U razvoju diskova turbinskih plinskih turbina, rupe za spone ključna su značajka za spajanje susjednih rotora, a njihova točnost položaja izravno utječe na kvalitetu montaže rotora plinske turbine. Tehnologija obrade rupa za spone u diskovima kotača plinske turbine je istražena, a kroz visoko precizno pozicioniranje i tešku obradu bušenja, očekuje se da će pružiti tehničku referencu za obradu rupa za spone u diskovima kotača plinske turbine.
#01
Kao temeljna komponenta plinske turbine, rotor turbine ima složenu strukturu i zahtijeva visoku točnost obrade. Njegov razvoj procesa i proizvodnja gotovih proizvoda su ključni. Među njima, rupa za sponu služi kao spojna struktura između susjednih impelera, a njezina je važnost sama po sebi očigledna [1-3].
Kao što je prikazano na slici 1, rotor turbine povezan je međufaznim zahvatom na krajevima luka i sastavljen je u rotor umetanjem spona kroz 12 po obodu raspoređenih rupa na površini diska. Budući da zupci na kraju luka imaju funkciju samocentriranja, položaj rupe za sponu ne može se podesiti nakon što su susjedni dvostupanjski rotori zahvaćeni. Stoga se postavljaju izuzetno visoki zahtjevi na položaj rupe za sponu.
slika
Slika 1 Dijagram spajanja sustava turbinskog vratila
Promjer rupe za sponu je 42 mm, koji se obično obrađuje bušenjem i bušenjem. Njegov najveći omjer širine i visine premašuje 5 puta promjer, a vrijednost hrapavosti površine zahtijeva Ra=1.6μm, što predstavlja veliki izazov za proces bušenja.
S obzirom na gore navedene zahtjeve visoke težine obrade, uglavnom se fokusiramo na dva aspekta: visoko precizno pozicioniranje i visoko zahtjevno bušenje.
2.1 Tehnologija obrade položaja rupa spone
Zahtjevi za crtanje rupa za sponu su: φ42,58 mm, položaj φ0.12 mm i cilindrični oblik 0.012 mm. Kako bi se osigurala glatka montaža, procesni zahtjevi povećani su na: φ42,58 mm, pozicioniranje φ 0.05 mm i cilindričnost 0,012 mm. Stoga je potrebna verifikacija testa procesa. Ovo ispitivanje simulira obradu rupa za sponu rotora, a struktura uzorka prikazana je na slici 2. Koristi se stroj za bušenje i glodanje, metoda stezanja je kutna željezna stezna ploča, a uzorak se steže okomito.
slika
Slika 2: Ispitni komad rupe spone
(1) Tradicionalna aksijalno raspoređena metoda obrade rupa je "okrenuti središte" pokazivača poluge, pronaći položaj na 4 sata lijevo i desno od neba i zemlje, odrediti središte kruga, koristiti T bušilica za bušenje donje rupe prema φ420 mm usmjernom krugu i precizno bušenje rupe za sponu.
1) Rezultati detekcije s tri koordinate. Maksimalna vrijednost položaja je 0.0756 mm, a zaobljenost vanjskog kruga D600 mm je 0,0056 mm (pogledajte tablicu 1).
Tablica 1: Prva slika podataka detekcije s tri koordinate
2) Razvrstavanje podataka. Kao što je prikazano na slici 3, položaj rupe je ukupno pomaknut u pozitivnom smjeru Y.
slika
Slika 3: Dijagram podataka detekcije s tri koordinate
3) Analiza podataka. Uzimajući položaj I na slici 3 kao primjer, odstupanje u smjeru X je malo, a pomak je oko 0.01 mm; odstupanje u smjeru Y je veliko, a pomak je oko 0.035 mm. Y smjer je glavni utjecajni čimbenik odstupanja položaja. Ako se isključi pomak u smjeru Y od 0,03 mm, situacija pozicioniranja će se znatno poboljšati, a ukupna kontura izmjerenih točaka je bolja, što pokazuje da je ponovljena točnost pozicioniranja samog alatnog stroja bolja. Podaci o kutu nakon pretvorbe podataka detekcije tri koordinate prikazani su u tablici 2. Može se jasno vidjeti da je glavni pomak u smjeru Y.
Tablica 2: Podaci o pretvorbi otkrivanja prve tri koordinate [Jedinica: ( stupanj )] Slika
4) Analiza mogućih uzroka. Metoda poravnanja u smjeru X je: pokazivač s polugom dodiruje dvije točke na vanjskom krugu uzorka u lijevom i desnom smjeru kako bi se odredio vodoravni smjer; metoda poravnanja u smjeru Y je: pokazivač na polugu dodiruje dvije točke na vanjskom krugu uzorka u smjeru gore i dolje kako bi se odredio okomiti smjer. smjer za određivanje središnjeg položaja uzorka. Ovdje, kada pokazivač u smjeru Y dotakne dvije točke gornjeg i donjeg vanjskog kruga, zbog gravitacije igle pokazivača brojčanika može zaostajati ili se uvući, što rezultira odstupanjem između stvarnog položaja i prikazanog položaja. Nakon što je obrada rupe dovršena, to može biti glavni čimbenik koji uzrokuje odstupanje u smjeru Y. Osim toga, točnost indikatora brojčanika je 0.01 mm, a njegova pogreška također će utjecati na odstupanje u smjeru Y, što je sekundarni faktor utjecaja s malim utjecajem. Smjer X je u vodoravnom smjeru i nema relativnog odstupanja položaja uzrokovanog gravitacijom. Faktor utjecaja je pogreška točnosti samog indikatora brojčanika, koja ima manji utjecaj i bolje performanse.
(2) Metoda poboljšanja: Upotrijebite gore spomenuti pokazivač s polugom da "okrenete središte" kako biste pronašli središte i prvo izbušite dvije rupe na simetričnim položajima. Indikator brojčanika mjeri veličinu od točke vanjskog kruga u svakom smjeru do najudaljenijeg kraja rupe kroz kretanje alatnog stroja, a zatim oduzima dva skupa podataka u smjerovima X i Y kako bi se dobile vrijednosti odstupanja u smjerovima X i Y, i kompenzira se i konačno se precizno izbuši 12 rupa.
Kao što je prikazano na slici 4, kompenzacija u smjeru X je. Podaci izmjereni ovom metodom su relativne vrijednosti, koje mogu eliminirati utjecaj gravitacije na uvlačenje indikatora brojčanika. U isto vrijeme, budući da je mjerenje isti indikator na brojčaniku, utjecaj pogreške točnosti mjernog alata također se može eliminirati. Nakon finog bušenja ponovno provjerite podatke o položaju pomoću tri koordinate. Na temelju gornje metode proveden je drugi test obrade položaja. Status obrade prikazan je na slici 5.
slika
Slika 4: Dijagram kompenzacije koordinata
slika
a) Stanje 1 b) Stanje 2
Slika 5 Status obrade
1) Rezultati detekcije s tri koordinate. Maksimalni stupanj položaja je 0.0501 mm (pogledajte tablicu 3).
Tablica 3: Druga slika podataka detekcije s tri koordinate
2) Razvrstavanje podataka. Podaci o pretvorbi druge detekcije tri koordinate prikazani su u tablici 4.
Tablica 4: Podaci o konverziji detekcije druge tri koordinate [Jedinica: ( stupanj )] Slika
3) Analiza podataka. Glavni smjerovi pomaka rupe su negativni smjer X i pozitivni smjer Y, a dionica ima dobru zaobljenost. Na temelju ove metode obrade, stupanj pozicioniranja je u određenoj mjeri poboljšan.
(3) Druga metoda poboljšanja Na temelju gore navedene metode, proveden je treći test obrade položaja, a metoda hranjenja je promijenjena u hranjenje sa stola.
1) Rezultati detekcije s tri koordinate. Maksimalna vrijednost položaja je 0.0269 mm, a zaobljenost koraka 12 rupa je 0,0106 mm (pogledajte tablicu 5).
Tablica 5: Treća slika podataka detekcije s tri koordinate
2) Razvrstavanje podataka. Podaci o konverziji treće detekcije tri koordinate prikazani su u tablici 6.
Tablica 6: Treći podaci o konverziji detekcije tri koordinate [Jedinica: ( stupanj )] Slika
3) Analiza podataka. Zaobljenost otvora je bolja. Ova metoda obrade značajno poboljšava položaj rupe za sponu.
2.2 Istraživanje teške obrade rupa
Materijal rotora četvrtog stupnja turbine je 21501-5 (tvornička kvaliteta), koji ima visok sadržaj Cr i Ni, slabe performanse rezanja materijala, a omjer duljine i promjera rupe spone prelazi 5 puta promjera, što otežava dosadnu obradu.
Ovo ispitivanje temelji se na testnom bloku rotora od homogenog materijala, a kao oprema koristi se isti stroj za bušenje i glodanje.
1) Walter modularna alatna traka za bušenje. Pri korištenju konvencionalnih alata za bušenje za obradu rupa s velikim omjerom širine i visine, uzorci površinskih vibracija su očiti i obrada nije idealna. Parametri rezanja prikazani su u tablici 7.
Tablica 7 Parametri rezanja 1
slika
2) Odaberite alatnu traku za bušenje protiv vibracija. Parametri rezanja prikazani su u tablici 8. Kyocera pločice se brzo troše tijekom uporabe pa za obradu tako dubokih rupa koristimo kombinaciju antivibracijske alatne trake za bušenje + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (ili Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125). Usporedba kvalitete obrade dobra. Usporedba kvalitete površine prikazana je na slikama 6 i 7.
Tablica 8 Parametri rezanja 2
slika
slika
Slika 6: Loša kvaliteta površine
slika
Slika 7: Bolja kvaliteta površine
#03
slika
Primjena visokoprecizne tehnologije obrade rupa spone na rotoru turbine
slika
3.1 Plan stezanja
Rotor koristi metodu kutne željezne montažne ploče i stegnut je okomito. Prije stezanja, provjerite je li okomita površina kutnog željeza okomita na Z-os alatnog stroja. Izračunajte i odredite položaj bloka jastučića na temelju visine bloka u obliku slova V i ukupnih dimenzija impelera. Sve pozicije u kontaktu s radnim komadom zaštićene su pobakrenim željezom (vidi sliku 8).
slika
Slika 8 Način stezanja impelera turbine
Nakon stezanja, poravnajte položaj potisne ploče rotora u 4 točke na lijevoj i desnoj strani čeone strane, s pogreškom manjom od ili jednakom 0,01 mm.
3.2 Put obrade
Put obrade rupe za sponu rotora turbine je bušenje donje rupe → grubo bušenje → fino bušenje. Prvo, tradicionalne metode poravnanja koriste se za dovršetak obrade i poluzavršne obrade rupa za spone. Drugo, upotrijebite pokazivač na poluzi i X-os i Y-os alatnog stroja za mjerenje podataka o duljini A, B, C i D (vidi sliku 9). Upotrijebite mikrometar unutarnjeg promjera za mjerenje dva promjera rupe D1 (φ42,3 mm) i D2 (φ42,3 mm). 4 mm).
slika
Slika 9 Podaci o kompenzaciji koordinata
Pomak osi X je [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2, a pomak osi Y je [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.
Podaci na slici 9 su podaci izmjereni tijekom stvarne obrade. /2= 0.025 (mm), to jest, nulta pozicija X-osi alatnog stroja podešena je za 0.025 mm u pozitivnom smjeru. Y os: 321,25 ‒ (42,4/2)=300.05 (mm), 321.33 ‒ (42.3/2)=300.18 (mm), pomak Y osi (300.18 ‒ 300.05) / {{ 24}}.065 (mm), odnosno alatni stroj Y Nulta pozicija osi je podešena 0,065 mm u negativnom smjeru.
Na kraju, kroz gornji izračun, zaključuje se da je središte kruga obratka X podešeno za {{0}}.025 mm u pozitivnom smjeru i Y u negativnom smjeru za 0,065 mm. Izvršite završnu obradu 12 rupa s novim dobivenim središtem kruga.
3.3 Učinci primjene
Za rotor s rupama za sponu obrađenim ovim postupkom, nakon samocentrirajuće mreže čeonih zuba, rupe za sponu susjednih dvostupanjskih rotora imaju visoku koaksijalnost, spone se mogu slobodno umetnuti, a plinska turbina rotor je uspješno sastavljen.
#04
slika
Zaključak
slika
Istraživanje visokoprecizne tehnologije obrade rupa za sponu za rotore plinske turbine daje jamstvo za sklop rotora plinske turbine. U isto vrijeme, ovaj se postupak može naširoko koristiti u obradi raznih vrsta rupa aksijalnog niza, što može učinkovito poboljšati kvalitetu obrade dijelova i poboljšati točnost montaže proizvoda.
