Техпроцесс механической обработки корпусных деталей цилиндров низкого давления паровых турбин по расчлененной и многоцелевой технологическим схемам при их изготовлении на производстве

Паровая турбина (photo by MAN SE / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0) / commons.wikimedia.org)
Автор фото MAN SE, CC BY 3.0, через Викисклад.

По расчлененной и многоцелевой технологическим схемам обрабатываются корпусные детали и собранные из них выхлопные части цилиндров низкого давления паровых турбин.

В начале процесса независимо от технологической схемы у нижних корпусных деталей фрезеруются или строгаются плоские поверхности патрубков. Созданная таким образом промежуточная база используется для обработки плоских поверхностей, которые контактируют с фундаментными рамами и на которые опирается цилиндр в процессе эксплуатации. В ряде случаев от этой промежуточной базы обрабатывается и поверхность горизонтального разъема.

Станкостроительной промышленностью создан комбинированный продольно-фрезерный станок модели 6650, на котором предусмотрена в одной операции с одной установки обработка опорных поверхностей, контактирующих с фундаментными рамами, и поверхности горизонтального разъема. Станок снабжен подвижным столом и оснащен четырьмя фрезерными бабками. Конструкция станка обеспечивает быструю установку строгального суппорта, шлифовальных бабок, удлинителей, фрезерных угловых, сверлильных и других головок. Поворотное исполнение вертикальных фрезерных бабок дает возможность движением стола высокопроизводительно обрабатывать плоские поверхности. Подача ползуна вдоль оси шпинделя дает возможность выполнять сверлильные и расточные работы. Независимые приводы подач бабок и стола в сочетании с переносным пультом управления позволяют выполнять обработку сложных контуров по разметке либо торцовое фрезерование со сложной криволинейной траекторией движения фрезы по отношению к заготовке.

Корпусную деталь выхлопной части устанавливают по торцу патрубка. Поверхности, контактирующие с фундаментными рамами, обрабатывают в предчистовом проходе фрезерованием многозубой фрезой. Чистовой проход после этого может быть осуществлен ротационным фрезерованием.

Поверхности горизонтальных разъемов как нижних, так и верхних корпусных деталей цилиндров низкого давления (ЦНД) мощных паровых турбин обрабатываются аналогичным образом. Находит также применение и процесс шлифования поверхностей указанного разъема. На станке упомянутой выше модели это осуществимо периферией шлифовального круга, помещенного на шпинделе шлифовальной бабки.

Обработка отверстий со стороны горизонтального разъема возможна на самых крупных расточных станках. Корпусная деталь при этом поверхностью горизонтального разъема ориентируется в вертикальном направлении, т. е. не в том положении, в каком она размещается при сборке турбины. Необходимая точность установки достигается выверкой по обработанной поверхности горизонтального разъема с помощью помещенной в шпиндель чертилки или индикатора.

Обработка отверстий со стороны горизонтального разъема по расчлененной на отдельные операции схеме производится на расточных, радиальных и портальных сверлильных станках. Операция состоит из переходов сверления, зенкерования и нарезания резьбы в нижних корпусных деталях. В верхних корпусных деталях сверлятся, зенкеруются отверстия и подрезаются плоские поверхности под гайки. Обработка на станках с устройствами ЧПУ выполняется без предварительной разметки.

Недостатками процесса обработки на расточных станках являются предварительное перед установкой кантование и повторное кантование после обработки.

Процесс обработки на тяжелых радиально-сверлильных или специализированных портальных сверлильных станках обладает тем преимуществом, что установка корпусных деталей выхлопных частей ЦНД более проста и производится на используемые для выполнения предыдущих операций базы. В частности, нижние корпусные детали устанавливаются на торцовую поверхность патрубка или на поверхности, контактирующие при сборке с фундаментными рамами. Как и при обработке на расточных станках, в рассматриваемых случаях обработки на сверлильных станках с ЧПУ исключается разметка и становится возможным выполнение переходов обработки резьбовых отверстий в последовательности: сверление всех отверстий одного размера, зенкерование, зенкование фасок, нарезка резьбы.

По многоцелевой схеме обработка поверхностей горизонтального разъема совмещена в одной операции с обработкой отверстий, расположенных со стороны упомянутой поверхности. Для этого в нашей стране и за рубежом создано специальное оборудование. В частности, на станке модели 6650 после обработки плоской поверхности можно обрабатывать по разметке отверстия и нарезать в них резьбу. В практике турбостроения обработка поверхностей и отверстий выполняется и на многоцелевых станках с позиционными устройствами ЧПУ, что исключает предварительную разметку.

На рис. 2.5 приведен специализированный многоцелевой портальный фрезерно-расточный станок с устройством ЧПУ, предназначенный для обработки поверхностей горизонтального разъема корпусных деталей цилиндров. В показанном на рисунке состоянии он настроен на обработку нижней корпусной детали выхлопной части цилиндра низкого давления мощной паровой турбины. Каждая из двух шпиндельных бабок с вертикально расположенными осями вращения шпинделей может быть настроена на предчистовое или чистовое фрезерование или на обработку отверстий. Возможна так же, как это и показано на рисунке, наладка одного шпинделя на фрезерование, а второго — на обработку отверстий. Обработка полости совмещена с обработкой поверхностей вертикального разъема.

Специализированный многоцелевой портальный фрезерно-расточный станок

Рис. 2.5. Специализированный многоцелевой портальный фрезерно-расточный станок.

Выхлопные и средние части ЦНД паровых турбин обрабатываются на токарно-карусельных или на специализированных расточных станках. В первом случае собранные в цилиндр корпусные детали устанавливают на торцовые поверхности и выверяют по горизонтальному разъему и разметочной риске.

На специализированном оборудовании полость обрабатывается механизированными борштангами или установленными на консоли планшайбами с суппортами радиальных перемещений и резцовыми блоками. Одна из конструкций специализированного станка модели НС-70 с механизированной борштангой изображена на рис. 2.6. Станок скомпонован из стационарно установленных двух опорных стоек 1 и 4, поддерживающих борштангу 5 с суппортами радиальных перемещений 6 и 7 и несколькими пинолями, шпиндельной бабки 9, плитного настила 2 и установленного на него приспособления 3.

Специализированный станок модели НС-70 для расточки полости выхлопных частей цилиндров низкого давления паровых турбин

Рис. 2.6. Специализированный станок модели НС-70 для расточки полости выхлопных частей цилиндров низкого давления паровых турбин.

Установка выхлопной части цилиндра низкого давления 8 под обработку производится в такой последовательности. Нижняя корпусная деталь устанавливается своими базами на опоры приспособления. Перемещением опор совмещается плоская поверхность горизонтального разъема с осью борштанги. Достигают этого с помощью устанавливаемых на поверхность горизонтальною разъема мерных стоек и шаблона, имеющего форму моста. Совмещение, как это изображено на схеме рис. 2.7, на одной прямой точек контакта поверхности шаблона со стойками и точки касания шаблона с поверхностью борштанги указывает на завершение процесса выверки в данном сечении. Затем верхняя корпусная деталь соединяется с нижней. Кроме растачивания полостей и подрезания вертикального разъема резцами, закрепленными в суппортах радиального перемещения или пинолях, на станках возможно и шлифование шлифовальным кругом, установленным совместно с приводом в суппорт радиального перемещения планшайбы.

Схема установки нижней корпусной детали выхлопной части цилиндра низкого давления паровой турбины на специализированном расточном станке с помощью шаблона

Рис. 2.7. Схема установки нижней корпусной детали выхлопной части цилиндра низкого давления паровой турбины на специализированном расточном станке с помощью шаблона.

На станках консольного типа обработка может производиться либо с одной, либо одновременно с двух сторон. Их общим преимуществом является то, что установка под обработку не требует предварительной разборки цилиндров. Специализированный односторонний станок такого типа для обработки выхлопных частей ЦНД паровых турбин снабжен шпиндельной бабкой с неподвижной консолью цилиндрической формы. Обращенная к детали часть шпинделя выведена за пределы консоли, и на ней устанавливаются либо сменные планшайбы с суппортами радиальных перемещений, либо резцовые головки. Длина консольной части должна обеспечивать возможность обработки полости на всей ее длине, включая элементы, в которых размещаются вкладыши подшипников и маслозащитные кольца. Кроме полости на станке обрабатываются торцовые поверхности как со стороны вертикального разъема, так и со стороны подшипника.

Специализированный двусторонний расточный станок изображен на рис. 2.8. Он скомпонован из шпиндельных балок 3 и 7, помещенных на направляющих, оснований 2 и 8, плитного настила 1 и размещенных на нем набора частей зажимного приспособления 9. Оси вращения шпинделей шпиндельных бабок совмещены с высокой степенью точности. На станке возможна обработка выхлопных частей ЦНД паровых турбин, а также некоторых цилиндров ГТУ.

При обработке выхлопной части 5 ЦНД паровой турбины планшайбой 4 левой на рисунке шпиндельной бабки растачиваются кольцевые полости под диафрагму и уплотнения, а также подрезается плоскость вертикального разъема; консольной борштангой 6 правой шпиндельной бабки обрабатываются полость и торец подшипниковой части.

Специализированный двусторонний станок для расточки полостей выхлопных частей цилиндров низкого давления паровых турбин и цилиндров газотурбинных установок

Рис. 2.8. Специализированный двусторонний станок для расточки полостей выхлопных частей цилиндров низкого давления паровых турбин и цилиндров газотурбинных установок.

Турбостроителями освоен процесс совместного растачивания полости двух и более выхлопных частей ЦНД паровых турбин непосредственно на сборочном стенде. На рис. 2.9 приведена схема расточки на стенке-установке, настроенной на расточку двух совмещеных выхлопных частей.

Схема расточки выхлопных частей цилиндров низкого давления паровых турбин в собранном виде на стенде-установке

Рис. 2.9. Схема расточки выхлопных частей цилиндров низкого давления паровых турбин в собранном виде на стенде-установке.

Установка представляет собой расточную головку 5, помещенную на кронштейне 2. Кронштейн связан с блоком 1 сборочного стенда. Нижние корпусные детали размещены на стенде в своем рабочем положении с опорой на поверхности, контактирующие с фундаментными рамами. Между собой корпусные детали состыкованы по поверхности вертикального разъема. Механизированная борштанга 4 с суппортом радиального перемещения 6 уложена в концевые люнеты 5 и 7. Люнеты устанавливаются на технологические платики 9. Для устранения провисания борштанги она в своей средней части поддерживается дополнительным люнетом 8. Ось борштанги совмещается с поверхностью горизонтального разъема. Достигают этого так, как это показано на схеме установки (см. рис. 2.7). После установки борштанги (рис. 2.9) и окончательного крепления всех люнетов ось борштанги совмещается с осью шпинделя расточной головки. Смещение оси шпинделя расточной головки относительно оси борштанги допускается в пределах до 0,03 мм; допустимый перекос не более 0,05 мм на длине 1000 мм. После сборки головки с бор штангой устанавливаются верхние корпусные детали.

Радиальное перемещение выдвижной пиноли с резцом сообщается осевым перемещением борштанги. Самой же борштанге аксиальная подача сообщается шпинделем расточной головки. Обработка производится с соблюдением следующих режимов: глубина резания предчистовых проходов t = 5÷8 мм, чистовых t = 1 мм; скорость резания v = 55÷60 м/мин; подача s = 0,3 мм/об.

Рассмотренный процесс исключает влияние прогибов корпусов. Кроме того, существенно облегчается сборка турбины, так как необходимость в центровке одной выхлопной части по отношению к другой отпадает.

Не всегда поверхности вертикального разъема обрабатываются заодно с полостью. Так, при обработке полости на стенде плоская поверхность вертикального разъема обрабатывается в предшествующей расточке отдельной операции, что позволяет придать обработанной поверхности форму наклонной плоскости, составляющей совместно с поверхностью горизонтального разъема двугранный угол, не равный прямому. Такое размещение вертикального разъема связано с учетом деформаций валопровода.

На рис. 2.10 показано базирование корпусной детали выхлопной части цилиндров низкого давления турбины при обработке поверхности вертикального разъема на продольно-строгальном станке. Деталь обращена к боковому суппорту станка поверхностью вертикального разъема. Для обеспечения заданного значения двугранного угла β поверхность горизонтального разъема, являющаяся базой при установке, укладывается на мерные подкладки 1 и 2, помещенные на определенном расчетном расстоянии между собой и относительно линии контакта плоскости разъема с поверхностью стола. В этом случае будет соблюдено равенство фактического значения угла наклона поверхности горизонтального разъема к поверхности стола расчетному углу α.

Схема базирования корпусной детали выхлопной части цилиндра низкого давления паровой турбины под обработку поверхности вертикального разъема

Рис. 2.10. Схема базирования корпусной детали выхлопной части цилиндра низкого давления паровой турбины под обработку поверхности вертикального разъема.

Обработку отверстий со стороны вертикального разъема выполняют на горизонтально-расточных станках с позиционным устройством ЧПУ. При этом исключается операция разметки положения отверстий. Так как точность повторного позиционирования шпинделя станка по одной и той же программе высока и ошибка не превышает 0,02 мм, то процесс обработки отверстий может быть осуществлен в такой последовательности: вначале все отверстия сверлятся, затем все они зенкеруются, зенкуются и, наконец, нарезаются. Этим самым исключается многократная замена инструментов в каждой из позиций.

Служба открывания замков вскрытых авто.
Закладка Постоянная ссылка.

Обсуждение закрыто.