CN102837157B - 重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配及分解方法。本发明的重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配方法是用加热带将封严环外径全部包容起来，在加热带外包裹一条保温带，通电，用木锤对鼓筒圆周不同位置上实行轴向打压，实现了双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配；重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的分解方法是：在鼓筒端面槽底平面沿周向均匀摆放10、12或14个千斤顶，调整好千斤顶的高度，按对点成对的原则，采用限力扳手，把封严环从鼓筒上拆分下来。本发明方法实现了针对尺寸超大、结构复杂、精密紧凑的重型燃机中双止口配合的鼓筒的装配及分解，具有实用、成本低、容易推广的特点，能够进一步提高产品加工质量和效率，并缩短零件加工周期。

Description

重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配方法

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配及分解方法。 

背景技术

重型燃机是发电用工业燃气轮机，其主机部分是一个典型的单转子发动机结构，由近20级轴流压气机盘、多级轴流涡轮盘、轴颈和若干个连接环、封严环、连接盘，通过焊接、精密螺栓或紧固销钉等不同方式连接成鼓筒组件及单元体，每一级鼓筒的直径至少为2m，重量在10吨以上，具有尺寸超大、结构复杂、精密而又不失紧凑的特点。 

一级鼓筒、封严环与二级鼓筒的连接关系，二级鼓筒、封严环、三级鼓筒的连接关系，三级鼓筒、封严环和轴颈组件的连接关系是鼓筒安装边外径和中间封严环端面环槽内径采用较大过盈连接，过盈量达0.015—0.218以保持良好的定位精度和较大的连接刚性；鼓筒安装边内径与封严环端面环槽外径为间隙配合，间隙为0—0.05，要顺利完成加工任务，必须攻克两项加工难点，一是同时实现同一零件超大尺寸双止口的过盈装配和间隙装配，二是在完成了组合体上多个精密孔的加工和初始平衡后，对超大体积和超大重量的组合体进行分解，使之成为各自独立的个体，再分别进行后续加工。 

现有技术中实现过盈连接的方案有三种：一是加温包容体，二是冷却被包容体，三是在过盈较小时，采取施加轴向压力实现装配。前两种方案原理相同，都是通过零件遇热膨胀，遇冷收缩，使过盈量相对减少或变成间隙而实现装配。但是对于重型燃机的鼓筒来说，三者皆不适用，原因如下：首先，当前没有能容得下直径2米的超大尺寸鼓筒的大型电炉，即使有大型电炉也不能使用，因为若将包容体(中间的封严环)加热，其中一个配合止口处的端面环槽外径将在一定范围内涨大，可使该处过盈量0.015—0.218减少或变成间隙，顺利实现此处的装配，但另一个配合止口处的端面环槽内径也会同时涨大，这样此处的0—0.05间隙 又会变成过盈，仍不能实现装配，因此，第一种方案—加温包容体无法实现；其次，若将被包容体(鼓筒)冷却，则会出现上述类似情况，即一个配合止口处的鼓筒外径将在一定范围内缩小，可使该处过盈量0.015—0.218减少或变成间隙，顺利实现此处的装配，但另一个配合止口处的鼓筒内径也会同时缩小，这样此处的0—0.05间隙又会变成过盈，仍不能实现装配，所以，第二种方案—冷却被包容体无可操作性；再次，连接处的结构刚性并不适合采用施加较大轴向压力的连接方法，第三种方案—施加轴向压力实现装配的方法也不能被采用。 

同样，常规的分解过盈组合体的方法有三种：一是利用专门的分解工装—拔具,二是将鼓筒组合体抬高至工作台上方一定高度，依靠其下端零件的自重，实现自主分离，三是使用木锤或橡皮锤施加轴向力，分解组合体，但针对重燃鼓筒来说，上述三种方法同样皆不适用，原因如下：首先，采用拔具的分解方法，适用于小零件，如果针对超大尺寸的重燃鼓筒专门设计制造分解拔具，那么，拔具本身的重量和体积也必将非常庞大，不仅其灵活性和精准性将大打折扣，并且为了克服其巨大的重量，还须为其专门设计吊具，这无疑在很大程度上加大了制造成本，延长了制造周期，得不偿失；其次，将组合体抬高至工作台上方一定高度，依靠其下端零件的自身重量，实现自主分离，则会出现这样的情况：由于鼓筒和封严环的安装边均为大尺寸的薄壁结构，配合表面的内外径不可能是理想的圆形表面，势必存在某种程度的变形，两零件被装配形成组合体后，沿圆周各点的过盈量并不一致，因此，当抬高组合体，下端零件依靠其自身重量自主分离时，配合表面不一致的过盈量，会导致配合面分离时的不同步，那么，具有如此庞大重量的零件，其最先分离并落地的表面极易受伤，甚至报废；第三，使用木锤或橡皮锤轻敲被分解零件，即通过施加轴向力，分解组合体，此种方法适用于过盈量较小的组合体，连接处的薄壁弱刚性并不适合采用施加较大轴向压力的分离方法。 

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配及分解方法，突破了以往的装配及分解方式，目的是进一步提高产品加工质量和效率，并缩短零件 加工周期。 

本发明的重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配方法按照以下步骤进行： 

(1)按照预设的装配位置，将一级鼓筒和封严环一下一上摆放好，两处配合止口对正； 

(2)用加热带将封严环外径全部包容起来，在加热带之外包裹一条保温带，通电，利用温度计对加热温度进行检测，通电加热35分钟，被加热封严环表面温度达200℃，用木锤对一级鼓筒圆周不同位置上实行轴向打压，此时一级鼓筒安装边顺利地压装到封严环端面环槽内； 

(3)将二级鼓筒与封严环，三级鼓筒与封严环，轴颈组件与封严环分别按照(1)和(2)中所述步骤摆放好，进行通电加热，其中二级鼓筒与封严环加热37min加热至213℃，三级鼓筒与封严环加热40min加热至230℃，轴颈组件与封严环加热45min加热至246℃,然后用木锤对二级鼓筒、三级鼓筒和轴颈组件进行轴向打压，实现了双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配。 

其中所述的加热带和保温带是标准玻璃纤维，厚度2-5mm，长度10m。 

出于后期加工以及装配和分步动平衡的需要，封严环与前、后两级鼓筒需要经过多次拆装，本发明的重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的分解方法按照以下步骤进行： 

(1)将装配完成的鼓筒组合体在工作台上摆好，封严环置于上方，清理鼓筒和封严环之间的区域； 

(2)在一级鼓筒端面槽底平面沿周向均匀摆放10个千斤顶，调整好千斤顶的高度，使之小于一级鼓筒端面槽底端面到封严环端面的轴向尺寸，以便能顺利放入鼓筒和封严环之间的区域； 

(3)将10个千斤顶按照顺时针或逆时针方向编号1-10，按对点成对的原则，即1和6同时，2和7同时，3和8同时，4和9同时，5和10同时，采用限力扳手，均匀地在千斤顶顶紧螺栓上施加力矩，拧出千斤顶的顶紧螺栓，把封严环从一级鼓筒上拆分下来，实现一二级鼓筒的分解； 

(4)在二级鼓筒端面槽底平面沿周向均匀摆放12个千斤顶，在三级鼓筒端面槽底平面沿周向均匀摆放14个千斤顶，按照步骤(3)中所述方式，将封严环拆分下来，实现二三级鼓筒和三级鼓筒与轴颈的分解。 

本发明的特点和有益效果是： 

超大尺寸零件的装配和分解一直是重型燃机机械加工领域的一大难题，本发明突破了现有的装配及分解方式，通过局部加热的方式实现了静态下鼓筒与封严环对中心的有效和高刚度谅解，不仅满足了设计规定的配合关系，也满足了后续的加工工艺要求，本发明的技术方案根据不同组件的过盈要求和零件重量计算和确定了加热温度及时间，确保完成了不同级组件之间的装配；在组件的拆分过程中，本发明则是利用千斤顶进行了无损拆分。 

综上，本发明的技术方案实现了针对尺寸超大、结构复杂、精密紧凑的重型燃机中双止口配合的鼓筒的装配及分解，具有实用、成本低、容易推广的特点，能够进一步提高产品加工质量和效率，并缩短零件加工周期。 

附图说明

图1是本发明的鼓筒机构的连接关系示意图； 

图2是图1中连接机构6的局部放大图； 

其中：1：一级鼓筒；2：二级鼓筒；3：三级鼓筒；4：轴颈组件；5：封严环；6：连接机构；7-1：配合止口一；7-2：配合止口二；8：螺母；9：精密螺栓。 

具体实施方式

本发明的重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的一级鼓筒1、封严环5与二级鼓筒2的连接关系，二级鼓筒2、封严环5、三级鼓筒3的连接关系，三级鼓筒3、封严环5和轴颈组件4的连接关系如图1和图2所示，图中鼓筒安装边外径和中间封严环端面环槽内径采用较大过盈连接，过盈量达0.015—0.218以保持良好的定位精度和较大的连接刚性，鼓筒安装边内径与封严环端面环槽外径为间隙配合，间隙为0—0.05。 

实施例 

重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配方法按照以下步骤进行： 

(1)按照预设的装配位置，将一级鼓筒1和封严环5一下一上摆放好，两处配合止口7-1和7-2对正； 

(2)用加热带将封严环5的外径全部包容起来，在加热带之外包裹一条保温带，通电，利用温度计对加热温度进行检测，通电加热35分钟，被加热封严环5的表面温度达200℃，用木锤对一级鼓筒1圆周不同位置上实行轴向打压，此时一级鼓筒1的安装边很顺利的压装到封严环5的端面环槽内； 

(3)将二级鼓筒2与封严环5，三级鼓筒3与封严环5，轴颈组件4与封严环5分别按照步骤1和步骤2中所述进行通电加热，其中二级鼓筒2与封严环5加热37min加热至213℃，三级鼓筒3与封严环5加热40min加热至230℃，轴颈组件4与封严环5加热45min加热至246℃,然后用木锤进行轴向打压，实现了双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配。 

其中所述的加热带和保温带是标准玻璃纤维。 

重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的分解方法按照以下步骤进行： 

(1)将装配完成的鼓筒组合体在工作台上摆好，封严环置于上方，清理鼓筒和封严环之间的区域； 

(2)在一级鼓筒1端面槽底平面沿周向均匀摆放10个千斤顶，调整好千斤顶的高度，使之小于一级鼓筒1端面槽底端面到封严环5端面的轴向尺寸，以便能顺利放入一级鼓筒1和封严环5之间的区域； 

(3)将10个千斤顶按照顺时针或逆时针方向编号1-10，按对点成对的原则，即1和6同时，2和7同时，3和8同时，4和9同时，5和10同时，采用限力扳手，均匀地在千斤顶顶紧螺栓上施加力矩，拧出小千斤顶的顶紧螺栓，把封严环5从一级鼓筒1上拆分下来，实现一二级鼓筒的分解； 

(4)在二级鼓筒2端面槽底平面沿周向均匀摆放12个千斤顶，在三级鼓筒3端面槽底平面 沿周向均匀摆放14个千斤顶，按照步骤3中所述方式，将封严环拆分下来，实现二三级鼓筒和三级鼓筒与轴颈的分解。 

Claims (2)

1.一种重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配方法，其特征在于按照以下步骤进行：

(1)按照预设的装配位置，将一级鼓筒和封严环一下一上摆放好，两处配合止口对正；

(2)用加热带将封严环外径全部包容起来，在加热带之外包裹一条保温带，通电，利用温度计对加热温度进行检测，通电加热35分钟，被加热封严环表面温度达200℃，用木锤对一级鼓筒圆周不同位置上实行轴向打压，此时一级鼓筒安装边顺利地压装到封严环端面环槽内；

(3)将二级鼓筒与封严环，三级鼓筒与封严环，轴颈组件与封严环分别按照(1)和(2)中所述步骤摆放好，进行通电加热，其中二级鼓筒与封严环加热37min加热至213℃，三级鼓筒与封严环加热40min加热至230℃，轴颈组件与封严环加热45min加热至246℃,然后用木锤对二级鼓筒、三级鼓筒和轴颈组件进行轴向打压，实现了双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配。

2.根据权利要求1所述一种重型燃机中双止口配合的超大尺寸鼓筒的装配方法，其特征在于所述的加热带和保温带是标准玻璃纤维，厚度2-5mm，长度10m。