Технология обработки рабочего колеса
Обработка неразъемного рабочего колеса. На окончательную обработку заготовка рабочего колеса поступает после приемки геометрии проточной части и проверки уровня механических свойств материала и качества сварных соединений. Технологический процесс строится из условия обеспечения требований к обработке детали при наименьшем количестве операций по кантовке и внутрицехового транспортирования ее. Для крупногабаритных рабочих колес, имеющих большую массу, эти операции выполняют приспособлениями, установка и снятие которых требуют значительных затрат времени и труда.
Типовая последовательность технологического процесса состоит из следующих 17 операций.
1. Разметка заготовки под механическую обработку. Базовыми для разметки являются поверхности п ступицы и т обода (см. рис. 4.1) и боковые поверхности входных кромок лопастей. С помощью клиновых домкратов добиваются горизонтального положения ступицы, измеряя рейсмусом расстояния hx (рис. 4.24) от плиты до базовой поверхности ступицы. Измерения проводят в одноименных точках всех межлопастных каналов, так как при сварке и термообработке ступица деформируется (в пределах до 10 мм для крупных рабочих колес). После установки детали в соответствии со схемой разметки наносят точки а и с, которые лежат на оси входных кромок, на одинаковом для всех лопастей расстоянии от плиты. Правильность положения рабочего колеса проверяется по размеру bc, который определяется с помощью отвеса или угольника. Проекции точек а на разметную плиту позволяют в первом приближении определить проекцию оси рабочего колеса (для четного количества лопастей — прочерчиванием линий, соединяющих противолежащие точки, нечетного — как место пересечения дуг окружностей радиусом точки а). Из найденного таким образом центра О на плите проводят контрольную окружность радиуса R4. С помощью угольника, который устанавливается касательно к этой окружности, проверяют в трех точках по высоте (в каждом межлопастном канале) концентричность и наклон обода по отношению к найденной оси рабочего колеса. По результатам проверки положения входных кромок лопастей и обода проводят корректировку положения рабочего колеса на плите и повторную разметку с нанесением рисок для механической обработки детали. Отклонения угла наклона и радиуса расположения входных кромок лопастей после разметки должны быть минимальными по значению и симметричными по расположению. Также наименьшей должна быть неконцентричность обода. Помимо улучшения геометрии колеса это способствует более равномерному распределению неуравновешенных масс. В качестве контрольной операции проверяют форму проточной поверхности п ступицы, измеряя h1, h2 и h3 на соответствующих радиальных размерах.
Рис. 4.24. Схема разметки рабочего колеса.
2. Установка детали на планшайбе токарно-карусельного станка ступицей вниз. Обработка в окончательные размеры обоих торцов и цилиндрической наружной поверхности обода, а также поверхностей ступицы, сопрягаемых с конусом рабочего колеса.
3. Кантовка и установка детали в рабочем положении на станок на пропыленные мерные подставки с центровкой по обработанной цилиндрической поверхности обода. Допускаемое биение этой поверхности, проверяемое индикатором, — не более 0,2 мм для самых крупных рабочих колес. Для уменьшения деформации обода от сил трения при перемещении рабочего колеса кулачками шероховатость нижнего торца обода и опорной поверхности подставок должна быть не ниже 2,5 мкм.
4. Обработка до чистовых размеров наружного контура ступицы, места под установку кольца лабиринтного уплотнения на ободе и лопастей по радиусному переходу к нему. Обработка криволинейной поверхности выполняется по копиру с плавным переходом к конической поверхности обработанных входных кромок. В связи с высокими требованиями к точности формы плоскость ступицы, сопрягаемая с фланцем вала, после обработки резцом шлифуется чашеобразным камнем с помощью приспособления, закрепляемого в резцедержателе суппорта. Вогнутость плоскости проверяется щупом от контрольной линейки, а волнистость этой плоскости — индикатором. Одновременно на станке проверяется правильность формы и разноосность цилиндрических поверхностей, сопрягаемых с буртиком фланца вала турбины и кольцами лабиринтных уплотнений. Измерение наружных посадочных размеров ступицы и обода выполняется от переходных баз (подставных стоек), протарированных до установки рабочего колеса. Практикуется также определение этих размеров по результатам измерения длин их окружностей с помощью рулетки.
5. Разметка отверстий под припасованные болты по кондуктору. При установке кондуктор расцентровывают по выточке под буртик вала турбины.
6. Слесарная обработка входных кромок лопастей на криволинейном участке до места перехода к ободу. Обработка проводится пневматическим инструментом с проверкой формы заготовки шаблонами.
7. Установка и приварка к ступице и ободу колец лабиринтных уплотнений.
8. Кантовка рабочего колеса на 90°, транспортирование вместе с осью кантователя и установка ступицей к шпинделю горизонтально-расточного станка. После установки на призмах при горизонтальном положении детали приспособление снимается. Выверка установки рабочего колеса проводится индикатором с точностью 0,1 мм на диаметральном размере плоскости v (см. рис. 4.1), сопрягаемой с фланцем/турбины.
9. Обработка отверстий под припасованные болты с припуском 3—5 мм на диаметр и обнизок до окончательных размеров.
10. Переустановка рабочего колеса ободом к шпинделю горизонтально-расточного станка с установкой и снятием грузоподъемного приспособления. Выверка положения детали плоскости по v с точностью 0,05 мм.
11. Сверловка и нарезка отверстий для крепления конуса рабочего колеса.
12. Установка вала турбины на призмах и соединение его с рабочим колесом на четырех технологических болтах. Перед закреплением производится расцентровка буртика вала: по выточке рабочего колеса.
13. Расточка отверстий под припасованные болты в рабочем колесе и вале турбины (рис. 4.25) по второму классу точности с шероховатостью не ниже 2,5 (выполняется резцом с последующим калиброванием шариковой раскаткой).
Рис. 4.25. Установка рабочего колеса и вала турбины для совместной обработки отверстий под припасованные болты.
14. Транспортирование и кантовка в рабочее положение.
15. Обработка колец лабиринтных уплотнений, установленных на рабочем колесе, до окончательных размеров на токарно-карусельном станке.
16. Статическое уравновешивание рабочего колеса, включая закрепление грузов и закрывающего их кожуха.
17. Окраска и консервация узла.
Для рабочих колес массой более 200 т усложняются операции карусельной обработки и расточки отверстий под припасованные болты. В связи с тем, что масса колеса превышает грузоподъемность внутренней планшайбы станка, его устанавливают на подставке типа паука, распределяющей нагрузку на обе планшайбы.
Транспортирование по цеху такого рабочего колеса при горизонтальном положении оси неосуществимо, так как суммарная масса его с осью кантователя и траверзой, с помощью которой пришлось бы поднимать груз, превышает возможности кранового оборудования. В связи с этим предварительная расточка отверстий под припасованные болты выполняется с помощью вертикально-расточной головки станка КУ-11 при рабочем положении колеса. Обработка до окончательных размеров производится специальным станком СРС (разработан ПО ЛМЗ). Закрепление и переустановка станка для последовательной обработки отверстий осуществляется с помощью приспособления, которое базируется на шейке вала турбины. Для того чтобы исключить переустановку припасованных болтов во время обработки, четыре отверстия выполняются под размер свободных болтов.
Объединение ЛМЗ имеет опыт независимой обработки отверстий под припасованные болты в рабочем колесе. Работа выполнялась по массивному зеркальному шаблону, который использовался и для обработки вала турбины. Операция велась на горизонтально-расточном станке повышенной точности. Толщина шаблона (150 мм) обеспечила достаточную базу для выверки шпинделя станка на бой с точностью 0,01—0,02 мм. Проверка соосности обработанных отверстий в колесе и шаблоне с помощью специальных калибров показала, что погрешности не выходили за пределы 0,03—0,04 мм, что было достаточно при зазорах в болтовом соединении 0,1 мм.