«Металл-Столица». Продажа, ремонт и модернизация металлообрабатывающих станков и оборудования. Обработка и изготовление изделий из металла.

Изготовление роторов энергетических и химических машин

Изготовление роторов энергетических и химических машин
В современном энергомашиностроении применяются уникальные роторы крупных габаритных размеров: например, роторы паровых турбин достигают в диаметре 1300...1800 мм при длине 10..12 м и массе до 70 т. Роторы паровых турбин работают в сложных условиях и подвергаются знакопеременным нагрузкам при высоких температурах. Они могут выполняться цельноковаными, сварными и сварноковаными. Применение сварных роторов вместо цельнокованых обеспечивает значительное уменьшение веса заготовки и упрощает технологию получения заготовок для роторов.
Применение сварнокованых роторов позволяет производить турбины больших мощностей и устранить трудности, возникающие в процессе металлургической и механической обработки. Сварно-кованый ротор состоит из нескольких отдельных поковок, которые собираются с натягом. Поковки изготавливаются из хромомолибденовой стали марки 34ХМ. Сборка ротора под сварку выполняется в вертикальном положении при помощи специальных приспособлений.
Сварка ротора производится с предварительным подогревом его деталей до температуры 400° С; после сварки осуществляется проверка его геометрических размеров и термическая обработка, состоящая из высокотемпературного отпуска при температуре 600° С с выдержкой при этой температуре в течение 40 ч.
Роторы паровых турбин изготовляют из углеродистых сталей марок сталь 35 и сталь 40 и легированных сталей: 35Н, 40Н, 40Х, 34ХМ, 3XMIA, 3XHIM, 34ХН2М, 34ХНЗМ, 34ХНЗМФ и др.
Обжимают ребра и грани слитка после его нагрева, оттягивают цапфу со стороны поддона и делают просечку. Затем обрубают прибыль и излишек поддона. Ковка прекращается при температуре 800° С. Слиток осаживают до диаметра 2800 мм с последующей проковкой до диаметра 2100 мм. В интервале температур 1200...1800° С куют заготовку до диаметра 1700 мм с проковкой концов до диаметра 1220 мм и выдерживанием остальных размеров.
На следующей операции производится проковка всей заготовки вала до диаметра 1220 мм с разметкой и подсечкой бочки с помощью передавки до размеров, показанных на рис. 120, д. Концы заготовки проковываются до диаметра 830 мм, отрубается цапфа и излишний металл. В температурном интервале 900... ...750° С производится ковка бочки и конца заготовки со стороны прибыли до размеров.
Поковка оформляется до окончательных размеров и правится при температурах 900...750° С. После ковки производятся отжиг поковки и ее клеймение.
К изготовлению роторов предъявляются следующие технические требования: диаметральные и линейные размеры ступеней роторов выполняются по 6-му квалитету; шероховатость поверхности шеек ротора Ra = 0,3 мкм; смещение оси центрального отверстия относительно наружных поверхностей не более 0,5 мм. Механическая обработка роторов паровых турбин подразделяется на два основных этапа: черновую обработку — на металлургическом заводе и чистовую — на заводе-изготовителе турбин.
Черновая обработка ротора начинается с разметки всех торцовых поверхностей и торца под подрезку, с выдерживанием одинаковой длины бочки и общей длины ротора. Проверяются величина и расположение припусков на обработку основные размеры заготовки. После разметки отрезают конец ротора со стороны торца и размечают центры на торцах заготовки. Центровые отверстия на торцах обрабатываются на расточном колонковом станке с двух установок заготовки ротор» на призмах. Центровые отверстия МОЖНО также обрабатывать с помощью переносного центровального станка с поворотной сверлильной головкой.
При выполнении центров необходимо следить за их соосностью, так как при последующей обработке с базой по центровым отверстиям соосность не будет выдержана в необходимых пределах. Центровые отверстия выполняются с углами основного коп уса 75...90° и предохранительного— 120°.
Ротор устанавливается в центрах токарного станка, затем подрезаются с двух установок торцы, обтачиваются поверхности, протачиваются канавки, снимаются фаски со всех кромок и заправляются галтели, пояски ротора обтачиваются на станке для глубокого-сверления по поверхностям. Точение поверхностей производится тремя суппортами одновременно.
При сверлении глубокого отверстия ротор может устанавливаться на станке несколькими способами. В первом случае ротор устанавливается в барабане станка и крепится двум» рядами кулачков. При этом проверочные пояски обтачиваются на концевых шейках ротора. Ротор может крепиться одним концом в барабане станка, а вторым устанавливаться на роликовый люнет. С обоих концов ротора обтачиваются пояски под роликовые люнеты, а на концевых шейках — пояски для выверки и установки ротора.
Установка ротора одним концом в кулачках таншайбы станка, а вторым конном — на роликовый лист. При этом на поверхности бочки и на концах ротора обтачиваются три пояска под роликовые люнеты, а также проверочные пояски на концевых шейках. Этот способ установки используется При обработке тяжелых роторов длиной до 12 м и массой до 70 т. Пояски под роликовые люнеты выполняются шириной 200... ...250 мм с шероховатостью не выше Rz — 20 мкм и эллиптичностью не более 0,1 мм, пояски для выверки и установки — шириной 70... 100 мм.
Сверление центрального отверстия производится с двух установок. При сверлении и растачивании деталь и инструмент получают вращательное движение, что позволяет повысить производительность обработки и значительно уменьшить увод сверла. Для чистового растачивания отверстия после термообработки оставляют припуск 10...12 мм на сторону.
После термообработки производится разметка ротора для вырезки сегментных проб на поверхностях с целью проверки механических свойств материала. При неудовлетворительных результатах производится повторная термообработка. После термообработки производится разметка ротора для определения его фактического прогиба и проверки величины припусков под последующую механическую обработку.
Ротор устанавливается в исправленные центры и с одной установки на поверхностях отачиваются пояски под люнеты и пояски для выверки и установки на станке при глубоком сверлении на поверхностях. Торцы подрезают, поверхности обтачивают. Одновременно вырезают кольца сечением 25 ± 0,5 X 25 + 0,25 мм на торце для взятия проб с целью проверки механических свойств. Торец подрезают (шероховатость Rz = 20 мкм), обтачивают поверхности 12 на длине 85 мм до диаметра 900 мм и полируют поверхности до Ra 1 мкм.
Ротор устанавливается в центрах, поверхности обтачиваются и выполняются галтели. При установке ротора в кулачках и люнете подрезаются с двух сторон торцы. Установив ротор в барабане и люнете на станке для глубокого сверления с двух установок производят растачивание центрального отверстия перископический просмотр центрального отверстия для проверки качества поковки и отсутствия металлургических пороков, точности и шероховатости обработанного отверстия.
На турбостроительных заводах роторы подвергаются тщательному контролю и осмотру; из них вырезаются образцы для механических испытаний материала ротора и определения внутренних остаточных напряжений. На токарном станке обтачиваются контрольные пояски с биением не более 0,02 мм для теплового испытания и проверяется кривизна оси отверстия ротора. При необходимости для устранения кривизны отверстие растачивается.
Отсутствие внутренних пороков у заготовки проверяется с помощью ультразвукового прибора. Проверка на флокены и включения серы производится на внешних торцах ротора путем травления обезжиренных поверхностей 15%-ным водным раствором азотной кислоты.
После проверки качества материала ротора и устранения кривизны центрального отверстия производятся тепловые испытания. Для этого поверхности ротора обрабатываются с припуском 3 мм на сторону и шероховатостью Rz = 60 мкм, а опорные шейки и пояски для замера биения — до Ra = 1 мкм.
Тепловые испытания проводят на специальных установках, у которых привод и опоры хорошо изолированы от нагрева. Проверяется биение и осевое перемещение ротора при вращении со скоростью 0,5...5 об'мнн без нагрева в течение 1 ч.
При вращении ротора записывают показания индикатора, включают электропечь и при скорости повышения температуры 50° С в час нагревают ротор до температуры 500— 550° С. После этого печь охлаждают со скоростью 25° С в час и производят измерение биения ротора по индикатору каждый час, отмечая показания термопар и величину осевого теплового расширения ротора.
При испытаниях различают: постоянный или устойчивый прогиб, появляющийся при подъеме температуры и исчезающий при охлаждении; ост?*очный прогиб, появляющийся при нагреве и сохраняющийся после охлаждения; временный прогиб, который постигает максимального значения в период нагрева, при выдержке снижается до допустимой величины, а при повторных испытаниях повторяющийся временный прогиб находится в пределах допустимого и достигает максимального значения в период нагрева считается выдержавшим испытания, если постоянный или остаточный прогиб не пpeвышает 0.02 мм, а временный или повторяющийся временный прогиб —0,05 мм.
На роторе со стороны задней бабки протачивается контрольный поясок шириной 40-50 мм шероховатостью поверхности Ra = 1 мкм. Затем ротор переустанавливают, выверяют с точностью 0,02 мм и со стороны задней бабки протачивают второй контрольный шаблон и место под люнет. Обработка производится при установке роторе одной стороной в планшайбе станка, другой — на люнет и центр задней бабки.
После токарной обработки выполняют сверление пароразгрузочных отверстий с помощью специального коллектора: отверстия сверлятся через кондукторные втулки в два перехода, а затем зенкеруются.
Статическая балансировка ротора производится на балансировочном станке, после чего выполняются операции по обработке различных мелких поверхностен шпоночных пазов крепежных отверстий, уплотнительных канавок. Обработка уплотнительных канавок производится предварительно мерным по ширине резцом по индикаторным упорам. Донышко канавок окончательно обрабатывается по диаметру специальным резцом, оснащенным пластиной из твердого сплава Т15К6 при скоростях резания 150... 180 м'мин.
Венцы дисков ротора имеют сложную форму и обрабатываются по следующей схеме: сначала протачиваются уступы с двух сторон по ширине нижнего грибка по индикаторным упорам, окончательный размер контролируется предельным
шаблоном 46 мм; во избежание потерь времени на замену резцов сначала все диски обрабатываются последовательно с одной стороны, а затем — с другой.
Протачиваются уступы с двух сторон по ширине верхнего грибка, например, на размер 34 мм со снятием скоса под углом 45°. Размер выдерживается окончательно, а по скосу — с припуском 0,5 мм на сторону.
Прорезание канавок нижнего грибка производится на размер шейки 31 мм, а по ширине — с припуском. Глубину канавки проверяют шаблоном.
Канавки верхнего грибка обрабатывают- окончательно по глубине на размер 18 мм, а по опорной поверхности грибка и по скосу 45 — с припуском. Опорные поверхности нижнего и верхнего грибков подрезают. Прорезают радиальные канавки с двух сторон окончательно по глубине и по ширине с припуском на радиусы закруглений.
Радиальные углубления вытачивают по ширине с проверкой по шаблону. Скосы верхнего грибка протачивают под углом 45° и проверяют шаблоном.
Радиусные закругления R = 0,8 мм выполняют на наружных сопряжениях поверхностей венца специальными резцами. После обработки венцов диска производятся чеканка лопаток, обтачивание и окончательное полирование шеек ротора.
Для предотвращения коррозии шейки ротора консервируют, и остальные поверхности окрашивают. На ротор устанавливают предохранительные кожухи, после чего он передается на сборку.
В машинах, используемых в химических производствах для смешения вязких, пастообразных, сыпучих и жидких продуктов, применяются лопастные роторы. Сложные геометрические формы лопастей роторов, высокие требования относительно устойчивости к истиранию рабочих поверхностей и другие особенности вызывают необходимость в специальных методах изготовления и потребность в специальном оборудовании для их обработки.
В зависимости от технологического назначения лопастные роторы можно подразделить на три группы: роторы с монолитными многогранными лопастями, роторы с зигзагообразными лопастями и роторы со шпорообразными лопастями.
Роторы первой группы работают в резино- и пластосмесителях, перерабатывающих вязкие смеси. В смесителях общего назначения используются лопастные роторы второй группы, которые могут иметь различные формы лопастей. Наиболее распространенными являются зигзагообразные формы лопастей, трудно поддающиеся механической обработке. Роторы этой
группы являются менее нагруженными, чем с многогранными лопастями; они могут передавать значительные крутящие моменты.
Роторы третьей группы находят применение в смесителях с периодическим циклом работы и в смесителях непрерывного действия. В них используются различные лопасти шпорообразного типа, применяемые для смешения сыпучих, вязких, волокнистых и других химических продуктов. Лопастные роторы отливаются из стали марок 35Л и 45Л. Рабочие гребни лопастей роторов покрываются сталинитом, сормайтом и другими твердыми сплавами.
При механической обработке литых лопастных роторов рабочая поверхность лопастей протачивается по наружному диаметру. Это делается для того, чтобы их можно было устанавливать без подгонки в рабочую камеру с постоянным зазором между цилиндрической частью корпуса и лопастью. Остальная поверхность рабочих лопастей зачищается шлифовальными кругами. Опорные шейки и посадочные поверхности ротора обрабатываются с высокой точностью.
Овальные лопастные роторы изготовляют сварными, что позволяет производить формование фигурной части парных роторов по одной комбинированной модели с приставной цапфой.
Овальные лопастные роторы, установленные в рабочем положении; фигурная часть одного из роторов повернута относительно другого на 380°. Роторы состоят из фигурной части с короткой цапфой и привариваемой к ней длинной цапфы, изготовленной из проката или поковки.
Такая конструкция роторов позволяет при формовании фигурной части левого лопастного ротора выполнить правую цапфу укороченной, а левую — удлиненной. При этом приставная цапфа снимается с левого конца и устанавливается на правый.
Фигурные части роторов для облегчения установки стержня в форме отливаются пустотелыми с отверстиями в цапфах. Удлиненные цапфы с глухими отверстиями свариваются с укороченными цапфами фигурных частей, при этом исключается необходимость в установке заглушки.
Цапфы привариваются к фигурным частям роторов при предварительном подогреве до температуры 180...200° С. После сварки и наплавки гребней лопастей твердым сплавом производится высокотемпературный отжиг при температуре 600...650° С с последующим охлаждением с печью.
Пои механической обработке лопастных роторов следует соблюдать такие технические требования: наружный диаметр гребней лопастей обрабатывается по 12-му квалитету с шероховатостью поверхности Ra — 2,5...2 мкм; посадочные поверхности под полтинники скольжения выполняются по посадке с шероховатостью поверхности R t ** 1 мкм; посадочные поверхности под подшипники качения и зубчатые колеса выполняются с посадками; допустимая овальность и конусность посадочных поверхностей должны быть не более половины допуска на размер; допустимое радиальное биение посадочных поверхностей — не более величины допуска на размер.
После отжига производится механическая обработка сварного ротора. После разметки центровых отверстий, нанесения осевых линии и проверки основных размеров ротор закрепляется в четырехкулачковом патроне и поддерживается люнетом. Производится подрезание торца, сверление центрового отверстия и зенкование.
Торец подрезается в размер с припуском под чистовую обработку, выточки растачиваются. В расточенные выточки запрессовывается центровая заглушка; вал устанавливается в четырехкулачковом патроне и поджимается центром. Цилиндрические гребни лопастей обтачиваются с припуском под чистовую обработку. Вал переустанавливается, цилиндрические шейки со стороны длинной цапфы обтачиваются с припуском. При установке детали в призме производятся сверление и нарезание резьбы с торцов ротора по кондуктору.
Фигурная часть ротора зачищается шлифовальными кругами, внутренняя полость подвергается гидравлическим испытаниям под давлением. Гребни ротора наплавляются твердым сплавом, после чего производится отжиг ротора. После термообработки выполняется чистовая обработка его поверхностей. Ротор обрабатывается начисто сначала со стороны длинной цапфы, а затем — со стороны короткой.
При установке ротора в центрах поверхности всех цилиндрических шеек обрабатываются окончательно шлифованием. Гребни лопастей шлифуются по наружному диаметру, что необходимо для свободной установки ротора в корпусе смесителя. На последних операциях фрезеруются шпоночные и другие мелкие пазы, выполняются канавки и отверстия, а также производятся снятие заусенцев и маркирование. Готовый лопастной ротор подается на сборку.
Специальные измерительные приспособления и инструменты применяются только в исключительных случаях для деталей, выпускаемых мелкими сериями. Основными средствами контроля служат универсальные измерительные инструменты, микрометрические скобы и другие мерительные инструменты.
Для проверки сложных по конструкции крупногабаритных валов наиболее важен пооперационный контроль, который производится непосредственно на станке. Правильно организованный пооперационный контроль является одним из эффективных способов своевременного выявления и предупреждения брака и, вследствие этого, улучшения качества деталей. Окончательный контроль сводится к сверке операционных технологических карт и проверке наличия приемочных клейм контроля всех операций.
Для контроля диаметров до 500 мм обычно применяются измерительные калибры — скобы и микрометры. Для измерения диаметров в пределах 500...2000 мм не следует применять жесткие скобы. Для уменьшения влияния измерительного усилия необходимо оснащать применяемые скобы индикаторными головками.
Отечественные инструментальные заводы изготовляют скобы для измерения размеров до 1200 мм из стального листа или сварные скобы с ценой деления 0,01 мм из тонкостенных стальных трубок для измерения размеров до 2000 мм. Они оснащены индикаторной пятой и микрометрической головкой.Предлагаем узнать где лучше недорого купить вышиванку. Вышиванку в Киеве надо покупать только в нашем интернет магазине.