книги из ГПНТБ / Бауман, Н. Я. Технология производства паровых и газовых турбин

На рис. 69, в и г показаны формы утонения головок, а на рис. 69, д способ установки и обработки. Головки лопаток с уто­ нением обрабатываются в две операции: подрезка головного тор­ ца и фрезерование утонения. Схема универсального приспособ­ ления для фрезерования утонения показана на рис. 69, д. Лопат­

Рис. 69. Формы шипов головок лопаток и инструмен­ ты для их обработки:

тикальном направлении, а фреза обрабатывает утонение по профилю лопатки.

Отверстия для скрепляющей проволоки сверлятся в лопат­ ках по кондуктору с последующей проверкой по шаблону и ка­ либру.

Полуотверстия в плоских хвостах лопаток с вильчатыми профилями фрезеруют дисковыми радиусными фрезами. При­ пуск для обработки этих отверстий (рассверливание и развер­ тывание) в сборе после облопачивания оставляют 2 мм на диа­ метр.

После механической обработки лопатки шлифуют и полиру­ ют. Шлифование ведется абразивными кругами или войлочны­ ми кругами и лентами с наклеенным абразивом зернистостью номеров 25—16 по ГОСТу 3647—71. В* лопаточном производст­ ве широко применяют следующие копировально-шлифовальные станки: ЛШ-1 — для компрессорных лопаток длиной до 150 мм; ХШ-185 — для внутренних, а ХШ-89 и ХШ6-01— для наруж­ ных профилей постоянного сечения лопаток паровых турбин.

150

Применяется также полировальный полуавтомат типа ДШ-1 для обработки коротких лопаток и станок ВТ-24 для шлифова­ ния лопаток переменного сечения длиной до 800 мм. Важней­ шей задачей совершенствования технологии в турбинной про­ мышленности является полная механизация шлифовальных и полировальных операций.

Полирование лопаток производят войлочными или фетровы­ ми кругами с наклеенным абразивом зернистостью 10. Под полирование оставляют припуск 0,05 мм. После полирования чистота поверхности должна быть в пределах 8—9-го классов

При окончательном контроле, наряду с полным обмером и маг­ нитно-кислотными испытаниями, производят взвешивание ло­ паток и комплектование их в пакеты одинакового веса под облопачивание.

Лопатки длиной свыше 300 мм развешивают на моментных весах, что является необходимым, потому что у длиных лопа­ ток одинакового веса наблюдается значительный разброс рас­ положения центров тяжести вдоль лопатки. Последнее, явля­ ясь следствием неравенства отклонений по толщине одноимен­ ных сечений пера разных лопаток, приводит к нарушению динамического баланса облопаченного диска. Для исключения этой возможности требуется подбирать лопатки попарно с оди­ наковыми моментными весами и устанавливать их на диске диаметрально противоположно.

Моментные весы (рис. 70) состоят из коромысла 5 с ноже­ выми опорами 4\ подушек ножей 3, установленных на стойке 1\ зажимного устройства 6 с сменными упорами 8, выполненными соответственно профилю хвоста лопатки 7; противовесов 2 со стопорными винтами; кронштейна 10 с арретиром и циферблат­ ных весов 9.

Взвешиваемую лопатку фиксируют по упорам 8 и зажима­ ют винтами. Длина правого плеча от ножей 4 до упора 8 равна радиусу гребня диска, подлежащего облопачиванию. Передви­ гая противовесы 2, доводят отклонение стрелки весов пример­ но до половины шкалы (400—600 г) и закрепляют противовесы винтами. Такое положение противовесов должно сохраняться

151

неизменным в процессе взвешивания всего комплекта лопаток. Лопатки после взвешивания подбирают попарно с одинаковы­ ми моментными весами и маркируют. Для попарной группиров­ ки лопаток заводы успешно применяют электронно-вычисли­ тельные машины (ЭВМ).

Опыт показал, что развешивание лопаток на моментных ве­ сах, хотя и требует более длительного времени, чем развешива­ ние по пакетам, но зато резко сокращает время на статиче­ скую балансировку. Применение ЭВМ для попарного группи­ рования, ускоряя процесс группирования, повышает его точность, исключает необходимость съема металла с диска при статической балансировке после облопачивания.

14. Перспективы развития технологии лопаточного производства

Серийное производство турбин, вызванное задачами быстро­ го развития энергетики страны, содействовало ускоренному техническому прогрессу в турбиностроении. Большинство руч­ ных операций теперь механизировано. Приспособления снабжа­ ются пневматическими и гидравлическими зажимами с гидро­ усилителями, с устройством которых можно познакомиться по специальной литературе. Турбиностроительные заводы совер­ шенствуют технологическую оснастку, повышая ее эффектив­ ность, создают систему универсально-сборных приспособле­ ний, пригодных для использования в лопаточном производстве.

Значительный технический прогресс в технологии турбиностроения будет достигнут при организации централизованного производства турбинных лопаток, подготовка к которому ши­ роко осуществляется в настоящее время.

15. ОблопачиЕание дисков и роторов турбин

Процесс облопачивания заключается в сборке частей рото­ ра или статора турбины с лопатками и является одной из наи­ более ответственных операций технологического процесса изго­ товления турбины. От качества выполнения облопачивания за­

бования: лопатки должны плотно сидеть в пазах или на гребнях дисков и вместе с тем плотно прилегать друг к другу; они дол­

прилегать к головкам лопаток и иметь надежную расклепку го­

152

ловок; скрепляющая проволока должна быть свободно заведе­ на в отверстия лопаток и хорошо припаяна. Величина допусти­

мых отклонений указывается при рассмотрении операций.

Типовой технологический процесс облопачивания дисков с Т-образным пазом включает следующие операции:

а) установка диска на стойки для облопачивания; б) разметка, вырубка и припиливание замковых колодцев,

т.е. выемки на ободе, в которые будут заводиться лопатки; в) облопачивание диска рабочими лопатками;

г) подгонка и-установка замка; д) обандаживание рабочих лопаток (подготовка бандажей;

пробивка отверстий под головки лопаток; надевание бандажей

на лопатки и расклепка шипов лопаток); е) протачивание торцов бандажа на токарном или кару­

сельном станке до чертежных размеров и снятие фасок; ж) подготовка облопаченного и обандаженного диска под

пайку скрепляющей проволоки (запиливание и зачистка банда­ жей после обтачивания: установка сегментов проволоки под

пайку согласно чертежу); з) припайка проволоки к лопаткам серебряным припоем;

и) промывка диска горячим паром для снятия флюса; к) статическая балансировка диска.

Диски с Т-образными и им подобными пазами облопачиваются в вертикальном положении, подвешенными за отверстие на оправках. Роторы устанавливаются на деревянных опорах (рис. 71). Облопачивание роторов выполняется бригадой слеса­

рей.

Чтобы лопатки можно было заводить в паз диска, в ободе вырубают выемки по форме и размерам хвоста лопатки (или

Рис. 71. Облопачивание ротора высокого давления мощной турбины

153

промежуточного тела), которые называются замковыми колод­ цами. Обычно «а диске делают два замковых колодца, распо­ ложенных диаметрально противоположно. После наборки лопа­ ток замковые колодцы заделывают замками.

Некоторые из конструкций замков показаны на рис. 72. Замки типа а и г применяются при наборке лопаток с отдель­ ными промежуточными телами. Для замка, изображенного на рис. 72, а, стенки колодцев должны быть выполненными наклон­ но по форме «ласточкина хвоста». Для этого, после вырубки уширения для заведения лопаток, стенки колодца тщательно

Рис. 72. Наиболее часто встречающиеся типы замков:

запиливают по шаблону. На рис. 72, б показан замок, у кото­ рого дно паза углубляется фрезой, а заплечики замковых вста­ вок подводятся под крайние лопатки.

Места для замков во всех случаях должны быть тщательно подготовлены перед наборкой лопаток. Перед вырубкой замко­ вых колодцев должно быть учтено направление вращения дис­ ков. После вырубки колодца запиливают фаски, тщательно очищают паз и слегка смазывают его тонким слоем машинного масла.

Наборка лопаток должна производиться с соблюдением по­ следовательности, указанной в паспорте развески, и с соответ­ ствующей пригонкой их друг к другу. Лопатки должны плотно

ружной радиальной поверхности хвоста лопатки или промежу­ точного тела с проверкой прилегания ее по краске к внутренне­ му профилю предыдущей лопатки. При плоских радиальных

154

поверхностях пригонку можно вести по пояскам шириной 10— 15 мм, как показано на рис. 17.

После пригонки лопатки прогоняются по пазу до места. Прогонка — доведение лопаток до места — производится путем уда­ ров молотка весом 2—2,5 кг через оправ­

шаблонами. Допускаемые отклонения, в зависимости от длины, у верхнего конца лопатки составляют от ±0,5 до ±2,0 мм. Ра-

Рис. 74. Линейка для проверки аксиального положения лопаток:

1 — лин ей ка; 2 — ч ер ти лка; 3 — винт д л я крепления чертилки

диальная линейка позволяет проверить положение кромки ло­ патки, определяемое по чертежу облопачивания.

Проверка аксиального положения лопаток от ступицы ди­ ска производится аксиальной линейкой (рис. 74). Чертилка линейки выставляется по минимальному предельному размеру, а максимальное отклонение контролируется с помощью щупа.

155

Щуп толщиной, равной допуску, не должен проходить между лопаткой и чертилкой. Допускаемое, отклонение лопатки от тео­ ретического аксиального положения указывается в чертеже

отверстий 3 в лопатках делаются на 0,2—0,5 мм большими диа­

Подгонка лопаток под замок и заделка замка. При наборке лопаток на диск следует учитывать их количество. Фактическое количество лопаток на диске может быть меньше или больше указанного на чертеже в пределах не более 2%. Для контроля количества набранных лопаток диск надлежит разметить ме­ лом на несколько участков и по мере наборки регулировать количество лопаток путем пригонки.

При подходе к замку обычно оказывается, что последняя лопатка выступает в замковый колодец больше, чем требуется по чертежу. Тогда замеряют получившийся излишек и путем спиливания с хвостов нескольких лопаток слоя материала тол­ щиной 0,1—0,5 мм устанавливают требуемое выступание пос­ ледней лопатки в замок, которое выполняют обычно е припус­ ком против чертежного 0,5—1 мм. Затем изготовляют из крас­ ной меди клин и забивают его в замковый колодец до полного уплотнения лопаток. При этом оставленный припуск почти пол­ ностью выбирается.

156

При забивании клина, он, уплотняя лопатки, сам также не­ сколько обминается, и на его поверхности остаются следы натиров. Положение клина, после забивания его в паз до отказа, отмечают риской, после чего клин, вынимают и измеряют. По фактическим размерам клина изготовляют замковую лопат­ ку (или вставку) с припуском в тангенциальном направлении 0,1—0,15 мм, а в аксиальном с зазором 0,05—0,1 мм. Замковую лопатку устанавливают на место с помощью сильных ударов молотка соответствующего веса. Таким образом, ранее встав­ ленный на место замковой лопатки клин послужил эталоном для определения правильных размеров замковой лопатки.

Рис. 76. Некоторые типы замков при посадке лопаток с грибовид­ ными хвостами

Клинья замков (см. рис. 72, а, б, г) должны выполняться точно по замерам с места, для того чтобы обеспечить плотное прилегание частей замка к стенкам колодцев (см. рис. 72, а, г) или надежное уплотнение лопаток (см. рис. 72, б).

В современных конструкциях облопачивания замки крепят­ ся заклепками, как показано на рис. 72, в.

Замок, показанный на рис. 72. б, удерживается своими запле­ чиками за крайние лопатки. Заготовки замка (см. рис. 72, д) выполняются точеными.

При Т-образных хвостах с заплечиками (см. рис. 23, в), а так­ же при хвостах с усилением необходимо обеспечивать плотное прилегание лопаток к опорным поверхностям паза в диске. С этой целью под каждую лопатку подкладывают упорные пластинки или куски проволоки из мягкой стали. На ЛМЗ для этого приме­ няют ленточные пружинки из стали 65Г.

Облопачивание дисков сгрибовидными венцами. Для наборки лопаток с грибовидными хвостами на диск требуется в одном или двух диаметрально противоположных местах срезать выс­ тупы профиля, как показано штрихпунктиром на рис. 76, а. Эти места после наборки лопаток заполняются замками.

157

На ХТЗ для наборки таких лопаток принята следующая технология. Нештатная лопатка пригоняется по венцу диска, после чего в шести-восьми местах проверяется зазор между этой лопаткой и диском. При правильной величине зазора фре­ зеруют опорные поверхности (рис. 76, б) одной из штатных ло­ паток. Лопатка пригоняется по венцу; при этом проверяются тангенциальное и радиальное положения лопатки и зазоры хвостового соединения. При фрезеровании опорных поверхно­ стей штатных лопаток по результатам поверки первой лопатки строго выдерживают их посадочные размеры. Затем произво­ дится наборка лопаток с соблюдением требований к сборке и контролю, рассмотренных выше.

Некоторые типы замков также показаны на рис. 76. Замок (рис. 76, а) применяется для тяжелых лопаток и крепится зак­ лепками.

При не Очень длинных лопатках применяется специальная замковая лопатка, которая крепится к соседним лопаткам дву­ мя штифтами, как показано на рис. 76, б. Отверстия под штифты сверлят и развертывают после постановки замковой лопатки.

Клин и шпонки замка первой ступени цилиндра низкого дав­ ления турбины пригоняются по фактическим размерам посадоч­ ных мест в местах установки шпонок. Для создания необходи­ мого натяга в мёстах установки шпонок производится подче­ канка хвостов лопаток бойком, имеющим радиус 4 мм.

Облопачивание дисков с верховой посадкой лопаток. Диски с верховой посадкой лопаток под облопачивание укладывают на специальные столы. Перед облопачиванием проверяют пра­ вильность посадки лопаток на гребни диска и, если требуется, пазы припиливают, чтобы лопатка садилась на гребни диска с требуемой плотностью. Пригонка многовильчатых хвостов представляет весьма сложную задачу, поэтому поиски техноло­ гов постоянно направлены на то, чтобы исключить указанную пригонку. С некоторыми работами в этой области можно по­ знакомиться по отраслевой литературе [4]. Посадку лопаток с помощью пресса без предварительной пригонки нельзя считать приемлемой из-за возможности создания в соединении боль­ ших напряжений, не поддающихся контролю и не учтенных рас­

наборке. При наборке необходимо следить за тем, чтобы лопат­ ки плотно прилегали друг к другу в тангенциальном направле­ нии и плотно садились на гребни диска с соблюдением всех

158 .

установленных требований к соединению между гребнями дис­ ков и пазами лопаток.

Пригонку хвостов ведут со стороны наружного конуса; вы­ водить риски от фрезы не обязательно. Плотное прилегание ло­ паток друг к другу по радиальной плоскости хвостов достаточно

зазоров. Лопатки должны сидеть на гребнях дисков с натягом. Такая посадка обеспечивается коническими технологическими штифтами и некоторым смещением отверстий в дисках и лопат­ ках (рис. 77, б). Величина смещения должна составлять не бо­ лее 0,2—0,3 мм. Чтобы обеспечить необходимый натяг между лопатками в тангенциальном направлении, наборку их ведут пакетами. Сначала устанавливают первую лопатку пакета и стопорят ее через отверстие коническим штифтом. Затем, на­ саживая на гребни лопатки всего пакета, производят подгонку их друг к другу, проверяя при этом совпадение отверстий в ло­ патках и в гребне диска. После подгонки последней лопатки, средние, уже насаженные лопатки пакета, немного отводятся от гребня диска, последняя лопатка пакета устанавливается на место и крепится коническим штифтом. Последняя лопатка в па­ кете по своим размерам должна быть наибольшей, чтобы соз­ дать соответствующий натяг между лопатками.

После заклинивания последней лопатки все лопатки пакета доводятся до места посадки при помощи ударов молотка по хвосту через медную оправку и закрепляются коническими

159