核電汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子輪槽加工中支承分度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及測(cè)試

成國(guó)富

摘要：汽輪機(jī)是以水蒸汽為工質(zhì)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的外燃高速旋轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)，它是用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)生產(chǎn)所需的電能的，是國(guó)家重要的動(dòng)力機(jī)械設(shè)備。轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)最重要的部件之一，其由轉(zhuǎn)子本體和葉片構(gòu)成，擔(dān)負(fù)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(qiáng)度和均勻的質(zhì)量，以保證它安全工作，任何設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行等方面的疏忽，均會(huì)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(dāng)?shù)臋C(jī)床、適當(dāng)?shù)闹С泻头侄葯C(jī)構(gòu)組成的加工系統(tǒng)，來(lái)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(cè)試。

關(guān)鍵詞：核電汽輪機(jī)；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(shí)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(duì)支承和分度系統(tǒng)，我們?cè)跀?shù)控鏜床加工輪槽試驗(yàn)中使用了專門(mén)支承分度系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)檢驗(yàn)。

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(gè)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(yàn)

選擇和核電轉(zhuǎn)子材料一樣的30Cr1Mo1VA試驗(yàn)件作切削加工試驗(yàn)，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(tái)16m×6m，可以滿足轉(zhuǎn)子安裝的要求。該試驗(yàn)中試件重11T，跨距為4m，外圓直徑為φ1200mm，。試驗(yàn)時(shí)按參數(shù)Vc=26m/min、f=25mm/min進(jìn)行粗銑；按Vc=30m/min、f=15mm/min進(jìn)行半精銑；按Vc=35m/min、f=25mm/min進(jìn)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(duì)加工精度影響極??；

2.2加工中發(fā)生輕微振動(dòng)，且葉輪處振動(dòng)最大，加工面粗糙，僅達(dá)到Ra1.6。分析原因是試件剛性不足，切削力過(guò)大造成，而支承系統(tǒng)剛性是很好的，使用實(shí)際轉(zhuǎn)子時(shí)，系統(tǒng)剛性會(huì)增加，振動(dòng)會(huì)減少，粗糙度精度會(huì)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(jì)要求。

3.分度精度試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)

用三十六面棱鏡對(duì)分度頭單獨(dú)進(jìn)行檢查，分度精度實(shí)測(cè)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(jī)構(gòu)稍有不穩(wěn)定，造成分度錯(cuò)誤，就將造成整根轉(zhuǎn)子報(bào)廢，造成巨大損失。因而輪槽加工中上均配備了分度監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，以檢查分度機(jī)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(méi)有監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)轉(zhuǎn)子輪槽加工帶來(lái)不確定性。因而尋求分度監(jiān)測(cè)方法，對(duì)分度機(jī)構(gòu)工作的準(zhǔn)確性加以監(jiān)控，就成為安全可靠地使用支承分度機(jī)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(gè)寬10mm，深5mm的小槽，作為“監(jiān)測(cè)槽”，監(jiān)測(cè)槽在后續(xù)輪槽加工中被加工掉。由于無(wú)切削過(guò)程的影響，監(jiān)測(cè)槽的精度要好于輪槽加工時(shí)的精度，經(jīng)檢測(cè)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(gè)：

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

⑵ 機(jī)床主軸的Y方向上出現(xiàn)“0”位漂移。

有了“監(jiān)測(cè)槽”，在每次加工分度后，都在主軸上裝夾Φ10mm樣棒，用“監(jiān)測(cè)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(jī)的，因此在第二次分度，即實(shí)際加工中沒(méi)有必要按“監(jiān)測(cè)槽”找到“0”位，在實(shí)際中這樣也做不到。設(shè)計(jì)要求兩輪槽節(jié)距公差±0.13mm，因此規(guī)定主軸在“監(jiān)測(cè)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(shí)際操作，使工藝簡(jiǎn)單化?！氨O(jiān)測(cè)槽”是轉(zhuǎn)子分度的實(shí)在位置，誤差極小，完全可以用來(lái)檢測(cè)加工時(shí)的分度精度。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)支承分度系統(tǒng)試驗(yàn)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(dòng)，滿足加工精度和粗糙度。分度機(jī)構(gòu)有足夠的分度精度，能保證輪槽的均布要求。

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