CN106799558A - 一种转轮下迷宫环现场修复加工工艺 - Google Patents

一种转轮下迷宫环现场修复加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种转轮下迷宫环现场修复加工工艺，首先，在地面上安装主轴箱、平面托轴承、下轴承和支撑墩，在支撑墩上安装千斤顶；然后，将转轮放在千斤顶上并保持转轮与水平面平行；接着，在转轮泄水腔内安装上轴承，将主轴安装到转轮内与主轴箱连接，调节上轴承并确保与转轮同心；接着，在主轴上分别安装刀臂夹紧座、主刀臂与配重臂，在主刀臂上安装垂直臂，调节下轴承并确保主轴与水平面垂直，使主刀臂与水平面平行，使垂直臂与水平面垂直；接着，对下迷宫环位置进行粗加工、半精加工和精加工；最后，检测下迷宫环的外径和表面光洁度，并对加工效果进行评定。本发明所提供的现场修复加工工艺操作简单、修复成本低、加工周期短、效率高、效果好。

Description

一种转轮下迷宫环现场修复加工工艺
技术领域
本发明涉及大型零件现场修复技术领域，尤其涉及一种用于水电站上转轮的下迷宫环的现场修复加工工艺和组装方法。
背景技术
对于一些含沙量较大的河流(如黄河)所设立的水电站，其转轮在运行过程中遭受泥沙的冲击，时间一长会导致转轮下迷宫环产生严重磨损。所以水电站在运行一段时间后就需要对下迷宫环的整圈进行补焊和修复。
按照传统的修复加工方法需要用特大型立车将转轮搬运到大型加工设备上进行修复，修复后再运回指定地点进行安装，但由于转轮的体积十分庞大和笨重，运输过程中需要消耗大量的人力、物力和财力；除此以外，传统修复方法还存在以下不足：
1、采用特大型机床加工特大型零部件，机床采购和安装成本很高；
2、加工完成后，零部件可能无法运输，或者运输成本很高，运输风险大；
3、修复的周期长、导致工程进度慢、效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种修复成本低、周期短、效率高的转轮下迷宫环现场修复加工工艺。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种转轮下迷宫环现场修复加工工艺，该工艺主要包括如下步骤：
步骤S1:自下而上依次安装主轴箱、平面托轴承、下轴承、以及对应的安装座，并在四周安装用于支撑转轮的支撑墩，在支撑墩上放置液压千斤顶。
所述主轴箱作为动力装置用于驱动主轴旋转；所述平面托轴承主要支撑整个加工设备的重量，使转轮加工设备更稳固，运行更平稳；所述下轴承主要用于主轴的定位和对中，使主轴垂直于大地且位于转轮的中心线上。所述主轴箱、平面托轴承和下轴承都是通过其对应的安装在固定起来，三者之间同心设置。另外，在主轴箱的外围安装支撑墩，这些支撑墩固定安装在地面上，组成用于支撑转轮重量的支撑平面。由于每处地面的平整度不一样，为了保证转轮在加工时与水平面平行，减少加工误差，在每个支撑墩上面都装有千斤顶，通过调节千斤顶可以确保转轮处于水平状态。
作为本发明的优选方案，由于转轮的重量大约是100吨，为了节约加工成本，本发明采用起重量为100吨以上的液压千斤顶，方便调整转轮，使转轮与大地水平。若选用小于100吨的液压千斤顶会增加调节的难度，不利于转轮的加工。
作为本发明的优选方案，为了方便调节转轮的水平，所述支撑墩的数量为偶数，本发明至少安装六组以上的支撑墩，优选的，本发明采用6组支撑墩，且每组支撑墩等间距安装。
步骤S2:由于转轮体积庞大并十分沉重，所以需要利用车间吊机将转轮吊起并放置在支撑墩上。
步骤S3:由于转轮的泄水腔为喇叭状，为了固定主轴的上端需要在泄水腔的内壁上焊接上轴承的支撑墩，并且在上轴承支撑墩上安装上轴承及对应的轴承座。上轴承主要用于调节主轴与转轮的对中程度、以及固定主轴的上半部分，在加工时能够稳定支撑主刀臂。作为本发明的优选方案，所述上轴承采用调心滚子轴承，调心滚子轴承主要承受径向载荷，同时也能承受任意方向的轴向载荷，具有较高的径向载荷能力，特别适用于振动载荷(加工切削)下工作，而且其调心性能良好，能够有效补偿同轴度误差。
步骤S4:在转轮的把合面(即螺栓把合的平面)上放置两套用于测量转轮水平状态的平尺及框式水平仪，通过调节液压千斤顶使转轮的把合面与大地水平，使转轮的轴线与大地垂直。作为本发明的优选方案，这两套平尺及框式水平仪之间互相垂直放置，夹角互为90度，这样设计可以同时看到两个方向的水平程度，方便工作人员调整转轮的水平，缩短调试时间，提高调试效率。
步骤S5:通过起吊设备将用于加工转轮的主轴安装至转轮中，主轴的一端从上往下依次穿过上轴承、下轴承、平面托轴承，最后到达主轴箱并与主轴箱连接。作为本发明的优选方案，受厂房高度的限制，一般车间内的吊机的吊点高度不超过9米(主轴、转轮和支撑墩的总高度超过10米)，采用车间吊机达不到主轴的安装高度，因此本发明需要采用汽车吊将主轴吊起并安装到转轮中。
步骤S6:将刀臂夹紧座安装到主轴上，刀臂夹紧座位于上轴承的上方，主要用于将主刀臂与配重臂固定在主轴上。作为本发明的优选方案，所述主刀臂与配重臂为分开设置的两根臂，这样设计的好处在于可以根据转轮尺寸的大小来调整刀臂夹紧座与主刀臂与配重臂的连接位置，即主刀臂与配重臂根据转轮大小向外伸展或向内收缩，以适用于多种尺寸的加工需求。
步骤S7:在刀臂夹紧座上安装主刀臂与配重臂，在配重臂末端安装相应的配重块，使主轴左右两端受力均衡。
步骤S8:在主刀臂的末端安装垂直于大地的垂直臂，该垂直壁上装有用于加工的刀具部件。
步骤S9:在刀臂夹紧座内放置百分表，并使百分表的触头与转轮把合面的内孔抵接，通过调节上轴承的位置，使主轴的上轴承与转轮同心。
步骤S10:在主刀臂上放置框式水平仪用于测量整个转轮加工设备的水平状态，作为本发明的优选方案，主刀臂在旋转时，每隔九十度测量一次转轮加工设备的水平状态，并调节下支撑轴承，使主轴保持与大地垂直。
步骤S11:调整完毕后进入检测环节，需要检测的项目有：检测转轮与大地是否水平，检测转轮加工设备的主轴与转轮是否同心，检测转轮加工设备的主刀臂与大地是否水平，检测垂直臂与大地是否垂直；通过这些前期的项目检测可以将加工设备调整到最佳状态，确保转轮的加工质量，有效降低不必要的加工误差。
步骤S12:检测环节通过后，对转轮下迷宫环位置依次进行粗加工、半精加工和精加工。半精加工完毕后，为了确保加工的质量，需要对下迷宫环的直径进行测量。作为本发明的优选方案，加工设备在加工时所使用的刀具采用型号为SNMG-190616-QM 235和SNMG190608MM 2025的三特维克机夹刀，该刀具的耐磨性好、硬度高、使用寿命长，可以减少更换刀具的次数，提高加工效率。
步骤S13:精加工完毕后，利用外径精密π尺对转轮下迷宫环的直径和表面光洁度进行测量和检测，以检验加工的效果和质量。为了确保检测精度，检验转轮加工设备的加工效果，作为本发明的优选方案，本发明采用测量精度高、操作方便，分度值为0.02毫米的外径精密π尺作为下迷宫环直径的测量工具，使测量精度能达到读数的要求。
步骤S14:外径精度和表面光洁度检测通过后，需要对加工设备进行拆卸。
本发明的工作过程和原理是：首先，在地面上自下而上依次安装主轴箱、平面托轴承和下轴承，在主轴箱的四周布置和安装多组用于承托转轮重量的支撑墩，并在支撑墩上安装用于调整转轮水平状态的千斤顶；然后，将转轮放在千斤顶上通过调整各个千斤顶的高度使转轮与水平面平行；接着，在转轮泄水腔内安装上轴承，将主轴自上而下安装到转轮内，并与主轴箱连接，调节上轴承并确保与转轮同心；接着，在主轴上分别安装刀臂夹紧座、主刀臂与配重臂，在配重臂上安装相应配重块，在主刀臂上安装垂直臂，调节下轴承并确保主轴与水平面(大地)垂直、与转轮同心，使主刀臂与水平面平行，使垂直臂与水平面垂直；接着，启动电机对下迷宫环位置进行粗加工、半精加工和精加工；最后，检测下迷宫环的外径和表面光洁度，并对加工效果进行评定。本发明所提供的现场修复加工工艺操作简单、修复成本低、加工周期短、效率高、效果好。
与现有技术相比，本发明还具有以下优点：
(1)本发明提供的修复方法将加工设备设计为模块化，并将这些模块组装在大型转轮上，采用零件不动设备绕零件转动的方式对转轮进行修复，很好地解决了大型零件长途运输难、现场新建厂房投资大的难题。
(2)本发明不需要新建大型厂房，不需要采购大型加工设备，不需要将大型零件长途运输至大型厂房内加工，与传统技术相比，能够显著降低加工成本、运输成本和运输风险。
(3)本发明只需将模块化的加工设备部件运到车间组装起来，便可进行对零件实施修复加工，修复周期短、效率高、效果好。
附图说明
图1是本发明所提供的现场修复加工工艺的流程图。
图2是本发明所提供的现场加工设备的剖视图。
图3是本发明所提供的主轴箱、平面托轴承、下轴承、支撑墩的装配图。
图4是本发明所提供的转轮固定在支撑墩上的示意图。
图5是本发明所提供的上轴承安装示意图。
图6是本发明测量转轮水平状态的示意图。
图7是本发明所提供的主轴安装示意图。
图8是本发明所提供的刀臂夹紧座安装示意图。
图9是本发明所提供的主刀臂、配重臂和配重块的安装示意图。
图10是本发明所提供的垂直臂安装示意图。
图11是本发明所提供的百分表安装示意图。
图12是本发明所提供的水平仪测量加工设备水平状态的示意图。
上述附图中的标号说明：
1-主轴箱、2-平面托轴承、3-下轴承、4-支撑墩、5-转轮、6-上轴承、7-框式水平仪、8-主轴、9-刀臂夹紧座、10-主刀臂与配重臂、11-配重、12-垂直臂、13-百分表。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1和图2所示，本发明公开了一种转轮下迷宫环现场修复加工工艺，该工艺主要包括如下步骤：
步骤S1:如图3所示，自下而上依次安装主轴箱1、平面托轴承2、下轴承3、以及对应的安装座，并在四周安装用于支撑转轮5的支撑墩4，在支撑墩4上放置液压千斤顶。
所述主轴箱1作为动力装置用于驱动主轴8旋转；所述平面托轴承2主要支撑整个加工设备的重量，使转轮加工设备更稳固，运行更平稳；所述下轴承3主要用于主轴8的定位和对中，使主轴8垂直于大地且位于转轮5的中心线上。所述主轴箱1、平面托轴承2和下轴承3都是通过其对应的安装在固定起来，三者之间同心设置。另外，在主轴箱1的外围安装支撑墩4，这些支撑墩4固定安装在地面上，组成用于支撑转轮5重量的支撑平面。由于每处地面的平整度不一样，为了保证转轮5在加工时与水平面平行，减少加工误差，在每个支撑墩4上面都装有千斤顶，通过调节千斤顶可以确保转轮5处于水平状态。
作为本发明的优选方案，由于转轮5的重量大约是100吨，为了节约加工成本，本发明采用起重量为100吨以上的液压千斤顶，方便调整转轮5，使转轮5与大地水平。若选用小于100吨的液压千斤顶会增加调节的难度，不利于转轮5的加工。
作为本发明的优选方案，为了方便调节转轮的水平，所述支撑墩的数量为偶数，本发明至少安装六组以上的支撑墩，优选的，本发明采用6组支撑墩，且每组支撑墩等间距安装。
步骤S2:如图4所示，由于转轮5体积庞大并十分沉重，所以需要利用车间吊机将转轮5吊起并放置在支撑墩4上。
步骤S3:如图5所示，由于转轮5的泄水腔为喇叭状，为了固定主轴8的上端需要在泄水腔的内壁上焊接上轴承6的支撑墩4，并且在上轴承6支撑墩4上安装上轴承6及对应的轴承座。上轴承6主要用于调节主轴8与转轮5的对中程度、以及固定主轴8的上半部分，在加工时能够稳定支撑主刀臂。作为本发明的优选方案，所述上轴承6采用调心滚子轴承，调心滚子轴承主要承受径向载荷，同时也能承受任意方向的轴向载荷，具有较高的径向载荷能力，特别适用于振动载荷(加工切削)下工作，而且其调心性能良好，能够有效补偿同轴度误差。
步骤S4:如图6所示，在转轮5的把合面(即螺栓把合的平面)上放置两套用于测量转轮5水平状态的平尺及框式水平仪7，通过调节液压千斤顶使转轮5的把合面与大地水平，使转轮5的轴线与大地垂直。作为本发明的优选方案，这两套平尺及框式水平仪7之间互相垂直放置。作为本发明的优选方案，这两套平尺及框式水平仪7之间互相垂直放置，夹角互为90度，这样设计可以同时看到两个方向的水平程度，方便工作人员调整转轮5的水平，缩短调试时间，提高调试效率。
步骤S5:如图7所示，通过起吊设备将用于加工转轮5的主轴8安装至转轮5中，主轴8的一端从上往下依次穿过上轴承6、下轴承3、平面托轴承2，最后到达主轴箱1并与主轴箱1连接。作为本发明的优选方案，受厂房高度的限制，一般车间内的吊机的吊点高度不超过9米(主轴8、转轮5和支撑墩4的总高度超过10米)，采用车间吊机达不到主轴8的安装高度，因此本发明需要采用汽车吊将主轴8吊起并安装到转轮5中。
步骤S6:如图8所示，将刀臂夹紧座9安装到主轴8上，刀臂夹紧座9位于上轴承6的上方，主要用于将主刀臂与配重臂19固定在主轴8上。作为本发明的优选方案，所述主刀臂与配重臂19为分开设置的两根臂，这样设计的好处在于可以根据转轮5尺寸的大小来调整刀臂夹紧座9与主刀臂与配重臂19的连接位置，即主刀臂与配重臂19根据转轮5大小向外伸展或向内收缩，以适用于多种尺寸的加工需求。
步骤S7:如图9所示，在刀臂夹紧座9上安装主刀臂与配重臂19，在配重臂末端安装相应的配重11块，使主轴8左右两端受力均衡。
步骤S8:如图10所示，在主刀臂的末端安装垂直于大地的垂直臂12，该垂直壁上装有用于加工的刀具部件。
步骤S9:如图11所示，在刀臂夹紧座9内放置百分表13，并使百分表13的触头与转轮5把合面的内孔抵接，通过调节上轴承6的位置，使主轴8的上轴承6与转轮5同心。
步骤S10:如图12所示，在主刀臂上放置框式水平仪7用于测量整个转轮加工设备的水平状态，作为本发明的优选方案，主刀臂在旋转时，每隔九十度测量一次转轮加工设备的水平状态，并调节下支撑轴承，使主轴8保持与大地垂直。
步骤S11:调整完毕后进入检测环节，需要检测的项目有：检测转轮5与大地是否水平，检测转轮加工设备的主轴8与转轮5是否同心，检测转轮加工设备的主刀臂与大地是否水平，检测垂直臂12与大地是否垂直；通过这些前期的项目检测可以将加工设备调整到最佳状态，确保转轮5的加工质量，有效降低不必要的加工误差。
步骤S12:检测环节通过后，对转轮5下迷宫环位置依次进行粗加工、半精加工和精加工。半精加工完毕后，为了确保加工的质量，需要对下迷宫环的直径进行测量。作为本发明的优选方案，加工设备在加工时所使用的刀具采用型号为SNMG-190616-QM 235和SNMG190608MM 2025的三特维克机夹刀，该刀具的耐磨性好、硬度高、使用寿命长，可以减少更换刀具的次数，提高加工效率。
步骤S13:精加工完毕后，利用外径精密π尺对转轮5下迷宫环的直径和表面光洁度进行测量和检测，以检验加工的效果和质量。为了确保检测精度，检验转轮加工设备的加工效果，作为本发明的优选方案，本发明采用测量精度高、操作方便，分度值为0.02毫米的外径精密π尺作为下迷宫环直径的测量工具，使测量精度能达到读数的要求。
步骤S14:外径精度和表面光洁度检测通过后，需要对加工设备进行拆卸。
结合图1至图12所示，本发明的工作过程和原理是：首先，在地面上自下而上依次安装主轴箱1、平面托轴承2和下轴承3，在主轴箱1的四周布置和安装多组用于承托转轮5重量的支撑墩4，并在支撑墩4上安装用于调整转轮5水平状态的千斤顶；然后，将转轮5放在千斤顶上通过调整各个千斤顶的高度使转轮5与水平面平行；接着，在转轮5泄水腔内安装上轴承6，将主轴8自上而下安装到转轮5内，并与主轴箱1连接，调节上轴承6并确保与转轮5同心；接着，在主轴8上分别安装刀臂夹紧座9、主刀臂与配重臂19，在配重臂上安装相应配重11块，在主刀臂上安装垂直臂12，调节下轴承3并确保主轴8与水平面(大地)垂直、与转轮5同心，使主刀臂与水平面平行，使垂直臂12与水平面垂直；接着，启动电机对下迷宫环位置进行粗加工、半精加工和精加工；最后，检测下迷宫环的外径和表面光洁度，并对加工效果进行评定。本发明所提供的现场修复加工工艺操作简单、修复成本低、加工周期短、效率高、效果好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转轮下迷宫环现场修复加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1:自下而上依次安装主轴箱、平面托轴承、下轴承、以及对应的安装座，并在四周安装用于支撑转轮的支撑墩，在支撑墩上放置液压千斤顶；
步骤S2:利用车间吊机将转轮吊起并放置在支撑墩上；
步骤S3:在转轮的泄水腔内焊接上轴承支撑墩，并在上轴承支撑墩上安装上轴承及对应的轴承座；
步骤S4:在转轮的把合面上放置两套平尺及框式水平仪，通过调节液压千斤顶使转轮的把合面与大地水平，转轮的轴线与大地垂直；
步骤S5:通过起吊设备将用于加工转轮的主轴安装至转轮中，并使主轴与主轴箱连接；
步骤S6:将刀臂夹紧座安装到主轴上；
步骤S7:在刀臂夹紧座上安装主刀臂与配重臂和配重；
步骤S8:在主刀臂的末端安装垂直于大地的垂直臂；
步骤S9:在刀臂夹紧座内放置百分表，并使百分表的触头与转轮把合面的内孔抵接，通过调节上轴承，使主轴的上轴承与转轮同心；
步骤S10:在主刀臂上放置框式水平仪测量整个转轮加工设备的水平状态，通过调节下支撑轴承，使主轴与大地垂直；
步骤S11:检测转轮与大地是否水平，检测转轮加工设备的主轴与转轮是否同心，检测转轮加工设备的主刀臂与大地是否水平，检测垂直臂与大地是否垂直；
步骤S12:对转轮下迷宫环位置依次进行粗加工、半精加工和精加工；
步骤S13:精加工完毕后，利用外径精密π尺对转轮下迷宫环的直径和表面光洁度进行测量和检测。
2.根据权利要求1所述转轮下迷宫环现场修复加工工艺，其特征在于，所述步骤S4中两套平尺及框式水平仪之间互相垂直放置。
3.根据权利要求1所述转轮下迷宫环现场修复加工工艺，其特征在于，所述支撑墩至少安装六组。
4.根据权利要求1所述转轮下迷宫环现场修复加工工艺，其特征在于，所述步骤S10中主刀臂旋转每隔九十度测量一次转轮加工设备的水平状态。
5.根据权利要求1所述转轮下迷宫环现场修复加工工艺，其特征在于，所述步骤S5中采用汽车吊将主轴吊起并安装到转轮上。
6.根据权利要求1所述转轮下迷宫环现场修复加工工艺，其特征在于，所述步骤S12还包括在半精加工后对下迷宫环的直径进行测量。
7.根据权利要求1所述转轮下迷宫环现场修复加工工艺，其特征在于，所述步骤S12中采用型号为SNMG-190616-QM 235和SNMG190608MM 2025的三特维克机夹刀。
8.根据权利要求1所述转轮下迷宫环现场修复加工工艺，其特征在于，所述外径精密π尺的分度值为0.02毫米。
9.根据权利要求1所述转轮下迷宫环现场修复加工工艺，其特征在于，所述上轴承采用调心滚子轴承。
10.根据权利要求1所述转轮下迷宫环现场修复加工工艺，其特征在于，所述千斤顶采用100吨液压千斤顶。
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