U razvoju turbinskih diskova za gasne turbine, rupe za spojnice su ključna karakteristika za povezivanje susednih impelera, a njihova tačnost položaja direktno utiče na kvalitet montaže rotora gasne turbine. Istražuje se tehnologija obrade rupa za anglijske šipke na diskovima kotača plinske turbine, a kroz visoko precizno pozicioniranje i otežanu obradu bušenja, očekuje se da pruži tehničku referencu za obradu rupa za anulacione šipke na diskovima kotača plinskih turbina.
#01
Kao osnovna komponenta gasne turbine, rotor turbine ima složenu strukturu i zahteva visoku tačnost obrade. Ključni su razvoj procesa i proizvodnja gotovog proizvoda. Među njima, rupa anglijske šipke služi kao spojna struktura između susjednih impelera, a njen značaj je očigledan [1-3].
Kao što je prikazano na slici 1, radno kolo turbine je povezano međustepenim zupčastim spojem na kraju luka, a sastavlja se u rotor umetanjem vučnih šipki kroz 12 obodno raspoređenih rupa za spojnu šipku na površini diska. Budući da zupci na kraju luka imaju funkciju samocentriranja, položaj otvora anglijske šipke ne može se podesiti nakon što su susjedni dvostepeni impeleri spojeni. Zbog toga se postavljaju izuzetno visoki zahtjevi za položaj rupe anglijske šipke.
slika
Slika 1 Dijagram povezivanja sistema turbinskog vratila
Promjer rupe za anglijsku šipku je 42 mm, što se uglavnom obrađuje bušenjem i bušenjem. Njegov maksimalni omjer širine i visine je 5 puta veći od promjera, a vrijednost hrapavosti površine zahtijeva Ra=1.6μm, što predstavlja veliki izazov za proces bušenja.
S obzirom na gore navedene zahtjeve za obradu visoke težine, mi se uglavnom fokusiramo na dva aspekta: visoko precizno pozicioniranje i bušenje velike težine.
2.1 Tehnologija obrade položaja rupe za osovinu
Zahtjevi za crtanje za rupe anglijske šipke su: φ42.58mm, pozicija φ0.12mm, i cilindričnost 0.012mm. Kako bi se osigurala glatka montaža, zahtjevi procesa su povećani na: φ42.58mm, pozicioniranje φ 0.05mm, i cilindričnost 0.012mm. Stoga je potrebna provjera procesa testa. Ovim ispitivanjem simulira se obrada rupa za anglijsku šipku rotora, a struktura uzorka prikazana je na slici 2. Koristi se bušilica i glodalica, metoda stezanja je ugaona stezna ploča od željeza, a uzorak se steže okomito.
slika
Slika 2: Ispitni komad za rupu anglijske šipke
(1) Tradicionalna aksijalno raspoređena metoda obrade rupa je "okrenuti centar" indikatora poluge, pronaći položaj od 4 sata lijevog i desnog dijela neba i zemlje, odrediti centar kruga, koristiti T bušilica za bušenje donje rupe u skladu sa φ420mm kruga i precizno bušenje rupe za anglijsku šipku.
1) Rezultati detekcije sa tri koordinate. Maksimalna vrijednost pozicije je 0.0756 mm, a zaokruženost vanjskog kruga D600 mm je 0,0056 mm (vidi tabelu 1).
Tabela 1: Prva trokoordinatna slika podataka detekcije
2) Sortiranje podataka. Kao što je prikazano na slici 3, pozicija rupe je pomaknuta sveukupno u pozitivnom Y smjeru.
slika
Slika 3: Trokoordinatni dijagram podataka detekcije
3) Analiza podataka. Uzimajući za primjer poziciju I na slici 3, odstupanje u smjeru X je malo i pomak je oko 0.01 mm; odstupanje Y-smjera je veliko i pomak je oko 0.035 mm. Smjer Y je glavni faktor koji utiče na devijaciju položaja. Ako se izuzme pomak Y-smjera od 0,03 mm, situacija pozicioniranja će se znatno poboljšati, a ukupna kontura izmjerenih tačaka je bolja, što pokazuje da je ponovljena preciznost pozicioniranja samog alata bolja. Podaci o kutu nakon konverzije trokoordinatnih podataka detekcije prikazani su u tabeli 2. Jasno se može naći da je glavni pomak u smjeru Y.
Tabela 2: Prvi podaci konverzije detekcije u tri koordinate [Jedinica: (stepen)] Slika
4) Analiza mogućih uzroka. Metoda poravnanja u X smjeru je: indikator poluge dodiruje dvije točke na vanjskom krugu uzorka u lijevom i desnom smjeru kako bi se odredio horizontalni smjer; Metoda poravnanja u Y smjeru je: indikator poluge dodiruje dvije točke na vanjskom krugu uzorka u smjeru gore i dolje kako bi se odredio vertikalni smjer. smjer kako bi se odredio središnji položaj uzorka. Ovdje, kada indikator Y-smjera dodirne dvije točke gornjeg i donjeg vanjskog kruga, zbog gravitacije olovke indikatora brojčanika, može zaostajati ili se povući, što rezultira odstupanjem između stvarnog i prikazanog položaja. Nakon što je obrada rupe završena, to može biti glavni faktor koji uzrokuje odstupanje u smjeru Y. Osim toga, tačnost indikatora brojčanika je 0.01 mm, a njegova greška će također uticati na odstupanje Y-smjera, što je sekundarni utjecajni faktor sa malim utjecajem. Smjer X je u horizontalnom smjeru i nema odstupanja relativnog položaja uzrokovanog gravitacijom. Faktor koji utiče je greška u tačnosti samog indikatora brojčanika, koji ima manji uticaj i bolje performanse.
(2) Metoda poboljšanja: Koristite gore spomenuti indikator poluge da biste "okrenuli centar" da biste pronašli centar i na početku izbušili dvije rupe na simetričnim pozicijama. Indikator brojčanika mjeri veličinu od točke vanjskog kruga u svakom smjeru do najudaljenijeg kraja rupe kroz kretanje alatne mašine, a zatim oduzima dva skupa podataka u smjeru X i Y kako bi se dobile vrijednosti odstupanja u X i Y smjer, i kompenzira se i 12 rupa je konačno precizno izbušeno.
Kao što je prikazano na slici 4, kompenzacija X-smjera je Podaci mjereni ovom metodom su relativne vrijednosti, koje mogu eliminisati uticaj gravitacije na povlačenje indikatora brojčanika. U isto vrijeme, budući da je mjerenje isti indikator kotačića, utjecaj greške tačnosti mjernog alata također se može eliminirati. Nakon finog bušenja, ponovo provjerite podatke o položaju koristeći tri koordinate. Na osnovu gore navedene metode, izveden je drugi test pozicione obrade. Status obrade prikazan je na slici 5.
slika
Slika 4: Dijagram kompenzacije koordinata
slika
a) Država 1 b) Država 2
Slika 5 Status obrade
1) Rezultati detekcije sa tri koordinate. Maksimalni stepen položaja je 0.0501 mm (vidi tabelu 3).
Tabela 3: Druga trokoordinatna slika podataka detekcije
2) Sortiranje podataka. Podaci konverzije druge trokoordinatne detekcije prikazani su u tabeli 4.
Tabela 4: Drugi podaci konverzije detekcije u tri koordinate [Jedinica: (stepen)] Slika
3) Analiza podataka. Glavni smjerovi pomaka rupe su negativni smjer X i pozitivan Y smjer, a kružni krug ima dobru zaobljenost. Na osnovu ove metode obrade, stepen pozicioniranja je u određenoj mjeri poboljšan.
(3) Drugi metod poboljšanja Na osnovu gornje metode, izvršen je treći test pozicione obrade, a metoda hranjenja je promijenjena u hranjenje stolom.
1) Rezultati detekcije sa tri koordinate. Maksimalna vrijednost pozicije je 0.0269 mm, a zaobljenost nagiba 12 rupa je 0,0106 mm (vidi tabelu 5).
Tabela 5: Treća trokoordinatna slika podataka detekcije
2) Sortiranje podataka. Podaci konverzije treće trokoordinatne detekcije prikazani su u tabeli 6.
Tabela 6: Treća trokoordinatna konverzija podataka detekcije [Jedinica: ( stepen)] Slika
3) Analiza podataka. Zaobljenost nagiba rupe je bolja. Ova metoda obrade značajno poboljšava položaj rupe anglijske šipke.
2.2 Istraživanje teške obrade rupa
Materijal propelera četvrtog stepena turbine je 21501-5 (fabrička kvaliteta), koji ima visok sadržaj Cr i Ni, loše performanse rezanja materijala, a odnos dužine i prečnika rupe anglijske šipke prelazi 5 puta prečnika, što otežava obradu dosade.
Ovo ispitivanje se zasniva na bloku za ispitivanje homogenog materijala radnog kola, a kao oprema se koristi ista mašina za bušenje i glodanje.
1) Walter modularna alatna traka za bušenje. Kada koristite konvencionalne alate za bušenje za obradu rupa sa velikim odnosom širine i visine, obrasci površinskih vibracija su očigledni i obrada nije idealna. Parametri rezanja su prikazani u tabeli 7.
Tabela 7 Parametri rezanja 1
slika
2) Odaberite alatnu traku za bušenje protiv vibracija. Parametri rezanja su prikazani u Tabeli 8. Kyocera umetci se brzo troše tokom upotrebe, tako da koristimo kombinaciju alatne trake za bušenje protiv vibracija + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (ili Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125) za obradu takvih dubokih rupa. Poređenje kvaliteta obrade dobro. Poređenje kvaliteta površine prikazano je na slikama 6 i 7.
Tabela 8 Parametri rezanja 2
slika
slika
Slika 6: Loš kvalitet površine
slika
Slika 7: Bolji kvalitet površine
#03
slika
Primjena precizne tehnologije strojne obrade rupa za anglijsku šipku na rotoru turbine
slika
3.1 Plan stezanja
Radno kolo usvaja metodu ugaone ploče za montažu željezne ploče i pričvršćeno je okomito. Prije stezanja, provjerite da je okomita površina ugaonog glačala okomita na Z-os alatne mašine. Izračunajte i odredite položaj bloka jastučića na osnovu visine bloka u obliku slova V i ukupnih dimenzija radnog kola. Sve pozicije u kontaktu sa obratkom zaštićene su bakrom obloženim gvožđem (vidi sliku 8).
slika
Slika 8 Metoda stezanja radnog kola turbine
Nakon stezanja, poravnajte položaj potisne ploče radnog kola na 4 tačke na lijevoj i desnoj strani čeone strane, s greškom manjom ili jednakom 0.01 mm.
3.2 Ruta obrade
Ruta obrade otvora za klip turbine je bušenje donje rupe → grubo bušenje → fino bušenje. Prvo, tradicionalne metode poravnanja se koriste za dovršetak obrade i poluzavršne obrade rupa za anglijske šipke. Drugo, upotrijebite indikator poluge i X-os i Y-os alatne mašine za mjerenje podataka o dužini A, B, C i D (vidi sliku 9). Koristite mikrometar unutrašnjeg prečnika za merenje dva prečnika rupe D1 (φ42,3 mm) i D2 (φ42,3 mm). 4mm).
slika
Slika 9 Podaci o kompenzaciji koordinata
Pomak X-ose je [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2, a pomak Y-ose je [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.
Podaci na slici 9 su podaci izmjereni tokom stvarne obrade. /2= 0.025 (mm), odnosno, nulti položaj X-ose alatne mašine je podešen za 0.025 mm u pozitivnom smjeru. Y osa: 321.25 ‒ (42.4/2)=300.05 (mm), 321.33 ‒ (42.3/2)=300.18 (mm), pomak Y ose (300.18 ‒ 300.05) / {{ 24}}.065 (mm), odnosno alatna mašina Y Nulta pozicija ose je podešena za 0,065 mm u negativnom smeru.
Konačno, kroz gornji proračun se zaključuje da je centar kruga obratka X podešen za {{0}}.025 mm u pozitivnom smjeru i Y u negativnom smjeru za 0,065 mm. Izvršite završnu obradu 12 rupa sa dobijenim novim centrom kruga.
3.3 Efekti aplikacije
Za impeler sa rupama za vučne šipke koje su obrađene ovim procesom, nakon samocentrirajuće mreže na čeonim zubima, rupe za vučne šipke susjednih dvostepenih impelera imaju visoku koaksijalnost, vučne šipke se mogu slobodno umetnuti, a plinska turbina rotor je uspješno sastavljen.
#04
slika
Zaključak
slika
Istraživanje visokoprecizne tehnologije obrade rupa za anglijske šipke za impelere gasnih turbina daje garanciju za sklop rotora gasne turbine. Istovremeno, ovaj proces se može naširoko koristiti u obradi različitih vrsta aksijalnih rupa, što može učinkovito poboljšati kvalitetu obrade dijelova i poboljšati točnost montaže proizvoda.
