Деформации борштанги расточного станка при механической обработке корпусных деталей цилиндров высокого и среднего давления паровых турбин при их изготовлении на производстве

При производстве цилиндров среднего и высокого давления паровых турбин влияние деформаций рабочих органов станка на конечный результат процесса прослеживается по расчетным данным, характеризующим жесткость двухопорных борштанг расточных станков для обработки полостей собранные цилиндров. Этот случай обработки соответствует схеме 6 (см. табл. 1.7) взаимного расположения исполнительных органов станка и обработанных поверхностей.

Статически борштанга рассматривается как лежащая свободно на двух опорах балка, равномерно нагруженная распределенной нагрузкой q (рис. 1.22, а), сосредоточенной нагрузкой между опорами силой P и сосредоточенными нагрузками силами G₁ и G₂ на концах. При замене нагруженных противовесами консольных частей соответствующими моментами (слева М_л и справа М_пр) схема приобретает вид, изображенный на рис. 1.22, б. Прогиб от равномерно распределенной нагрузки рассчитывается по формуле:

Где x — текущая координата от опоры до рассматриваемого сечения балки; l — расстояние между опорами; E — модуль упругости; I — момент инерции сечения.

Рис. 1.22. Схемы нагружения борштанги расточного станка при обработке корпусных деталей цилиндров высокого и среднего давления паровых турбин.

Прогиб от действия сосредоточенной нагрузки P в интервалах от опоры А до силы P:

Где R_B — реакция опоры в точке В;

В интервалах от опоры В до силы P:

Где R_A — реакция опоры в точке А.

Прогиб от действия моментов М_л и М_пр:

Где L — длина борштанги.

На рис. 1.23 приведены схемы нагружения и деформаций реальной борштанги при различных межопорных расстояниях. При этом веса противовесов полностью определены расчетами и равны G₁ = G₂ = 14 715 Н (1500 кгс). Вес планшайбы в рассматриваемой борштанге P = 36 335 Н (3500 кгс), значение равномерно распределенной нагрузки q = 139 Н/см (14,2 кгс/см). Длина борштанги L = 11 800 мм.

Расстояния между опорами, а также координаты точки центров тяжести планшайбы и концевых частей с противовесами для каждого из рассматриваемых случаев, схематически изображенных на рис. 1.23, а—в, имеют различные значения.

Полученные по расчетным формулам значения деформаций участков борштанги в зависимости от расстояния между опорами расположения концевых частей с грузами и положения, планшайбы с суппортами радиальных перемещений приведены на рис. 1.23.

Рис. 1.23. Схемы нагружения и деформации борштанги расточного станка от собственной массы, массы планшайбы и противовесов.

Кривая 1 каждого из положений изображает прогиб борштанги только под воздействием веса борштанги, а также планетарного суппорта, кроме того кривая 2 построена по специальным расчетным данным деформации борштанги под действием грузов противовесов. Суммарное воздействие на борштангу вызывает деформацию, показанную на каждом из рисунков жирной линией (кривая 3).

При расстоянии между опорами в 6000 мм (рис. 1.23, а) воздействие грузов противовесов оказывается преобладающим и деформации во всех сечениях направлены вверх от оси, соединяющей центры опорных подшипников. При расстоянии между опорами 8000 мм (рис. 1.23, б и в) ось борштанги опускается ниже прямой, совмещенной с осями подшипников. В обоих последних случаях численные значения деформаций весьма значительны.

На рис. 1.24 показаны схемы обработки полости деформированной борштангой, размещенной на опорах, отстоящих одна от другой на 6000 мм (рис. 1.24, а и б) и на 8000 мм (рис. 1.24, в и г). На рис. 1.24, а и в показано положение борштанги, резца и поверхностей обработанной первой кольцевой полости, а на рис. 1.24, б и г — после завершения обработки резцом второй кольцевой полости. Обработка поверхностей каждой из кольцевых полостей производится планшайбой, наклоненной в зависимости от ее положения вдоль оси на различные углы к прямой, соединяющей центры опор борштанги. В связи с этим оси обработанных кольцевых полостей также не находятся на соединяющей центры опор борштанги прямой. Поэтому полость обработанного цилиндра паровой турбины представляет собой совокупность цилиндрических кольцевых расточек, центры которых расположены не на прямолинейной оси, а представляют собой кольцевой формы расточки, центры которых размещены на кривой линии, торцовые поверхности которых наклонены друг к другу.

Рис. 1.24. Схемы обработки полости деформированной борштангой расточного станка, размещенной на опорах, отстоящих одна от другой на 6000 мм (а, б) и 8000 мм (в, г).

Направление деформации борштанги, а также численные значения деформаций, которые приведены на рисунке 1.24, а и б, отличаются от деформаций, приведенных на рис. 1.24, в и г. В связи с этим изменяются направление наклона торцовых поверхностей кольцевых полостей и характер взаимного расположения кольцевых полостей. Следует отмстить также, что при обработке борштангой с ее опорой в точках, значительно отстоящих друг от друга, ось расточенной полости не может быть совмещена с поверхностью горизонтального разъема.