大泵泵輪制造工藝

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(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150040)

0 引言

泵輪是引水工程的關(guān)鍵部件，其特點是泵輪尺寸小，加工精度高。某引水工程轉(zhuǎn)輪共9個葉片，葉片節(jié)距(約550mm)，開口(出水邊最小為85mm)，開檔高度尺寸(129mm)都非常小，制造難度大。本文概述了泵輪的裝配加工制造難點及采取的技術(shù)措施。

1 主要工藝技術(shù)措施

1.1 泵輪上冠、葉片下環(huán)質(zhì)量控制；

泵輪由于尺寸小，空間位置狹小，上冠與下環(huán)分別采用分瓣(即內(nèi)外環(huán))結(jié)構(gòu)。由于加工精度要求高，工件剛性差，因此很難保證工件的相關(guān)尺寸，尤其是上冠和下環(huán)的過流通道尺寸。

根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，制定了特殊的工藝措施。制定了詳細的工藝，與以往工藝都不相同。工藝流程見圖1。

圖1工藝流程

控制關(guān)鍵點如下

(1)裝配組合：將工件在自由狀態(tài)下組合，搭焊，檢查配合，制作特殊工具進行坡口定位。確定無變形或變形很小的情況下(在0.20mm之內(nèi))允許搭焊。

(2)合縫面搭焊時，在內(nèi)外圓搭焊，焊角小，且焊接時對稱焊接，并隨時監(jiān)控變形量，能有效控制變形量，變形量不允許超過0.2mm。

(3)編程復檢過流面型線尺寸，并修車過流面，加工分瓣上冠和下環(huán)時，采用小進給量加工，保證加工后工件無變形。

1.2 泵輪裝配工藝措施

上冠、葉片與下環(huán)裝配為便于焊接、打磨及探傷，采取分為內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)，具體裝配過程如下。

(1)將上冠、下環(huán)整體(分瓣處搭焊在一起)，將上冠放到裝配平臺上，在上冠的過流面刻裝配位置線，任意選定起始位置，在刻線圓上進行9等分，作為葉片的外切圓；

(2)將葉片按裝配位置線進行裝配，檢查葉片的鈍邊與上冠過流面的配合情況，符合裝配技術(shù)要求；

(3)葉片裝配合格后，將葉片點焊在上冠上，裝配下環(huán)；

(4)檢查葉片鈍邊與下環(huán)過流面的配合情況；

(5)檢查葉片的開口節(jié)距及進出口角，符合技術(shù)要求；

(6)檢查合格后，將整體下環(huán)拆下；

(7)將上冠外環(huán)拆下，進行焊接，焊接順序為葉片與上冠內(nèi)環(huán)焊接，打磨焊縫等，裝配焊接上冠外環(huán)，打磨、探傷；上冠內(nèi)外環(huán)焊縫。再裝配下環(huán)內(nèi)環(huán)，同理焊接打磨探傷，直至下環(huán)外環(huán)；及內(nèi)外環(huán)焊縫。

1.3 泵輪修型及技術(shù)改進措施

由于泵輪精度要求高，焊接后需要根據(jù)圖紙要求進行技術(shù)修型。

(1) 泵輪葉片出水邊(頭部)直徑(φ)偏差(+0.8，-0.3)mm，平均值為(+0.5，-0.3)mm。

(2) 出水邊開口(mm)單個值(+5%，-3%)；出水邊開口平均值(+3.0%，-1.0%)；內(nèi)部控制標準為出水邊開口單個值(+3%，-1%)；出水邊開口平均值(+2.0%，-0.5%)。

(3) 節(jié)距偏差要求高，允許(+2，-2)mm。

(4) 葉片型線允許偏差為(+0.9，-0.9)mm。

1.4 泵輪修型技術(shù)方法

(1)泵輪在立車上檢測外圓尺寸，并進行加工外圓頭部，測量出基準，鏟磨根據(jù)外圓頭部修型。同時滿足三個要素：葉片外圓切圓尺寸；葉片節(jié)距、葉片的開口。

(2)在修型時需跟蹤測量，先找到一個基準，打磨出基準，測量相應的節(jié)距，開口等，多次復檢和打磨，直到全部數(shù)據(jù)符合。

1.5 泵輪平衡技術(shù)措施改進

泵輪機組結(jié)構(gòu)特殊，精度要求高，空間開檔高度129mm，允許殘余不平衡力矩為1.6NM，即為0.16kgm。與傳統(tǒng)的混流式轉(zhuǎn)輪和抽水蓄能轉(zhuǎn)輪相比，允許殘余不平衡力矩很小，傳統(tǒng)的靜平衡工具為絲杠結(jié)構(gòu)，無法保證靜平衡試驗，因此優(yōu)化靜平衡工具，保證泵輪靜平衡試驗和殘余不平衡力矩。

舊平衡工具結(jié)構(gòu)和新平衡工具結(jié)構(gòu)對比。

根據(jù)殘余不平衡力矩計算靜平衡工具的中心允許偏差值r：M=Gr

式中，M—轉(zhuǎn)輪殘余不平衡力矩0.16kgm；G—轉(zhuǎn)輪的重量2.7噸。

r=M/G=0.059mm

即靜平衡工具與轉(zhuǎn)輪中心許偏差值不能超過0.059mm。絲杠為“T”型螺紋，間隙較大(一般為0.30～0.60mm)，因此優(yōu)化靜平衡工具，消除靜平衡工具和轉(zhuǎn)輪中心的偏差值，更有利于泵輪的靜平衡試驗。

根據(jù)平衡精度與殘余不平衡力矩的計算關(guān)系，此機組泵輪重量為2.7噸，殘余不平衡力矩0.16kgm，因此計算偏心量為0.059mm，即偏差不能大于0.06mm，因此傳統(tǒng)的“T”型螺紋鋼球靜板結(jié)構(gòu)無法滿足該精度的要求。通過新的工藝措施消除了系統(tǒng)誤差。有效保證了平衡的精度。

靜平衡試驗采取泵輪兩次靜平衡試驗，第一次靜平衡試驗后，靜平衡工具旋轉(zhuǎn)120°的再次做靜平衡試驗，轉(zhuǎn)輪的輕重點位置和重量應在一定的范圍內(nèi)，方能進行配重加工。通過旋轉(zhuǎn)工具并進行2次靜平衡，保證靜平衡試驗結(jié)果。

1.6 泵輪的測量和技術(shù)改進措施

由于泵輪的特殊結(jié)構(gòu)，從上述的文件中可以看出，泵輪葉片每個葉片測量3個截面，每個截面正背面各測量5組數(shù)據(jù)，即每個葉片測量30組數(shù)據(jù)，共計9個葉片測量270個數(shù)據(jù)。檢測的空間位置小，測量數(shù)據(jù)多，因此工藝優(yōu)化測量工具。測量方便，測量數(shù)據(jù)準確，增加測量的實用型，節(jié)省了大量的生產(chǎn)周期。

2 結(jié)語

泵輪的制造成功，在單件加工、裝配及修型等工藝技術(shù)積累了大量的經(jīng)驗，提高了轉(zhuǎn)輪靜平衡精度。也為后續(xù)泵輪的加工制造提供了夯實的技術(shù)基礎(chǔ)。