【壓縮機網】前言

　　某煉化公司空壓站其外資品牌離心式壓縮機檢修時，每次葉輪與齒輪軸的拆解會耗費大量時間。拆檢時用煤油滲泡，用銅棒或聚四氟乙烯棒敲擊葉輪振動，稍有操作不當，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，運行時高速轉子將產生動不平衡，引起機組振動，葉輪與齒輪軸返廠修復影響工期；重則葉輪與齒輪軸彎曲變形報廢。

　　圖4是在一次離心式壓縮機壓縮機計劃檢修時，拆檢齒輪軸過程中，拆卸葉輪時出現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浸潤，現場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，邊振動敲擊邊噴煤油，近一天時間后將葉輪拆出，但隨后沒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，發現沒有出現明顯溝槽，回裝時沒有檢查齒輪軸的軸彎曲。在回裝葉輪擴壓器時，葉輪與擴壓器弧面間隙有偏置現象，并沒有引起足夠重視，只是重新調整了擴壓器與葉輪弧面間隙。開機運行1天后，出現振動大聯鎖停機。再次解體拆檢，發現齒輪軸與密封部位摩擦，葉輪與擴壓器摩擦，整體轉子報廢，擴壓器報廢，氣封、油封軸瓦等總成報廢，損失約60萬元。

　　此次離心式壓縮機故障，給維護檢修人員帶來很大的檢修心理障礙，檢修人員不愿拆解葉輪。

　　二、不規范拆裝導致轉子損壞問題分析

　　離心式壓縮機葉輪與齒輪軸配合一般有兩種：過盈配合和間隙配合。設計成過盈配合，廠家一般會在機組說明里要求需熱裝或液壓工具推進的技術條件，因此需配置一整套專用工具，現場拆檢時需多人配合。對于機組本身，設計成過盈裝配，各部件會更加復雜，現場問題往往會出現破壞性拆解，檢修也存在不可控因素。而設計成間隙配合裝配的廠家，往往沒有拆解專用工具。因為是間隙配合，常規認為拆裝過程中不磕碰到葉輪，通過敲擊振動便可將葉輪從齒輪軸上拆下。但高速轉子在經過一定的運行周期后，機組現場并不會很輕松的被拆下，無論是因空氣中的細小粉塵積垢鑲嵌裝配間隙之中，還是部件裝配面產生的輕微腐蝕，還是連接應力，都會使現場拆裝變的難度與風險加大。

　　盡管該離心式壓縮機設計為斜齒傳動，斜齒輪嚙合性能好，重合度大，傳動精度高，傳動平穩，噪音小。但在斜齒輪傳動中，作用于齒面上的法向載荷Fn仍垂直于齒面。如圖5所示，作用于主動輪上的Fn位于法面Pabc內，與節圓柱的切面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分解為三個互相垂直的空間分力。

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

　　通過受力分析，我們了解了斜齒輪在嚙合時會產生三個方向上的分力，所以在檢修拆解葉輪與齒輪軸的聯結時同樣遇到。如下圖8所示：

　　常規拆檢過程描述：

　　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稱180°兩個鎖緊固定螺紋孔），將齒輪軸的推力聯合徑向軸承端拆除。轉子只留下葉輪與齒輪軸。可以自由軸向滑動，滑動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，從而使葉輪與齒輪軸配合脫開。但這種方法往往會產生一些不良后果：

　?、旁角脫羧~輪與齒輪軸配合越緊；

　?、迫~輪拆下后，配合面會有拉毛現象；

　?、侨~輪拆下后，齒輪軸扭曲，或配合內孔處嚴重拉毛；

　　⑷葉輪拆下后，葉輪配合處扭曲變形。

　　分析常規拆卸方法的過程，會發現一些問題：前面我們對斜齒齒輪傳動受力已作分析，齒輪與齒輪嚙合將產生三個方向的力?，F場操作，將大齒輪固定，葉輪后蓋板貼在蝸殼平面上。當施加力F敲擊專用拆解螺栓時，葉輪會隨著力F，F越大葉輪與蝸殼貼的越緊，而齒輪軸會將力F傳遞給大齒輪，而這個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不會旋轉，轉子齒輪軸因反作用力將會有旋轉產生，但齒輪軸上的葉輪已經緊緊貼在蝸殼平面上，這將會產生一個現象：在力F作用下，齒輪軸要旋轉的軸向移動，而葉輪是被緊緊貼在蝸殼平面上，不能旋轉。但葉輪和齒輪軸是配合在一起，最終使葉輪和齒輪軸產生一個扭轉力，F越大，瞬間敲擊導致葉輪和齒輪軸配合面的瞬間扭轉力越大，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，這將導致兩者配合面的拉毛拉傷，扭轉力將使強度弱的一方出現扭轉變形。這是常規拆卸導致葉輪或齒輪軸出問題的根源所在。無論大齒輪固定與否，小齒輪軸和大齒輪嚙合在一起總是受力要旋轉。這是斜齒輪傳動的特點。

　　三、拆卸方法的優化改進

　　基于此，設計制作了一套專用拆裝工具，用于解決三元流葉輪拆解問題，從而加強檢修質量，提高檢修效率，降低勞動強度與檢修成本風險。

　　本實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。將轉接頭2外螺紋端旋入裝入葉輪的保護塞內螺紋中，用頂桿2旋入轉接頭中，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。轉接頭2的外螺紋取決于葉輪的保護螺塞螺紋。

　　1.附圖說明

　　圖10為離心式壓縮機葉輪與齒輪軸的裝配簡圖：

　　以下圖為拆裝工具各部件圖，該拆裝工具分為四件：

　　2.具體實施方式

　　在離心式壓縮機葉輪拆檢檢修時，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，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。這時頂桿1將露出葉輪端面50mm，將轉接頭件2中心孔穿入件1，兩者有間隙0.2mm，起導向作用，將轉接頭外螺紋端旋入葉輪保護塞螺紋上，旋到底且旋緊。將件3頂桿旋進轉接頭件2中，逐步旋轉頂桿3，當螺紋旋合10mm時，頂桿1和頂桿2的同直徑部位開始接觸受力，開始旋轉頂桿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，不會使齒輪軸與大齒輪軸有受力產生，解決了小齒輪軸斜齒嚙合的旋轉問題，消除了拆檢葉輪與小齒輪軸配合面的旋轉扭轉風險，檢修時間從不可控（有時可以拆3天）到30分鐘，葉輪與齒輪軸配合面不再有拉傷拉毛扭轉變形問題的產生。

　　組件安裝次序圖：

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

　　參考文獻

　　1.成大先，《機械設計手冊(第五版)第3卷》，化學工業出版社，2008.1

　　2.任曉善，《化工機械維修手冊，》化學工業出版社，2003.12

　　3.徐少明、金光熹，《空氣壓縮機實用技術》，機械工業出版社，1994.4