張 帝，王福新，于 洋，喬 侽，王 俊

（沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司，遼寧沈陽 110869）

1 引言

壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子熱裝葉輪過程中造成主軸彈性彎曲后進(jìn)行熱應(yīng)力釋放的校直方法。不適用于轉(zhuǎn)子在裝配過程中受到非正常外力所造成的主軸塑性變形引起的彎曲。

2 葉輪熱裝原理

葉輪與主軸為過盈配合，利用熱脹冷縮的原理，采用加熱葉輪的方法對葉輪與主軸裝配。葉輪加熱后其內(nèi)孔尺寸大于主軸軸頸尺寸并且產(chǎn)生一定的裝配間隙這樣才能使葉輪順利裝配。葉輪裝配完成后溫度在逐漸冷卻過程中，葉輪與主軸之間間隙逐漸縮小，直到常溫后與主軸達(dá)到過盈配合。

3 主軸彎曲

3.1 主軸是否彎曲的判定

裝配后的葉輪冷卻到常溫后，需要對其與主軸形成的轉(zhuǎn)子進(jìn)行跳動檢測，如果跳動值大于要求值，需對轉(zhuǎn)子進(jìn)行熱應(yīng)力釋放。徑向跳動要求值見表1，徑向跳動測量具體位置見圖1。

表1 轉(zhuǎn)子徑向跳動要求

圖1 徑向跳動測量具體位置

3.2 葉輪裝配過程中主軸彎曲原因分析

由于主軸外徑和葉輪內(nèi)孔中心在熱裝后不可能在一個同心圓內(nèi)，如圖2所示，所以主軸和葉輪裝配后主軸外徑和葉輪內(nèi)孔之間圓周間隙一般情況下是不等的，甚至?xí)a(chǎn)生主軸一側(cè)與葉輪內(nèi)孔接觸另一側(cè)有較大間隙現(xiàn)象。葉輪與主軸相互接觸的部位葉輪的溫度對主軸傳導(dǎo)很快，主軸在此位置溫升也很快，在對面180°處對主軸只是熱輻射，溫升較慢，形成了一定的溫差，溫度高的一側(cè)主軸熱漲量要大（主軸伸長較大）溫度低的熱漲量相對要?。ㄖ鬏S伸長較?。怪鬏S產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象。隨著葉輪溫度逐漸降低葉輪與主軸從間隙逐漸產(chǎn)生過盈，在主軸在葉輪內(nèi)孔圓周包容面內(nèi)葉輪對主軸熱傳導(dǎo)還沒有達(dá)到等溫的狀態(tài)下，隨著溫度降低葉輪對主軸的包容力使得主軸彎曲在達(dá)到圓周包容面等溫的狀態(tài)下也無法恢復(fù)，使之主軸裝配葉輪后彎曲。

圖2 葉輪裝配時與主軸之間相對狀態(tài)

4 熱應(yīng)力釋放校正方法

4.1 轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力釋放原理

采用熱應(yīng)力釋放方式對葉輪裝配過程中主軸產(chǎn)生的彈性彎曲進(jìn)行校正。熱應(yīng)力釋放為加熱葉輪，使葉輪與主軸產(chǎn)生溫差，使得葉輪與主軸之間過盈減小，進(jìn)而使得葉輪對主軸的包容力減小，當(dāng)主軸的恢復(fù)力大于葉輪的包容力時，已達(dá)成主軸校直目的。

4.2 轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力釋放過程

對轉(zhuǎn)子葉輪加溫過程中必須保證轉(zhuǎn)子豎直吊起并勻速旋轉(zhuǎn)（根據(jù)轉(zhuǎn)子葉輪直徑大小，轉(zhuǎn)速為15～20 r/min），保證葉輪加熱溫度均勻、并且快速升溫，如果升溫較慢的話，主軸與葉輪均受熱，無法使其產(chǎn)生較大溫差，因此通過加熱促使葉輪與主軸產(chǎn)生溫差時校直的關(guān)鍵。首先將葉輪輪盤外徑到葉片出口段預(yù)熱250 ℃以上（圖3中區(qū)域A），然后急速對輪盤內(nèi)側(cè)葉片進(jìn)口段和輪盤外部葉輪的內(nèi)孔段進(jìn)行加熱（圖3中區(qū)域B），溫度達(dá)到

圖3 葉輪熱應(yīng)力釋放加熱位置

為了保證葉輪與主軸產(chǎn)生溫差，在加熱過程中火焰需直接噴射加熱葉輪，不可直接噴射主軸，盡量避開主軸，減小主軸溫升，促使葉輪內(nèi)孔的膨脹量大于主軸軸頸的膨脹量，葉輪與主軸的過盈逐步減小，當(dāng)過盈減小至某一值時，恰好葉輪與主軸的包容力達(dá)到即將小于主軸自身彈性恢復(fù)力的臨界，繼續(xù)加熱葉輪產(chǎn)生溫差將致使主軸的彈性恢復(fù)力大于葉輪與主軸的過盈包容力，即達(dá)到主軸校直的目的。在熱應(yīng)力釋放過程中，通常使用銅錘敲擊葉輪蓋盤或軸盤，通過振動減輕葉輪對主軸局部包容力集中，促使包容力進(jìn)一步得到釋放，使得主軸更好恢復(fù)。

5 結(jié)論

主軸彎曲會嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)子動平衡準(zhǔn)確性以及轉(zhuǎn)定子配合間隙的均勻性，最終會導(dǎo)致機(jī)組機(jī)械運轉(zhuǎn)試驗不合格。實踐證明，采用上述方法，通過對造成主軸彎曲的葉輪圓周方向均勻釋放應(yīng)力，當(dāng)主軸的彈性恢復(fù)力大于葉輪圓周方向的包容力時，主軸彈性彎曲得以校正。此種對主軸彈性彎曲的校直方法，操作簡單、難度小且見效快，已在實際生產(chǎn)過程中被廣泛采用。