«Посвящается светлой памяти профессора Николая Яковлевича Баумана В.А. Новиков ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И МОНТАЖА ПАРОВЫХ И ГАЗОВЫХ ТУРБИН Учебное электронное текстовое издание Подготовлено кафедрой Турбины и двигатели ...»

5 — подушка; 6 — шлифуемая шаровая поверхность; 7 -поперечные направляющие станка; 8 — продольные направляющие станка; 9 — установочная планка; 10 — абразивные сегменты При установке приспособления на станок необходимо соблюдать следующее основное условие: ось вращения шлифовальной головки должна пересекать ось вращения шпинделя станка в центре шаровой поверхности. В противном случае поверхность получится искаженной. Правильно установленная шлифовальная головка должна дать сетку пересекающихся окружных штрихов. Шпиндель шлифовального приспособления вращается с частотой 1500 об/мин.

Обработку обоймы и вкладышей необходимо вести в такой последовательности: в первую очередь обрабатывают сферическую поверхность обоймы с допуском ±0,2 мм, затем проверяют микрометрическим штихмасом фактический диаметр сферической поверхности обоймы. После этого шлифуют сферическую поверхность вкладыша по размеру обоймы с допуском 0,04 мм. Плотность прилегания сферических поверхностей обоймы и вкладыша проверяют щупом и по краске. При такой обработке достигается чистота поверхности 7-го класса.

В шлифовальном приспособлении одним и тем же кругом можно шлифовать внутренние и наружные шаровые поверхности различных диаметров, изменяя лишь расстояния от центра шара до шлифовального круга. В связи с тем что шлифование шарового участка изделия осуществляется по всей его ширине, диаметр шлифовального круга выбирают либо немного большим ширины обрабатываемого участка, либо меньшим диаметра шаровой поверхности изделия. Шлифовальное приспособление может быть применено для шаровых поверхностей диаметром 500-600 мм и шириной 300 мм.

Установка приспособления по центру сферы изделия осуществляется при помощи индикатора, расположенного на подвижном суппорте. При работе приспособления должны быть соблюдены следующие условия: в направляющих станка, приспособлении и винтовых передачах не должен допускаться зазор; не должно допускаться также биение шпинделя шлифовальной головки, который должен быть отбалансирован вместе со шлифовальным кругом.

Подача шлифовального круга осуществляется радиально к центру или от центра, в зависимости от того, что обрабатывается – обойма или вкладыш.

В процессе работы нельзя допускать сильного нагрева изделия. При чистовом шлифовании рекомендуется глубину резания устанавливать до 0,01 мм, т.е.

шлифовать без подачи. Частота вращения изделия должна быть одинаковой при чистовой и черновой обработках. Управление подачей производится вручную при помощи ходового винта и нониуса. Шлифованию могут подвергаться чугунные и стальные детали.

Шлифование сферических поверхностей обойм и вкладышей полностью исключает их ручную пригонку, дает высокое качество поверхности и точность геометрических форм.

Заливка вкладышей баббитом – весьма ответственная операция, требующая точного соблюдения технологических режимов. При несоблюдении правил заливки наблюдаются отставание баббита от тела вкладыша, появление трещин, раковин и других дефектов, в результате чего вкладыш становится непригодным для эксплуатации. Заливке предшествуют обезжиривание, травление и лужение.

Процесс обезжиривания проводится для удаления масла и керосина.

После механической обработки вкладыш погружают на 15-20 мин в ванну с 10-15 %-ным раствором каустической соды, нагретым до 80-90 оС. После этого его счищают стальной щеткой и промывают в горячей проточной воде для удаления грязи и щелочи. Если вкладыш имеет необрабатываемые поверхности, то он предварительно очищается в пескоструйной камере. Далее вкладыш промывают и подвергают травлению.

Лужение обеспечивает лучшее соединение баббита с поверхностью вкладыша. Процесс лужения может быть осуществлен двояким способом: погружением всего вкладыша в ванну с расплавленным сплавом (50 % олова и 50 % свинца) или смазыванием паяльником тех поверхностей, на которые будет наплавляться баббит.

Вкладыши диаметром 150-400 мм рекомендуется заливать центробежным способом. Вкладыши диаметром до 150 и свыше 400 мм необходимо заливать вручную, по отдельности каждую половину. Заливка вкладышей ручным способом производится при помощи приспособления (рис. 196). К торРис. 196. Приспособление для заливки вкладыша баббитом:

6 – полуцилиндр; 7, 8 – полукруглые приставные листы;

цам полуцилиндра прижимают полукруглые листы. Один лист при помощи планки опирается на торцовые плоскости вкладыша. Оба приставных листа прижимают к торцовым плоскостям вкладыша стяжным винтом. Полуцилиндр является стержнем при заливке и определяет толщину слоя баббита.

Припуски на механическую обработку вкладышей и рабочих колодок (сегментов Мичелла) надо оставлять наименьшими. Практически достижимыми можно считать припуски 2-5 мм на сторону, в зависимости от размеров вкладышей.

Качество баббита тем лучше, чем меньше он находится в расплавленном состоянии. Плавку баббита производят в электропечи. Температура баббита перед заливкой должна быть в пределах 300-400 оС. Нагрев контролируется пирометром. Поверхность расплавленного баббита защищают от окисления: посыпают ее измельченным сухим древесным углем, который должен быть просеян и очищен от пыли. Окислы, попадая в сплав, вызывают растрескивание баббита и отставание его от вкладыша. Перед заливкой вкладыш подогревают, для чего собранный вкладыш помещают в электропечь или подогревают на горне до температуры 200-220 оС. Одновременно подогревают и приспособление. Затем вкладыш погружают в ванну для лужения. Холодный или малонагретый вкладыш не рекомендуется заливать баббитом. Такая заливка дает мелкозернистое строение баббита, но не достаточно прочно сцепляется с телом вкладыша.

8.5. Механическая обработка корпусов подшипников Корпусы подшипников обычно изготовляют из серого чугуна марки СЧ 21-40. Чугун обладает способностью к поглощению вибраций, антифрикционными свойствами, хорошими литейными свойствами, позволяющими получать с высокой точностью детали сложной формы без механической обработки. Однако, как показал опыт производства, более целесообразно изготовлять корпуса подшипников сварными из листовой стали марки Ст3. В эксплуатации сварные корпуса также оказались более надежными. Требования к механической обработке корпусов подшипников аналогичны требованиям к качеству обработки корпусов цилиндров турбин. Основные из них следующие:

– горизонтальный разъем подшипников должен быть герметичным;

– плоскость горизонтального разъема должна совпадать с осью расточки;

допустимое отклонение не более 0,2 мм;

– непараллельность опорной плоскости к оси расточки не должна быть более 0,1 мм;

– торцовые плоскости расточек должны быть перпендикулярны к оси расточки; допустимое отклонение не более 0,03 мм на всей длине.

После очистки корпус и крышку подшипника размечают и обрабатывают предварительно с припуском 1,5-3 мм на сторону. После этого корпус подвергают следующей термической обработке: отжиг при температуре 500-550 оС с выдержкой в печи из расчета 2 ч на каждые 25 мм толщины стенки; охлаждение с печью со скоростью 30-50 оС/ч до температуры 150-200 оС и затем охлаждение на воздухе. Цель термической обработки – снятие внутренних напряжений.

Перед сборкой под чистовое растачивание особенно тщательно обрабатывают и пришабривают плоскости горизонтального разъема корпуса подшипника. Готовый корпус проверяют на плотность с помощью керосина.

9. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИАФРАГМ

И СЕГМЕНТОВ СОПЕЛ

9.1. Назначение, условия работы и применяемые материалы Диафрагмы являются составной частью статора турбины. Они представляют собой перегородки между ступенями турбины с различным давлением пара; в них находятся направляющие лопатки, составляющие неподвижный элемент проточной части. Диафрагмы следует рассматривать как корпусы (или основания), главное назначение которых состоит в надежном креплении и правильной установке решеток направляющих лопаток относительно лопаток ротора турбины.

Исполнительными поверхностями диафрагм являются профильные поверхности сопловых каналов. Технология производства заготовок, механическая обработка и сборка диафрагм должны обеспечить правильные форму и расположение сопловых каналов диафрагм в собранной турбине.

Основной базирующей поверхностью диафрагмы, с помощью которой она присоединяется к цилиндру турбины, определяя, таким образом, требуемое положение сопловых каналов вдоль оси турбины, является торцевая плоскость ее стороны паровыхода (плоскость з, рис. 197 или плоскость 1, рис. 198).

Внутренние и наружные цилиндрические поверхности диафрагм должны выполняться строго концентрично относительно средней окружности сопловых каналов, так как сопловые каналы являются материальными заменителями средней окружности (в качестве основных технологических баз) при центровках диафрагмы в процессе механической обработки и сборки.

Типовые конструкции диаграмм показаны на рис. 197-200. Их можно разделить на четыре основных типа, получившие названия от способов производства, а именно: литые с прямым разъемом (рис. 197); литые с косым разъемом (рис. 198); сварные (рис. 199); наборные (рис. 200). Последние могут быть с лопатками, приклепанными к телу диафрагмы или набранными в паз.

Рис. 197. Литая чугунная диафрагма Рис. 198. Литая чугунная диафрагма с косым разъемом 1-3 – части диафрагмы; а-л – контролируемые линейные размеры;

, – контролируемые угловые размеры Рис. 200. Диафрагма наборная с приклепанными лопатками:

1 – бандажная полоса; 2 – лопатка; 3 – заклепка; 4 – тело диафрагмы В паровых турбинах применяются в основном литые и сварные диафрагмы, в газовых турбинах – наборные и сварные. В части низкого давления паровых турбин, в зоне температур не выше 250-300 оС, применяются литые диафрагмы из чугуна марок СЧ 21-40 и СЧ 24-48 с залитыми в них лопатками из малоуглеродистой нержавеющей стали 1Х13. Сварные и наборные диафрагмы изготовляются из материалов, указанных в табл.47.

В качестве заготовок из легированных сталей в основном применяют поковки. Материал поковок подвергается контрольным испытаниям на механические свойства и макроскопическому исследованию путем травления для определения отсутствия флокенов.

9.2. Процесс изготовления литых заготовок для диафрагм Перед отправкой в литейный цех концы лопаток, заливаемые в чугун, облуживают, что необходимо для улучшения адгезии чугуна с материалом лопаток.

Процесс литья диафрагмы начинается с подготовки литейной формы и стержня с лопатками (рис. 201). Как видно из рисунка, лопатки заделаны в формовочную землю, из которой выступают только концы лопаток, подлежащие заливке. В форме диафрагмы предусмотрено место для установки в нее подготовленного стержня вместе с чугунным подкладным кольцом, который хорошо виден на рисунке. Изготовление стержня производится в деревянном или стальном разборном стержневом ящике, имеющим гнезда для установки лопаток. После сборки стержня с лопатками и забивки каналов между лопатками землей стержневой ящик разбирается. Оставшийся на чугунном полукольце стержень подвергается соответствующему исправлению от повреждений и сушке.

Остывание формы после заливки продолжается от 8 до 20 ч. Затем диафрагма вынимается на опоки, подвергается обрубке, очистке и термической обработке.

Термическая обработка отжигом производится 2 раза: первый раз непосредственно после окончания процесса литья, второй – после предварительной механической обработки отливки.

Рис. 201. Стержень с лопатками для литейной формы под заливку Цель отжига – снятие внутренних литейных напряжений.

При проверке качества отливки контролируются размеры узкого сечения сопловых каналов, шаг между лопатками, а также прочность соединения лопаток с телом диафрагмы (путем их обстукивания, при этом лопатки не должны дребезжать). Кроме того, производится наружный осмотр качества литья в целях определения внешних дефектов. Указанный контроль не может дать полного представления о качестве отливки, он является лишь предварительной проверкой.

Действительная годность отливки определяется в процессе последующей механической обработки.

Основные технические требования к отливкам: металл отливки должен быть однородным, серого цвета, мелкозернистым, без пузырей, раковин, трещин и других внешних дефектов. Особое внимание уделяется состоянию поверхностей сопловых каналов, которые должны быть гладкими, а в местах соединения лопаток с чугуном не должны иметь глубоких менисков.

Для надежного сопротивления лопаток прогибу необходимо обеспечить высокую прочность их соединения с ободом и телом диафрагмы (рис. 202 и 203).

Размеры отливки в местах, подлежащих обработке, должны иметь припуски, указанные в чертежах заготовок. До передачи на дальнейшую обработку в механический цех отливки должны быть очищены от формовочной земли, обрублены и термически обработаны.

Рис. 203. Бандаж цилиндрической формы рабочего аппарата для сварной диафрагмы (а) и направляющая лопатка диафрагмы (б) Обнаруженные в процессе механической обработки литейные дефекты (рыхлоты, раковины, трещины) могут завариваться по технологии, утвержденной главным металлургом и согласованной с отделом главного конструктора.

9.3. Требования к механической обработке диафрагм Из всех элементов диафрагм, образующих их конструктивные формы, наиболее ответственными являются сопловые каналы, при помощи которых диафрагма выполняет свое основное служебное назначение – является направляющим аппаратом. Допускаемые отклонения по шагам и размерам каналов указаны в табл. 48. Чистота обработки (шероховатость) профильных поверхностей каналов должна быть в пределах 0,32-0,63 мкм.

Одним из важнейших требований к механической обработке диафрагм является обеспечение строгой концентричности наружной и внутренней цилиндрических поверхностей диафрагмы между собой и относительно средней окружности каналов.

Эксцентричность средней окружности каналов, проверенная относительно отверстия диафрагмы, не должна превышать 0,5 мм.

Выходные кромки лопаток должны лежать в одной плоскости. Западание отдельных кромок не должно превышать 0,5 мм. Отклонение выходной кромки лопаток от радиального положения (или от заданного по чертежу) допускается на наибольшем диаметре ±0,4 мм, а в осевом направлении – ±0,2 мм.

Усредненные допуски на размеры каналов диафрагм Тип диа- Шаги каналов, мм Высота кана- Ширина гор- Суммарное 9.4. Типовые технологические процессы механической Сварная диафрагма (см. рис. 199) состоит из следующих основных частей: тела диафрагмы 1, обода 3, лопаток 2 и бандажных лент – внутренней 5 и наружной 4.

Процесс обработки сварной диафрагмы состоит из четырех основных этапов:

– обработка деталей под сварку;

– сборка бандажных лент с лопатками и сварка их между собой изготовление решеток;

– сборка под сварку деталей диафрагмы тела, обода, решеток, сварка диафрагмы и термическая обработка;

– механическая обработка после сварки.

Тело и обод диафрагмы поступают на сварку в виде двух половин (см. рис. 202). На этом же рисунке показаны припуски, оставленные для дальнейшей обработки после сварки. Наиболее ответственной и сложной операцией в изготовлении направляющего аппарата является пробивка фасонных отверстий в бандажах под сборку с направляющими лопатками (см. рис. 203).

Профиль фасонного отверстия в бандажах должен соответствовать профилю лопатки с круговым зазором 0,2 мм. Выполняются эти отверстия с помощью вырубного штампа (рис. 204). Поскольку прорубка отверстий осуществляется в прямой ленте (до загибки ее по радиусу), а размеры профиля даны для уже согнутых бандажей, то в профиль пуансона должны быть внесены соответствующие поправки, определение которых является наиболее сложным моментом в изготовлении штампа. Осуществляется это опытным путем в следующем порядке. Берут предварительно согнутый по указанному в чертеже радиусу образец бандажа длиной в один-два шага. В этом образце на электроимпульсном станке или слесарным способом выполняют отверстие требуемого размера и формы и подгоняют его по профилю лопатки. Затем образец бандажа выпрямляют и получают в нем профиль для лопатки, по которому изготавляют пуансон.

Устройство штампа должно предусматривать возможность корректировать шаг расположения окон для лопаток и учитывать поправки на усадку бандажей в процессе сварки. Для этого в конструкции штампа предусмотрены второй пуансон и подвижный фиксатор.

Работа штампа состоит в следующем. На матрицу 8 между направляющими планками 9 и 10 и сбрасывателем 7 устанавливают заготовку бандажной ленты и производят в ней пробивку отверстия для лопатки.

Штамп имеет два пуансона. Пуансон 1 является основным, он осуществляет пробивку фасонного окна для лопатки. Кроме того, в штампе имеется дополнительный пуансон, который пробивает в бандаже паз размером 10 мм, необходимый для фиксирования заготовки под пробивку следующего окна.

Пуансон 1, закрепленный в держателе 2, имеет непрерывное направление в процессе рабочего хода. В верхней части пуансон направляется разрезной втулкой 3, расчеканенной во втулкодержателе 4, а в нижней части – втулкой 5, прикрепленной винтами к сбрасывателю 7. Прижим материала к матрице осуществляется сильными пружинами 6. При такой конструкции продольный Рис. 204. Штамп для пробивки фасонных отверстий в бандажах 1 – пуансон; 2 – держатель; 3 – втулка разрезная; 4 – втулкодержатель;

5 – втулка; 6 – пружина; 7 – сбрасыватель; 8 – матрица; 9, 10 – направляющие планки;

11 – фиксатор; 12 – болт; 13 – винт регулировочный; 14 – индикатор изгиб пуансона исключается, что обеспечивает необходимые условия для точной пробивки толстых листов.

Настройка штампа на заданный шаг размещения профильных отверстий осуществляется посредством перемещения направляющей планки 10 (вместе с которой перемещается и фиксатор 11) при ослабленных болтах 12, осуществляемого вращением регулировочных винтов 13. Индикатор 14 указывает величину перемещения.

Первоначально пробивают профильные отверстия в заготовках бандажей, изготовленных из дешевой листовой стали марки Ст3, и определяют накопленную ошибку десятикратного шага (допуск ±0,3 мм). В случае необходимости производят соответствующую корректировку настройки перемещением планки 10. После достижения положительных результатов приступают к пробивке отверстий в штатных бандажах.

Пробивку профильных окон в бандажах производят на гидравлических прессах, что диктуется необходимостью в регулировании скорости пробивки.

Пробивка в данном случае осуществляется в лентах толщиной 6-7 мм при сравнительно тонком (в районе выходной кромки) пуансоне (около 4 мм).

При большой скорости движения пуансона, что обычно имеет место на эксцентриковом прессе, он часто ломается, хотя и изготовляют его из весьма прочной быстрорежущей стали Р18.

Повышения стойкости пуансона достигают за счет особой конструкции крепления пуансона в направляющей втулке (рис. 205), а также за счет сильного прижатия бандажной ленты вокруг пробиваемого отверстия.

Направляющая втулка состоит из верхней части, разрезанной на две половины 2 и 3, которые плотно вставлены и зачеканены во втулкодержателе 5.

Пуансон 6, плотно укрепленный в пуансонодержателе 7, находится в этой втулке и перемещается вместе с ней. Нижняя часть втулки, состоящая из двух половин 1 и 4, установлена и укреплена в сбрасывателе 8 и служит для направления пуансона во время его перемещения. Поскольку нижняя втулка вместе со сбрасывателем 8 с очень большой силой прижимает бандаж к матрице 9, то при пробивке окна происходит практически чистый срез, а не выдавливание материала. Это и облегчает условия работы пуансона.

Сборку под сварку бандажей с лопатками производят в специальном приспособлении (рис. 206). Приспособление имеет плиту 1, в заточке которой находятся три сменных полукольца 2, 3 и 4, образующие выточки для установки бандажей. Планки 5 и 6 служат для крепления в приспособлении бандажей, которые устанавливают ребрами паровыпуска вниз. Затем после прижатия бандажей к плите 1 в их отверстия заводят лопатки для проверки их радиального расположения по выходным кромкам. Одновременно регулируют западание лопаток в бандажах, которое не должно быть более 2 мм с каждой стороны.

В собранном направляющем аппарате (решетке сопел), не снятом с приспособления, производят прихватку лопаток к бандажам электросваркой.

Затем снимают решетку с приспособления и передают ее на сварку.

Сварку ведут с предварительным подогревом в печи до температуры 300-400 °С. В процессе сварки каждая лопатка обваривается по всему контуру профиля окна.

После сварки незамедлительно нагревают рабочий аппарат в печи до температуры 670-690 °С. Нагрев до этой температуры производят постепенно в течение часа с последующей выдержкой при заданной температуре не менее 30 мин. После термической обработки рабочий аппарат (решетку сопел) для медленного и равномерного охлаждения упаковывают горячим асбестовым полотном. После охлаждения аппарата до температуры 150-180°С его распаковывают.

Рис. 205. Направляющая втулка пуансона для пробивки фасонных 1, 4 – нижняя часть втулки; 2, 3 – верхняя часть втулки; 5 – втулкодержатель;

6 – пуансон; 7 – пуансонодержатель; 8 – сбрасыватель; 9 - матрица Рис. 206. Приспособление для сборки бандажей с лопатками под сварку:

Сборку решетки сопел с телом и ободом диафрагмы под сварку производят в приспособлении (рис. 207), которое состоит из плиты и зажимных устройств. Решетку сопел устанавливают в приспособление паровыпускной стороной вверх и к ней подводят тело и обод диафрагмы. Собранную таким образом диафрагму равномерно закрепляют прижимами к плите приспособления и соединяют электросваркой. Сварку ведут прерывистым швом длиной 50-60 мм последовательно со стороны паровыпуска и паровпуска (диафрагму с приспособления не снимают), для чего в плите приспособления предусмотрены окна соответствующих размеров. Это приспособление групповое: оно пригодно для сварки диафрагм нескольких типоразмеров, что обеспечивается соответствующей настройкой приспособления.

Предварительно сваренную прерывистым швом диафрагму освобождают из приспособления и подготовляют под окончательную сварку. Для этого между бандажами с двух сторон диафрагмы приваривают защитные кольца 7 (рис. 208), которые предохраняют выступающие части бандажей от деформации под действием усадочных сил.

Сварку диафрагм ведут с подогревом до температуры 350-400 °С.

Рис. 207. Приспособление для сборки диафрагмы под сварку Рис. 208. Схема распределения усадочных сил (напряжений) при сварке 1 — основные швы, соединяющие тело диафрагмы с рабочим аппаратом;

2 — диафрагма; 3 — внутренний бандаж; 4 — наружный бандаж;

5 – сварной шов, соединяющий обод диафрагмы с рабочим аппаратом; 6 — тело диафрагмы; 7 — защитное кольцо; Р1, Р2, Р3, Р4— направления усадочных сил Механическая обработка сварных диафрагм осуществляется в соответствии с групповым технологическим процессом, состоящим из следующих основных операций:

1. Карусельная (токарная): вырезка (раздельно в каждой половине диафрагмы) технологических защитных колец.

2. Контрольная (после сварки): измерение внутреннего диаметра решетки, высоты и ширины горла каналов, проверка суммарного проходного сечения.

3. Разметочная: разметка под обработку торцовых поверхностей и плоскостей разъема половин диафрагмы с базированием от паровыходных кромок лопаток и внутреннего диаметра каналов.

4. Фрезерная: фрезерование по разметке выступающих концов стыковых лопаток у разъема и плоскости разъема у верхней и нижней половин с припуском 2 мм от разметочной риски.

5. Карусельная: точение торцовой поверхности со стороны паровыхода (основной базирующей поверхности) с припуском 2 мм и внутреннего диаметра (центрального отверстия для прохода вала) с припуском 5 мм на диаметр.

6. Разметочная: разметка под окончательную обработку плоскостей разъема верхней и нижней половин диафрагмы с базированием разъема от выходных кромок стыковых лопаток (рис. 209); разметка должна обеспечить удовлетворительное сопряжение стыковых частей лопаток, допускаемое смещение стыка профиля лопаток в местах А – не более 1 мм.

7. Фрезерная: окончательное фрезерование плоскостей разъема обеих половин диафрагмы.

8. Разметочная: разметка под фрезерование продольных и поперечного шпоночных пазов на разъеме (см. рис. 199).

9. Фрезерная: фрезерование продольных и поперечного шпоночных пазов на плоскостях разъема двух половин диафрагмы.

10. Слесарная: припиловка и пришабривание плоскостей разъема с пригонкой, установкой и закреплением двух продольных и одной поперечной шпонок. Плотность прилегания плоскостей по разъему проверяется по краске и щупом (щуп толщиной 0,05 мм не должен проходить в зазор). В местах А (рис. 209) образовавшиеся ступеньки на профиле должны быть плавно опилены.

11. Карусельная: окончательное точение по чертежу, проверка установки по выходным кромкам лопаток и внутреннему диаметру сопел и проверка плотности прилегания обеих половин диафрагмы по разъему (щуп толщиной 0,05 мм не должен проходить в зазор).

12. Разметочная: разметка под сверление и фрезерную обработку всех отверстий, площадок под подвески и паза для центрирующей шпонки в нижней половине.

13. Сверлильно-фрезерная: (группа сверлильных и фрезерных станков и операций): окончательная (по чертежу) обработка всех отверстий, площадок, пазов.

14. Слесарная: испытание диафрагмы на прогиб по инструкции в присутствии контролера ОТК.

15. Слесарная: окончательное опиливание фасок, зачистка разъемов, нарезание мелких резьб, не выполненных при механической обработке.

16. Слесарная: наборка уплотнительных усиков в козырьки.

17. Карусельная: точение уплотнительных усиков в козырьках.

18. Слесарная: пригонка, наборка и закрепление уплотнений центрального отверстия; подготовка диафрагмы под контроль ОТК.

19. Контрольная: окончательный контроль диафрагмы в соответствии с требованиями чертежа.

Рис. 209. Схема сопряжения верхней и нижней половин диафрагмы 9.5. Типовые технологические процессы механической Типовой технологический процесс механической обработки литых диафрагм (см. рис. 197) состоит из следующих последовательно выполняемых операций:

1. Общая проверка двух частей диафрагмы и их разметка для предварительной обработки плоскостей разъема и одного базового торца со стороны паровыпуска.

2. Предварительная обработка торца обода (отдельно каждой половины диафрагмы) со стороны выхода пара для получения исходной опорной базы для обработки плоскостей разъема и последующей обдирки других поверхностей.

3. Предварительная обработка плоскостей разъема.

4. Предварительное точение (обдирка) со стороны входа пара двух частей диафрагмы в сборе.

5. Предварительное их точение с другой стороны в сборе.

6. Зачистка и исправление дефектов литья.

7. Термическая обработка для снятия внутренних напряжений.

8. Разметка для окончательной обработки плоскостей разъема.

9. Точение торцов обода со стороны выхода пара отдельно в каждой половине.

10. Окончательная обработка плоскостей разъема.

11. Разметка на плоскостях разъема пазов для шпонок и отверстий под установочные штифты и рымы, в зависимости от конструкции диафрагмы.

12. Фрезерование пазов, сверление отверстий и нарезание резьб на плоскостях разъема.

13. Слесарная обработка плоскостей разъема.

14. Окончательное точение диафрагмы.

15. Разметка для сверления отверстий под центрирующие штифты и фрезерования пазов и гнезд, служащих для установки и крепления диафрагмы в корпусе турбины.

16. Сверление и фрезерование указанных отверстий и пазов.

17. Обрубка и опиливание сопловых каналов и поверхностей направляющих лопаток.

18. Испытание диафрагм на прогиб.

19. Пригонка и установка лабиринтовых уплотнительных сегментов в пазы диафрагмы. Эта операция может производиться и до испытания диафрагмы на прогиб.

В соответствии с приведенной здесь типовой технологией механическую обработку литых диафрагм разделяют на три основных этапа. В первый этап входит предварительная механическая обработка, имеющая целью снять большую часть припуска для вскрытия дефектов литья, исправить или выбраковать деталь и подготовить ее к термической обработке. Второй этап включает в себя исправление дефектов литья и последующую термическую обработку для снятия внутренних напряжений. Третий этап состоит из окончательных механической и слесарной обработок.

Окончательное точение собранных половин литых диафрагм начинают со стороны выхода пара. Установку и закрепление диафрагмы производят в кулачках планшайбы карусельного станка.

Для проверки установки в радиальном направлении служит окружность, нанесенная разметкой. Установку в осевом направлении проверяют по проточенному торцу обода со стороны выхода пара и одновременно контролируют по выходным кромкам лопаток.

Исходной измерительной базой в осевом направлении служит плоскость (см. рис. 197), проходящая через выходные кромки лопаток. Однако эта плоскость неудобна для непосредственных измерений, и поэтому за измерительную базу принимают поверхность з, которую точат, выдерживая размер от паровыходных кромок лопаток.

Ниже приводится последовательность переходов при окончательном точении диафрагмы.

1. Точение поверхности и, за исключением части с размером 24,5 мм, зажатой в кулачках; диаметр 2085-0,2 мм измеряют раздвижной скобой.

2. Точение базового торца з с выдерживанием размера 10 мм от наиболее выступающих кромок лопаток. Для удобства работы их метят при разметке. Измерение обычно выполняют микрометрическим глубиномером.

3. Точение торца д до размера 6 мм от наиболее выступающих кромок лопаток ж.

4. Точение торца в. Контроль размера 35,5+0,1 мм производят предельной пластиной от линейки, установленной на торец з.

5. Точение галтели R =10 мм по шаблону с выдерживанием диаметра 992 мм.

6. Точение конусной поверхности l с выдерживанием диаметра 1372 мм и угла 35о. Конусная поверхность обтачивается широким резцом с наклоном режущей грани на необходимый угол и радиусом R =10 мм. Для измерения принимают шаблон на конус и раздвижную скобу.

7. Точение конусной поверхности г до сопряжения с ранее проточенными двумя галтелями радиусом R =10 мм.

8. Растачивание отверстия б. Для измерения применяют раздвижной микрометрический штихмас.

В последующие переходы входит точение паза а под сегменты лабиринтового уплотнения. Обработка этого паза производится аналогично обработке пазов в дисках турбины.

Не меняя установки диафрагмы, делают заточку на противоположном торце к (диаметры 912-992 мм) для контроля индикатором положения диафрагмы при второй установке.

Точение диафрагмы при второй установке начинают с торца л, при этом выдерживают размер 109,51 мм, затем переходят к точению торца к (120 мм) и галтели радиусом R =8 мм с применением фасонного резца и шаблона. Уступ торца контролируют глубиномером. При точении торца м измерение производят от поверхности л, в соответствии с разностью размеров (113,5 - 109,5 = 4 мм), мерными плитками и контрольной линейкой, устанавливаемой на торец м. После проточки торца приступают к точению галтелей и конических поверхностей, которые обрабатывают аналогично обработке таких же поверхностей на первой (на рисунке левой) стороне данной диафрагмы в сборе.

Среди ручных слесарных операций по обработке диафрагм наиболее ответственными являются рубка и опиливание стенок канала, образованных литой поверхностью. Для получения чертежной высоты канала и правильного его расположения со стороны выхода пара снимают припуск, оставляемый в отливке в пределах горла каналов (см. рис. 198). Для выполнения этой ответственной операции диафрагму сначала размечают. Из центра ранее нанесенной средней окружности лопаток (центр этот должен совпадать с осью диафрагмы) проводят риски двух окружностей указанными в чертежах радиусами: одну – на теле диафрагмы у начала лопаток и вторую – на ободе у конца лопаток. Эти риски могут быть сделаны резцом при чистовом точении.

Для разрубки применяют специальные зубила, имеющие специальную форму и профиль, а также напильники, которым иногда, также в зависимости от профиля канала, придают кривизну путем их изгиба в горячем состоянии, с последующей закалкой.

Указанные работы являются ответственными и трудоемкими, так как выполняются в весьма трудных условиях; для выполнения их требуется опытный и квалифицированный исполнитель.

9.6. Особенности обработки диафрагм с косым разъемом Назначение косых разъемов – избежать перерезания или свисания в разъем концевых лопаток каждой половины диафрагмы. Из чертежа диафрагмы (см. рис. 198) видно, что при выполнении этого условия плоскость разъема не может быть общей для левой и правой частей стыка (штриховая линия).

Исходной базой для разметки и обработки правой и левой частей разъема служит радиальная плоскость, проходящая через ось диафрагмы. След этой плоскости показан линией.

Основные требования к обработке косых разъемов следующие:

– прилегание по разъему должно быть паронепроницаемым;

– шаги лопаток у разъемов должны быть выполнены строго по чертежу;

– средняя окружность каналов не должна иметь овальности.

Последние два условия взаимосвязаны и практически трудно выполнимы, так как зависят от точности установки лопаточного аппарата при формовке диафрагмы в литейном цехе. При разметке диафрагмы под обработку разъемов стремятся получить правильную окружность за счет некоторого искажения шагов у разъема.

Обработка косых разъемов производится по разметке на продольнострогальных станках (рис. 210) с наклоном суппортов или на специальных фрезерных станках (рис. 211 и 212) с поворотными шпиндельными бабками.

Кромки лопаток диафрагмы со стороны выхода пара расположены не перпендикулярно к оси, как это бывает в большинстве других конструкций диафрагм, а наклонены на некоторый угол. Установка под разметку в данном случае выполняется с ориентировкой на точки кромок, расположенных на окружностях диаметром D1 и D2.

Предварительное точение каждой половины диафрагмы в отдельности производят на токарно-карусельных станках. Сначала точат торец 1, при этом контролируют размер К (см. рис. 198). Затем точат поверхность 2, тем самым обеспечивают размер Л. Поверхность 3 точат со второй установки детали с выдерживанием размера В. Размеры К, Л и В при предварительной обработке выдерживают, оставляя припуск по 3-4 мм на сторону.

Разметку плоскостей разъема для предварительной обработки ведут в следующем порядке:

– устанавливают каждую половину диафрагмы на разметочную плиту стороной выхода пара вверх;

– расцентровывают каждую половину диафрагмы, исходя из среднего диаметра каналов, и из найденного центра проводят окружности диаметрами D1 и D2 ;

– рассчитывают величину 6 от кромок лопаток, проходящих по окружности D1, проводят риску I-I с двух сторон каждой половины диафрагмы;

на окружностях диаметрами D1 и D2 откладывают размеры и размеры д и д1 от линии разъема до радиальной базовой плоскости, проходящей через ось диафрагмы по разъему цилиндра;

по найденным четырем точкам, по размерам д и д1 на окружностях D1 и D2 выносят на наружную цилиндрическую поверхность обода с диаметром D с двух сторон каждой половины диафрагмы линию II-II, лежащую на радиальной базовой плоскости, и проверяют ее совпадение с ранее найденной осью диафрагмы;

– через полученные точки пересечения линий I-I и II-II проводят риски под углом на наружных цилиндрических поверхностях обода двух половин диафрагм; эти риски служат для предварительной обработки плоскостей разъема с припуском 5-10 мм.

Рис. 210. Схема установки диафрагмы и настройки резцов для обработки косых плоскостей разъема на строгальном станке (положение половин Размеченные таким способом половины диафрагм поступают на обработку плоскостей разъема фрезерованием или строганием.

Для строгания на столе станка одновременно устанавливают обе половины диафрагмы по краям стола с ориентировкой от края стола по размеру в, который определяется по местным условиям (рис. 210) до рисок II-II (см. рис. 198). Обработка ведется двумя суппортами, повернутыми на определенный угол в противоположные стороны. Строгание плоскостей разъема производится с двух установок. При этом каждый суппорт строгает в обеих половинах А и Б (рис. 210)стыкующиеся между собой плоскости а1 и б1, а2 и б2.

Способ установки половин диафрагмы на фрезерном станке и настройка шпиндельных бабок для фрезерования наклонных плоскостей их разъемов состоит в следующем.

Рис. 211. Схема настройки фрезерных суппортов для обработки косых 1 – шаблон; 2, 3 – шпиндельные бабки; 4 – угольник; 5 – стол Сначала по шаблону 1 (рис. 211), лежащему на столе станка 5, устанавливают при помощи индикаторов необходимые углы поворота шпиндельных бабок 2 и 3. Для обеспечения правильного положения шаблона относительно плоскости стола применяют специальный угольник 4. Фиксируют настройку шпинделей и устанавливают первую половину диафрагмы стороной паровыхода вверх. За проверочные базы принимают плоскость стола и риски II-II (см. рис. 198). Затем фрезеруют деталь одновременно двумя фрезами (рис.

211), причем оставляют припуск для чистовой обработки 5-10 мм.

С этой же установки шпиндельных бабок производят обработку второй половины диафрагмы. Однако для получения более точного прилегания стыкующихся плоскостей при установке второй половины диафрагмы паровыходные кромки лопаток должны быть направлены в противоположную сторону, т.е. вниз. В этом случае каждая фреза будет обрабатывать в обеих половинах диафрагм стыкующиеся между собой плоскости разъема, и различие в углах наклона шпинделей и неточность их установки на точность сопряжения двух половин диафрагмы влиять не будут.

Для определения прочности и жесткости каждая диафрагма после полной механической обработки подвергается испытанию на прогиб (рис. 213) при определенной нагрузке, после чего решается вопрос о ее пригодности к использованию в турбине.

Испытание диафрагм на прогиб производят на специальном вертикальном гидравлическом прессе или при помощи особых гидравлических подушек. Испытанию подвергаются все диафрагмы при двукратной пробе на 100%-ную, а также двукратной на 150%-ную максимальную паровую нагрузку Q на площадь диафрагмы. В особых случаях диафрагмы испытывают на 200%-ную максимальную нагрузку. Одновременно проводится испытание двух половин без направляющих шпонок, предохраняющих половины диафрагм от смещения в осевом направлении. Испытание одной половины без другой, парной с ней, не разрешается.

Для проведения испытаний диафрагмы требуется наличие следующих данных: 1) расчетной нагрузки; 2) величины нагрузки при 100 и 150% от нагрузки пара; 3) величины радиуса расположения сосредоточенной нагрузки на диафрагму; 4) радиуса расположения середины опор для установки диафрагмы на прессе; 5) расчетных величин прогибов при 100 и 150%-ных нагрузках.

При испытании диафрагму 4 устанавливают на стойках 6, расположенных на столе пресса 11, по радиусу, равному среднему радиусу обода диафрагмы.

Между ободом и стойками прокладывают опоры 5. Для установки диафрагм диаметром до 1500 мм используют четыре стойки, свыше 1500 мм шесть стоек. По всей окружности приложения нагрузки на размер б устанавливают стальные отшлифованные одинаковой высоты (20-30 мм) прокладки 2, расположенные на расстоянии 30-40 мм одна от другой. Для равномерного распределения нагрузки, передаваемой от пресса через детали 10, 9, 1, 12 и 13, между прокладками 2 и испытываемой диафрагмой помещают прокладки 3 из твердой резины, толщина которых должна быть равной толщине прокладок 2. Накладывание прокладок 2 на конические или переходные поверхности тела диафрагмы не допускается. Нормально прокладки должны располагаться по окружности и отстоять от наружной окружности обода диафрагмы на расга стоянии б с учетом следующих соотношений: б а =, откуда б= + а. Практически прокладки 2 и 3 располагают по несколько большему или меньшему радиусу из-за наличия на теле диафрагмы конических или переходных поверхностей. Естественно, что в этих случаях величина б Рис. 212. Двухсуппортный фрезерный станок для обработки косых разъемов диафрагм Рис. 213. Схема испытания на прогиб на гидравлическом прессе будет отличаться от расчетной и станет, например, равной l. В соответствии с этим необходимая для испытания нагрузка Q, которую предусматривалось приложить на определенном диаметре, должна быть пересчитана из условия 100%-ной нагрузке; Q2 = 1,5 Q – для испытания при 150%-ной наla грузке.

После установки диафрагмы на столе пресса перпендикулярно к поверхности диафрагмы устанавливают двенадцать индикаторов 7, укрепленных в универсальных штативах 8. Шесть из них располагают у отверстия диафрагмы и остальные шесть – по меньшему радиусу лопаток. Показания всех индикаторов настраивают на нуль с натягом приблизительно 0,4-0,6 мм.

Испытание считается удовлетворительным, если показания индикаторов при заданной нагрузке не изменяются от одного испытания к другому. В противном случае необходимо выяснить причину изменения прогибов, устранить ее и провести повторные испытания. Если показания индикаторов будут при повторных нагружениях снова различными, то испытание прекращают и вопрос о необходимости и порядке дальнейшего проведения испытаний передают для решения главному конструктору.

9.8. Типовые технологические процессы механической Сопловые аппараты в паровых турбинах высокого давления с регулирующей ступенью состоят из комплекта сегментов сопел, пар к которым поступает от регулирующих клапанов. Весь сопловой аппарат состоит из четырех сегментов, установленных в свои сопловые коробки, соединенные с соответствующими регулирующими клапанами.

Для турбин, имевших относительно низкие параметры пара, сегменты изготовлялись наборными, т.е. составленными из отдельных лопаток. В турбинах высокого давления для создания полной герметичности отдельных каналов заводы стали применять сварные или литые сегменты сопел, однако литые конструкции оказались менее точными, чем фрезерованные, вследствие чего они не получили широкого распространения.

Сварной сегмент сопел одной из сопловых коробок турбины высокого давления (рис. 214) состоит из собственно сегмента 1, вставок 2 и обода 3.

Детали сегментов, работающие при температуре пара до 500° С, обычно изготовляют из стали марки 1X13; при более высоких параметрах пара (до 535° С) – из стали 1X11МФ, а при температурах до 565° С – из стали 15Х12ВМФ. Заготовками для деталей сегмента сопел являются поковки в виде секторов кольца с припусками по 5-8 мм на сторону.

Рис. 214. Сегмент сопел первого клапана паровой турбины ВПТ-25-3:

Типовой технологический процесс обработки сегмента (деталь 1) состоит из следующих операций:

1. Токарная: точение окончательно по чертежу. Поверхности, определяемые диаметрами 910 и 812 мм, точить с точностью по С3 и А3, что дает возможность использовать их в качестве баз для дальнейшей обработки диаметра.

2-3. Разметка и фрезерование поверхностей Д и Е.

4. Слесарная зачистка после точения и фрезерования.

5. Разметка каналов: начинается с разметки на торцовой плоскости со стороны паровыхода радиальных осевых рисок, расположенных относительно друг друга под углом 8°18'. Затем с помощью накладных шаблонов, ориентированных на радиальные риски, размечают контуры каналов с учетом скоса 10 мм и обнизки на выходных кромках в размер 15 мм на диаметре 948 мм.

6. Фрезерование каналов предварительное, с припуском от разметки по контуру 3 мм и по глубине 2 мм. Выполняется эта операция пальцевой фрезой на вертикально-фрезерном станке при помощи специального приспособления;

сегмент при этом устанавливается наклонно с учетом скоса у дна каналов, что обеспечивается клином, помещенным под основание приспособления.

7. Слесарная: опиливание острых кромок и заусенцев после фрезерования кналов.

8. Фрезерная чистовая: окончательная обработка каналов по контуру и глубине с выдерживанием размеров 17, 22 и 27 мм. Операция выполняется на специально приспособленных станках с механическим копированием или на электрокопировальных станках. Контур каналов контролируется шаблонами.

При обработке на станках с механическим копированием на последующую слесарную опиловку оставляются припуски: по контуру до 0,15 мм и по глубине до 0,5 мм. Более точное копирование обеспечивается при использовании электрокопировальных станков, после которых на последующую слесарную зачистку оставляются припуски: по контуру до 0,1 мм, по глубине паза до 0,3 мм.

9. Слесарная: опиливание каналов по шаблону до получения установленных чертежом размеров и класса чистоты поверхности.

10. Разметка фасок 5,5 45° во всех каналах и контура стыковых поверхностей сегмента Д и Е.

11. Фрезерование обнизок на выходных кромках в размер 15 мм на диаметре 948 м, фасок 5,545° во всех каналах и контуров Д и Е.

12. Слесарная: пригонка вставок к сопловым каналам и сборка их в приспособлении (рис. 215) под прихватку; освобождение из приспособления после прихватки. Основная задача сборки — обеспечить заданную высоту каналов. С этой целью в приспособлении предусмотрены дистанционные планки.

На ТМЗ вставки выполняют не отдельными элементами, а в виде цельного бандажа, аналогично бандажу сварных диафрагм (рис. 213, а). Обработку окон ведут на электроимпульсных станках модели 473 графитовым электродом с использованием специального делительного приспособления.

13. Сварочная: прихватка электросваркой бандажей или вставок (при выполнении бандажа из отдельных элементов) к сегментам.

14. Сварочная: приварка вставок к сегментам. Сварка выполняется с подогревом до температуры 300-350° С.

15. Термическая обработка: отпуск для снятия внутренних напряжений перед механической обработкой.

16. Токарная: точение после сварки по диаметру 954 мм (рис. 214) заподлицо с ранее обточенной поверхностью.

17. Слесарная: опиловка и пригонка обода под приварку и сборка сегмента с ободом под прихватку обода; снять с приспособления после прихватки.

18. Сварочная: сварка окончательная с подогревом до 300-350° С.

19. Термическая обработка после сварки.

20. Токарная: окончательное обтачивание по чертежу.

Рис. 214. Схема приспособления для сборки под прихватку электросваркой 1 – корпус приспособления; 2 – штырь скобы; 3 – скоба; 4 – сегмент, собираемый со вставками; 5 – планка дистанционная на размер а высоты каналов со стороны паровхода; 6 – болт для прижима вставки к сегменту; 7 – траверса; 8 – вставка; 9 – планка дистанционная на размер б со стороны паровыхода; 10 – чека

10. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

УПЛОТНЕНИЙ

10.1. Назначение и конструкция уплотнений Уплотнения разделяются на концевые и промежуточные. Концевые уплотнения предназначены для ограничения протекания пара из турбины наружу в местах выхода вала из цилиндра, при превышении давления пара в цилиндре над атмосферным, а также предотвращения засоса воздуха в цилиндр в местах вакуума. Промежуточные уплотнения устанавливают в расточках диафрагм для ограничения перетекания пара из ступени с более высоким давлением в ступень с более низким давлением. Типовые конструкции уплотнений показаны на рис. 216. Широкое распространение в турбинах получили "елочные" уплотнения (рис. 216, а), показанные в сборе на рис. 217. Такие уплотнения, имея меньшую длину, чем уплотнения других типов, создают эластичную систему, допускающую значительные осевые перемещения Н и К при весьма малых радиальных зазорах П.

«Елочные» уплотнения состоят из сегментов 3, вставленных в обойму 1, и гребенчатой втулки 4, насаживаемой на вал ротора 5. Сегменты заводятся в Т-образные кольцевые пазы обойм и прижимаются к выступам обойм плоскими пружинами 2. Обойма, состоящая из двух половин, устанавливается в корпус уплотнения 6 или в цилиндр с выступом по размеру А.

Втулка 4 насаживается на вал горячей посадкой с натягом 0,2-0,3 мм и дополнительно стопорится шпонками. Уплотнительные кольца составляются из четырех или шести сегментов в следующих вариантах: из двух сегментов с центральными углами 115° и двух по 65° или из двух сегментов с углами по 65° и четырех по 57,5°. Это дает экономию металла в результате целесообразного раскроя колец.

Точность осевой установки обоймы относительно ротора по зазорам Н и К обеспечивают за счет подрезания (по замерам с места) припусков в местах а. Регулирование радиального зазора П производят протачиванием гребешков втулки 4 или подшабриванием заплечиков у сегментов в местах д.

Уплотнения с насадными гребенчатыми втулками удовлетворительно работали при температурах пара до 475 °С. В высокотемпературных турбинах при такой конструкции наблюдалось ослабление посадки втулок на вал, что вызывало вибрацию ротора, полное разрушение лабиринта и прогиб вала. Поэтому в современных конструкциях концевых и промежуточных уплотнений ВД (рис. 216, б), а также в переднем и промежуточных уплотнениях НД (рис.

216, в) выступы выточены непосредственно на валу турбины.

В одновальной турбине 800 МВт ЛМЗ концевые уплотнения роторов ВД и СД, а также внутреннее уплотнение ВД имеют лабиринтовую конструкцию и состоят из усиков толщиной 0,3-0,4 мм, завальцованных в канавки на роторе (рис. 216, д), и гребенчатых колец, установленных в обоймах статора.

Рис. 216. Типовые конструкции уплотнений:

а-д – типы уплотнений; 1 – сегмент; 2 – обойма; 3 – гребенчатая втулка; 4 – пружина Рис. 217. Лабиринтовое уплотнение «елочного» типа:

1 – сегмент; 2 – обойма; 3 – гребенчатая втулка; 4 – плоская пружина; 5 – вал ротора Концевые уплотнения роторов НД прямоточные (рис. 216, г). Такие уплотнения полностью исключают возможность задеваний при относительных смещениях ротора.

В уплотнениях диафрагм всех ступеней турбины применяются кольца с усиками, вставленными в соответствующие пазы диафрагм (рис. 216, в). В цилиндрах высокого и среднего давления усики вытачиваются заодно с кольцами, а в цилиндрах низкого давления латунные усики зачеканиваются в стальные кольца.

10.2. Применяемые материалы и технические "Елочные" кольца (рис. 216, а) изготовляются из нержавеющей стали.

Уплотнительные кольца цилиндров высокого давления (рис. 216, б) изготовляются из стали, а усики для них – из монель-металла. Уплотнительные кольца цилиндров низкого давления (рис. 216, в) изготовляются из стали Ст3, а наборные усики – из лент монель-металла.

В промежуточных уплотнениях цилиндров низкого давления последних ступеней кольца изготовляются из стали Ст3, а усики – из латуни Л68.

Пружины 2 (рис. 217) для применения в области высоких температур изготовляются из стали ХН35ВТ, а для применения в области умеренных и низких температур — из нержавеющей стали 3X13 и 4X13.

Усики ножевых уплотнений для работы при невысоких температурах могут быть изготовлены из нейзильбера и нержавеющей стали, например 2X13, а для работы в современных высокотемпературных турбинах – из аустенитной жаростойкой стали, например Х18Н10Т.

Основные технические требования к изготовлению уплотнительных колец следующие: 1) перед окончательной обработкой заготовку необходимо отпустить при температуре 550-600 °С; 2) после разрезки кольца каждый сегмент по плоскости разреза должен иметь припуск 0,5 мм на сторону; 3) сегменты должны быть пригнаны шабрением или шлифованием впритык без зазора; 4) концентричность цилиндрических поверхностей следует выдерживать с точностью до 0,04 мм; 5) толщину усиков следует выдерживать с точностью до 0,05 мм; 6) чистота обработки должна соответствовать Rz =20 мкм.

10.3. Типовой технологический процесс изготовления Схема типового технологического процесса изготовления уплотнительных колец «елочного» типа показана на рис. 218. Заготовкой для колец служит стальная поковка на четыре-десять колец с прошитым отверстием, которую обрабатывают предварительно с припуском 3 мм на сторону и подвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений.

Рис. 218. Схема обработки елочных колец:

а – ф – последовательность переходов После этого производят окончательную обработку заготовки снаружи и внутри, а затем прорезают «елочные» усики.

На схеме приведена последовательность обработки «елочного» кольца для образования усиков. Обработку ведут ступенями. Глубину ступеней определяют по нониусу или по упорам станка. Размеры усиков и заплечиков проверяют предельными калибрами. После окончания обработки одной стороны кольца производят врезание в материал до 3-го усика (рис. 218, м) и затем кольцо отрезают от заготовки. Толщина отрезанного кольца должна быть равна максимальной длине усиков плюс 1 мм припуска.

Далее обрабатывают вторую сторону кольца, причем для удобства измерения посадочного размера 12 0,,12 Т-образного профиля (рис. 218, с), целесообразно во всех заготовках прорезать паз шириной и глубиной 6 мм (рис.

218, н). При токарной обработке второй стороны уплотнительных колец возникают большие затруднения в их закреплении. По своей конструкции кольца не являются жесткими и при малейшем пережиме деформируются, что приводит к овальности и другим погрешностям. Для устранения деформаций в процессе обработки колец в качестве приспособлений применяют жесткие оправки с посадочными выемками. Уплотнительные кольца устанавливают в посадочные выемки оправок с напряженной или тугой посадкой. Натяг, образующийся при посадке, создает большие силы трения, удерживающие кольцо от проворачивания в процессе точения. Для облегчения выбивки колец из оправки, а также для промера их толщины на оправке имеются диаметрально противоположные вырезы.

Недостатком крепления колец силой трения является необходимость точения наружного диаметра колец с высокой степенью точности. В противном случае оправку придется перетачивать. Попытка создать приспособления с зажимом колец болтами и планками успеха не имела. Крепление колец болтами нерационально, так как занимает много времени, а выступающие болты и планки весьма неудовлетворительны с точки зрения техники безопасности и мешают в работе.

Цанговые приспособления, которые применялись вместо жестких оправок, оказались очень сложными в изготовлении и ненадежными в работе.

Кроме того, их трудно настраивать и выверять при установке. Количество таких приспособлений определяется количеством колец, находящихся в производстве. Вследствие этого требуется изготовлять большое количество сложных и громоздких приспособлений, что, в свою очередь, усложняет организацию и обслуживание производства, приводит к большим непроизводительным затратам рабочего времени.

В крупносерийном производстве для точения колец целесообразно применять мембранные приспособления с быстросменными колодками, которые можно перетачивать на месте по размеру колец. Это упрощает установку и выверку самих приспособлений. Освобождение деталей осуществляется при помощи пневматических устройств, однако в мелкосерийном производстве уплотнительных колец жесткие оправки с креплением в них обрабатываемых колец силой трения оказались самыми надежными и рациональными.

Передовые токари турбиностроительных заводов разработали новую весьма эффективную технологию точения «елочных» уплотнений последовательными переходами. Раньше глубина прорезки и диаметральные размеры выемок и ступеней определялись по упорам и концевым мерам; на настройку упоров требовалось дополнительное время. Теперь обработку «елочных» усиков производят методом последовательных переходов. Глубина прорезки выемок и диаметральные размеры ступеней определяются при помощи делений лимба на суппорте станка. Радиальные размеры усиков проверяются скобами или жесткими штихмасами, в зависимости от габаритов и профиля колец. Выемки между усиками прорезаются вначале прямыми резцами, а оставшийся мм припуска прорезают закругленным фасонным резцом. Размер 12 0,,12 (рис. 217, с) проверяют специальными скобами или резьбовым микрометром со вставными ножками.

Разрезку колец разных типов на сегменты производят в приспособлении (рис. 219), которое предохраняет «елочные» выступы от повреждений. Сегменты разрезают с припуском 0,5 мм на сторону.

Рис. 219. Приспособление для разрезки колец:

1 – корпус; 2 – установ; 3 – 5 – установочные кольца; 6 – рым; 7 - прихват После разрезки сегментов на отдельные части плоскости их торцов отклоняются от радиальных размеров и на их поверхностях остаются глубокие риски от работы фрезы. Поскольку при наборе сегментов, при установке их в турбину между торцовыми плоскостями допускается зазор не свыше 0,05 мм, требуется пригонка торцовых плоскостей по шаблону. Их обычно опиливают и шабрят.

Одно из приспособлений для механизации слесарной пригонки сегментов показано на рис. 220. Оно устанавливается на верстаке и состоит из основания 6 с точными направляющими для подвижного стола 8. Упоры 3 и 4 определяют положение обрабатываемого сегмента 9 относительно шлифовального круга 2. Упор 4 подвижный, что обеспечивает возможность перестройки приспособления в зависимости от диаметра шлифуемых сегментов.

Для облегчения перемещения по направляющим стол установлен на шариках 5, уложенных в пазы основания и удерживаемых сепараторами. От попадания пыли направляющие и шарики предохраняются щитками 7. Шлифовальный круг закрепляется непосредственно на валу электродвигателя 1. При пригонке слесарь прижимает сегмент руками к упорам 3 и 4 и при этом перемещает стол с сегментом относительно шлифовального круга, постепенно подвигая сегмент к кругу на глубину шлифования.

Рис. 220. Приспособление для шлифования торцовых плоскостей 1 – электродвигатель; 2 – шлифовальный круг; 3, 4 – упоры; 5 – шарики;

Обработка колец с наборными усиками (см. рис. 216, б, в) на первых операциях, включающая и токарную обработку, идентична обработке колец «елочного» типа. После точения обработка колец ведется в следующей последовательности: 1) установка и зачеканка усиков; 2) точение усиков в размер после зачеканки; 3) разрезка кольца на сегменты; 4) пригонка торцовых плоскостей по шаблону.

При изготовлении уплотнений ножевого типа усики запрессовывают непосредственно в вал ротора или во втулку, которую напрессовывают на вал, или в уплотнительные обоймы, устанавливаемые в виде двух половин в корпус турбины. Первые две конструкции более технологичны, так как у них отсутствует плоскость разъема, а заготовки усиков выполняются не в виде полуколец, а в виде ленты с необходимым профилем поперечного сечения (см. рис. 216, г, д), завитой в винтообразную спираль требуемого диаметра с большим количеством витков.

Заготовки усиков отрезают от листа в виде прямых полос и затем на специальном полуавтомате загибают в U-образный профиль и свивают в спираль необходимого диаметра. При сборке уплотнений от спирали отрезают с небольшим запасом куски, равные длине окружности паза. Отрезанную заготовку заводят в паз на валу ротора или во втулке. Внутрь U-образного сечения заготовки усика заводят уплотнительную проволоку, которую расчеканивают для получения необходимой плотности соединения. Для расчеканки используется специальная широкая оправка в виде зубила с особыми зубчиками на рабочей части, с помощью которой зачеканка усиков осуществляется вручную, или эта операция выполняется на токарном станке с помощью специальной роликовой оправки, закрепляемой в суппорт. Сила нажатия ролика может быть отрегулирована за счет пружинного устройства, вмонтированного в оправку.

РАЗДЕЛ 5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ

КОНДЕНСАТОРОВ

1. НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ И СОСТОЯНИЕ

ПОСТАВКИ КОНДЕНСАТОРОВ

1.1. Назначение и конструкция конденсаторов Теплообменным аппаратом (теплообменником) называется устройство, в котором происходит передача теплоты от одной среды к другой.

Среды, участвующие в теплообмене, называются теплоносителями. Теплоноситель, отдающий теплоту и имеющий более высокую температуру, называется первичным, а воспринимающий теплоту теплоноситель с более низкой температурой называется вторичным.

Передача теплоты может осуществляться при непосредственном контакте обоих теплоносителей либо через твердую поверхность, разделяющую среды. По этому признаку теплообменные аппараты соответственно подразделяются на смешивающие и поверхностные.

Понижение параметров пара за турбиной обычно осуществляется до давления, ниже барометрического, для чего необходимо обеспечить конденсацию отработавшего в турбине пара. Этой цели и служит конденсационная установка, которая кроме вышеуказанного назначения обеспечивает также получение чистого конденсата для питания парогенератора, замыкая тем самым цикл ПТУ.

В современных паровых турбинах применяются поверхностные конденсаторы.

На рис. 221 показана конструкция конденсатора К2-1400-1 турбины Т-250/300-240-2 ТМЗ. Конденсатор расположен поперек оси турбины, приварен к ее выходному патрубку и дополнительно опирается на пружинные опоры. Основные трубные пучки 3 размещены симметрично относительно оси турбины; компоновка трубок в пучке ленточная с треугольной разбивкой. Воздухоохладитель 6 выделен в самостоятельный пучок (с помощью направляющих щитов по паровой стороне конденсатора). Конденсатор двухпоточный, двухходовой; перегородки 7 в передних водяных камерах делят трубный пучок на две части таким образом, что трубный пучок воздухоохладителя 6 охлаждается первым ходом воды.

Встроенный трубный пучок 4 расположен на оси конденсатора, имеет свои водяные камеры и индивидуальный отсос воздуха. Разбивка также треугольная. Основные трубные доски конденсатора общие как для основного трубного пучка, так и для встроенного. Встроенный трубный пучок однопоточный, четырехходовой по воде. Корпус конденсатора цельносварной с приваренными водяными камерами. Фланцевые соединения предусмотрены только на крышках водяных камер.

Рис. 221. Конденсатор К2-1400-1 турбины Т-250/300-240-2 ТМЗ (вид сбоку со снятыми крышками основной водяной камеры и камеры встроенного пучка у половины конденсатора):

1 – корпус ЦНД; 2 – встроенный ВНД; 3 – основной трубный пучок; 4 – встроенный трубный пучок; 5 – конденсатосборник; 6 – воздухоохладитель; 7 – перегородка В зависимости от мощности турбины и, следовательно, габаритов конденсатора они могут поставляться заводом-изготовителем полностью собранными, секциями с установленными и развальцованными трубками или отдельными частями.

Чаще всего корпуса конденсатора поставляют четырьмя отдельными частями с собранными и приваренными опорами и укомплектованными трубными досками, перегородками. Конденсаторные трубки и некоторые другие детали и сборочные единицы поставляются россыпью. При изготовлении корпуса конденсатора на заводе должны быть выполнены следующие технические требования, контролируемые при изготовлении частей, контрольной сборке и обеспечивающие собираемость конденсатора из отдельных частей при монтаже.

Стыки под сварку нижней части с верхней должны совпадать по всему периметру накладываемого при монтаже шва. В целях обеспечения соосности отверстий в трубных досках и перегородках на разных местах трубных досок производится контрольная установка конденсаторных трубок. Положения отверстий для присоединения трубопроводов размечаются, и контуры их накерниваются для того, чтобы при монтаже произвести вырезку отверстий. Торцовые поверхности горловин, по периметру которых при монтаже будет осуществлена сварка корпуса конденсатора с корпусными деталями выхлопных частей ЦНД, должны находиться в одной плоскости, а периметры горловин и периметры присоединительных стыковых поверхностей указанных корпусов и корпусных деталей должны совмещаться. Выполненные на заводе электросваркой швы контролируются на механическую прочность по образцам и осмотром, а на плотность – с помощью мелокеросиновой пробы. Производственное объединение "Уральский турбинный завод" (бывший «Турбомоторный завод») поставляет на монтаж полностью собранные конденсаторы турбин мощностью до 100 МВт включительно, а для турбин мощностью свыше 100 МВт поставка конденсатора осуществляется в виде секций с установленными и развальцованными трубками.

Также в полностью собранном виде поставляет конденсаторы для своих турбин и КТЗ.

Технологические процессы сборки конденсаторов, вальцовки трубки изложены в соответствующих главах учебного пособия.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МЕХАНИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ЧАСТЕЙ КОНДЕНСАТОРА

Корпусы конденсаторов обычно изготовляют сварными. Технологический процесс состоит из следующих этапов: раскрой листов, из которых сваривают корпус; обработка деталей под сварку; сборка деталей в сборочные единицы, их сварка; обработка поверхностей сварной конструкции.

Заготовки листовых деталей самого корпуса, поковки деталей опор, заготовки крышек, патрубков и других деталей, составляющих корпус, изготовляются из стали марки СтЗ. Механической обработке подвергаются отдельные заготовки деталей перед сваркой основных сборочных единиц, а повторной – некоторые поверхности деталей после их сварки в сварную конструкцию.

Сварная заготовка водяной камеры сначала размечается, затем со стороны соединения с крышкой обрабатывается по торцу. Отверстия для скрепления болтами в камере могут быть просверлены по кондуктору либо непосредственно по отверстиям крышки, заранее просверленным в ней. В последнем случае крышка устанавливается по разметочным рискам и прикрепляется к камере технологическими планками.

Заготовка крышки водяных камер проверяется разметкой, после этого обрабатывается по торцу. Отверстия в крышках сверлятся на горизонтально-расточных или радиально-сверлильных станках по кондуктору или по разметке.

У заготовки патрубка со стороны, обращенной к трубопроводу, до ее сварки с корпусом обрабатывается торец и разделывается кромка под сварку, если патрубок соединяется с трубопроводом сваркой, или обрабатывается торец фланца, и в нем по разметке сверлятся отверстия, если соединение патрубка с трубопроводом осуществляется при помощи фланца.

Корпусы конденсаторов турбин средней и малой мощностей обрабатываются и в собранном виде. В конструкциях, в которых крепление с турбиной производится не сваркой, а болтами, у собранного конденсатора обрабатывается торец присоединительного фланца, и во фланце сверлятся отверстия. Под чистовое подрезание оставляется припуск 5 мм. Сверление производится по кондуктору или по разметке.

2.2. Обработка трубных досок и перегородок Трубные доски и перегородки теплообменных аппаратов энергетического оборудования представляют собой листовые детали толщиной от 12 до 200 мм и более. Их боковые поверхности ограничиваются цилиндрическими либо другими, в том числе и сложной формы, поверхностями.

В значительных пределах меняются габаритные размеры трубных досок, определяющие их площадь. Доски с цилиндрической поверхностью изготавливаются в пределах диаметральных размеров до 2500-3000 мм, а наиболее крупные трубные доски вписываются лишь в площадь с размерами 50005000 мм. Отличительной конструктивной особенностью деталей является наличие очень большого, доходящего до 10000-12000, числа отверстий относительно небольшого диаметра, расположенных рядами в шахматном порядке.

Параметр шероховатости поверхности гладких отверстий определяют в интервале от Rz = 20 до Ra = 2,5 мкм. В атомном энергомашиностроении требования к шероховатости поверхности отверстий повышены до Ra = 2,5 мкм и даже до Ra = 0,63 мкм. Допуск на смещение осей отверстий одного ряда, а также соседних рядов должен находиться в пределах ±0,5 мм. Важным в конструкциях трубных досок большой толщины является сохранение перпендикулярности оси отверстий к торцовым поверхностям. Смещение центра отверстия со стороны выхода относительно центра со стороны входа не должно превышать 0,15-0,2 мм на 100 мм толщины доски.

Трубные доски конденсаторов паровых турбин изготовляются из углеродистых сталей, чаще всего из стали СтЗ. В атомной энергетике применяются жаропрочные и кислотоустойчивые стали.

Заготовки трубных досок вырезаются из листового проката методом кислородно-ацетиленовой огневой резки. Доски из материалов, которые нельзя обрабатывать указанным способом, вырезаются плазменной резкой.

Трубные доски больших размеров свариваются из листовых заготовок. Подготовка под сварку заключается в разделке кромок на кромкострогальных или продольно-строгальных станках. После сварки швы зачищаются.

До сверления трубные доски небольших толщин и перегородки обрабатываются пакетами по боковой поверхности. Доски, имеющие цилиндрическую форму боковой поверхности, точатся на токарно-карусельных станках, трубные доски с другой формой боковой поверхности после предварительной разметки фрезеруются по контуру. Часть трубных досок обрабатывается и по торцовым поверхностям. Эта операция также выполняется на токарно-карусельных станках.

Обработка отверстий в трубных досках во всех случаях связана с необходимостью выполнения переходов сверления, зенкерования, зенкования фасок. При обработке отверстий с параметром шероховатости свыше Rz = 20 мкм становится необходимым развертывание. В некоторых случаях с одной из сторон растачивается полость большего диаметра или канавка.

Обработка отверстий связана с операциями сверления, зенкерования и зенкования фасок, а в некоторых случаях и с развертыванием. Эта работа ранее производилась на радиально-сверлильных станках по разметке или кондукторам. Трубные доски в пакете устанавливали на стол станка и через кондуктор сверлили места установки трубок. Затем кондуктор снимали и производили окончательную обработку отверстий под трубки. Аналогично обрабатывали и трубные перегородки.

В настоящее время на турбостроительных заводах трубные доски и перегородки больших размеров сверлят на специализированных станках модели ЛР-193 с позиционным устройством ЧПУ, с десятью сверлильными головками и горизонтальным расположением осей шпинделей. После установки и закрепления пакета трубных досок или перегородок станок в автоматическом режиме по программе выполняет сверление отверстий в горизонтальном направлении на величину настроенного горизонтального шага. При переходе к новому горизонтальному ряду отверстий пакет перемещают на новую позицию. Если сверление отверстий производится в пакетах большой толщины, то осуществляется периодический отвод стружки путем вывода сверл.

Последующие за сверлением процессы зенкерования, развертывания отверстий и зенкования фасок выполняют на крупногабаритных радиально-сверлильных станках, где возможна установка деталей большой площади и значительной массы.

Зенкование фасок отверстий в трубных досках – трудоемкая операция. Разработан специальный автомат для зенкования фасок. Автомат представляет собой малогабаритное устройство, перемещающееся в автоматическом режиме по поверхности доски в соответствии с расположением отверстий. Механизм, приводящий в движение режущий инструмент, выполняет зенкование фасок. Переход с одного ряда отверстий на второй производится также в автоматическом режиме. Внедрение автомата на турбостроительных заводах позволит повысить производительность труда, сократить вспомогательное время, затрачиваемое на перемещение сверл.

Эффективность, надежность, долговечность работы теплообменного аппарата в основном определяется трубками. В конденсаторе паровой турбины К-300-240 установлено до 20000 конденсаторных трубок. Чаще всего трубки имеют прямолинейную форму, но в современных теплообменниках, например в атомной энергетике, они изгибаются до получения пространственно сложной формы.

В целях интенсификации теплообмена могут применяться профильные витые трубки. Эти трубки изготавливаются из обычных гладких труб на специальных приспособлениях прокатных станов методом планетарной обкатки. После такой обработки на поверхности трубки возникает дискретное чередование выступов и впадин, расположенных по винтовой линии.

Трубки в зависимости от условий работы изготовляются из цветных металлов и сплавов — меди, латуни разных марок, медноникелевых сплавов, алюминия и его сплавов и др. Широкое применение в качестве материала для трубок получила нержавеющая сталь аустенитного класса.

Для пресной охлаждающей воды применялись и применяются трубки из латуни Л68. ПОТ ЛМЗ для своих турбин мощностью 200 и 300 МВт применяет трубки из медноникелевого сплава МНЖМц5-1-0,8. Трубки конденсаторов турбоустановок, работающие в среде соленой забортной морской воды, изготавливаются из мельхиора МНЖМцЗО-0,8-1.

Технологический процесс изготовления прямых трубок составляет только часть процесса изготовления трубок более сложной формы.

Изготовление трубок связано с выполнением следующих групп операций: расконсервации заготовок; “входного” контроля, повторяющего часть процесса контроля на заводе-поставщике трубчатых заготовок; повторных механических испытаний; механической обработки; гибки; гидравлического и иных видов испытаний; сушки и консервации. Поверхности трубчатых заготовок осматриваются: наружные – визуально, внутренние – также визуально с помощью светового экрана.

Световой экран – это помещенные в отражатель источники света, закрытые для получения рассеянного света матовым стеклом. Обзор освещенного канала трубчатой заготовки, направленной на освещенный экран, позволяет обнаружить в ней наличие раковин, трещин, отслоений.

Для проверки пластических свойств металла трубчатая заготовка подвергается испытаниям на раздачу, сплющивание и бортование. Для этого из партии трубок для каждого вида испытаний выбирают по два образца.

Механическая обработка прямых трубок заключается в их разрезке с последующим подрезанием торцовой поверхности. Обработка ведется на станках с вращением трубки или при неподвижной трубке вращающимися резцами, которым сообщается также движение подачи в направлении к оси шпинделя станка. Трубки из сталей аустенитного класса обрабатываются только при невращающейся детали, т.е. в состоянии, при котором гарантируется исключение недопустимых ударов по поверхности. Применяется также процесс разрезки абразивными кругами.

Резка производится как отдельной трубки, так и целого комплекта.

РАЗДЕЛ 6. СБОРКА ТУРБИН

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ

Заключительной частью технологического процесса изготовления машины является сборка турбины. Сборка турбины – определенная последовательность операций по соединению отдельных деталей и узлов машины, составляющих готовое изделие или часть его.

В процессе сборки выполняют взаимную пригонку сопрягаемых деталей, координацию и соединение их между собой, подготовку турбины к испытаниям и фиксацию в формуляре турбины полученных на заводеизготовителе данных сборки.

Сборка турбины, как и любой другой машины, подразделяется на общую и узловую. Построение технологического процесса и графика ведения сборочных работ зависит от степени рационального расчленения конструкции турбины на сборочные узлы.

Подготовка турбины к сборке проводится на стадии конструирования машины и разработки чертежей.

Сборка основана на разных методах решения размерных цепей.

Таких методов существует пять: 1) метод полной взаимозаменяемости;

2) метод неполной взаимозаменяемости; 3) метод селекции; 4) метод доводки или изготовления деталей по месту; 5) метод компенсаторов. Применение тех или иных методов сборки либо их сочетаний должно оправдываться технико-экономическими соображениями производства или выгодами эксплуатации. В турбинном производстве, как производстве мелкосерийном, применяются в основном 4-й и 5-й методы. При их использовании все детали изготовляются в пределах достижимой и экономически целесообразной степени точности; точная сборка и правильное решение размерных цепей достигаются за счет компенсирующих раздвижных звеньев или звеньев, имеющих припуски на пригонку, которые снимаются по замерам, сделанным с места. Таким образом, организация сборки турбины связана с числом выпускаемых изделий, их конструкцией, размерами и назначением.

Первоначально из отдельных деталей собирают менее сложные сборочные узлы, потом из отдельных деталей и ранее собранных узлов собирают более сложные узлы, механизмы или сборочные единицы, а затем и машину в целом.

Наиболее часто в турбостроении применяется стационарный метод сборки, сущность которого состоит в том, что собираемая турбина или узел на протяжении всего цикла сборки неподвижны и находятся на одном рабочем месте или сборочном стенде. Все материалы, детали, узлы, необходимые для сборки изделия, доставляются к месту сборки. Здесь же сосредоточены инструменты и приспособления, необходимые для выполнения сборочных работ.

Постоянный рост выпуска турбин (особенно газовых) позволяет применять в турбостроении более совершенный подвижный метод сборки, который характеризуется тем, что собираемый узел или турбина перемещаются относительно специализированных рабочих мест, на которых выполняют определенную часть процесса сборки.

Подвижный метод сборки может быть как со свободным, так и принудительным перемещением собираемого узла. Свободное движение характеризуется транспортированием изделия с одного рабочего места на другое вручную или при помощи обычных подъемно-транспортных средств. Время пребывания на каждом рабочем месте различное. Принудительное движение собираемого узла относительно рабочих мест осуществляется со строго определенной скоростью, так как собираемый узел установлен на конвейере или тележках, связанных между собой.

Сокращению общего цикла изготовления турбины способствует выполнение промежуточной сборки отдельных узлов в процессе механической обработки. Например, цех заготовки крупных деталей выполняет сборку половин цилиндров, соединение частей ротора газовых турбин и др.

Более того, “деталь” и “узел” в производственной практике являются несколько условными. Так, например, для лопаточного цеха сварной пакет лопаток будет узлом, а для цеха, производящего облопачивание, – деталью. Для котельно-сварочного цеха сварной корпус турбины, выпускаемый этим цехом в виде сварной заготовки, будет узлом, а для механического цеха, производящего механическую обработку сваренного корпуса, – деталью.

Такие наименования узлов и подузлов, встречающиеся в технической литературе по общему машиностроению, как группа, подгруппа, комплект, подкомплект и др., не привились в практике стационарного турбиностроения.

При построении технологического процесса сборки машины различают узлы первого, второго порядка и т. д. Узлом первого порядка называют узел, непосредственно входящий в машину; узлом второго порядка – узел, непосредственно входящий в узел первого порядка; узлом третьего порядка – узел, входящий в узел второго порядка, и т. д. Например, ротор турбины является узлом первого порядка, так как он непосредственно входит в турбину, а рабочие колеса, собираемые до сборки всей турбины с валом и образующие вместе с ним ротор турбины, – узлами второго порядка;

следовательно, сварные пакеты лопаток, набираемые на диск, – узлами третьего порядка.

В каждой сборочной единице имеется часть, с которой должна начинаться сборка. Такой частью может быть или деталь, или узел. Их называют базовыми, или базирующими, так как они определяют положение всех остальных деталей и узлов данной сборочной единицы. Обычно роль базирующих элементов выполняют рамы, основания, корпусы; в узлах, представляющих собой тела вращения, - оси и валы. Например, в роторе турбины базирующей деталью является вал.

Нормальному ведению сборочных работ способствует правильная организация заводского планирования, т. е. своевременное обеспечение сборочных участков и цехов деталями и узлами турбины.

Для четкой организации сборочных работ составляют схемы и графики сборки. Схемы дают наглядное представление о составе узла или машины в целом. Такими схемами могут быть схемы комплектации и непосредственно схемы сборки. На примере турбоциркуляционного насоса на рис. 222 показана схема его комплектации. Она более наглядна, чем приложенная к узловому чертежу спецификация, и существенно облегчает подготовку производства, его планирование и учет.

Для сборки отдельных узлов, сборочных единиц и турбины в целом могут быть разработаны схемы сборки. Прежде всего необходимо изучить конструкцию собираемого узла (рис. 224).

При анализе можно выявить подузлы нескольких порядков и базовые детали: для самого клапана это будет корпус 1; для подузла 1-го порядка – крышка 15; для подузлов 2-го порядка – шток 6 и колонка 18; для подузла 3-го порядка – клапан 4.

На самой схеме сборки (рис. 223) эти базовые детали выделены и образуют линии сборки: главную и подузловую. Детали, узлы и подузлы клапана занимают в схеме сборки определенное место, обозначенное прямоугольником, разделенным на три клетки. В первой указан номер позиции детали по чертежу, во второй – количество данных деталей в узле и в третьей – наименование детали.

Рис. 222. Схема комплектации турбоциркуляционного насоса Рис. 223. Схема сборки быстрозапорного клапана 1 – корпус; 2 – сито; 3 – седло; 4 – клапан; 5 – подкладка; 6 – шток; 7 – кольцо из двух половин; 8 – гайка специальная; 9 – шайба стопорная; 10 – втулка; 11 – гайка М16;

12 – шпилька М16; 13 – набивка сальниковая; 14 – втулка нажимная; 15 – крышка;

16 – шпилька М12; 17 – гайка М12; 18 – колонка; 19 – тарелка пружины; 20 – пружина;

21– штурвал; 22 – гайка; 23 – шайба; 24 – шпонка; 25 – штифт; 26 – рычаг;

27 – защелка; 28 – гайка М10; 29 – шпилька М10; 30 – прокладка Если схемы относятся к организационно-технологическим документам, то графики сборки являются планово-экономическими разработками и составляются исходя из технологических процессов производства турбин.

График позволяет определить объем и продолжительность выполнения сборочных работ. Наиболее совершенным является сетевой график, с помощью которого можно наглядно определить, какие работы могут выполняться параллельно, а какие – последовательно. Сетевой график сборки является составной частью общего сетевого графика изготовления турбины, что позволяет своевременно изготовить заготовки деталей и обеспечить планомерный и ритмичный выпуск и отправку готовых изделий.

1.5. Технологичность конструкции деталей и узлов турбины Работая над созданием машины или отдельных ее механизмов, разрабатывая чертежи деталей и сборочных единиц, конструктор должен обязательно учитывать необходимость использования наиболее рациональных процессов как при изготовлении деталей, так и при сборке их в сборочные единицы.

Деталь с точки зрения сборки будет технологичной, если она проста и не требует пригонки; при крупных габаритах и большом весе деталь должна иметь необходимые транспортные отверстия, цапфы, проушины и другие специальные устройства, позволяющие захватить деталь подъемными средствами и выверить ее в необходимом положении в процессе сборки.

Сборочная единица может считаться достаточно технологичной, если она имеет минимальное количество деталей, проста в сборке, не требует взаимной пригонки деталей и сложной регулировки. При невозможности избежать пригонки деталей в процессе сборки, следует стремиться к тому, чтобы площадь пригоняемых поверхностей была наименьшей и не имела ступеней, затрудняющих применение шлифования вместо их ручной обработки.

Важным требованием к конструкции машины или отдельных ее механизмов, с точки зрения качества сборки, являются наличие удобных сборочных баз, простота процессов сборки и разборки и минимальный объем пригоночных работ.

Для обеспечения высокой технологичности конструкций сборочных единиц необходимо соблюдение следующих основных требований к ним:

– в отдельной сборочной единице должно применяться наименьшее количество деталей, что достигается выбором наиболее простой и рациональной ее конструктивной схемы и объединением ряда деталей в одну;

– четкая разбивка изделия на самостоятельные сборочные единицы должна допускать их независимую сборку, контроль и испытание;

– должна обеспечиваться беспригоночная собираемость и экономически обоснованный уровень взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц, что достигается в результате тщательного учета всех особенностей сборочных процессов при конструировании изделия, хорошей увязки размеров деталей и допусков к ним, назначения действительно требуемой точности и чистоты обработки поверхности деталей. Излишняя точность размеров и чистота обработки поверхностей деталей удорожают изделие, не улучшая его эксплуатационных качеств, а недостаточно высокий уровень их нарушает принцип взаимозаменяемости деталей, ухудшает условия сборки и эксплуатации изделий. Надо тщательно и всесторонне оценивать все технические требования к собираемым в сборочные единицы деталям, чтобы обеспечивать применение наиболее целесообразных процессов их сборки и высокие эксплуатационные свойства.

Полная взаимозаменяемость в турбинном производстве возможна и необходима при изготовлении хвостов лопаток и пазов под лопатки в дисках, посадочных мест уплотнения, быстро изнашивающихся деталей регулирования и других наиболее часто заменяемых деталей.

Подготовка деталей к сборке является важнейшей частью технологического процесса сборки, обеспечивающей высокое качество собираемых изделий. Сюда относятся собственно подготовительные работы и слесарно-пригоночные операции.

Основными подготовительными работами перед сборкой являются мойка, очистка деталей от следов охлаждающей жидкости, масла, антикоррозионной смазки, стружек, опилок и других загрязнений.

В турбиностроении с мелкосерийным характером производства и использованием особо крупногабаритных деталей обычно применяют ручную очистку. В качестве оборудования для промывки мелких деталей используют баки и противни с необходимым комплектом кистей и щеток.

Крупные детали протирают ветошью.

В качестве промывочной жидкости применяют в основном уайтспирит.

Применение керосина и бензина не рекомендуется. Керосин вреден экологически, а бензин обладает высокой огнеопасностью. При использовании особо точных приборов и сборке узлов регулирования для промывки деталей применяют спирт.

Слесарно-пригоночные работы предшествуют или сопутствуют выполнению непосредственно сборочных операций. Основными видами слесарно-пригоночных работ являются обрубка, опиливание, шабрение, притирка, доводка, зачистка, правка, сверление, развертывание и нарезание отверстий по месту в сборе с другими деталями и др.

В энергетическом машиностроении для достижения высокой точности сборки все еще широко используются пригоночные работы. Детали машин при соединении их в узлы и механизмы должны сохранять определенное взаимное расположение и повороты в пределах заданной точности, что зачастую не вполне обеспечивается в тяжелом машиностроении механической обработкой деталей. При пригонке устраняются погрешности механической обработки и обеспечивается требуемый характер соединений. В одних случаях следует обеспечить зазор между деталями, а в других, наоборот, необходим натяг, обеспечивающий прочность пли плотность данного соединения, в зависимости от конкретных требований к нему.

Величины припусков на доводку деталей при сборке определяются требованиями технологии сборки. Припуски оставляются в основном на деталях, замыкающих размерные цепи. Ясно, что чем больше объем пригоночных работ, тем больше затрачивается времени на сборку, поэтому необходимо изыскивать все возможности для снижения количества пригоночных работ и для их механизации.

1.7. Основы разработки технологических процессов сборки В основе проектирования технологического процесса сборки турбин лежит принцип соблюдения всех требований к качеству турбин, указанных в сборочных чертежах и технических условиях, при использовании наиболее экономичных и производительных методов и средств сборки.

Разработка технологического процесса сборки должна начинаться с тщательного изучения конструкции деталей и сборочных единиц, технических условий для их изготовления и сборки. При этом необходимо произвести технологический анализ допусков и посадок с учетом связи деталей в системе сборочных единиц и турбины в целом. Технологический процесс сборки записывается на специальных технологических картах.

Весь технологический процесс сборки машин разделяется на операции, каждая из которых представляет собой законченную часть технологического процесса и может выполняться самостоятельно, независимо от других работ (например, мойка, очистка, пригонка, центровка, установка болтов и затяжка гаек и т. д.). Операции различают по виду работ и по сложности выполнения. Соответственно при заполнении карт технологического процесса сборки в них указывается профессия и квалификация (разряд работы) исполнителя.

Разделение процесса сборки на операции позволяет установить последовательность выполнения работ; точнее определить потребность в нормальных и специальных инструментах и приспособлениях, необходимых для выполнения каждых отдельных работ, и своевременно подготовить их; определить время, необходимое для выполнения каждой отдельной операции и общей сборки всего изделия; определить потребное количество рабочих по специальностям и квалификации; составить график выполнения работ; обеспечить лучшее планирование работ и контроль за их выполнением.

При разработке технологического процесса сборки необходимо исходить не только из формальных требований чертежей конструкции собираемой турбины, но и иметь в виду решение задач, которые конструктор не может, не должен или не в состоянии учесть при разработке чертежей, оставляя их постановку и решение на усмотрение технологов. Так, например, конструктор обязан показать, что ось цилиндра совпадает с его разъемом, однако фактически ось цилиндра может не вполне совпасть с разъемом изза отклонений, допускаемых при механической обработке. Технологсборщик должен предусмотреть в процессе сборки момент проверки совпадения плоскости разъема с осью расточки цилиндра и методы его обеспечения.

В чертежах зазоры диафрагменных и концевых уплотнений могут быть даны концентричными валу. При сборке зазор в нижней части уплотнений обычно выполняют больше чертежного, а в верхней – меньше чертежного. Такое несимметричное распределение зазоров необходимо делать, исходя из условий естественного прогиба вала и прогрева цилиндра во время работы турбины, когда произойдет их выравнивание.

Кроме того, при эксплуатации ротор изменяет положение во вкладышах подшипников скольжения, зафиксированное при сборке. Вследствие образования масляного клина между шейкой ротора и ломанной расточкой вкладыша ротор смещается вбок и вверх, что также следует учитывать при центровке деталей проточной части.

В чертежах турбины оси роторов обычно выполнены как горизонтальная прямая линия. В действительности валопровод турбины представляет собой изогнутую линию. Значения массы, жесткости, длины, конструкция фланцевого соединения роторов обусловливают величину прогибов валопровода. Зазоры проточной части турбины заданы условиями эксплуатации турбины. Следовательно, при разработке технологии необходимо учитывать разницу в условиях работы собираемой и эксплуатируемой турбины и вносить соответствующие поправки на положение деталей проточной части.

Наметив последовательность общей сборки машины, следует проверить возможность осуществления ее в реальных условиях, учитывая формы, габариты и вес всех сборочных единиц и деталей. При необходимости следует заранее обеспечить сборку теми или иными специальными приспособлениями. Например, для установки ротора в вертикальное положение требуется изготовление комплекса подъемных и кантовочных приспособлений и внесение в технологический процесс ряда дополнительных операций, относящихся к закреплению на роторе подъемных приспособлений и осуществлению кантовки ротора с учетом требований безопасности жизнедеятельности.

Технологический процесс сборки включает также расчет нормы времени, необходимого для выполнения каждой операции и определения потребного количества рабочих и их квалификации.

В технологическом процессе сборки операции должны быть разработаны с учетом выполнения правил безопасности жизнедеятельности. Приспособления и оснастка, применяемые для подъема грузов, должны своевременно подвергаться аттестации и испытаниям.