CN1200687A - 联轴节铰孔设备与方法 - Google Patents

Abstract

一种用于铰削转子联轴节的联轴节螺孔(14)的小巧的联轴节铰削设备(100)与方法。该设备包括一块用于把设备经由若干联轴节螺孔安装在联轴节表面上的定位板(30)。该设备还包括被轴向可滑动、径向可滑动且轴向可转动地安装在定位板上的一个钻头(92)。在铰削过程中,钻头首先对齐第一个联轴节螺孔的中央,当该钻头对齐第一个联轴节螺孔的中央之后,它与转子的轴线有一段固定距离。当铰削完第一个联轴节螺孔之后,把钻头轴向转动往第二个联轴节螺孔的中央,同时保持钻头与转子轴线的固定距离,钻头就对齐这些孔及其他所有要铰削的联轴节螺孔的中央。

Description

联轴节铰孔设备与方法

本发明涉及在联轴节中铰孔尤其是为涡轮机转子或发电机转子的联轴节铰孔的设备与方法。

在涡轮发电机系统中，涡轮机转子与发电机转子被一对联轴节连接着，一个联轴节用于涡轮机，一个联轴节用于发电机。涡轮机联轴节被若干联轴节螺栓与发电机联轴节连接。若干联轴节螺栓穿通并啮合每个联轴节外径上的若干联轴节螺孔。

实际上，一个涡轮机联轴节(相应的，一个发电机联轴节)的外径上，可以有16个联轴节螺孔。在一些联轴节中，一个联轴节螺孔初始直径至少为21/4英寸(5.7cm)。然而，在涡轮发电机系统运行时由于联轴节螺孔上受扭矩作用，这些螺孔通常会随时间推移而扩大或变形。

但是，涡轮机转子与发电机转子的连接，要求非常严格的配合公差。因此，要定期铰削联轴节螺孔，并以尺寸与铰过的联轴节螺孔新尺寸相对应的联轴节螺栓替代原来的联轴节螺栓。例如，联轴节的所有联轴节螺孔，直径可以扩大1/16英寸(0.16cm)。

由于联轴节螺孔尺寸及转子联轴节配合公差严格的缘故，通常用一台立柱铣床来铰转子联轴节的联轴节螺孔。立柱铣床是约重20吨(18，140公斤)的铣削机床，它需要专用车辆运往铰削转子联轴节的场所。用立柱铣床铰孔过程中，铣床对准每一单个联轴节螺孔的中央。从每一单个联轴节螺孔中央到涡轮机转子或发电机转子的轴线之间的距离，最好应当相同。这有助于平衡转子，并防止由于转子之间连接而在转子的轴上产生任何不必要的扭矩。

用立柱铣床进行铰孔过程，并不保证所有的孔铰完后，从每个联轴节螺孔到涡轮机转子或发电机转子的轴线之间的距离均是相等的。例如，假如一个联轴节螺孔开始就被铰得与到轴线的正确距离微微超出公差范围，立柱铣床就会加重该误差。因此，需要一种小巧的且确保所有的孔铰完后使每个联轴节螺孔中央到涡轮机转子或发电机转子的轴线之间的距离均相等的这么一种联轴节螺孔铰削设备。

本发明是一种小巧的联轴节螺孔铰削机及铰联轴节螺孔的方法。使用时，该机器对准一个其螺孔有待铰削的转子联轴节的轴线。然后，一个钻头径向延伸直至与若干联轴节螺孔中一个螺孔的中央对齐。该螺孔被铰削，然后钻头围着转子的轴线作圆周转动直至对齐下一个有待铰削的联轴节螺孔的中央。因此，该机器确保在每个螺孔铰完之后，从每个联轴节螺孔中央到涡轮机转子或发电机转子的轴线之间的距离，均是相等的。

在一个实施例中，本发明是以一个钻头铰削联轴节的联轴节螺孔的机架装置。联轴节带有第一组若干个联轴节螺孔。机架装置带有一块经由第一组若干个联轴节螺孔中的第二组若干个联轴节螺孔而装在联轴节表面上的定位板。第一组若干个联轴节螺孔的数目，多于第二组若干个联轴节螺孔的数目。机架装置还带有一个钻头安装装置，以便把钻头轴向可转动且径向可滑动地安装在定位板上。

在另一个实施例中，本发明是一个用以铰削联轴节的联轴节螺孔的联轴节铰孔设备。该设备包括一个用以铰削联轴节螺孔的钻头。该设备还包括一个用以把钻头轴向可滑动、轴向可转动且径向可滑动地安装在定位板上的钻头安装装置。

在以上两个中任何一个实施例中，钻头安装装置均可包括一个装在定位板上的齿轮轴承及一块装在齿轮轴承上的安装板。钻头安装装置还可包括一个装在定位板上的蜗轮装置，该蜗轮装置与齿轮轴承的齿轮啮合且当运行时轴向地转动安装板。最后，钻头安装装置还可包括一个使钻头径向可滑动地装在上面的鸠尾滑动装置，以及一块使鸠尾滑动装置轴向可转动地装在上面的安装板。

在另一个实施例中，本发明是一种用钻头铰削涡轮发电机系统一个转子的联轴节表面上的第一组若干个联轴节螺孔的方法。首先，钻头与第一组若干个联轴节螺孔中的第一个联轴节螺孔的中央对齐。钻头与第一个联轴节螺孔的中央对齐之后，与转子的轴线之间有一段固定距离。钻头铰完第一个孔后，就由于把钻头轴向地转动往第二个联轴节螺孔的中央而与第一组若干个联轴节螺孔中的第二个螺孔的中央对齐，同时保持钻头与转子轴线之间的固定距离。最后，第二个联轴节螺孔被铰削。

本发明的这个实施例，还可包括经由第二组若干个联轴节螺孔中的第三组若干个联轴节螺孔把一块定位板装在联轴节表面上，第二组若干个联轴节螺孔的数目多于第三组若干个联轴节螺孔的数目，且还包括把钻头可轴向滑动、轴向转动及径向滑动地装在定位板上。

图1是本发明的一个装在联轴节表面的示范机架装置顶视图；

图2是图1所示本发明的示范机架装置左侧视图；

图3是图1所示本发明的示范机架装置上部侧视图；

图4是图1所示本发明的示范机架装置部分底部侧视图；

图5a是本发明的示范定位板顶视图；

图5b是图5a所示的示范定位板横截面侧视图；

图6是本发明的示范进给装置等比例视图；

图7是本发明的示范蜗轮装置支架等比例视图；

图8是本发明的一个示范实施例装在涡轮机转子联轴节表面上的图像显示。

本发明的一个推荐实施例参照图1加以说明。图1显示安装在一个转子10(图8中所示)的联轴节表面12上的本发明的机架装置20。该机架装置20包括除钻头装置90(图8中所示)之外本发明的联轴节铰削设备(图8中所示)的一个完整实施例。图1所示机架装置20，包括一块定位板30、一根T形螺栓38、齿轮轴承40(图8中所示)、蜗轮装置50、安装板60、鸠尾滑动装置70及进给装置80。

定位板30包括凹插口32(图5b中所示)、联轴节安装孔34，以及一个蜗轮装置支架安装孔36。蜗轮装置包括一个蜗轮变径接头52、一个操作盘54以及一个安装支架56。鸠尾滑动装置70也包括一个操作盘72。进给装置80包括一根进给装置导轨82。钻头装置90装在导轨82上，包括一个批量生产的液压钻头92、一把常规铰刀94以及拉杆96。

为了用本发明的推荐实施例铰削若干联轴节螺孔14，首先把机架装置20安装在其联轴节螺孔14要被铰削的转子10的联轴节表面12上。在本发明的示范实施例中，经由三根T形螺栓38而使定位板30的至少三个联轴节安装孔34与联轴节表面12的至少三个联轴节螺孔14接合，从而把机架装置20安装在联轴节表面12上。此时，机架装置20的中央与转子10的(转动)轴线对齐。

然后，使钻头装置90，更具体地说是该装置90的铰刀94，与被铰削的联轴节螺孔14的中央对齐。铰刀94是通过操作两个操作盘，即鸠尾滑动装置70所用操作盘72及蜗轮装置50所用操作盘54而对齐的。操作鸠尾滑动装置70所用操作盘72，使进给装置80(因而还有接在上面的钻头装置90)径向地移向及移离转子10的轴线。操作蜗轮装置54所用操作盘54，则使进给装置80(因而还有接在上面的钻头装置90)围着半径由鸠尾滑动装置70限定的一个圆圈的周边轴向移动。操作盘72及54被操作或控制得直至钻头对齐被铰削的第一个联轴节螺孔14为止。

然后，接在定位装置80上的钻头装置90经由进给装置导轨82而轴向地移向及移离联轴节表面12。当第一个联节轴螺孔14铰过之后，接在定位装置(fixture assembly)80上的钻头装置90就往要铰削的下一个孔14找位。为了使接在定位装置80上的钻头装置90往要铰削的下一个孔14找位，就操作蜗轮装置所用操作盘54以转动进给装置，并因而使接在该装置上的钻头装置围着由鸠尾滑动装置70限定的圆周而轴向地朝下一个孔转动。注意，鸠尾滑动装置70所用操作盘72，并未被操作得使钻头装置90往要铰削的下一个孔找位。所以，在铰削每个后续的孔时，从钻头装置90到转子联轴节的轴线的距离保持恒定。因此，使用本发明的机架装置20，继第一个孔之后被铰削的每一个孔14，均是在离转子10的转动轴线相等的距离上被铰削的。

为了铰削带有一根T形螺杆固定在一个定位板联轴节安装孔34上的联轴节螺孔14，就把一根T形螺杆38装于邻近或附近配备了一个匹配的定位板联轴节安装孔34的一个联轴节螺孔中。然后，把联轴节螺孔14中的T形螺杆取掉，以便能够铰削孔14。最后，本发明的蜗轮装置50会防止仅铰削联轴节表面12的至少两个联轴节螺孔14。为了铰削这些孔14，蜗轮装置50装在定位板30的对面一侧。

在图1中，所示的蜗轮装置50被装在定位板30的左侧。可以取开经由4个定位板支架安装孔36而把蜗轮装置支架56装在定位板30上的4根支架螺杆58，把蜗轮装置30从定位板50的左侧取下。然后，就可把蜗轮装置支架56经由定位板30右侧上的4个定位板支架安装孔36把蜗轮装置支架56装到定位板30的右侧，而将蜗轮装置安装到定位板的右侧。接着，就可以铰削先前被蜗轮装置50挡住的联轴节螺孔14了(如果这些孔14中的任何一个中有T形螺杆38，上述工序首先在铰削孔14之前进行)。

因此，使用本发明的机架装置20以及标准的液压钻头装置90，就可铰削转子10联轴节表面12上的联轴节螺孔14。本发明的机架装置20轻巧(约重800磅(363公斤))，因而便于将该机架装置运到转子10联轴节表面12上的联轴节螺孔14需要铰削的现场。此外，本发明的机架装置20，确保每个联轴节螺孔，在离转子10转动轴线中央相同的距离上被铰削。

本发明的机架装置20，参照图2至图8加以更详细的说明。机架装置20的左侧视图显示于图2中。从该图可看出，进给装置80与定位板30成垂直，因而与接有定位板30的任何一个转子10的轴线相平行地延伸。如前面所提示，进给装置80包括连接着钻头装置90的一根导轨82。由于导轨82轴向地延伸，钻头装置90就可以经由进给装置80而轴向地移向及移离联轴节表面12及其联轴节螺孔14。

整个进给装置80，都连接在鸠尾滑动装置70上。转动鸠尾滑动装置70的操作盘72，进给装置就沿着滑动装置导轨74而移动。滑动装置导轨74从安装板60的中央径向延伸。安装板60被装在定位板30的中央。因此，当该定位板被装在转子10的联轴节表面12上时，滑动装置导轨74也从转子10的转动轴线径向地延伸。结果，当鸠尾滑动装置的操作盘72被转动时，进给装置30从而还有其上所装的钻头装置90，就会径向地移向及移离安装着定位板30的转子10的转动轴线。

机架装置20的上部侧视图显示于图3，且机架装置20(除进给装置30之外)的底部侧视图显示于图4。如这两幅图中所示，鸠尾滑动装置70直接连在机架装置20的安装板60上。安装板40接在机架20的齿轮轴承40上。齿轮轴承40及安装板处于定位板30的中央。当定位板30被装在转子10的联轴节表面12上时，齿轮轴承40及安装板40就对齐转子10的转动轴线。蜗轮装置50的蜗轮变径接头52与齿轮轴承40配合。

当蜗轮装置50的操作盘54被转动时，蜗轮变径接头52转动机架20的齿轮轴承40，从而转动装有定位板30的转子10转动轴线周围的安装板60。如上所提示，鸠尾滑动装置70连接着安装板60，因而，当操作盘54被转动时，鸠尾滑动装置70也围着装有定位板30的转子10的转动轴线而转动。机架装置20的进给装置80，连接着鸠尾滑动装置70，并从转子10的旋转中心或轴线处延伸出一段固定距离。结果，当蜗轮装置50的操作盘54被转动时，进给装置80从而还有它上面所装的钻头装置90，就以一恒定的距离(距圆心的半径)围着转子10的转动轴线而转动。因此，当操作盘54被转动时，装在进给装置90上的钻头装置90就形成一个圆圈或跟随一条圆周轨迹，其中，该圆圈或圆周轨迹的半径，就是从钻头装置90到转子10转动轴线的距离。

机架装置20的定位板30的顶视图显示为图5a，机架装置20的定位板30的横截面侧视图显示为图5b。如图5a所示，本发明的定位板30有6个联轴节安装孔34。如上面所述，在本发明的推荐实施例，最少有3个联轴节安装孔34用于把定位板30装在一个转子10的联轴节表面12上。每个联轴节安装孔34均为长椭圆形的，它是取一个固定半径的圆圈，并将该圆圈沿着一条从定位板30的中心延伸的径向线条拉得离定位板30的中心有一段固定距离而形成的。

在本发明的推荐实施例中，该圆圈的固定半径约为1.75英寸(4.44cm)，圆圈中心起始于离定位板中心11.75英寸(29.85cm)处，并从轴线移至14.00英寸(35.56cm)处而形成孔34。因此，每个联轴节安装孔34宽约3.5英寸(8.9cm)，长约5.75英寸(14.6cm)。在本发明的推荐实施例中，各个联轴节螺孔的直径，范围从2.25英寸(5.72cm)(初始尺寸)至3.5英寸(8.9cm)。此外，每个联轴节螺孔的中心，从转子10的轴线延伸11.75英寸(29.85cm)至14.0英寸(35.56cm)结果，对于各示范实施例的转子10来说，联轴节安装孔34就能容纳各种各样的联轴节螺孔形状。

如图5b所示，定位板30包括若干凹插口32。这些凹插口32用于与转子10的联轴节表面12上的凸插头(未显示)啮合。凹插口与凸插头简化了定位板30的安装过程。定位板30的凹插口32的形状，使得它们与相应的凸插头啮合时，定位板30的中心就对齐转子10的轴线。

图6是本发明的进给装置80的等比例视图。如上所述，钻头装置90安装在进给装置80的导轨82上。进给装置80的底座84装在鸠尾滑动装置70的导轨74上。图7是蜗轮装置50的安装支架56的等比例视图。如上所述，该支架用于把蜗轮变径接头52与操作盘54装在定位板的左侧或右侧。支架56则经由与定位板左侧或右侧上的4个定位板支架安装孔36啮合的4根支架安装螺栓58，被装在定位板30上。

图8是本发明的联轴节铰削设备100装在涡轮机转子10的联轴节表面12上的图像显示。该联轴节铰削设备100包括一个批量生产的液压钻头92、一把常规铰刀94及拉杆96。拉杆96把铰刀94与钻头92连接起来。该设备还包括带有导轨82的进给装置80，钻头92就装在该进给装置的导轨82上。设备100还包括鸠尾滑动装置70、安装板60、蜗轮装置50、齿轮轴承40、T形螺栓38及定位板30。设备100的各个零部件以上述方式运行。

虽然已对本发明的一个实施例作了说明，但是，随附各项权利要求的宗旨与范围，并不受这些权利要求未加表述的任何细节的限制。例如，对于不同尺寸的联轴节表面或联轴节螺孔来说，也可制作带有其联轴节安装孔与该联轴节表面的联轴节螺孔位置与尺寸相对应的其他定位板。

Claims (10)

1.一种机架装置(20)，其使用钻头(92)铰削涡轮发电机系统的转子(10)的联轴节表面(12)上的联轴节螺孔(14)，该联轴节具有第一组若干个联轴节螺孔，所述装置的特征在于：定位板(30)经由第一组若干个联轴节螺孔中的第二组若干个联轴节螺孔而装在联轴节表面上，第一组若干个联轴节螺孔的数目大于第二组若干个联轴节螺孔的数目；钻头安装装置用于把钻头轴向可转动且径向可滑动地装在定位板上。

2.根据权利要求1所述的机架装置(20)，其特征在于：钻头安装装置还包括用来把钻头径向可滑动地装在定位板(30)上的装置(80)。

3.根据权利要求1所述的机架装置(20)，其特征在于：钻头安装装置包括装在定位板(30)上的齿轮轴承(40)及装在齿轮轴承上的安装板(60)。

4.根据权利要求3所述的机架装置(20)，其特征在于：钻头安装装置还包括一个装在定位板(30)上的涡轮装置(50)，该蜗轮装置与齿轮轴承(40)的齿轮啮合且当运行时轴向地转动安装板(60)。

5.根据权利要求4所述的机架装置(20)，其特征在于：钻头安装装置还包括一个装在安装板(60)上的鸠尾滑动装置(70)，该鸠尾滑动装置与钻头(92)运行配合且当运行时径向地滑动钻头。

6.根据权利要求1所述的机架装置(20)，其特征在于：钻头安装装置包括一个径向可滑动地装有钻头(92)的鸠尾滑动装置(70)，还包括一块轴向可转动地装有鸠尾滑动装置的安装板(60)。

7.根据权利要求2所述的机架装置(20)，其特征在于：钻头安装装置包括装在定位板(30)上的齿轮轴承(40)、装在齿轮轴承上的安装板(60)及装在定位板上的一个蜗轮装置(50)，该蜗轮装置与齿轮轴承的齿轮啮合且当运行时径向地转动该安装板。

8.根据权利要求7所述的机架装置(20)，其特征在于：钻头安装装置还包括一个装在安装板(60)上的鸠尾滑动装置(70)及一个装在鸠尾滑动装置上的进给装置(80)，当运行时，鸠尾滑动装置滑动进给装置及被轴向可滑动地装在进给装置上的钻头(92)。

9.根据权利要求2所述的机架装置(20)，其特征在于：钻头安装装置包括一个轴向可滑动地装有钻头(92)的进给装置(80)、一个径向可滑动地装有进给装置的鸠尾滑动装置(70)及一块轴向可转动地装有鸠尾滑动装置的安装板(60)。

10.一种用钻头(92)铰削涡轮发电机系统的转子(10)的联轴节表面(12)上的第一组若干个联轴节螺孔(14)的方法，以下述步骤为特征：

a)把定位板(30)装在联轴节表面上；

b)把上述钻头装在上述定位板上；

c)使钻头与第一组联轴节螺孔中的第一个联轴节螺孔的中央对齐，当钻头与第一个联轴节螺孔的中央对齐之后，它与转子的轴线有一段固定距离；

d)在步骤c)之后，铰削第一个联轴节螺孔；

e)在步骤d)之后，轴向地把钻头转动往第二个联轴节螺孔的中央，同时保持钻头与转子的轴线之间的固定距离，从而使钻头对齐第一组若干个联轴节螺孔中的第二个联轴节螺孔的中央；以及

f)在步骤e)之后，铰削第二个联轴节螺孔。

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