楊建遠
(山東旭洋機械集團股份有限公司)
汽軸是蒸汽回轉(zhuǎn)干燥機的核心部件之一,其結(jié)構(gòu)能使干燥蒸汽在汽軸一側(cè)進出,也可以依靠三頭正圓柱螺旋葉上的軸向開孔結(jié)構(gòu)實現(xiàn)物料蒸汽在該側(cè)流通。眾所周知,正圓柱螺旋葉制作復雜,而且在三頭正圓柱螺旋葉上軸向開孔也沒有好的方案。針對這一現(xiàn)狀,筆者從正圓柱螺旋面結(jié)構(gòu)特點入手,經(jīng)過分析確定方案,最終實現(xiàn)軸向開孔的方案。
圓柱螺旋面通常是指射線與軸線相交于射點,并同時繞軸做等速旋轉(zhuǎn)和等速軸向移動時所形成的曲面。圓柱螺旋面的一直母線沿圓柱螺旋線運動,且始終與圓柱軸線相交成直角,這樣的曲面稱為正螺旋面(圖1)[1]。正圓柱螺旋面是眾多螺旋面的一種,是優(yōu)先選用的空間曲面,具有不可展開的共性。有許多資料講述了其近似展開方法[2,3]。在生產(chǎn)中,正圓柱螺旋葉具有正螺旋面的特性。它由線段繞軸作等速旋轉(zhuǎn)和等速軸向移動所形成的曲面構(gòu)成。
圖1 正螺旋面
汽軸由汽軸管、三頭正圓柱螺旋葉及其外展葉片組焊而成。汽軸管徑為φ450mm,它支承螺旋葉片,并傳遞動力給螺旋葉及其外展葉片(葉片外徑φ2 250mm)。螺距500mm,螺旋外徑為φ1 660mm。從汽軸一端看,螺旋葉上有內(nèi)外相錯的兩組軸向開孔。內(nèi)組軸向開孔的中心圓直徑為DN800mm,開孔直徑為φ168mm,開孔數(shù)量10個;外組軸向開孔的中心圓直徑為DN1 300mm,開孔直徑為φ168mm,開孔數(shù)量17個。
螺旋初始段,由于端部空間充裕,軸向孔可以在汽軸管上作角度定位。但在螺旋內(nèi)部,3個螺旋葉和汽軸管組成的空間,就無法角度定位。
在螺旋葉面上,軸向孔的投影是不規(guī)則的閉合空間曲線。常規(guī)作圖工具無法繪出這種曲線,因此,只能借助專用工具繪出該曲線。由于三螺頭旋葉和汽軸管組成的空間狹小,劃線會很不方便。
三頭正圓柱螺旋葉軸向開孔的主要特點是:孔中心與汽軸管軸線平行,孔徑較大,加工精度不高。若用機加工會非常困難,綜合考慮,手工氣割是較為經(jīng)濟的加工方法。
由于不能在三螺旋葉間作角度定位,經(jīng)過分析,只能采用外端整體定位。紅外線激光水平儀布置在汽軸外端,發(fā)射水平垂直激光。為了定位激光發(fā)射器的規(guī)跡(軸向孔),調(diào)整軸向孔模擬器(圖2),使水平垂直激光恰好通過轉(zhuǎn)盤的通孔結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤,標記在螺旋葉面的激光規(guī)跡,手工割孔。
圖2 軸向孔模擬器簡圖
軸向開孔的施工要求有:
a.施工場地要平整。
b.汽軸水平放置于托輪架上,便于轉(zhuǎn)動,確保順利標記定位角度。
c.紅外線激光水平儀的布置有3個方面要求。一是紅外線激光水平儀在汽軸軸線延長線方向布置;二是紅外線激光水平儀發(fā)出的鉛垂激光與汽軸軸線重合;三是保證紅外線激光水平儀激光交線,到汽軸兩端的垂直距離相等。
d.在每個定位角度點標定開孔高度,逐次標記開孔,直至貫通。
汽軸正圓柱螺旋葉開孔是為了流通物料蒸汽,無須與其他部件配合,因此其精度要求不高。在加工好后,經(jīng)過打磨,外觀良好。用φ168mm鋼管通過軸向開孔,測量鋼管與汽軸中心距偏差小于3mm,符合工藝要求。
檢驗軸向開孔,用相當孔徑的鋼管進行檢驗。對通過檢驗法進一步拓展形成新的開孔方案。
做兩件如圖3所示的平板模板,中心開孔徑為φ325mm的孔。兩模板套在汽軸管上,調(diào)整兩模板,使兩模板各孔中心分別共線,且平行于汽軸軸線。鋼管通過模板孔,鋼管到達螺旋葉面,依鋼管外徑劃線,逐次開孔,直至貫通。
圖3 平板模板
通過對正圓柱螺旋葉軸向開孔分析,提出外部整體定位的開孔方案。雖然需要制作軸向孔模擬器,而且還要使用紅外線激光水平儀等附助設(shè)備,但按照施工要求施工,最終獲得了合格產(chǎn)品。
[1] 趙然杭,劉健,王興菊.螺旋面及其CAD[J].山東建筑大學學報,2001,16(1):87~90.
[2] 王洪光.鈑金展開技巧與實例[M].北京:化學工業(yè)出版社,2012.
[3] 湯柳堤.正螺旋面的近似展開——兩種計算法展開圖的比較[J].武漢化工學院學報,1986,8(1):63~65.