Pri vývoji kotúčov plynových turbín sú otvory pre spojovacie tyče kľúčovým prvkom na pripojenie susedných obežných kolies a ich presnosť polohy priamo ovplyvňuje kvalitu montáže rotora plynovej turbíny. Skúma sa technológia spracovania otvorov pre tiahla v diskoch kolies plynovej turbíny a očakáva sa, že vďaka vysoko presnému polohovaniu a náročnému vŕtaniu poskytne technickú referenciu na spracovanie otvorov pre tiahlo v diskoch kolies plynových turbín.
#01
Ako základná súčasť plynovej turbíny má obežné koleso turbíny zložitú štruktúru a vyžaduje vysokú presnosť spracovania. Jeho vývoj procesov a výroba hotových produktov sú kľúčové. Medzi nimi otvor pre spojovaciu tyč slúži ako spojovacia konštrukcia medzi susednými obežnými kolesami a jej dôležitosť je samozrejmá [1-3].
Ako je znázornené na obrázku 1, obežné koleso turbíny je spojené medzistupňovým oblúkovým koncovým ozubením a je zostavené do rotora vložením spojovacích tyčí cez 12 obvodovo rozmiestnených otvorov spojovacích tyčí na povrchu disku. Pretože koncové zuby oblúka majú samostrediacu funkciu, po zábere susedných dvojstupňových obežných kolies nie je možné nastaviť polohu otvoru pre tiahlo. Preto sú na polohu otvoru tiahla kladené mimoriadne vysoké požiadavky.
obrázok
Obrázok 1 Schéma zapojenia systému hriadeľa turbíny
Priemer otvoru pre spojovaciu tyč je 42 mm, ktorý sa spravidla spracováva vŕtaním a vyvrtávaním. Jeho maximálny pomer strán presahuje 5-násobok priemeru a hodnota drsnosti povrchu vyžaduje Ra=1.6μm, čo predstavuje veľkú výzvu pre proces vyvrtávania.
Vzhľadom na vyššie uvedené požiadavky na náročné spracovanie sa zameriavame hlavne na dva aspekty: vysoko presné polohovanie a veľmi náročné vyvrtávanie.
2.1 Technológia spracovania polohy otvoru tiahla
Požiadavky na výkresy otvorov pre spojovacie tyče sú: φ42,58 mm, poloha φ0,12 mm a valcovitosť 0.012 mm. Aby sa zabezpečila hladká montáž, procesné požiadavky sa zvyšujú na: φ42,58 mm, umiestnenie φ 0,05 mm a valcovitosť 0,012 mm. Preto je potrebné overenie procesným testom. Tento test simuluje spracovanie otvorov pre spojovacie tyče obežného kolesa a štruktúra vzorky je znázornená na obrázku 2. Použije sa vyvrtávačka a frézka, metóda upínania je upínacia doska zo železa a vzorka je upnutá vertikálne.
obrázok
Obrázok 2: Skúšobný kus s otvorom pre spojovaciu tyč
(1) Tradičnou metódou spracovania axiálne rozmiestnených otvorov je „otočiť stred“ pákového číselníka, nájsť polohu 4 hodín vľavo a vpravo od oblohy a zeme, určiť stred kruhu, použiť vrták T na vyvŕtanie spodného otvoru podľa rozstupovej kružnice φ420 mm a presné vyvŕtanie otvoru pre spojovaciu tyč .
1) Výsledky detekcie troch súradníc. Maximálna hodnota polohy je 0.0756 mm a zaoblenie vonkajšieho kruhu D600 mm je 0,0056 mm (pozri tabuľku 1).
Tabuľka 1: Prvý obrázok detekčných údajov s tromi súradnicami
2) Triedenie údajov. Ako je znázornené na obrázku 3, poloha otvoru je celkovo posunutá do kladného smeru Y.
obrázok
Obrázok 3: Diagram detekčných údajov s tromi súradnicami
3) Analýza údajov. Ak vezmeme ako príklad polohu I na obrázku 3, odchýlka v smere X je malá a posun je približne 0.01 mm; odchýlka v smere Y je veľká a posun je približne 0,035 mm. Smer Y je hlavným faktorom ovplyvňujúcim odchýlku polohy. Ak sa vylúči posun v smere Y 0,03 mm, situácia pri polohovaní sa výrazne zlepší a celkový obrys meraných bodov je lepší, čo ukazuje, že presnosť opakovaného polohovania samotného obrábacieho stroja je lepšia. Údaje o uhloch po konverzii údajov detekcie troch súradníc sú uvedené v tabuľke 2. Je možné jasne zistiť, že hlavný posun je v smere Y.
Tabuľka 2: Konverzné údaje prvej detekcie troch súradníc [Jednotka: ( stupeň )] Obrázok
4) Analýza možnej príčiny. Metóda zarovnania v smere X je: pákový číselník sa dotýka dvoch bodov na vonkajšom kruhu vzorky v smere vľavo a vpravo, aby sa určil horizontálny smer; metóda zarovnania v smere Y je: pákový číselník sa dotýka dvoch bodov na vonkajšom kruhu preparátu v smere nahor a nadol, aby sa určil vertikálny smer. smer na určenie stredovej polohy vzorky. Tu, keď sa otočný ukazovateľ v smere Y dotkne dvoch bodov horného a dolného vonkajšieho kruhu, v dôsledku gravitácie dotykového pera ukazovateľa sa môže oneskoriť alebo zasunúť, čo má za následok odchýlku medzi skutočnou polohou a zobrazenou polohou. Po dokončení spracovania otvoru to môže byť hlavný faktor spôsobujúci odchýlku v smere Y. Presnosť úchylkoměru je navyše 0,01 mm a jeho chyba ovplyvní aj odchýlku smeru Y, čo je sekundárny ovplyvňujúci faktor s malým vplyvom. Smer X je v horizontálnom smere a nedochádza k žiadnej odchýlke relatívnej polohy spôsobenej gravitáciou. Ovplyvňujúci faktor je chyba presnosti samotného číselníka, ktorý má menší vplyv a lepší výkon.
(2) Metóda zlepšenia: Použite vyššie uvedený pákový číselník na "otočenie stredu", aby ste našli stred a spočiatku vyvŕtali dva otvory v symetrických polohách. Číselník meria veľkosť od bodu vonkajšieho kruhu v každom smere k najvzdialenejšiemu koncu otvoru prostredníctvom pohybu obrábacieho stroja a potom odčíta dve sady údajov v smere X a Y, aby sa získali hodnoty odchýlok v smer X a Y a je kompenzovaný a 12 otvorov je nakoniec presne vyvŕtaných.
Ako je znázornené na obrázku 4, kompenzácia smeru X je Dáta namerané touto metódou sú relatívne hodnoty, ktoré môžu eliminovať vplyv gravitácie na zasúvanie číselníka. Súčasne, pretože meranie je rovnaký číselník, môže byť eliminovaný aj vplyv chyby presnosti meracieho nástroja. Po jemnom vyvrtaní znova skontrolujte údaje o polohe pomocou troch súradníc. Na základe vyššie uvedenej metódy sa uskutočnil druhý test polohového spracovania. Stav spracovania je znázornený na obrázku 5.
obrázok
Obrázok 4: Diagram kompenzácie súradníc
obrázok
a) Štát 1 b) Štát 2
Obrázok 5 Stav spracovania
1) Výsledky detekcie troch súradníc. Maximálny stupeň polohy je 0,0501 mm (pozri tabuľku 3).
Tabuľka 3: Druhý obrázok detekčných údajov s tromi súradnicami
2) Triedenie údajov. Údaje o konverzii druhej detekcie troch súradníc sú uvedené v tabuľke 4.
Tabuľka 4: Konverzné údaje druhej detekcie troch súradníc [Jednotka: ( stupeň )] Obrázok
3) Analýza údajov. Hlavné smery posunu otvoru sú záporný smer X a kladný smer Y a rozstupová kružnica má dobrú kruhovitosť. Na základe tohto spôsobu spracovania sa do určitej miery zlepšil stupeň polohovania.
(3) Druhá metóda zlepšenia Na základe vyššie uvedenej metódy sa vykonal tretí test polohového spracovania a spôsob kŕmenia sa zmenil na kŕmenie na stôl.
1) Výsledky detekcie troch súradníc. Maximálna hodnota polohy je 0.0269 mm a kruhovitosť rozstupu 12 otvorov je 0,0106 mm (pozri tabuľku 5).
Tabuľka 5: Tretí obrázok detekčných údajov s tromi súradnicami
2) Triedenie údajov. Údaje o prevode tretej detekcie troch súradníc sú uvedené v tabuľke 6.
Tabuľka 6: Tretie údaje o konverzii detekcie troch súradníc [Jednotka: ( stupeň )] Obrázok
3) Analýza údajov. Zaoblenosť rozstupu otvoru je lepšia. Tento spôsob spracovania výrazne zlepšuje polohu otvoru tiahla.
2.2 Výskum náročného spracovania otvorov
Materiál obežného kolesa turbíny štvrtého stupňa je 21501-5 (výrobný stupeň), ktorý má vysoký obsah Cr a Ni, slabý rezný výkon materiálu a pomer dĺžky k priemeru otvoru pre tiahlo presahuje 5-krát priemer, čo sťažuje nudné spracovanie.
Tento test je založený na testovacom bloku obežného kolesa z homogénneho materiálu a ako zariadenie sa používa rovnaká vyvrtávačka a frézka.
1) Modulárna vyvrtávacia lišta Walter. Pri použití konvenčných vyvrtávacích nástrojov na spracovanie otvorov s veľkým pomerom strán sú vzory vibrácií povrchu zrejmé a spracovanie nie je ideálne. Parametre rezu sú uvedené v tabuľke 7.
Tabuľka 7 Parametre rezu 1
obrázok
2) Vyberte vyvrtávaciu lištu s tlmením vibrácií. Rezné parametre sú uvedené v tabuľke 8. Doštičky Kyocera sa počas používania rýchlo opotrebúvajú, preto na spracovanie takýchto hlbokých otvorov používame kombináciu antivibračného tlmiaceho vyvrtávacieho panela + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (alebo Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125). Porovnanie kvality spracovania dobrá. Porovnanie kvality povrchu je znázornené na obrázkoch 6 a 7.
Tabuľka 8 Parametre rezu 2
obrázok
obrázok
Obrázok 6: Zlá kvalita povrchu
obrázok
Obrázok 7: Lepšia kvalita povrchu
#03
obrázok
Aplikácia vysoko presnej technológie obrábania otvorov pre tiahlo na obežné koleso turbíny
obrázok
3.1 Plán upínania
Obežné koleso používa metódu uhlovej železnej montážnej dosky a je upnuté vertikálne. Pred upnutím sa uistite, že vertikálna plocha uholníka je kolmá na os Z obrábacieho stroja. Vypočítajte a určte polohu bloku podložiek na základe výšky bloku v tvare V a celkových rozmerov obežného kolesa. Všetky polohy v kontakte s obrobkom sú chránené železom pokrytým meďou (pozri obrázok 8).
obrázok
Obrázok 8 Spôsob upínania obežného kolesa turbíny
Po upnutí zarovnajte polohu prítlačnej dosky obežného kolesa v 4 bodoch na ľavej a pravej strane koncového čela s chybou menšou alebo rovnou 0,01 mm.
3.2 Cesta spracovania
Postup spracovania otvoru pre tiahlo obežného kolesa turbíny je vyvŕtanie spodného otvoru → hrubé vyvŕtanie → jemné vyvŕtanie. Po prvé, na dokončenie spracovania a polodokončenia otvorov pre spojovacie tyče sa používajú tradičné metódy vyrovnávania. Po druhé, použite pákový číselník a os X a os Y obrábacieho stroja na meranie dĺžkových údajov A, B, C a D (pozri obrázok 9). Pomocou mikrometra s vnútorným priemerom odmerajte dva priemery otvorov D1 (φ42,3 mm) a D2 (φ42,3 mm). 4 mm).
obrázok
Obrázok 9 Údaje o kompenzácii súradníc
Posun osi X je [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2 a posun osi Y je [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.
Údaje na obrázku 9 sú údaje namerané počas skutočného spracovania. /2= 0.025 (mm), to znamená, že nulová poloha osi X obrábacieho stroja je upravená o 0,025 mm v kladnom smere. Os Y: 321,25 ‒ (42,4/2)=300,05 (mm), 321,33 ‒ (42,3/2)=300,18 (mm), posunutie osi Y (300,18 ‒ 300,05) / {{ 24}}.065 (mm), to znamená obrábací stroj Y. Nulová poloha osi je nastavená o 0,065 mm v zápornom smere.
Nakoniec sa prostredníctvom vyššie uvedeného výpočtu dospelo k záveru, že stred X kruhu obrobku je upravený o {{0}},025 mm v kladnom smere a Y v zápornom smere o 0,065 mm. Vykonajte dokončovacie obrábanie 12 otvorov s novým získaným stredom kruhu.
3.3 Účinky aplikácie
V prípade obežného kolesa s otvormi pre ťahadlá obrobenými týmto procesom, po samostrediacej mriežke koncových zubov, otvory pre ťahadlá susedných dvojstupňových obežných kolies majú vysokú súosovosť, tiahla sa dajú voľne zasunúť a plynová turbína rotor je úspešne zostavený.
#04
obrázok
Záver
obrázok
Výskum vysoko presnej technológie spracovania otvorov v ojnici pre obežné kolesá plynových turbín poskytuje záruku na montáž rotora plynovej turbíny. Zároveň môže byť tento proces široko používaný pri spracovaní rôznych typov otvorov axiálneho poľa, čo môže efektívne zlepšiť kvalitu spracovania dielov a zlepšiť presnosť montáže výrobkov.
