на винты, а радиальные нагрузки распределяются поперек роторов и направлены на стенки корпуса.
На данном рисунке видно, что разница в размерах винтов Kaeser и Атлас Копко (схемы 5/6 и 4/6, соответственно) составляет 15%. Соответственно, осевые нагрузки, которые испытывают эти два компрессора, различны. В частности, подшипники винтовой пары Kaeser испытывают повышенные осевые нагрузки ввиду увеличенных размеров, возникающего повышенного давления. Взаимосвязь повышенных размеров и увеличенных нагрузок хорошо видна на схеме.
На примере двух компрессоров это выглядит следующим образом:
Винтовой компрессор Атлас Копко, в котором соотношение винтов 4 к 6, а сами размеры винтов – компактные, испытывает меньшие осевые нагрузки, соответственно работает стабильно и эффективно:
Тогда как при повышенных размерах винтов винтовая пара Kaeser испытывает значительные нагрузки, из-за чего со временем увеличиваются зазоры между винтами, подшипники чаще выходят из строя и оборудование требует преждевременного ремонта:
Выводы: используя схему винтового блока 4/6 и уменьшенные габариты винтов, производителю Atlas Copco удалось решить ряд специфических проблем, присущих винтовым компрессорам. А именно:
- Исключить некачественный осевой монтаж и положение рабочих винтов;
- Снизить износ шестерен зубчатой пары, которая соединяет между собой роторы;
- Минимизировать рабочие зазоры между рабочими винтами;
- Минимизировать зазоры в радиальных и упорных подшипниках скольжения, в которых вращаются рабочие винты.
- Снизить осевую нагрузку на подшипники.
Таким образом, срок службы компрессора Атлас Копко увеличивается, и сокращаются расходы на ремонт и электроэнергию.
Следующий вопрос, требующий рассмотрения:
4Из-за чего возникают повышенные осевые нагрузки в винтовых компрессорах?
Повышенные осевые нагрузки в маслосмазываемых винтовых аппаратах возникают за счет:
- Увеличения габаритов винтовой пары.
- Из-за разницы давления, которое возникает между стороной впуска и стороной выпуска:
Компании AtlasCopcogroup удалось решить проблему повышенных осевых нагрузок на подшипники за счет:
- Компенсации осевой нагрузки при использовании схемы в винтах 4/6.
- Использования более компактных габаритов винтовой пары, чем у других производителей
- Применения зубчатой передачи. Это позволяет снизить нагрузку на подшипники и на 40% повысить надежность агрегата:
Поэтому компрессоры Атлас Копко выдерживают высокую скорость вращения винта и стабильно работают длительное время.
5Как скорость подшипников влияет на работоспособность винтовой пары?
На стабильную работу винтовой пары большое значение оказывает скорость вращения подшипников, а именно - окружная скорость элемента подшипника (его периферийная скорость):
Если окружная скорость элемента подшипника увеличивается, то срок эксплуатации данного элемента значительно сокращается.
Поэтому:
- Меньший подшипник = меньшая окружная скорость элемента подшипника = увеличение срока эксплуатации
- Для одного конкретного подшипника более высокая частота вращения = более высокая окружная скорость элемента
Компания AtlasCopco в конструкции винтовой пары маслосмазываемых компрессоров использует подшипники намного меньшего размера, чем у конкурентов. Поэтому компрессорные аппараты Атлас Копко:
- Работают на более высоких оборотах, чем компрессоры с большими подшипниками.
- Испытывают меньшую нагрузку, ввиду сокращения потерь от трения.
- Работают с наибольшей эффективностью, чем аппараты конкурентов, так как подшипники работают на меньших оборотах, чем их максимальные допустимые значения
Заключение:
- В маслосмазываемых винтовых компрессорах Atlas Copco используются винтовые элементы, предназначенные для широкого диапазона скоростей (в том числе, для использования с частотным приводом).
- Маслосмазываемые винтовые компрессоры Atlas Copco имеют более долгий срок эксплуатации, чем аналогичное оборудование других брендов, за счет снижения осевых нагрузок на подшипники, уменьшения габаритов винтовой пары и подшипников, использования схемы винтовой пары 4/6.
- Скорость работы винтовой пары компрессоров Atlas Copco составляет в среднем 3000 об/мин, что превышает скорость в аналогичных аппаратах конкурентов.
- Подшипники с меньшими габаритами приводят к более низкой скорости элементов подшипника; это позволяет увеличить срок службы подшипников даже при более высоких оборотах.
- Винтовые элементы Atlas Copco обладают самой высокой энергоэффективностью для своих габаритов.
Если вам у вас остались вопросы по работе масляных винтовых компрессоров или нужна консультация по выбору винтового агрегата, свяжитесь с нашим менеджером одним из способов:
- По телефону: 8 800 555 95 28 (звонок бесплатный)
- По электронной почте: to@novatecs.ru
- Заполнив заявку в нашем онлайн-чате.
Товары
- Комментарии