弧型徑向結構葉片轉子裝配的實驗與研究

付貴言， 王貴春

（1.哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046；2.黑龍江省機械科學研究院，哈爾濱150046）

弧型徑向結構葉片轉子裝配的實驗與研究

付貴言， 王貴春

（1.哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，哈爾濱150046；2.黑龍江省機械科學研究院，哈爾濱150046）

針對弧型徑向結構葉片在裝配過程中修配量大、裝配周期長等問題進行了分析，并提出了改進措施。

弧型徑向結構；修配量；裝配周期

1 存在的問題

圖1所示的汽輪機有一種弧型徑向結構的葉片，此種葉片在裝配中要求兩只葉片的徑向接觸面積不小于70%，并且周邊0.03 mm塞尺不允許通過。弧型徑向結構的葉片在設計的轉子裝配中，要求每只葉片修配量不大于0.1 mm，但實際的修配量達到了0.3 mm左右。如此大的修配量造成的結果是，按單只葉片產品圖生產出來的葉片裝配到轉子上以后徑向厚度不能封圈，需要加一只葉片方可，并且如此大的修配量，大大延長了轉子裝配周期，一根轉子10多個級別需要裝配3個月左右，極大地制約著臺份機組汽輪機的出產時間。因此，對于此種結構的葉片，有必要進行實驗及研究，以降低單只葉片的修配量及降低轉子的裝配時間。

圖1 弧型徑向結構葉片

2 分析原因及解決措施

2.1 分析原因

針對弧型徑向結構葉片轉子裝配時出現的修配量大、裝配時間長的問題，首先分析原因及制定相應的解決措施。單只葉片修配量大的問題，經過理論分析及實際調查，確定是因為兩只葉片裝配時的貼合面積非常低，現場實測貼合面積不足15%，而實際裝配時為了保證不小于70%的貼合面積，需要進行手工修配來保證貼合，在這個過程中，即使進行10次左右的試配及修磨，但仍不能保證裝配圖樣要求的不大于0.1 mm，實際上達到0.3 mm左右。正因為試配及修磨次數如此之多，所以就使轉子裝配時間長達3個月。

2.2 解決措施

經過分析及調查，裝配修配量大及裝配時間長的原因是裝配時的貼合面積過低所致，需要對裝配時貼合面積過低的問題通過技術手段解決。為此，經過相關技術人員研究探討，確定提升弧型徑向結構葉片裝配時貼合面積方法如下：

1）通過目前的葉根銑（大力機床）將葉根成型銑刀換成類同于棒銑刀的砂輪棒，按型線編程來保證弧型徑向結構葉片的徑向加工。

2）通過五軸強力磨對裝配內背弧進行磨削加工，即通過制做與裝配徑向型線相同的金鋼滾輪，用來制造磨削用的砂輪來磨裝配弧型徑向面，理論精度可以小于0.01 mm。

上述兩種方案形成后，再到裝配現場去查看裝配情況。經過觀察國外相同結構葉片，發現其弧型徑向面與我們一樣都是用成型銑刀加工出來的。通過這次裝配現場的實地調查，我們確定提高葉片裝配時徑向貼合面積的刀具仍為成型銑刀加工。下一步的工作就應從目前葉片加工使用的成型銑刀入手來解決。

在研究成型銑刀的制作過程中，突然想到可否先按照弧型徑向型線加工出內弧成型銑刀，再按照內弧成型銑刀的型線配磨出背弧成型銑刀，使兩把銑刀之間的公差不大于0.01 mm呢？利用手工磨刀并通過燈箱來對比樣板的方式來進行鏟磨成型銑刀，這種方法太落后，按照現有的技術手段完全可以改變成型銑刀的加工方式。經過探討成型銑刀的設計理念，成型銑刀加工方式如圖2所示。

圖2 成型銑刀加工方式

按創新設計的成型刀加工方式，對公司現有的成型銑刀利用五軸磨刀機進行磨削，磨好后的刀具用來對弧型徑向結構葉片進行試驗加工，首批精加工裝配徑向型線的5只葉片在裝配現場進行試裝配，裝配后葉片弧型徑向面的貼合面積有了較大的進步，但離目標還差很遠，裝配時要求貼合面積達到70%，而此次的貼合面積約50%。

第一次試驗后，把貼合面積及貼合部位情況進行了反饋，并再次應用五軸磨刀機磨削成型銑刀。當利用反饋調整后的數據進行磨削后，將成型銑刀再次加工葉片進行裝配時檢測，結果表明其裝配中的貼合面積非常好，基本達到了70%的要求。

據現場觀察操作者裝配，此次實驗的葉片在裝配部位僅修磨了3次，共修磨了0.08 mm就已經裝配成功。

3 結語

至此，弧型徑向結構葉片轉子裝配試驗已經獲得了成功，貼合面積從原來的15%達到現在的約70%，基本達到了裝配時的貼合面要求，其裝配效率可提高30%以上。存在的不足是貼合面積雖基本達到70%，但不能直接裝到轉子上，仍需要對裝配部位進行小量修磨。

通過此次轉子裝配實驗跟蹤及對五軸磨刀機磨刀原理的研究，我們確定了進一步提升裝配面積的方式是改變成型銑刀的設計結構，即通過一種“齒背臺階”的方式來減少成型銑刀磨削時的磨削面積，以保證五軸磨刀機的一次磨削精度，進而保證成型銑刀型線度。

（編輯：立 明）

TK 263

B

1002－2333（2014）04－0224－02

付貴言（1976—），男，工程師，從事汽輪機葉片加工制造等；王貴春（1977—），男，高級工程師。

2014-02-01