CN2803608Y - 汽轮机转子轮槽加工支承分度装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽轮机转子轮槽加工支承分度装置。包括在床身上安装的支承机构、分度装置及光栅检测装置，汽轮机的装夹方式为一连二托，即分度装置通过联轴器与转子一端相连，可沿床身导轨移动的前、后支承、辅助支承、光栅检测装置放置于床身上，前、后支承分别支承在转子两端轴径，转子中间设置辅助支承，转子末端设置光栅检测装置。本实用新型与数控落地镗铣床或专用卧式数控铣床组合成专用机床，适用于直径在Φ1600mm以下，加工长度在8000mm以内、轮槽分度精度±5″的汽轮机转子、电机转子及鼓风机转子轴向直槽、轴向斜槽、轴向圆弧槽的加工，使用方便，效果好，可节约添置进口设备的大笔资金，并大大降低了产品成本。

Description

汽轮机转子轮槽加工支承分度装置

技术领域

本实用新型属于汽轮机转子轮槽加工的支承分度装置，用于汽轮机转子各级轮槽数控加工时作转子的支承和自动分度。

背景技术

据申请人专业生产研究所知：给水泵汽轮机转子、600MW汽轮机高中压转子、D135汽轮机及联合循环汽轮机转子镶装叶片的轮槽基本上是枞树型轮槽，这种轮槽完全是圆弧过渡，不会产生应力集中，叶片的装配也十分方便，是汽轮机转子轮槽的发展方向。这些轮槽具有轴向直槽、轴向斜槽、轴向圆弧槽等类型，加工精度高、数量多，加工难度很大。经过调研，目前国内没有制造过该类型机床，只有从国外进口，但其价格昂贵且交货期在12个月以上，不能满足申请人600MW汽轮机高中压转子枞树型轮槽国产化的进度要求；以前给水泵小汽轮机转子的枞树型轮槽是在申请人自行改造的6米龙门铣刨床上加工，加工效率低且不能自动分度，北京第一机床厂80年代特制的专机B1-143只能进行单个叶轮的加工且分度精度很低，不适合汽轮机转子的加工。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术的不足之处、满足600MW汽轮机高中压转子及所有带有轴向轮槽汽轮机转子的加工，实现600MW汽轮机高中压转子加工国产化，填补国内空白，研制出汽轮机转子轮槽加工支承分度装置。本装置与数控镗铣床或专用卧式数控铣床组合，用于600MW汽轮机高中压转子轮槽及所有带有轴向轮槽汽轮机转子的加工。

本实用新型的目的是这样实现：包括在床身上安装的支承机构、分度装置及光栅检测装置，汽轮机转子的装夹方式为一连二托，即分度装置通过联轴器与转子一端相连，可沿床身导轨移动的前、后支承、辅助支承、光栅检测装置放置于床身上，前、后支承分别支承在转子两端轴径，转子中间设置辅助支承，转子末端设置光栅检测装置。

所述前、后支承的支承轴瓦采用滑动轴承，轴瓦内填充减摩涂层，前、后支承上分别设置有球面支承V型铁压紧块。

所述分度装置为全闭环分度装置，在装置外侧装有箱体移位机构，箱体内的花盘固定于主轴前端，联轴器固定于花盘前端定位止口，主轴支承于箱体前、后轴承座内，在主轴末端设置有光栅检测装置，分度传动机构采用双导程蜗轮蜗杆副，分度蜗轮固定于主轴花盘的后端面，蜗杆垂直放置支承于两端的滚动轴承内，在蜗杆的下端，设置有蜗杆轴向调整装置，在蜗杆的上端，安装有精密减速器及驱动电机。

所述主轴支承于箱体前、后轴承座内，是在前轴承座内由双列圆柱滚子轴承作径向支承，双向推力角接触球轴承作轴向定位，在后轴承座内，由双列圆柱滚子轴承作径向支承。

所述光栅检测装置，其前端通过连接盘与转子末端连接，连接盘通过无齿隙联轴器及连接杆与支座上的光栅检测轴连接，光栅检测轴上装有圆光栅及编码器。

本实用新型与数控落地镗铣床或专用卧式数控铣床组合成专用机床，适用于直径在Φ1600mm以下，加工长度在8000mm以内、轮槽分度精度±5″的汽轮机转子、电机转子及鼓风机转子轴向直槽、轴向斜槽、轴向圆弧槽的加工，使用方便，效果好，可节约添置进口设备的大笔资金，并大大降低了产品成本，从而达到本实用新型的目的。

附图说明

图1是本实用新型的结构主视图。

图2是图1中的分度装置剖视放大图。

图3是图2的侧视图。

图4是图1中的光栅检测装置简图。

图5是本装置具体使用组合成的专用机床示意图。

图6是图5的侧视图。

图中代号含义：1分度装置  2联轴器  3前支承  4床身  5辅助支承  6后支承  7光栅检测装置  8拖缆  9分度蜗轮蜗杆机构  10联轴器11精密减速器  12驱动电机  13移位机构  14后轴承座  15主轴机构16前轴承座  17主轴花盘  18连接盘  19联轴器  20连接杆  21光栅检测轴  22支座  23编码器  24排屑器  25冷却装置  26数控落地镗铣床或专用卧式数控铣床  27本装置  28电控系统

具体实施方式

参照图1-图4，包括在床身(4)上安装的支承机构、分度装置及光栅检测装置，即分度装置(1)通过联轴器(2)与转子一端相连，可沿床身(4)导轨移动的前、后支承(3、6)、辅助支承(5)、光栅检测装置(7)放置于床身(4)上，前、后支承(3、6)分别支承在转子两端轴径，转子中间设置辅助支承(5)，转子末端设置光栅检测装置(7)。可沿床身(4)导轨移动的前、后支承(3、6)、辅助支承(5)、光栅检测装置(7)放置于床身(4)上，以满足不同长度转子的支承需要。前、后支承(3、6)的支承轴瓦采用滑动轴承，轴瓦内填充减摩涂层，轴承的润滑采用强制润滑方式。前、后支承(3、6)上分别设置有球面支承V型铁压紧块，利用液压油缸推动V型铁对转子进行夹紧及放松，这样可有效防止转子在夹紧及放松时产生旋转及位移。汽轮机转子长度达到6000-9000mm，支承于前、后支承(3、6)的轴瓦内，支承距离为4500-8000mm，这样的转子在在分度装置(1)的驱动下作分度运动，转子的前端(接近分度装置端)与末端必然产生扭转变形，采用一套常规的全闭环数控分度装置显然不能真实反映转子的实际分度值，转子的实际分度值为全闭环分度装置的旋转角加上转子的扭转角。因此将全闭环的分度装置(1)定义为A轴，放置于转子的前端，作为转子分度的动力装置，驱动转子旋转分度，其分度值即为前端的实际分度值。全闭环分度装置(1)，在装置外侧装有箱体移位机构(13)，箱体内的花盘(17)通过螺栓及定位销固定于主轴(15)前端，联轴器(10)固定于花盘(17)前端定位止口，主轴(15)支承于箱体前、后轴承座(16、14)内，在主轴(15)末端设置有光栅检测装置(7)，分度传动机构采用双导程蜗轮蜗杆副(9)，分度蜗轮固定于主轴花盘(17)的后端面，蜗杆垂直放置支承于两端的滚动轴承内，在蜗杆的下端，设置有蜗杆轴向调整装置，在蜗杆的上端，安装有精密减速器(11)及驱动电机(12)。主轴(15)支承于箱体前、后轴承座(16、14)内，是在前轴承座(16)内由双列圆柱滚子轴承NN4960K/P4作径向支承，双向推力角接触球轴承300TAC29D/P4作轴向定位，在后轴承座(14)内，由双列圆柱滚子轴承NN3052K/P4作径向支承，采用这种主轴轴承配置，可以对轴承施加预加载荷，获得高旋转精度及高的承载能力和很小的变形，有利于提高主轴系统的刚度。通过减薄NN4960K/P4轴承前端的调整垫圈来对两个轴承施加预加载荷，提高轴承及支承的刚度。调整垫圈的减薄量Ba按下式计算：Ba＝ec/1000式中：Ba-调整垫圈减薄量，mm；e-系数，按照di/dm选取，di-空心轴内径；dm-平均轴承直径；此处di/dm＝0，对于NN30K，e＝12.5；对于NN49K，e＝12，c-要减少的径向间隙量(径向游隙+要求的过盈量)μm，按照相应的轴承手册选取在主轴(15)的末端，设置了光栅检测装置(7)，选用海得海因的RON285C圆光栅作为主轴实际旋转角的检测，其与驱动电机(12)编码器形成主轴系统的全闭环控制。主轴上设有零点，在实际测量主轴静态定位误差后，确定需要补偿角度和补偿正负值，记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿，获得高的定位精度。采用双导程蜗轮蜗杆副(9)作为全闭环分度装置的分度传动机构，分度蜗轮固定于主轴花盘(17)的后端面，与主轴花盘一体制造，保证了蜗轮装置的精度。该蜗轮的模数M＝12，齿数Z＝75，精度等级为5h(GB10089-88)，蜗轮齿距极限偏差±fpt＝0.013mm，满足等分精度±0.025/1000mm的要求，为了延长其使用寿命，选择的蜗轮材料为ZQSn10-1。蜗杆垂直放置支承于两端的滚动轴承内，在蜗杆的下端，设置有蜗杆轴向调整装置，可方便调整蜗杆啮合间隙，蜗杆的材料为20CrMnTi经渗碳淬火，淬硬层深度为0.7-1.1mm，公称模数M＝12，左端面模数Mz＝11.82，右端面模数My＝12.18，公称直径系数q＝11，公称导程l＝37.699，左齿面导程lz＝37.134，右齿面导程ly＝38.265，齿厚变化系数为0.03，精度等级为5-可调节(GB10089-88)，蜗杆轴向齿距极限偏差±fpx＝0.01mm。在制造时要求蜗杆与精加工配偶蜗轮的滚刀在机床一次调整中磨出，充分保证蜗杆与蜗轮的啮合精度。在蜗杆的上端，安装有德国NEUDART公司的精密减速器(11)PLSI90/20，传动比为l＝20，传动间隙为5弧分，在减速器与蜗杆轴间，选择德国MAYR公司的高刚度、零背隙联轴器ROBA.DS100/951.221/55/55，充分保障了传动系统的刚性。分度装置的驱动电机(12)为西门子的Lft6系列数字驱动电机，保证了分度的可靠性。为了检测转子末端的实际分度值，在转子的末端设置光栅检测装置(7)，定义为B轴。光栅检测装置(7)，其前端通过连接盘(18)与转子末端连接，连接盘(18)通过无齿隙联轴器(19)及连接杆(20)与支座(22)上的光栅检测轴(21)连接，光栅检测轴(21)上装有B轴圆光栅及编码器(23)，检测转子末端的实际分度值。

这样，A、B轴光栅读数的差值即为转子前后端在分度时产生的扭转角度差。为实现自动分度，在分度装置A轴回参考点时迫使A、B轴光栅置零(A＝B)，按照转子分度允许差值设置A、B轴差值C。转子自动分度时，在控制系统中计算A、B光栅的差值，其与C值作比较计算，其逻辑为|A-B|≤C，当该比较结果为“真”时，表明该转子分度值在允差范围内，可进行转子轮槽的加工；当该比较结果为“假”时，表明该转子分度值大于值允差，此时通过控制系统，驱动分度装置A轴作调整运动，直至|A-B|≤C，否则，系统将发出报警信号，要求检查整个分度系统。通过A、B光栅的比较，有效的控制了分度的准确性，避免了诸如转子前后端扭转给其分度造成的误差。

参照图5、图6，具体使用是在汽轮机转子轮槽支承分度装置(27)的一侧或两侧配置数控落地镗铣床或专用卧式数控铣床(26)，配置排屑器(24)及冷却装置(25)，将数控落地镗铣床或专用卧式数控铣床(26)的数控系统及电控系统(28)与本装置(27)的数控系统连接，组合成一台专用单轴或双轴轴向数控轮槽铣床。组合成的专用机床适用于直径在Φ1600mm以下、加工长度在8000mm以内轮槽精度±5″的汽轮机转子、电机转子及鼓风机转子轴向直槽、轴向斜槽、轴向圆弧槽的数控加工。

Claims (5)

1.一种汽轮机转子轮槽加工支承分度装置，包括在床身上安装的支承机构、分度装置及光栅检测装置，其特征在于：分度装置通过联轴器与转子一端相连，可沿床身导轨移动的前、后支承、辅助支承、光栅检测装置放置于床身上，前、后支承分别支承在转子两端轴径，转子中间设置辅助支承，转子末端设置光栅检测装置。

2.如权利要求1所述的汽轮机转子轮槽加工支承分度装置，其特征在于：前、后支承的支承轴瓦采用滑动轴承，轴瓦内填充减摩涂层，前、后支承上分别设置有球面支承V型铁压紧块。

3.如权利要求1所述的汽轮机转子轮槽加工支承分度装置，其特征在于：分度装置为全闭环分度装置，在装置外侧装有箱体移位机构，箱体内的花盘固定于主轴前端，联轴器固定于花盘前端定位止口，主轴支承于箱体前、后轴承座内，在主轴末端设置有光栅检测装置，分度传动机构采用双导程蜗轮蜗杆副，分度蜗轮固定于主轴花盘的后端面，蜗杆垂直放置支承于两端的滚动轴承内，在蜗杆的下端，设置有蜗杆轴向调整装置，在蜗杆的上端，安装有精密减速器及驱动电机。

4.如权利要求1所述的汽轮机转子轮槽加工支承分度装置，其特征在于：主轴支承于箱体前、后轴承座内，是在前轴承座内由双列圆柱滚子轴承作径向支承，双向推力角接触球轴承作轴向定位，在后轴承座内，由双列圆柱滚子轴承作径向支承。

5.如权利要求1所述的汽轮机转子轮槽加工支承分度装置，其特征在于：光栅检测装置，其前端通过连接盘与转子末端连接，连接盘通过无齿隙联轴器及连接杆与支座上的光栅检测轴连接，光栅检测轴上装有圆光栅。

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