螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子密封線修復(fù)探討

尚貴公

（大慶石化公司機(jī)動設(shè)備處，黑龍江 大慶 163714）

1 概述

螺桿壓縮機(jī)是一種回轉(zhuǎn)運動容積式氣體壓縮機(jī)械，其主要部件是一對陰陽螺旋形轉(zhuǎn)子在同步齒輪控制下，按一定傳動比做無接觸式嚙合高速回轉(zhuǎn)，達(dá)到壓縮輸送介質(zhì)的目的。兩轉(zhuǎn)子嚙合間隙極?。?.1～0.25mm），形狀及制造工藝都非常復(fù)雜，精度等級高，尤其密封線既窄又薄，呈螺旋狀分布在轉(zhuǎn)子各齒頂部（圖1），稍有不慎極易損壞，將嚴(yán)重影響整機(jī)的工作效率。如整個轉(zhuǎn)子更換不但浪費且價格昂貴，我廠此類設(shè)備較多，多年運轉(zhuǎn)由于各種原因，磕碰損傷時有發(fā)生，這樣轉(zhuǎn)子密封線的修復(fù)就具有特殊實用意義，現(xiàn)以LG-255螺桿壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子密封線說明修復(fù)過程。

圖1 螺桿泵G-255陰轉(zhuǎn)子示意圖

2 轉(zhuǎn)子密封線相關(guān)參數(shù)測繪

本例中陽轉(zhuǎn)子與陰轉(zhuǎn)子的齒數(shù)比4:6，轉(zhuǎn)子齒形屬于雙邊修正不對稱擺線包絡(luò)圓弧型線，密封線位于齒頂中部（圖1），通過測量計算得出轉(zhuǎn)子主要技術(shù)參數(shù)如表1（測繪計算過程略）。

表1 LG-255螺桿轉(zhuǎn)子密封線技術(shù)參數(shù)

3 轉(zhuǎn)子密封線激光熔覆

激光熔覆技術(shù)是利用大功率激光器，產(chǎn)生高能量激光束聚焦能力高的特點，瞬間將被加工工件表面金屬微熔，同時也使工件表面自動同步送置的合金粉末未完全熔化，經(jīng)激光掃描后合金粉末快速凝固，獲得與工件基體形成冶金結(jié)合的致密熔覆層。因此，與其他傳統(tǒng)焊補(bǔ)技術(shù)相比，激光熔覆具有結(jié)合強(qiáng)度高、熱影響區(qū)小無熱變形、組織致密、施行時可操控性好等特點，因此，密封線采用激光熔覆來修復(fù)效果更佳。

將需要修復(fù)的轉(zhuǎn)子去污除銹，清除掉殘損的密封線，按激光熔覆有關(guān)要求將轉(zhuǎn)子裝夾在HGL-JKR5250多功能數(shù)控激光機(jī)上，檢查轉(zhuǎn)子有無變形及其他損壞等。根據(jù)測繪計算所得密封螺旋線的導(dǎo)程和升角（見表1），來確定激光頭的運行速度和被熔覆轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速呈聯(lián)動程序，使其運動合成軌跡符合密封螺旋線導(dǎo)程的要求。具體簡易驗證方法，可將百分表固定在激光頭上，表的觸頭壓在轉(zhuǎn)子其中一個齒的側(cè)面上，此時，啟動運行程序只空走不開激光器，如百分表的指針不動，說明運行程序參數(shù)正確，否則，酌情調(diào)整直至合格才能開始熔覆。該轉(zhuǎn)子材質(zhì)為碳鋼，所選用合金粉末應(yīng)保證熔覆層的硬度在HB200～276較為適宜（加工刀具切削硬度范圍），熔覆層的材質(zhì)密度應(yīng)致密均勻，無夾渣氣孔疏松裂紋等缺陷，修復(fù)密封線的熔覆層尺寸必須保證有足夠的加工余量。

4 數(shù)控鉆銑床控制部分改造

在數(shù)控鉆銑床上修復(fù)銑削加工轉(zhuǎn)子密封線時，X軸作直線銑削運動，而機(jī)床的Y軸控制部分必須經(jīng)過局部改造，使其既能控制原Y軸（正常銑削加工時，Y軸Z軸調(diào)整合適后不動），又能控制改造增加的Y’軸（用來控制驅(qū)動轉(zhuǎn)子即工件回轉(zhuǎn)的伺服電機(jī)）。其設(shè)定的運行程序與機(jī)床總控是聯(lián)動的，只是在中間增加一轉(zhuǎn)換開關(guān)分別控制Y和Y’，可根據(jù)銑削加工和運行程序的要求而分別設(shè)置不同的控制參數(shù)，具體控制路線見圖2。

圖2 數(shù)控鉆床Y軸控制改造示意圖

5 轉(zhuǎn)子（工件）回轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)簡介

回轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動受控于Y’軸，該裝置的勻速旋轉(zhuǎn)運動與X軸勻速直線銑削運動，合成了密封線所要求的螺旋線形狀，主要結(jié)構(gòu)見圖3。由伺服電機(jī)（型號：SGMG-301A2AAB）（外購），分度盤、夾盤、尾座等機(jī)床附件(可代用)，傳動部件由兩個圓弧同步帶輪和同步齒形皮帶等組成，至于支架底板等結(jié)構(gòu)件均可自制，各部件主要傳動參數(shù)見表2。各件組裝后，應(yīng)保證分度盤、夾盤和尾座三者軸線同軸度0.025mm，且與機(jī)床工作臺平行，與機(jī)床X軸運行方向的平行度0.03mm，用φ40長1100mm驗棒檢測合格后方可裝夾轉(zhuǎn)子（工件），進(jìn)行試加工，具體組裝調(diào)試檢測過程恕不贅述。

6 轉(zhuǎn)子密封線的加工

6.1 車削加工

將轉(zhuǎn)子外徑（密封線頂部）車加工至要求尺寸。

6.2 裝夾矯正調(diào)整

將轉(zhuǎn)子裝夾在回轉(zhuǎn)裝置上并找正，調(diào)整機(jī)床的X、Y、Z軸，使銑刀位置在密封線最高點一側(cè)，銑刀的高度控制在密封線高度的底部（齒頂圓弧線），并能保證銑刀側(cè)面分幾次銑削最后到要求尺寸，密封線都能位于每個齒的中心。

6.3 切削用量確定及運行參數(shù)設(shè)定

根據(jù)轉(zhuǎn)子螺旋線參數(shù)（表1）和回轉(zhuǎn)裝置的總傳動比（表2），初步設(shè)定刀具銑削用量，推算出加工每條密封線所需的時間，由此確定X軸進(jìn)給速度和Y’軸電機(jī)轉(zhuǎn)速，如表3，據(jù)此分別設(shè)置控制參數(shù)聯(lián)動運行合格后再試銑削，如有異常酌情調(diào)整。

表2 回轉(zhuǎn)裝置主要傳動部件參數(shù)

表3 切削用量及運行參數(shù)

6.4 齒頂圓弧修整及分度

雖然螺桿轉(zhuǎn)子齒部密封線加工出來，但在密封線二側(cè)齒頂圓處的局部熔覆層仍高于齒頂圓弧的原始尺寸，必須分幾次調(diào)控Y’軸適當(dāng)微量偏轉(zhuǎn)齒部予以修加工切除，最終可采用手工修整圓弧與原齒頂弧相同，每加工完一條線，調(diào)控Y’軸按轉(zhuǎn)子齒數(shù)均勻分度，應(yīng)向一個方向回轉(zhuǎn)以避免分度盤中傳動件的間隙誤差。

6.5 檢驗

將修加工后的陰陽轉(zhuǎn)子與同步齒輪配合后裝到轉(zhuǎn)子嚙合試驗臺上，檢驗嚙合間隙符合要求為止，否則，適當(dāng)修整。

7 結(jié)語

對數(shù)控鉆銑床的原控部分進(jìn)行局部改造（增加Y’軸），并采用積木方式在原工作臺上，用其他機(jī)床附件拼裝一套能裝夾螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（受控于Y’軸），解決了轉(zhuǎn)子密封線修復(fù)難題?？商钛a(bǔ)我廠因沒有大型專用設(shè)備而不能修復(fù)螺桿轉(zhuǎn)子的空白，該裝置構(gòu)思新穎，創(chuàng)意獨特，一機(jī)多能，簡單實用，預(yù)計能獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。