成國富

摘要：汽輪機是以水蒸汽為工質(zhì)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的外燃高速旋轉(zhuǎn)式原動機，它是用來驅(qū)動發(fā)電機生產(chǎn)所需的電能的，是國家重要的動力機械設(shè)備。轉(zhuǎn)子是汽輪機最重要的部件之一，其由轉(zhuǎn)子本體和葉片構(gòu)成，擔負著工質(zhì)能量轉(zhuǎn)換及扭矩傳遞的重任，它在高溫、高壓的條件下高速旋轉(zhuǎn)。因此需要很高的強度和均勻的質(zhì)量，以保證它安全工作，任何設(shè)計、制造、安裝、運行等方面的疏忽，均會造成重大事故，而轉(zhuǎn)子加工中最為關(guān)鍵、最為困難的是輪槽的加工，保證了輪槽的加工質(zhì)量，就從根本上保證了轉(zhuǎn)子的加工質(zhì)量。輪槽加工的關(guān)鍵是選擇由適當?shù)臋C床、適當?shù)闹С泻头侄葯C構(gòu)組成的加工系統(tǒng)，來保證輪槽加工的精度和穩(wěn)定性。本文探討在數(shù)控鏜床上加工輪槽的支承分度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及測試。

關(guān)鍵詞：核電汽輪機；轉(zhuǎn)子輪槽；支承分度系統(tǒng)

引言

由于核電低壓轉(zhuǎn)子重量大，加工輪槽時切削力大，因而要求支承剛性要好，分度積累誤差要小，因此對支承和分度系統(tǒng)，我們在數(shù)控鏜床加工輪槽試驗中使用了專門支承分度系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進行了試驗檢驗。

1.支承分度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)軸承支承的支承載荷為120T，液壓夾緊力為35T。如圖1所示，支承系統(tǒng)采用了靜壓軸瓦，液壓夾緊，使整個系統(tǒng)有很高的剛性，在軸瓦給油托起，液壓夾緊和分度之間用

PLC順序控制，液壓系統(tǒng)的壓力也有監(jiān)控以保證安全性。分度系統(tǒng)采用圓光柵閉環(huán)控制，以保證分度精度。

2.液壓軸承支承系統(tǒng)剛性試驗

選擇和核電轉(zhuǎn)子材料一樣的30Cr1Mo1VA試驗件作切削加工試驗，加工設(shè)備選用2WF180-NC數(shù)控鏜床。其主軸直徑Φ180mm，固定工作臺16m×6m，可以滿足轉(zhuǎn)子安裝的要求。該試驗中試件重11T，跨距為4m，外圓直徑為φ1200mm，。試驗時按參數(shù)Vc=26m/min、f=25mm/min進行粗銑；按Vc=30m/min、f=15mm/min進行半精銑；按Vc=35m/min、f=25mm/min進行精銑，得到以下結(jié)論：

2.1夾緊與放松狀態(tài)轉(zhuǎn)子軸徑僅下沉0.02mm，對加工精度影響極小；

2.2加工中發(fā)生輕微振動，且葉輪處振動最大，加工面粗糙，僅達到Ra1.6。分析原因是試件剛性不足，切削力過大造成，而支承系統(tǒng)剛性是很好的，使用實際轉(zhuǎn)子時，系統(tǒng)剛性會增加，振動會減少，粗糙度精度會提高，可以滿足轉(zhuǎn)子輪槽加工要求；

2.3輪槽型線加工精度滿足設(shè)計要求。

3.分度精度試驗和監(jiān)測

用三十六面棱鏡對分度頭單獨進行檢查，分度精度實測結(jié)果為±15″，反映在葉輪外圓上的節(jié)距誤差為±0.063mm，該分度精度完全能夠滿足輪槽分度精度要求。

3.1輪槽的分度精度是轉(zhuǎn)子最重要的技術(shù)要求，分度機構(gòu)稍有不穩(wěn)定，造成分度錯誤，就將造成整根轉(zhuǎn)子報廢，造成巨大損失。因而輪槽加工中上均配備了分度監(jiān)測機構(gòu)，以檢查分度機構(gòu)分度的正確性，而我們所選用的液壓支撐和分度裝置，有數(shù)控分度裝置，卻沒有監(jiān)測裝置，對轉(zhuǎn)子輪槽加工帶來不確定性。因而尋求分度監(jiān)測方法，對分度機構(gòu)工作的準確性加以監(jiān)控，就成為安全可靠地使用支承分度機構(gòu)的關(guān)鍵。利用分度頭本身的分度裝置，在葉輪的最外圓上預(yù)銑五十六個寬10mm，深5mm的小槽，作為“監(jiān)測槽”，監(jiān)測槽在后續(xù)輪槽加工中被加工掉。由于無切削過程的影響，監(jiān)測槽的精度要好于輪槽加工時的精度，經(jīng)檢測這些小槽，相鄰兩槽之間的節(jié)距誤差在0.10mm之內(nèi)。

影響輪槽分度精度的因素主要有兩個：

⑴ 轉(zhuǎn)子分度不到位，經(jīng)打表測量分度盤卡爪與聯(lián)軸器有相對位置誤差；

⑵ 機床主軸的Y方向上出現(xiàn)“0”位漂移。

有了“監(jiān)測槽”，在每次加工分度后，都在主軸上裝夾Φ10mm樣棒，用“監(jiān)測槽”檢查分度精度，由于轉(zhuǎn)子分度值的變化誤差在15"內(nèi)是隨機的，因此在第二次分度，即實際加工中沒有必要按“監(jiān)測槽”找到“0”位，在實際中這樣也做不到。設(shè)計要求兩輪槽節(jié)距公差±0.13mm，因此規(guī)定主軸在“監(jiān)測槽”的±0.05mm之內(nèi)即允許加工，這樣即保證了輪槽加工的定位精度，又方便了工人實際操作，使工藝簡單化。“監(jiān)測槽”是轉(zhuǎn)子分度的實在位置，誤差極小，完全可以用來檢測加工時的分度精度。

4.結(jié)語

通過對支承分度系統(tǒng)試驗表明本支撐結(jié)構(gòu)有足夠的剛性，能保證加工系統(tǒng)的穩(wěn)定性，防止發(fā)生振動，滿足加工精度和粗糙度。分度機構(gòu)有足夠的分度精度，能保證輪槽的均布要求。

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