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        反動式筒形高壓內(nèi)缸加工工藝分析與探究

        2019-05-29 11:07:08岳軍賢張玉勝
        山東工業(yè)技術(shù) 2019年9期
        關(guān)鍵詞:汽輪機(jī)

        岳軍賢 張玉勝

        摘 要:反動式技術(shù)與通流技術(shù)的應(yīng)用可以有效減輕汽輪機(jī)的機(jī)組自重,還有助于降低汽輪機(jī)的熱耗水平、提高工作效率。本文分析了反動式筒形高壓內(nèi)缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與加工方案,從把合與裝夾方式設(shè)計、靜葉片通流尺寸加工、車削刀具設(shè)計等三個角度入手,探討了反動式筒形高壓內(nèi)缸的具體加工工藝,以供參考。

        關(guān)鍵詞:汽輪機(jī);筒形高壓內(nèi)缸;反動式;加工裝配工藝

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.052

        0 引言

        余熱利用主要是指利用工業(yè)廠礦或垃圾發(fā)電所產(chǎn)生的蒸汽促使動力汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,依托廢棄能源利用實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)。因此在進(jìn)行汽輪機(jī)反動式筒形高壓內(nèi)缸的設(shè)計時,需要著重就氣缸的車削加工流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,實(shí)現(xiàn)對加工風(fēng)險與加工質(zhì)量的有效管控,為汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行效率的提高奠定穩(wěn)固保障。

        1 反動式筒形高壓內(nèi)缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與加工方案設(shè)計

        1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

        本文選取的筒形高壓內(nèi)缸的制作材質(zhì)為,其上下半部分的重量分別為6000kg、7000kg。汽缸的外形輪廓長度為2100mm、最大回轉(zhuǎn)直徑為,內(nèi)腔回轉(zhuǎn)直徑為mm,靜葉安裝后約為。該汽缸的內(nèi)腔共包含12級靜葉安裝槽及槽底墊條槽,每一級安裝槽之間還配備了4根汽封齒槽。在進(jìn)行靜葉片安裝時,需要依據(jù)每一級靜葉的通流尺寸進(jìn)行安裝槽尺寸的設(shè)計,依托精確的相對定位尺寸與形位公差為高壓汽缸靜子通流創(chuàng)設(shè)完備保障。

        1.2 加工方案設(shè)計

        相較于沖動式筒形內(nèi)缸而言,應(yīng)將該反動式汽輪機(jī)內(nèi)缸在自由狀態(tài)下中分面的接觸間隙設(shè)計在0.03mm之內(nèi),紅丹粉接觸面檢測不低于80%。在進(jìn)行靜葉、汽封齒安裝設(shè)計時,應(yīng)確保這些部件都能夠與汽缸的T型槽具有良好的匹配度,并注重考慮到汽缸收縮變形的問題。具體來說,首先檢查內(nèi)缸毛坯根據(jù)精加工尺寸要求借正各處余量進(jìn)行劃線、中分面進(jìn)行半精銑、鉆序、螺紋銑削以及對中分面進(jìn)行精銑處理等工序過程,經(jīng)由合缸把緊后依據(jù)圖紙進(jìn)行半精車各級靜葉槽直槽、汽封槽、內(nèi)腔定位環(huán)、外圓以及粗切各開檔,然后在重復(fù)上述工步進(jìn)行精加工工序依次車準(zhǔn)各內(nèi)腔尺寸,滿足圖紙需求;最后再完成靜葉片、汽封齒的裝配作業(yè),完成合缸,并針對靜葉圍帶與汽封齒進(jìn)行精車處理,拆缸后進(jìn)行毛刺清理。該加工方案的設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)對靜葉的葉根城墻齒、葉頂汽封片尺寸的精確控制,實(shí)現(xiàn)對相關(guān)部件找正誤差的有效管控,進(jìn)一步降低加工風(fēng)險、提升關(guān)鍵部位的加工精度,為加工生產(chǎn)效率的提高打下良好的基礎(chǔ)[1]。

        2 反動式筒形高壓內(nèi)缸的具體加工工藝探討

        2.1 把合與裝夾方式設(shè)計

        通過觀察筒形高壓汽缸的內(nèi)缸結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn),其把合、裝夾方式與沖動式汽缸一致,主要依靠中分面螺栓進(jìn)行把合,把緊力有限,因此后續(xù)可根據(jù)汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行改進(jìn),建議額外在汽缸外圓適當(dāng)處設(shè)計箍環(huán)固定并結(jié)合螺栓把緊的方式進(jìn)行緊固,如此可保證密封性,減少蒸氣損耗。立車時選用平鐵和平面千斤頂安裝在汽缸底部進(jìn)行支撐,有效實(shí)現(xiàn)對汽缸端面高度的控制。同時利用高抱爪在汽缸上下兩端頂緊,以提高支撐效果,有效抵抗工件旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力,保障立車裝夾的穩(wěn)固性。

        2.2 靜葉片通流尺寸加工

        反動式筒形內(nèi)缸的設(shè)計主要在汽缸內(nèi)壁處安裝靜葉和汽封齒,其難點(diǎn)在于確保靜葉安裝T型槽的尺寸配套,以及靜葉通流尺寸車削精度的控制,需要確保汽缸尺寸和形位公差能夠與圖紙、實(shí)物精確匹配。

        一方面從靜葉安裝T型槽、汽封槽加工,依據(jù)靜葉及汽封齒安裝要求嚴(yán)格控制各關(guān)鍵部位加工尺寸。在軸向位置度設(shè)計上確保靜葉軸向兩種靜葉槽定位面31及30公差(+0.05/+0.01)?。辉趶较蚨ㄎ幻嬖O(shè)計上確保平面度的左右高差小于0.02mm,避免出現(xiàn)靜葉安裝傾斜問題[2]。具體可按以下工步加工:半精車端面及內(nèi)孔,粗切各級靜葉槽、汽封槽、開檔槽、半精車內(nèi)腔定位環(huán)及外圓;注意粗車時單邊留量1mm左右,使應(yīng)力得到有效釋放,緩解切削變形問題;經(jīng)半精車后在執(zhí)行精車,車準(zhǔn)端面、定位環(huán)、外圓、汽封槽、靜葉槽、墊條槽及汽封片槽,完成拆缸;內(nèi)孔精車時注意徑向基準(zhǔn)的確定;再次粗車各直槽單邊留量0.1mm,防范鐵屑損壞直槽開檔面;接下來再次粗車各彎槽單邊留量0.2mm左右,確保所排出的鐵屑不會對損壞內(nèi)腔加工面;接著再針對上下直槽與彎槽進(jìn)行精車,依照統(tǒng)一程序針對12處T型槽和48處汽封片槽加工、確保一次成型,有效提高加工效率、降低加工誤差。此外需注意的是車削汽缸底部時主軸的懸伸較長、剛性較弱,故不同位置需進(jìn)行精確測量,借助編制統(tǒng)一程序、提高機(jī)床精度等方式最大限度確保尺寸的精確性,并將各檔值帶入到程序中,最大限度實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)的統(tǒng)一,提高安裝槽的加工質(zhì)量。其次是靜葉及汽封齒片的安裝:(1)將首塊擋塊固定在中分面處;(2)中分面導(dǎo)葉片葉根外圓處劃安裝基準(zhǔn)線;(3)裝中分面導(dǎo)葉,依次裝入墊條并打緊,按此方法裝入余下導(dǎo)葉,測量導(dǎo)葉徑向面間隙,測量喉寬尺寸;(4)測葉片總節(jié)距尺寸;(5)頂緊末葉,修磨導(dǎo)葉背弧側(cè)并記錄;(6)鑲汽封齒;以上均需滿足相應(yīng)技術(shù)要求。

        另一方面是靜葉通流尺寸加工,在完成汽缸靜葉安裝工序后,其內(nèi)孔的最小值約為,相對來說可供操作的空間有限,因此要想保證尺寸合乎加工需求還應(yīng)當(dāng)著重提高機(jī)床精度,并依托輔助測量提供雙重保障。在正式開始靜葉通流尺寸加工時,需要針對機(jī)床精度進(jìn)行復(fù)查,分別將X、Z軸的定位精度、重復(fù)定位精度、垂直度控制在0.01/1000mm左右,并依據(jù)實(shí)測值對徑向尺寸進(jìn)行補(bǔ)償,最大限度提高靜葉圍帶尺寸及氣封齒車削尺寸的精確度,以滿足設(shè)計要求。

        2.3 車削刀具設(shè)計

        此外,還需針對汽缸不同關(guān)鍵部位加工所應(yīng)用到的刀具進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計,制成立車工序刀具清單,保障加工尺寸、形位公差、粗糙度滿足規(guī)范要求。以T型槽的粗切與精車兩道工序?yàn)槔?,在粗切T型槽時應(yīng)當(dāng)選用編號為的切刀片,在精車T型槽時應(yīng)當(dāng)選用編號為的刀片,以此有效提高加工質(zhì)量與加工效率。

        3 結(jié)論

        總而言之,當(dāng)前低能耗、可循環(huán)的汽輪機(jī)組的加工生產(chǎn)已成為各大汽輪機(jī)制造企業(yè)所尋求的主要發(fā)展方向,而反動式技術(shù)、通流技術(shù)在機(jī)組加工中的應(yīng)用能夠更好的提升機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性,真正依托工業(yè)廠礦、城市供暖、垃圾發(fā)電實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的余熱循環(huán)利用,進(jìn)一步為汽輪機(jī)加工生產(chǎn)提供重要的指導(dǎo)意義。

        參考文獻(xiàn):

        [1]李廣華.基于兩種熱力循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)余熱回收系統(tǒng)的研究[D].天津大學(xué),2015.

        [2]邱興渺,熊運(yùn)龍.某反動式筒形高壓內(nèi)缸制造工藝研究[J].東方汽輪機(jī),2018(02).

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