«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 ...»

Большинство корпусов, редукторов, конденсаторов, фундаментных рам и других деталей турбин по своему внешнему виду производят впечатление очень жестких деталей. Однако они легко прогибаются под действием собственного веса, сил резания и зажимов. Эти прогибы часто достигают недопустимых величин и, будучи неучтенными, приводят к большим отклонениям от соосности расточенных поверхностей корпуса. Для создания условий, обеспечивающих минимальные деформации корпуса, при разработке технологических процессов необходимо предусматривать специальные приспособления, тщательно продумывать способы установки и выверки корпусов под расточку, разрабатывать необходимые конструкции, определяющие наиболее правильное ведение операций установки и обработки конкретных конструкций корпусов. Устанавливать под обработку и растачивать нежесткие корпусы целесообразно на тех же опорах, какие используются и в работающей турбине, выравнивая реакции симметричных опор с помощью динамометра.

Рис. 165. Специальные технологические приливы и обработка базовых площадок в технологических приливах

3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА КОРПУСОВ ЦИЛИНДРОВ

ПАРОВЫХ И ГАЗОВЫХ ТУРБИН

Как уже говорилось, каждый этап может состоять из нескольких самостоятельных операций. Наиболее часто применяется следующий маршрут предварительной обработки корпусов:

1. Проверка размеров заготовок верхней и нижней половин цилиндра и разметка их под обработку плоскостей горизонтального разъема, базовых площадок и фланцев.

2. Обработка плоскостей горизонтального разъема, базовых площадок, опорных плоскостей и фланцев у верхней и нижней половин по разметке.

3. Разметка под сверление технологических отверстий на горизонтальных разъемах для сборки верхней и нижней половин под совместное растачивание.

4. Сверление и нарезание технологических отверстий на разъемах верхней и нижней половин.

5. Сборка верхней и нижней половин под растачивание23.

6. Растачивание.

7. Разборка после растачивания.

8. Очистка черных, не подлежащих обработке поверхностей отливок для контроля качества материала заготовки (очистка производится дробеструйными аппаратами, ручными шлифовальными машинками и другими способами).

9. Контроль ОТК.

10. Разделка обнаруженных литейных дефектов под исправление заваркой.

11. Исправление дефектов литья заваркой и наплавка металла в местах с недостаточным припуском на чистовую обработку.

12. Термическая обработка для снятия внутренних напряжений после заварки и наплавки.

Для обеспечения высокого качества обработки корпусов и выполнения ими своего служебного назначения большое значение имеет разметка. При разметке решаются следующие основные задачи:

– устанавливаются связи, определяющие размеры и повороты поверхностей, образующихся в процессе механической обработки, относительно поверхностей, остающихся необработанными;

– проверяются размеры литого или сварного корпуса, определяется наличие достаточных припусков на механическую обработку.

При решении первой задачи необходимо иметь в виду двойную роль цилиндра, отводимую ему в работающей турбине. Наряду с тем, что цилиндр является базирующей деталью турбины, он также представляет собой полость определенной формы для подвода, распределения и отвода рабочей среды.

Этапы 3-5 при обработке заготовок из углеродистых сталей часто заменяют прихваткой верхней половины корпуса к нижней посредством электрической сварки.

Внутренние поверхности корпуса являются, таким образом, исполнительными поверхностями. Для уменьшения потерь рабочей среды указанные поверхности профилируются на моделях в соответствии с данными исследований аэродинамики потоков и должны иметь не только требуемую форму, но и правильное расположение относительно оси цилиндра. Ввиду сложности формы они остаются необработанными, в то время как поверхности основных и вспомогательных баз обрабатываются.

Правильное расположение внутренних рабочих поверхностей относительно базовых определяется разметкой под обработку плоскостей горизонтальных разъемов. На заготовке размечают оси и линии, определяющие положение необрабатываемых поверхностей, от которых и производят разметку всех поверхностей, подлежащих обработке.

Вторая задача состоит в определении величины фактически имеющихся припусков. Оптимальная величина припуска на механическую обработку в зависимости от размеров детали должна находиться в пределах 4-10 мм на сторону. В тех отдельных местах, где припуск оказывается недостаточным или вовсе отсутствует, наносят мелом или краской пометки с указанием толщины слоя и размеров поверхности для наплавки металла в целях образования необходимого припуска.

Операция разметки корпусов должна выполняться квалифицированными разметчиками. Выполняется она обычными методами с установкой корпуса в два положения – горизонтальное и вертикальное.

Основные показатели режимов резания для предварительной механической обработки корпусов цилиндров приведены в табл. 39 и табл. 40.

Типовые режимы резания для предварительного строгания и торцевого фрезерования поверхностей стальных и чугунных корпусов Применяется при строгании на двойной ход, при фрезеровании на один зуб.

Типовые режимы резания для предварительного растачивания корпусов на расточных и карусельных станках (работа по корке) Цель представленного далее технологического процесса предварительной обработки стальных литых корпусов цилиндров турбин – показать порядок и содержание работ, выполняемых в процессе предварительной обработки, позволяющих выявить пороки литья и исключить возможность устранения их в деталях, признанных годными. Приводимые здесь виды предварительной обработки включают в себя следующие операции:

1. Разметка под механическую обработку.

2. Обработка плоскостей горизонтального разъема верхней и нижней половин.

3. Обработка плоскостей горизонтального разъема.

4. Разметка под сверление отверстий на плоскостях горизонтального разъема.

5. Сверление сквозных отверстий в верхней половине и сверление и нарезание резьбы в отверстиях нижней половины цилиндра.

6. Сборка верхней и нижней половин цилиндра под расточку.

7. Расточка корпуса в собранном виде с припуском по 5 мм на сторону и окончательная расточка горловин под установку сопловых коробок.

8. Предварительное гидравлическое испытание (если оно предусмотрено в технологическом процессе на данном цилиндре) с последующей вырубкой и заваркой всех дефектных мест по заключению ОТК.

9. Конструктивная сварка цилиндра согласно чертежу, например сопловых коробок и других деталей.

10. Термообработка после сварки для снятия внутренних напряжений.

11. Вторая керосиновая проба с опескоструиванием для выявления дефектов, которые могут обнаруживаться после нагрева и охлаждения корпуса при термообработке.

12. Контроль ОТК.

На практике получить стальное литьё для корпусов турбин совершенно без пороков не представляется возможным ввиду его сложных конфигурации и состава металла. Поэтому исправление дефектов литья является неизбежным. Таким образом, приведенный процесс предварительной обработки имеет целью не только уменьшить припуск на чистовую обработку, но и максимально вскрыть дефекты литья и исправить их заваркой. Благодаря многолетней практике турбинных заводов установились следующие порядок и требования к проведению указанных операций предварительной обработки.

Предварительная обработка корпусов цилиндров турбин начинается с плоскостей фланцев горизонтального разъема и может выполняться, в зависимости от условий производства, на строгальных, вертикальных двухшпиндельных продольно-фрезерных станках, а в случае необходимости на расточных и карусельных станках. Чаще всего для этой цели используются продольно-строгальные станки. Установка деталей под обработку плоскостей разъема корпуса на столе станка проверяется рейсмусом от плоскости стола станка по рискам, нанесенным разметчиком. Крепление деталей на столе станка должно быть жестким и надежным, без деформации, что достигается за счет устройства подводных регулируемых опор приспособления. Припуск на чистовую обработку оставляется в пределах 3-5 мм от разметочной риски.

Вторая операция – разметка центров отверстий на фланцах горизонтального разъема под шпильки для скрепления верхней и нижней половин цилиндра – является окончательной и выполняется точно по чертежу.

Третья операция – сверление сквозных отверстий в верхней половине и сверление и нарезание резьбы в нижней половине – является предварительной. Диаметры сквозных отверстий выполняются меньше чертежных на 5 мм, а под нарезку – примерно на два размера по нормали резьб меньше указанного на чертеже.

Сборка верхней и нижней половин цилиндра под предварительную расточку выполняется с использованием полного количества крепежа в том случае, когда в технологическом процессе предварительной обработки предусмотрено гидравлическое испытание. Оно обычно производится для контроля качества вновь применяемых и мало изученных жаропрочных материалов, требующих специального глубинного контроля. Наличие отверстий, особенно сквозных, помогает решению задачи контроля качества металла заготовки цилиндра на разных глубинах.

Для хорошо проверенных материалов давно работающих турбин предварительное гидравлическое испытание не производится. Если гидравлическое испытание технологическим процессом не предусмотрено, для сборки цилиндра под расточку достаточно шести шпилек или соединение электросваркой. Такие вопросы решаются каждым заводом самостоятельно.

Технологи обычно совмещают конструктивную сварку цилиндра, например приварку сопловых и паровых коробок и заварку прочих швов, предусмотренных чертежом, с заваркой литейных пороков, чтобы избежать лишней термообработки.

Предварительное растачивание внутренней поверхности цилиндров с вертикальным разъемом выполняется в основном на карусельных станках.

Припуск на чистовую обработку оставляется в пределах 4-5 мм на сторону.

При этом горловины под установку сопловых коробок обрабатываются окончательно. Процесс является типовым, и поэтому вполне освоен для цилиндров с вертикальным разъемом.

При подготовке турбинных заводов к производству турбин большой мощности с высокими параметрами пара конструкторам потребовалось выполнить конструкцию ЦВД без вертикального разъема. Этот шаг поставил перед технологами совершенно новую задачу, которую пришлось решать в условиях существующих возможностей производства и наличного станочного оборудования – крупных уникальных расточных и карусельных станков, абсолютно не приспособленных для этой работы.

Основным требованием при обработке пазов под установку диафрагм является точное совпадение опорной поверхности паза в верхней и нижней половинах, что возможно только при растачивании цилиндров с вертикальным разъемом, как указано выше. В данном случае, при предварительной обработке цилиндра с припуском 5 мм на сторону этот показатель не является главным, Растачивание производилось по половинам. Размеры и профиль расточки выдерживались по разметке, нанесенной на плоскостях разъема по шаблону.

Однако трудоемкость предварительного растачивания цилиндра увеличилась более чем в два раза. Это можно считать допустимым при единичном изготовлении опытного образца и совершенно недопустимым при подготовке серийного производства. Поэтому при подготовке серийного производства новых типов турбин технолог уже в процессе конструирования должен оформить заказы на специальные станки и другое технологическое оборудование.

Следует отметить, что в практике турбинных заводов это положение не соблюдается или выполняется с опозданием, вследствие чего в производстве возникают большие трудности с выполнением ряда операций механической обработки, о чем сообщается в разделе "Окончательная механическая обработка корпусов".

4. ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА КОРПУСОВ

ЦИЛИНДРОВ ПАРОВЫХ И ГАЗОВЫХ ТУРБИН

Типовая схема этапов окончательной обработки корпусов:

1. Очистка после термической обработки (обычно дробеструйная).

2. Обработка базовых поверхностей и плоскостей горизонтальных разъмов.

3. Разметка под обработку отверстий на фланцах горизонтальных разъмов.

4. Сверление и нарезание отверстий на разъёмах.

5. Сборка верхней и нижней половин под растачивание.

6. Растачивание.

7. Разметка под растачивание.

8. Разметка под обработку всех мелких площадок и фланцев.

9. Обработка на расточных станках всех площадок и фланцев.

10. Разметка под сверление отверстий на площадках и фланцах.

11. Сверление и нарезание отверстий 24.

12. Гидравлические испытания.

Окончательная, т.е. чистовая, механическая обработка корпусов производится по технологическим схемам, разрабатываемым в отделе главного технолога (ОГТ), с указанием заранее подготовленных для этой операции специальных и стандартных приспособлений, режущих и измерительных инструментов. В схемах указываются применяемое оборудование и порядок обработки. Ниже приводится описание наиболее важных и сложных операций окончательной обработки корпусов.

Чистовая обработка плоскостей разъёма выполняется на продольнострогальных, продольно-фрезерных или карусельных станках. Наиболее целесообразным видом чистовой обработки является фрезерование на продольно-фрезерных станках с двумя вертикальными шпинделями, допускающими применение фрезерных головок большого диаметра (до 800 мм и более), полностью охватывающими контуры плоскостей разъема. Фрезы с широкой режущей кромкой позволяют вести тонкое фрезерование, обеспечивая высокую чистоту обработки, соответствующую 6-7-му классам. Такая чистота может привести к возможности отказа от последующей операции шабрения плоскостей разъёма.

При отсутствии фрезерных станков используют горизонтальнорасточные станки. Режимы резания для торцовых фрез и расточных головок приведены в табл. 41.

Рекомендуемые режимы резания для чистового фрезерования Этапы 8-11 могут выполняться раздельно на верхней и нижней половинах корпусов. Для этого необходимо после этапа 6 "Растачивание" выполнить дополнительный этап 6а "Разборка верхней и нижней половин".

Продольно-фрезерные станки более производительны, чем строгальные, однако на некоторых заводах для обработки корпусов больших габаритов используют и продольно-строгальные станки, что связано с выбором более рациональных состава и подготовки режущих инструментов.

Чистовое строгание широкими резцами (рис. 166, а) в сравнении с обычными чистовыми дает улучшенную чистоту поверхности, повышает производительность обработки, сокращает объем последующих ручных доводочных работ (опиловку, шабрение), а в ряде случаев дает возможность и вовсе отказаться от них. При обработке стали режущая кромка широкого резца должна быть повернута по направлению строгания на угол 45-80°, что достигается поворотом гнезда для резца в державке на указанный угол (рис. 166, б). При этом упрощается конструкция резца, облегчаются его изготовление, заточка и доводка. При строгании широким резцом обрабатываемая поверхность должна смазываться смесью из 50 % легкого машинного масла и 50 % керосина. Режимы резания при строгании указаны в табл. 42.

При установке и креплении корпуса для обработки плоскости горизонтального разъема необходимо соблюдать следующие условия: при креплении не должно нарушаться заданное установкой положение детали; силы зажима должны обеспечивать неизменность положения детали в течение всей обработки; при этом деталь не должна деформироваться от собственного веса, сил зажима и сил резания.

Рис. 166. Широкий резец для чистового строгания (а) и пружинящая державка для его крепления (б) Режим резания при строгании широкими резцами из стали Р Нарезание резьбы во фланцах производится метчиками. Конструкции метчиков больших диаметров (80-160 мм, рис. 167) принципиально отличаются от конструкции метчиков меньшего размера. Крупные метчики изготовляются со вставными ножами, цельными или с приваренными пластинками из стали Р18. Главное отличие специальных крупных метчиков от стандартных метчиков средних и малых диаметров заключается в изменении конструкции основных элементов рабочей части метчика и его среднего диаметра.

Комплект метчиков для больших диаметров резьб обычно состоит из трех, а при необходимости из четырех последовательно применяемых метчиков, нагрузка между которыми распределяется приблизительно в следующем соотношении: для первого метчика – 35%, второго – 30%, третьего – 25% и четвертого – 10%. Хорошо показали себя в работе метчики с шахматным расположением ниток на режущих кромках; в этом случае нитки на режущих кромках срезают через одну в шахматном порядке, что облегчает работу метчиков и обеспечивает чистую поверхность резьбы.

Для примера в табл. 43 даны диаметры комплекта из трех метчиков для нарезания резьбы М17-4. Размеры профиля канавок метчиков берутся в зависимости от наружного диаметра резьбы: D d = 0,625 ; b = 0,2 D ; R = 0,2 D ;

Приведенные здесь характеристики соответствуют профилю канавок метчика для нарезания резьбы в углеродистой стали и в чугуне.

Диаметры метчиков, мм для нарезания резьбы М170/ Рис. 167. Метчик для нарезания резьбы большого диаметра:

а - общий вид ( k - заборная часть; l - цилиндрическая часть (две нитки);

При нарезании глухих отверстий применяются фрикционные патроны.

На рис. 168 показан фрикционный патрон простой конструкции для метчиков диаметром от 16 до 60 мм.

Настройка фрикционного устройства на определенный крутящий момент производится соответствующей затяжкой болтов.

Для метчиков диаметром 100-160 мм изготовляются более мощные патроны (рис. 169). Основными частями этого патрона являются поводковая оправка 1, корпус 3, диски фрикционные 5 и промежуточные 6. Фрикционные диски армированы пластинами Ферродо. Регулирование крутящего момента производится с помощью тарельчатых пружин 4 и гайки 2. Для снижения массы патрона корпус и промежуточные диски выполнены из дюралюминия.

Оправка 8 и ведущая шайба 7 – сменные. В работе этот патрон очень удобен и надежен (рис. 170).

При нарезании резьб большого диаметра в отливках корпусов из легированных сталей трудно получить качественную резьбу 2-го класса точности.

На турбинных заводах применяется метод нарезания крупных резьб с последующей накаткой. Работы при этом методе ведутся на радиальносверлильном станке. Отверстия под резьбу сверлят несколько большего диаметра (на 0,2-0,3 мм), чем обычно: оптимальный диаметр предварительного отверстия для такой обработки устанавливают опытным путем. После сверления нарезается резьба специальным метчиком с несколько уменьшенным средним диаметром, который также следует для данного случая определять опытным путем. В подготовленное таким образом отверстие ввинчивается головка для накатывания резьбы. Головка, выполненная по размерам калибра, имеет три ролика (рис. 171) и получает принудительное вращение: при этом сами накатные ролики вращаются под действием сил трения. В процессе раскатки резьба доводится до размеров, указанных на чертеже. Накатные ролики имеют кольцевые канавки; ось каждого ролика наклонена на угол подъема резьбы. Ролики смещены относительно друг друга в осевом направлении на 1/3 шага и могут перемещаться в осевом направлении на 0,1-0,15 мм. Скорость накатывания 15-20 м/мин. Твердость поверхностного слоя резьбы вследствие образующегося при накатке наклепа повышается на 50 %.

Промежуточная сборка для растачивания. Сборка корпуса для растачивания включает в себя следующие операции: шабрение плоскостей фланцев горизонтальных и вертикальных разъемов корпуса; ввертывание шпилек; развертывание на фланцах отверстий для установочных болтов или штифтов;

пригонку и постановку установочных болтов или штифтов; соединение частей корпуса; маркирование крепежа.

Слесарной обработкой (шабрением) добиваются плотного прилегания плоскостей разъема, при этом обеспечивается его непроницаемость без применения уплотняющих прокладок. Проверка плотности прилегания плоскостей производится по слабо окрашенной контрольной плите. Точность определяют по количеству пятен краски, равномерно расположенных на площадках размером 25 х 25 мм. Кроме того, проверка производится щупом 0, мм, который не должен проходить между проверяемой плоскостью и контрольной плитой. Лишь в отдельных местах допускается проход щупа в разъем, но на глубину не более 10 мм.

Рис. 168. Предохранительный фрикционный патрон Рис. 169. Фрикционный патрон для нарезки резьбы М120:

1 – поводковая оправка; 2 – гайка; 3 – корпус; 4 – тарельчатые пружины;

5 – фрикционные диски; 6 – промежуточные диски;

Рис. 170. Фрикционный патрон в работе Рис. 171. Головка для накатывания резьбы диаметром 140 мм В табл. 44 указаны классы точности обработки шабрением плоских поверхностей применительно к разъемам корпусов турбин, редукторов и конденсаторов. Классы точности шабрения указываются в рабочих чертежах турбины.

Процесс шабрения осуществляется в следующем порядке. Сначала пришабривают плоскости горизонтального разъема нижней половины корпуса и проверяют качество шабрения по контрольной плите или линейке. При шабрении верхней части качество шабрения контролируют по уже обработанной нижней части, которую используют в качестве контрольной плиты.

При шабрении плоскостей вертикальных разъемов применяют аналогичный порядок, т. е. сначала пришабривают одну часть по контрольной плите, потом обработанной первой частью пользуются для проверки качества шабрения второй части данного разъема. Для снижения массы контрольной плиты ее следует изготовлять с формой, приближенной к форме контуров вертикальных разъемов.

После шабрения ввертывают шпильки во все нарезанные отверстия на фланцах. По техническим условиям слабина в сопряжении резьб не допускается. Шпильки должны ввертываться с небольшим натягом. Такое сопряжение обеспечивается допусками для тугой резьбы. Чтобы избежать заедания шпилек, поверхность резьбы предварительно смазывают ртутной пастой или натирают графитом.

После установки шпилек верхние и нижние части корпуса скрепляют между собой по горизонтальному разъему. До окончательной затяжки болтов детали следует отцентровать по контрольным рискам. Для того чтобы сохранить точное взаимное расположение деталей при повторных сборках, применяют установочные болты. Отверстия для них выполняют после сборки двух половин. Точность их размеров должна выдерживаться в пределах второго класса, а шероховатость поверхности – не ниже значения Ra =1,25 мм. При повторных сборках не должна изменяться плотность посадки установочных болтов и не должно образовываться задиров на их поверхности.

Точность шабрения различных плоскостей турбин Класс точ- Количество шабрения площади Ш-2 12-17 Разъемы корпусов турбин высоких параметров пара;

Ш-3 7-11 Разъемы корпусов турбин средних параметров пара Ш-4 3-6 Разъемы корпусов турбин низких параметров пара; опорные лапы на корпусах турбин и редукторов Разъемы в корпусах конденсаторов и других подготовительных устройствах, соединяющихся без прокладок.

Разъемы конденсаторов и водоподготовительных устройств, соединяющихся на прокладках Конусность и овальность болта или отверстия допускаются не более половины допуска на отверстие. Для предохранения болта от заедания создают диаметральные зазоры в пределах 0,01-0,02 мм.

5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС МЕХАНИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ КОРПУСА НАГНЕТАТЕЛЯ

В качестве примера (см. рис. 196) рассмотрим корпус нагнетателя газотурбинной установки ГТН-16. В пункте 1.2 даны общие сведения о корпусе нагнетателя и его краткая характеристика. Корпус нагнетателя газа выполнен сварно-литой конструкции, поэтому все его части, кроме крышки картера, составляют с корпусом одно целое. Особо точно должна быть обработана расточка под установку ротора (операции 15 и 65, табл. 45), выполненная на токарно-карусельных станках.

В целом конструкцию корпуса нагнетателя можно считать вполне технологичной.

Полное и качественное изготовление (т. е. механическая обработка) корпуса нагнетателя газа может быть осуществлено в разнообразных, но жестко связанных между собой операциях.

В табл. 45 приведен состав технологических операций, расположенных в определенной наиболее рациональной последовательности. Процесс механической обработки состоит из 41 операции. Приведенное в таблице содержание операций дает ясное понимание сути работы, которая должна быть выполнена в данной операции.

Наиболее важными с точки зрения функционирования нагнетателя являются операции 15 и 65, обеспечивающие расположение расточек, определяющих положение ротора нагнетателя.

Схема маршрутного технологического процесса механической обработки корпуса нагнетателя газоперекачивающей турбинной Номер операции, наименование и краткое содержание Зачистить площадку 40 х 120 мм в месте, указанном на чертеже. Маркировать: условное обозначение изделия, номер машины и "гидроиспытано" Произвести полную проверку корпуса разметкой на предмет правильности приварки деталей, наличия припусков на механическую обработку.

Установить корпус на лапы и нанести с обоих торцов круговые риски. От центров круговых рисок нанести риски плоскостей горизонтального разъема по всему наружному контуру корпуса. Разметку кернить Расточить корпус со стороны газовых камер большого торца. Расточка окончательная. Установка под расточку выполняется по схеме, разработанной технологами ОГТ с выверкой поУниверсальный токарложения корпуса под расточку по разметочным рискам, с точно-карусельный станок ностью до 2 мм. Кривые поверхности больших радиусов выполняются по копирам, предусмотренным схемой расточки, разработанной технологами ОГТ. Работу предъявить ОТК. Снять деталь со станка можно только после приемки ОТК Установить корпус обработанным "большим торцом" (операция15) на стол станка, а плоскостью горизонтального разъема картера к шпинделю. Выверить положение детали с точностью до 0,1 мм:

а) фрезеровать плоскость горизонтального разъема картера б) фрезеровать плоскости четырех опорных лап корпуса и стью лап;

в) фрезеровать торец шпонки;

г) фрезеровать боковые стороны шпонки;

д) фрезеровать торцы двух фланцев;

е) фрезеровать все прочие поверхности, доступные для обработки с этой же установки Установить крышку картера на место и отцентровать по разметке на фланцах корпуса нагнетателя положение отверстий – по указанию разметчика. Затем снять крышку после выполнения разметочной операции Разметить на плоскостях присоединения крышки картера (горизонтальной и вертикальной) центр отверстий для крепежных деталей; выполняется по подметке (операция 25) Установить корпус нагнетателя на лапы. Сверлить и нарезать резьбу в отверстиях на горизонтальной плоскости под Переустановить корпус под сверление, нарезание и зенкование отверстий на вертикальной плоскости присоединения крышки картера Припилить, пришабрить и собрать крышку картера с корпусом нагнетателя. Работу производить в следующей последовательности: припилить и пришабрить плоскости горизонтального разъема деталей, а затем плоскости вертикального.

Собрать крышку с корпусом. Крепление крышки по горизонтальному разъему выполняется на шпильках; крепление по вертикальному разъему – на болтах. Требование к качеству сборки: щуп толщиной 0,05 мм не должен проходить в зазоры между деталями 45. Радиально-сверлильная Универсальный радиСверлить, зенковать и развернуть 2 отверстия в корпусе ально-сверлильный Установить два штифта с гайками Разметить аксиальные размеры, проверяя при этом наличие Восстановить ранее намеченные круговые риски. Разметку кернить Производится по вызову карусельщика в процессе выполнения токарно-карусельной операции: снять крышку с корпуса – и установить на место после установки резца на стружку (операция 65 ) Установить корпус на планшайбе станка картером вверх (со снятой крышкой). Выверить положение корпуса по верхней расточке, выполненной в операции 15, и по плоскости горизонУниверсальный токартального разъема с точностью 0,03 мм.

Вызвать слесаря для установки крышки картера на место и установки всего крепежа и призм болтов Точить окончательно, выдерживая точность, указанную в чертеже Разметить от расточки осевые линии в горизонтальной и вертикальной плоскостях с обоих торцов и осевые линии для установки кондукторов. Разметить места под сверление единичных отверстий, указанных в процессе, отверстия на площадках и фланцах. Подробное перечисление элементов, подлежащих обработке, должно указываться в технологическом процессе механической обработки с перечислением необходимых режущих и измерительных инструментов и приспособлений. Разметку кернить Сверлить и нарезать резьбу в две установки:

2 -я установка – 19 отверстий.

Размеры отверстий указаны в технологии Установить корпус большим вертикальным фланцем на стол стакана, а опорными лапами – к шпинделю станка, вывеГоризонтальнорить с точностью 0,5 мм и закрепить. Сверлить 4 отверстия мм. Подрезать в оттяжку согласно чертежа. Сверлить 4 отверЕ65ОР стия 26,5 мм под резьбу М30х6. Зенковать фаски 3х45° и растачивать в оттяжку четыре фаски. Нарезать резьбу М30 в 4 отверстиях Разметить со стороны большого вертикального фланца две обработки диаметра 200, выдерживая размеры 583 и 1166 мм. Разметочная плита Разметить координаты и нанести осевые для фланцев по сечениям, выдерживая размеры по осям координат Расточить отверстия, фрезеровать плоскости фланцев и площадок, сверлить отверстия и нарезать резьбы. Общее количество отверстий 137.

Выполняется операция в две установки корпуса на поворотном столе станка.

1-я установка. Установить корпус на опорные лапы так, чтобы его вертикальный фланец оказался перпендикулярно к оси шпинделя станка, с последующим поворотом стола станка на 90о вправо или влево в соответствии с обработкой сторон гаГоризонтальнозовых камер всаса.

2-я установка. Установить корпус нагнетателя стороной картера к шпинделю станка. Фрезеровать по разметке две площадки и сверлить два отверстия 14 мм и нарезать резьбу М16.

Всего отверстий с резьбой в данной операции 137. Во всех переходах, связанных с обработкой поверхностей площадок и фланцев с последующей сверловкой и нарезкой резьбы, разметка выполняется разметчиком на месте обработки детали по вызову станочника на его рабочем месте.

На данном примере вызовы разметчика повторяются несколько раз Разметить со стороны плоскости горизонтального разъема картера:

менты, согласно чертежу б) соответственно в картере площадки, пазы, площадки и бонки, отверстия Фрезеровать, сверлить и нарезать резьбу согласно чертежу и разметке, выполненной в операции Нарезать резьбу в 20 отверстиях, указанных по сечениям в нахождения корпуса технологическом процессе механической обработки, по 8 сечениям; нарезать резьбу М8 в 11 отверстиях; опилить фаски на шпонках 3х45о. Снять заусенцы и припилить шпонки по ширине в размер по пазу, притупить острые кромки после фрезеровки со стороны картера, расточки R=200 (операция 15), указанного в техпроцессе по схеме ОГТ, сверления отверстий Тщательно очистить внутренние поверхности корпуса от Комплект слесарного литейных неровностей. Очистить все камеры и резьбовые от- инструмента 9211- верстия от стружки Прихватить и приварить технологические заглушки, изго- Сварочный участок товленные по чертежам ОГТ, к обечайкам патрубков Отцентровать и придержать заглушки с помощью крана и Комплект специальных специальных приспособлений, изготовленных по чертежам приспособлений ОГТ, в процессе прихватки.

Производится покамерно и в определенной последователь- Гидростенд ности, указанной на чертеже Тщательно осмотреть корпус при гидроиспытании пока- – мерно при рабочем давлении и заверить клеймом Разделить дефектные места, выявленные ОТК при гидро- – испытании, и подготовить под заварку. Сдать работу ОТК Заварить дефектные места по инструкции отдела сварки Зачистить заваренные дефектные места заподлицо с основ- – ным металлом Провести контроль зачищенных дефектных мест методом – магнитно-порошковой дефектоскопии Обслуживание дефектоскопа во время контроля, перенос шлангов, полив суспензией мест контроля и зачистка мест пригаров после дефектоскопии Провести гидроиспытание по схеме камер, в которых про- Гидростенд водилось исправление дефектов Разметить под отрезку концы обечаек (операция 120) камер с приваренными под гидроиспытание технологическими заглушками. Разметку кернить Отрезать газом обечайки с технологическими заглушками с – припуском 10 мм от разметки Окончательно обработать торцы обечаек всасывающей и газонапорной камер корпуса.

Установить корпус на столе станка на опорные лапы так, Горизонтальночтобы торцы обечайки были направлены перпендикулярно к расточной станок шпинделю станка, подрезать в размер по чертежу и риске. Про- модели 2Е656Р точить фаску 2 мм под углом 80о к торцу.

Вновь установить корпус, развернув на 180о. Подрезать торец и проточить фаску у обечайки второй камеры Запилить и зачистить заусенцы 2 обечаек Дробеструить корпус кругом внутри и снаружи по необраДробеструйная камера ботанным поверхностям. Тщательно продуть корпус от дроби и пыли сухим сжатым воздухом Обезжирить и покрасить согласно техническим требованиям Устранить дефекты, обнаруженные ОТК. Калибровать все резьбовые отверстия. Запилить и зачистить горизонтальный и вертикальный разъемы под установку крышки картера Завершающий контроль. Проверка документации пооперационного контроля. Заполнение паспорта. Передача корпуса на общую сборку * Материал - сварно-литая заготовка из легированной стали 20ГСА.

Состояние поставки: Заготовка после сварки термообработана, очищена от сварных брызг, опескоструена, и проконтролирована на качество сварных швов, имеет клеймо с номером чертежа и клеймо ОТК цеха металлоконструкций (ЦМК).

6. СПОСОБЫ РАСТАЧИВАНИЯ КОРПУСОВ ЦИЛИНДРОВ

ПАРОВЫХ И ГАЗОВЫХ ТУРБИН

6.1. Растачивание корпусов на токарно-карусельных станках Растачивание корпусов в собранном виде имеет большие преимущества перед раздельной обработкой половин как с точки зрения качества обработки, так и с точки зрения существенного повышения производительности труда.

При раздельной обработке очень трудно избежать образования уступов в расточках верхней и нижней половин цилиндра под обоймы и диафрагмы и таким образом обеспечить внутреннюю плотность собранной проточной части.

Однако растачивание закрытых цилиндров в собранном виде можно рекомендовать лишь при наличии достаточно крупных патрубков входа и выхода пара, обеспечивающих свободный доступ внутрь цилиндра в процессе обработки, для осмотра обработанных поверхностей и производства замеров.

Конструкция корпусов турбин (рис. 172), позволяет производить растачивание как на расточном, так и на карусельном станках. Целесообразность применения того или иного вида обработки в конкретном случае определяется исходя из габаритов детали, особенности ее конструкции и жесткости, наличия оборудования и его загруженности, точности имеющихся станков и экономичности различных процессов. Последняя характеристика определяется из трудоемкости обработки и затрат на специальную оснастку. При этом следует учесть, что оснастка для карусельных станков в большинстве случаев оказывается более экономичной, чем для расточных. Однако важнейшим критерием при выборе наиболее рационального вида обработки должно быть качество изготовления детали. Следует иметь в виду, что экономия, получаемая при производстве деталей за счет некоторых уступок в качестве их обработки, обычно выражается в рублях, а потери при эксплуатации турбин за счет снижения их качества – в тысячах и сотнях тысяч рублей. Кроме того, совершенно невозможно подсчитать те огромные потери, которые образуются в различных отраслях народного хозяйства при нарушении работы турбин, обеспечивающих их энергией.

Рассмотрим наиболее простой и чаще всего применяемый метод обработки корпусов на токарно-карусельных станках.

При установке корпуса турбины для растачивания на карусельном станке необходимо соблюдать следующие технические требования:

– плоскость горизонтального разъема должна совпадать с осью вращения планшайбы или, что то же самое, с осью будущей расточки по всей высоте детали (чтобы не было перекоса);

– центр окружности (круговой риски), нанесенной при разметке на торце детали, должен совпадать с осью вращения планшайбы (выверка в плоскости, перпендикулярной к плоскости разъема);

– боковые поверхности шпоночных пазов А в лапах цилиндров и в опорах на фундаментные рамы, в соответствии с техническими требованиями, должны быть строго горизонтальны и перпендикулярны к оси – крепление детали должно обеспечивать неизменность ее положения во время обработки и достаточную жесткость, не допускающую образования вибраций.

На рис. 173, а показана схема установки верхней половины корпуса 1, на рис. 173, б – собранного корпуса для растачивания на карусельном станке.

Основной частью установки является угольник 10 с цапфой 11, размер которой Д соответствует диаметру установочного отверстия 14, расположенного в центре планшайбы станка. Установочная плоскость угольника В (рис. 173, д) перпендикулярна к поверхности планшайбы и совмещена с ее осью.

Рис. 172. Обработка цилиндра паровой турбины на токарно-карусельном а - для растачивания по половинам; б - для растачивания в сборе; в - центровочный угольник; г - центровочная пластина; д - схема Угольник 10 крепится к планшайбе. Собранный цилиндр лапами 13 нижней половины 2 располагают на клиновые домкраты 12, подобно тому, как показано на виде А для установки верхней половины, и плотно прижимается к угольнику 10 планками 17. Плотное прилегание нижних лап к угольнику обеспечивает совпадение оси расточки с плоскостью разъема в нижней части установленной детали. Совмещение оси цилиндра с осью планшайбы в плоскости, перпендикулярной к плоскости разъема, осуществляется путем перемещения цилиндра вдоль угольника 10 с помощью кулачков 5 до совпадения осевой линии, размеченной на цилиндре, с осевой линией цапфы 11, размеченной на угольнике 10.

Перпендикулярность оси обрабатываемого корпуса к плоскости планшайбы обеспечивается угольником с цапфой 6. Этот угольник крепится к лапам нижней половины корпуса 2 или к технологическим приливам, обработанным заодно с плоскостью горизонтального разъема. В поперечном направлении ось цапфы совмещается с осью цилиндра по разметке.

Выверка положения верхней части цилиндра производится по индикатору, укрепленному в резцедержателе, методом обычной проверки на биение.

Наклон цилиндра изменяют соответственно показаниям индикатора с помощью клиновых домкратов 12 в плоскости горизонтального разъема корпуса и трубчатых домкратов 3 и упоров 4 в плоскости, перпендикулярной к плоскости разъема корпуса. Биение цилиндра в верхней части, определяемое по индикатору, не должно быть более 0,03 мм. После выверки и окончательного закрепления обрабатываемого цилиндра его положение снова тщательно контролируется с помощью индикатора, чтобы не допустить нарушения точности установки.

Для центровки разъема по оси расточки вместо угольников 10 с цапфой, соответствующей установочному отверстию в планшайбе, применяют также угольники с укрепленной на них цапфой (рис. 173, в). При такой конструкции угольника может быть достигнута еще более высокая точность установки со смещением не более 0,03 мм. По достижении указанной точности угольник закрепляют на планшайбе и фиксируют коническими штифтами, после чего производят контрольную проверку установки. Преимущество данной конструкции угольника заключается в том, что его устройство не зависит от диаметра установочного отверстия в планшайбе станка.

Вместо угольников применяют также пластины (рис. 173, г) с центрирующими цапфами 16. Высокая точность совпадения контрольных поверхностей линеек 15 с диаметральной плоскостью цапфы обеспечивается за счет технологичной конструкции пластин, допускающей возможность изменять толщину линеек шлифованием их по замерам при сборке.

Метод раздельного растачивания половин корпусов турбин (рис. 173,а) обеспечивает более легкий доступ в зону обработки и дает возможность быстрее производить необходимые замеры. Для раздельной установки половин корпусов могут применяться угольники 7, положение которых также определяется с помощью угольника 10 или пластин (рис. 173, г). Крепление обрабатываемой детали к угольникам осуществляется планками 8, а центрирование и закрепление их – винтовыми упорами 9.

Применение угольников 10 обеспечивает сравнительно быструю и точную установку половин корпусов на станке. Плоскости угольников должны точно совпадать с осью планшайбы. Применяемые при раздельной обработке половин крупных корпусов угольники 7 должны быть достаточно массивными и тяжелыми. В противном случае под действием веса обрабатываемой детали и возникающих в процессе работы станка центробежных сил угольники будут деформироваться, а следовательно, нарушится точность установки детали.

Чистовое растачивание цилиндров должно обеспечить точное соблюдение осевых размеров, допуск на которые колеблется от 0,05 до 0,1 мм. Выполнение этой операции осложняется тем, что замеры нужно производить на значительной глубине (более 1500 мм) штихмасом между линейкой, заложенной в паз, и базовой плоскостью. Для этого рабочий должен каждый раз останавливать станок и проникать внутрь детали, что неудобно и утомительно, а нахождение рабочего внутри цилиндра при его механической обработке запрещено правилами техники безопасности труда. Чтобы облегчить выполнение данной операции, на станке устанавливают индикаторные упоры (рис.

174). Нижний неподвижный упор 5 укрепляют на суппорте станка 4. Верхний подвижный упор 3 перемещают по пазу планки 1, прикрепленной к ползуну суппорта 11, и закрепляют в определенном положении. После установки индикатора на нуль верхний упор перемещают вместе с резцом 7, закрепленным в резцедержателе 10. Ножка верхнего упора соединена с индикатором 2, который при нажиме на штихмас показывает величину отклонения. Штихмас устанавливают по оси 6 и закрепляют в специальной призме между упорами.

Настройку упоров на нуль производят следующим образом. После обработки верхнего торца корпуса 8 по разметке, не сбивая резца 7, устанавливают разрыв между упорами на величину А по штихмасу за счет соответствующего перемещения верхнего упора. В данном случае этот размер соответствует размеру до установочной базы I. Обработку торцов пазов производят последовательно сверху вниз в порядке, соответствующем номеру индекса при букве А на рис. 174, при таких же размерах штихмасов. Последнюю проточку проверяют соприкасанием упоров (в этом случае А=0). Затем, не сбивая резца, передвигают верхний упор по штихмасу до размера, соответствующего установочной базе II, и таким же способом, как описано выше, растачивают последующие выточки по размерам Б.

При переходе к обработке верхних торцов пазов резец 7 устанавливают по переходному шаблону 9 таким образом, чтобы кромка резца касалась верхней стороны паза шаблона (при этом положении настраивают индикаторные упоры на нуль). Поскольку все пазы имеют одинаковую ширину, Рис. 174. Схема растачивания пазов цилиндра на карусельном станке используются те же штихмасы, смещается только нулевая точка настройки паза. Схема растачивания показывает последовательность применения шаблонов.

6.2. Растачивание корпусов на расточных станках Для растачивания корпусов применяют расточные станки с диаметром шпинделя 150-300 мм или расточные головки. В зависимости от имеющегося оборудования, вида производства и размеров растачиваемых корпусов они могут обрабатываться на стационарных плитах, поворотных столах или в специальных приспособлениях. В серийном производстве становится целесообразным изготовление с этой целью специальных расточных стендов.

При растачивании корпусов на расточных станках применяют механизированные расточные борштанги (рис. 175), летучие или дисковые суппорты, подшипниковые стойки (люнеты) для установки борштанги, добавочные люнеты для устранения прогибов борштанги от собственного веса и сил резания, стойки для установки корпусов на плите, комплект регулируемых опор и комплект зажимных приспособлений.

Рис. 175. Борштанга для растачивания корпусов Соединение борштанги со шпинделем расточного станка целесообразно делать без шарниров (рис. 175). Шарнирное соединение (типа Гука и др.) борштанги со шпинделем станка на практике себя не оправдало, поскольку такие соединения в ряде случаев становятся источником возникновения вибрации борштанги. Чтобы предотвратить вибрацию при использовании шарнирных соединений, приходится снижать скорость резания и уменьшать сечение снимаемой стружки. Кроме того, при использовании шарнирных соединений борштанги со станком может появиться некоторое осевое смещение борштанги относительно растачиваемого корпуса, в силу чего при подрезке торцовых поверхностей могут изменяться аксиальные размеры корпуса.

Для радиальной подачи инструмента конструкцией расточных борштанг предусматривается использование особого устройства, которое должно быть легко управляемым при любых режимах резания и обеспечивать плавность и равномерность подачи. От червяка, который поворачивается с помощью расположенной на торце борштанги рукоятки, вращение передается червячному колесу, связанному со скалкой борштанги винтовой нарезкой (разрез А-А). При повороте червячного колеса скалка перемещается. Для того чтобы скалка не вращалась вокруг своей оси, она снабжена продольным пазом, а в отверстии под скалку установлена шпонка. Подобное же устройство для подачи режущего инструмента имеется и на дисковых суппортах (рис. 176).

При разработке технологического процесса расточки корпуса вычерчивают схему установки, в которой указывают:

– общий план установки с расположением растачиваемого корпуса на станке, расположением подшипниковых стоек для борштанги, стоек – места расположения дополнительных регулируемых опор под корпус и дополнительной опоры для борштанги;

– места расположения зажимов для корпуса, подшипниковых стоек и – способы установки борштанги и центровки шпинделя станка с ней;

– методы проверки установки корпуса относительно борштанги.

Перед установкой корпуса необходимо нанести мелом разметку установки всех опорных стоек относительно станка. На рис. 177 приведен план расположения оснастки для растачивания корпуса турбины типа ВКТ-100.

Выверка борштанги производится с помощью индикатора (рис. 178, а).

При этом требуется, чтобы длина пути l была максимально возможной, но не меньшей 500 мм. При контроле положения борштанги относительно вертикальной плоскости необходимо учитывать прогиб борштанги под действием собственного веса. Он определяется с помощью прецизионных уровней "Геологоразведка" или уровней с сообщающимися сосудами (рис. 178, б), установленными на борштангу. При помощи сообщающихся сосудов определяют как горизонтальность положения борштанги, так и отсутствие в ней прогибов.

Для установки сосудов на проверяемую борштангу в контролируемых точках помещают специальные призмы, закрепляемые хомутом (разрез А-А), Горизонтальность положения призмы в поперечном направлении проверяется с помощью обычного уровня.

Перемещение борштанги в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно шпинделя станка производится за счет перемещения подшипниковых стоек или регулировки положения вкладышей. Подшипниковые стойки 3 и 12 (см. рис. 177) в горизонтальном направлении перемещаются при помощи винтовых упоров 2, а в вертикальном направлении – клиновыми домкратами, устанавливаемыми под основания стоек. У ряда стоек для этой же цели основания подшипников выполняют наклонными.

Рис. 176. Дисковый суппорт для растачивания корпусов Рис. 177. План расположения оснастки для обработки корпуса турбины типа ВКТ-100 на расточном стенде:

1 – расточная головка; 2 – винтовые упоры; 3 – передняя стойка борштанги; 4 – передняя подставка для растачиваемого цилиндра; 5, 7, 11 – винтовые домкраты; 6, 8 – клиновые домкраты; 9 – места прикрепления оборудования к плите станка; 10 – задняя подставка для растачиваемого цилиндра; 12 – задняя стойка борштанги; 13 – хомуты с чертилками После того как установят положение борштанги и закрепят окончательно подшипниковые стойки на плите, производят контрольную проверку борштанги. Затем выверяют расположение нижней части обрабатываемого корпуса турбины относительно борштанги. При установе корпуса на три основные опоры А одной опорой служит клиновой домкрат 8, в контакте с которым находится нижний горизонтальный фланец корпуса. Две другие опоры А расположены на передней подставке 4 под углом, соответствующим уклону двух боковых фланцев корпуса. Подставка 4 с двумя опорами для корпуса установлена на двух основных клиновых домкратах 6 и одном вспомогательном винтовом домкрате 5. Домкраты дают возможность перемещать корпус при установке. Корпус равномерно закрепляют на станке, чтобы предупредить появление упругих деформаций, и обязательно добиваются полного совпадения оси расточки корпуса с осью борштанги и плоскости горизонтального разъема корпуса или с осью борштанги, или с осью расточки.

Выверку положения корпуса относительно борштанги начинают с совмещения плоскости горизонтального разъема корпуса с осью борштанги.

Корпус при этом должен лежать свободно только на трех опорах А. Установка корпуса на передней подставке отдельно показана на рис. 179. На плоскость горизонтального разъема корпуса в местах расточек под переднее и заднее уплотнения устанавливают две одинаковые призмы 2, высота которых равна R + K, где R - радиус борштанги, K = 0,5 мм. Накладывают на эти призмы линейки 1 и замеряют зазор. У расточек под переднее и заднее уплотнения зазор должен быть одинаковым. Для получения зазора, равного K, при перемещении корпуса вверх или вниз пользуются клиновыми домкратами 6 и 8 (см. рис. 177).

Совмещение оси корпуса с осью борштанги в горизонтальной плоскости контролируется по круговым рискам, нанесенным разметкой на наружных торцах корпуса. Выверку производят двумя чертилками, закрепленными в хомутах 13 на борштанге.

После выверки установки нижней половины цилиндра относительно борштанги можно приступать к центровке борштанги со шпинделем станка.

Совмещение оси борштанги с осью станка проверяется с помощью индикаторного приспособления (рис. 178, а, в). С учетом жесткости соединения борштанги со шпинделем, о чем было сказано выше, допустимые смещения (несоосность ) должны быть не более 0,015-0,020 мм, допустимый перекос на длине 1000 мм – не более 0,05 мм. При проверке соосности индикаторным приспособлением необходимо, чтобы длина пути передвижения индикатора в осевом направлении также была максимально возможной (не менее 500 мм).

Рис. 178. Схема установки и выверки расточной борштанги:

а – проверка положения борштанги относительно вертикальной и горизонтальной плоскостей, проходящих через ось шпинделя станка; б – проверка горизонтальности; в - центровка оси борштанги с осью шпинделя станка Рис. 179. Установка нижней половины корпуса на передней 1 – линейка; 2 – призмы; 3 – микрометрический штихмас; 4 – опоры;

На качество растачивания корпуса существенно влияет прогиб борштанги под действием собственного веса, при наличии которого расточки отдельных мест корпуса окажутся эксцентричными. Прогиб тем больше, чем больше расстояние между стойками. Кроме собственного веса борштанги, на величину ее прогиба значительно влияют силы резания. Действие этих сил особенно велико вследствие больших диаметров растачиваемых мест в корпусе, которые доходят до 1900 мм. Поэтому кроме двух основных опор, когда это необходимо по условиям работы борштанги, для предупреждения ее прогиба устанавливается добавочный промежуточный люнет. Конструкция промежуточных люнетов определяется формой растачиваемого корпуса и его жесткостью.

Для устранения прогиба борштанги применяется следующий метод. В месте установки люнета определяют стрелу прогиба борштанги, зачищают три контрольные площадки а, б и в и замеряют микрометрическим штихмасом 3 расстояния от площадок до борштанги (см. рис. 178). Затем в установку вводят промежуточный люнет и регулировкой последнего выбирают прогиб борштанги. Производимый при этом замер от площадки б служит для контроля изменения положения борштанги по высоте при выборе прогиба. Установочные размеры до площадок а и в должны оставаться неизменными. Окончательную центровку борштанги со шпинделем станка производят после установки дополнительных люнетов и устранения прогиба борштанги.

Проверяют установку корпуса и приступают к установке вспомогательных опор и закреплению корпуса на общей плите. Количество и места приложения вспомогательных опор и зажимов определяют в зависимости от конструктивных форм и габаритов корпуса и указывают в схеме установки (например, опоры 4, 5, 7 и 11, рис. 177). Дополнительными опорами под корпус могут служить винтовые и клиновые домкраты или трубчатые винтовые стойки. Трубчатые стойки изготовляются со сменными трубками разных высот. Для того чтобы проверить отсутствие деформации корпуса при установке вспомогательных опор, следует пользоваться индикаторами, расположенными на плите станка.

Для правильного процесса растачивания корпуса необходимо также разрабатывать специальные технологические схемы. В этих схемах указывают места расточек и их размеры и дают перечни необходимых режущих и измерительных инструментов с указанием мест их применения и методов измерения. Наличие технологических схем повышает производительность труда, так как сокращает время на подбор требуемого инструмента.

В качестве примера на рис.180 приведена технологическая схема растачивания корпуса турбины ВКТ-100. Растачивание корпуса по этой схеме начинается с обработки мест под уплотнения (концевых отверстий). Вследствие сложности данной конструкции корпуса в собранном состоянии можно расточить лишь концевые отверстия и их торцы. Остальные поверхности растачивают отдельно в верхней и нижней половинах корпуса. Для совместного растачивания верхней и нижней половин корпуса применяют борштангу с механизированными выдвижными резцедержателями и расточными суппортами. При обработке поверхности А диаметром 640 мм и отверстия диаметром 490А за измерительную базу принимают предварительно нанесенную разметочную риску. По окончании этой операции верхнюю часть корпуса снимают и производят настройку резца для подрезки внутреннего торца диаметром 600 мм; за измерительную базу принимают наружный, уже обработанный торец А.

После повторной установки верхней части корпуса на место этот торец обтачивают одновременно в обеих частях на размер 362+0,1. Затем верхнюю часть корпуса снова снимают и резец настраивают для точения внутреннего торца диаметром 735 мм, при этом за измерительную базу принимают торец диаметром 600 мм. После повторной установки верхней части на свое место Рис. 180. Технологическая схема растачивания корпуса турбины ВКТ- 1 – подрезной левый резец; 2 – проходной правый резец; 3 и 21 – скобообразные штихмасы; 4, 9 – проходные левые резцы; 5 – резцедержатель; 6 и 18 – пробки; 7 – прорезной резец; 8 – фасонный резец; 10 и 19 – расточные диски; 11, 17, 23 – микрометрические штихмасы; 12, 14-16 – шаблоны на длину;13 – специальная линейка; 20 – шаблоны на высоту; 22 и 25 – скобы; 24 – универсальный угольник точат и этот торец. Затем от торца диаметром 735 мм обрабатывают торец диаметром 705 мм на размер 343-0,2 и растачивают отверстие диаметром 615А.

Для обработки наружного торца и торцовой выточки на борштангу устанавливают расточной суппорт, посредством которого подрезают торец и уступ. После этого суппорт устанавливают внутри корпуса для точения пазов I, II, III, IV и V. Вначале в нижней части корпуса обрабатывают правый торец паза I, после чего резец отводят внутрь корпуса. Затем соединяют верхнюю часть корпуса с нижней и производят обработку того же торца паза I в верхней части при ранее настроенном резце. Удаляют снова верхнюю часть корпуса и точат окончательно все поверхности паза I в нижней части. Соответствующие поверхности паза I в верхней части обрабатывают отдельно.

Правый торец паза II в нижней части обрабатывают, затем отводят резец в сторону, при этом не сбивают его в осевом направлении. Далее накладывают верхнюю часть на нижнюю, обрабатывают тот же торец паза II в верхней части. После этого снова снимают верхнюю часть корпуса и производят растачивание остальных поверхностей паза II в нижней части, а соответствующие поверхности паза II в верхней части точат при установке отдельно.

Пазы III, IV и V обрабатывают так же, как и пазы I и II. При отдельной обработке пазов в верхней части (без установки ее на нижнюю) за измерительные базы принимаются правые торцы, обработанные при соединении обеих частей корпуса.

При наличии второго комплекта оборудования растачивание верхней части корпуса производят одновременно с обработкой нижней части. В противном случае обработку ведут последовательно на одном и том же станке.

Для установки и крепления верхней части требуются другие стойки и установочные приспособления, так как конфигурация наружных установочных баз верхней и нижней частей корпуса различная.

Нижняя часть корпуса остается на месте, и с этой же установки производится растачивание Т-образных канавок лабиринтных уплотнений. Обработка канавок производится при помощи механизированных резцедержателей, встроенных в борштангу. Расточной суппорт снимается.

Точение Т-образных канавок, находящихся в двух концевых отверстиях корпуса, ведется последовательно. При этом применяют специальные резцы и шаблоны, указанные в технологической схеме. Измерительными базами при точении боковых сторон Т-образных канавок служат обработанные наружные торцы концевых отверстий. Чтобы облегчить замер диаметра канавки, на плоскость разъема у канавки устанавливают и закрепляют брусок прямоугольного сечения. При обработке паз протачивается и в бруске, вследствие чего длина дуги канавки несколько увеличивается, что позволяет произвести измерение диаметра в этом месте обычным способом.

Типовые режимы резания, применяемые при чистовом растачивании корпусов, приведены в табл. 46.

Типовые режимы при чистовом растачивании корпусов 6.3. Специальные способы растачивания корпусов цилиндров Описанный выше способ растачивания корпусов применяется главным образом в единичном производстве, так как имеет существенный недостаток:

в зависимости от количества обрабатываемых мест требуется многократно снимать и ставить на место верхние части корпуса, что приводит к большим затратам времени на сборку и разборку верхней части корпуса, к простоям в ожидании необходимых для этого подъемных средств, а также к износам и возможным повреждениям крепежных деталей корпуса. Растачивание таких корпусов в серийном производстве можно производить при помощи кондукторов.

При растачивании корпуса с помощью кондуктора сначала обычным путем обрабатывают концевые отверстия в собранном корпусе, затем снимают верхнюю часть и растачивание остальных поверхностей ведут у каждой половины корпуса отдельно на расточных или карусельных станках. На плоскость горизонтального разъема каждой половины накладывают специально изготовленный кондуктор, ориентируясь на который можно производить растачивание. Эту обработку целесообразно выполнять на специальных стендах с применением расточных головок, механизированных борштанг и дисковых суппортов.

На рис. 181 показан кондуктор для растачивания корпуса турбины ВР-25. По кондуктору выполняется растачивание посадочных поверхностей для внутреннего корпуса и обоймы, а также обработка внутренних концевых торцов. В целях упрощения изготовления кондуктора он выполнен сварным.

Кондукторные планки 2-5 крепят к корпусу 1 винтами 7 и фиксируют штифтами 6. Установку и центровку кондуктора на плоскости разъема производят по ранее обработанным (в собранном корпусе) концевым полуотверстиям и одному базовому наружному торцу. Прилегание посадочных поверхностей кондуктора к корпусу турбины обеспечивается тремя натяжными болтами 8, упирающимися в два упора 9. Эти упоры установлены на корпусе независимо от кондуктора.

Размеры растачиваемого корпуса выдерживают в соответствии с кондукторными планками 2-5, выставляя относительно них резцы с зазором 0,5 мм по щупу. После растачивания нижней части корпуса кондуктор устанавливают на плоскость разъема верхней части корпуса и производят ее обработку. При растачивании необходимо следить за резцом, не допуская соприкосновения его с рабочими кромками кондуктора. Наличие двух таких кондукторов (правого и левого) позволит вести обработку верхней и нижней частей одновременно на двух расточных станках.

Растачивание корпусов по кондуктору также имеет некоторые недостатки. Поскольку верхняя и нижняя половины корпуса обрабатывались раздельно, то при некоторых неточностях в установке кондукторов и обработки могут появиться несовпадения расточек. При раздельной обработке половин корпуса турбины резец работает с ударами. Кроме того, требуется дополнительная сложная установка верхней части корпуса на расточном стенде.

Для того чтобы избежать указанных затруднений, целесообразно верхнюю часть корпуса обрабатывать на карусельном станке. Применение расточного кондуктора в этом случае упрощает процесс растачивания и сокращает цикл обработки, по сравнению с описанным выше способом, за счет устранения значительной потери времени на многократно повторяющуюся установку верхней половины корпуса.

Рис.181. Кондуктор для растачивания корпусов турбин Весьма прогрессивным методом предварительной обработки корпусов цилиндров при серийном производстве турбин является растачивание их по половинам на специальном цилиндрорасточном станке модели НР- (рис. 182). На этом станке предварительно растачивают корпус с припуском 5 мм на сторону.

Перед предварительной обработкой на плоскости разъема обеих половин корпуса размечаются контуры всех расточек по специальному шаблону.

Половина корпуса устанавливается и крепится на специальном приспособлении к установочной плите станка, которая должна быть расположена так, чтобы ось вращения шпинделя станка максимально точно совпала с плоскостью разъема цилиндра.

Обработка производится многорезцовыми блоками, закрепленными на шпинделе станка. Комплект блоков показан на рис. 183. Блоки выполнены из двух половин с разъемом в диаметральной плоскости, что обеспечивает простоту и легкость смены и установки их на шпинделе станка. Некоторые из них, как видно из рисунка, имеют радиальные направляющие, по которым могут перемещаться каретки с резцедержателями. Такое устройство необходимо, например, для установки резцов на стружку и для расточки Т-образных гнезд под сегменты сопел на внутренней торцовой поверхности цилиндра.

Рис. 182. Общий вид станка НР-6 с установленной на нем верхней Рис. 183. Комплект расточных блоков к станку НР- Резцы в блоке устанавливаются по шаблонам в определенной последовательности, в нужном положении по диаметру и с соблюдением необходимых размеров между режущими кромками резцов в осевом направлении.

Таким образом, многорезцовым блоком можно снимать весь припуск (до мм на сторону) за один проход. Подрезка торцов и прорезка канавок также производятся на этом станке за один проход. С помощью резцовых блоков можно обрабатывать корпуса разных диаметров.

Использование специализированного станка дает ряд преимуществ перед карусельными и расточными станками: применение многорезцовых блоков и более высоких режимов резания повышает производительность труда, снижая трудоемкость обработки; обработка корпусов в горизонтальном положении улучшает их качество и обеспечивает более безопасные условия труда рабочего. Практика эксплуатации станка НР-6 показывает, что при некоторой модернизации он может быть использован для чистовой окончательной обработки цилиндров.

В настоящее время в отечественной и зарубежной практике турбиностроения для обработки сложных крупногабаритных деталей используют многоцелевые станки (комплексы), скомпонованные из менее сложных станков, размещенных на единой станине.

Станок модели НС-72Ф2 (рис. 184) состоит из размещенных на общей станине двух станков: специального цилиндрорасточного станка модели НС-95Ф2 и специального горизонтально-расточного станка модели НС-96Ф2.

На цилиндрорасточном станке НС-95Ф2 осуществляют расточку паровой части полости корпусов ЦВД и ЦСД. Он оснащен четырьмя сменными шпиндельными головками с планшайбами диаметрами 675, 860, 1150 и 1550 мм.

С помощью планшайб производят расточку внутренней полости корпуса диаметром 695-2500 мм. Каждая планшайба имеет три выдвижных суппорта, наибольшее перемещение которых составляет 450 мм. При перемещении суппортов осуществляются прорезка канавок, подрезка торцов, черновая расточка горловины корпусов.

Управление подвижными узлами и механизмами может быть ручным (с цифровой индикацией и без нее), позиционным (с предварительным набором заданного размера) и автоматическим (с управлением от перфоленты и вводом информации в коде ISO).

На горизонтально-расточном станке модели НС-96Ф2 выполняют обработку отверстий и торцов, обточку фланцев, сверление и развертывание отверстий, трепанацию отверстий диаметром 140 мм в верхних половинах корпусов, нарезание резьбы и фрезерование плоскостей горизонтального и других разъемов, в том числе фрезой диаметром 1200 мм. Обработку можно вести в ручном и автоматическом режимах управления.

Для обработки корпусов цилиндров разработано специальное приспособление для установки и закрепления половины цилиндра массой до 30 т. У каждой половины корпуса на фланцах горизонтального разъема предусмотрено четыре технологических прилива (рис. 165). После обработки эти приливы являются установочными базами при черновой обработке.

Рис. 184. Многоцелевой станок (комплекс):

1 – цилиндрорасточной станок; 2 – технологические приспособления;

3 – горизонтально-расточной станок; 4 – поворотный станок Обработка на станке модели НС-72Ф2 осуществляется в две операции.

Первая операция на станке модели НС-96Ф2 – фрезерование плоскости горизонтального разъема фрезой диаметром 1200 мм. Жесткость материала обеспечивает большую глубину резания t = 15-12 мм и подачу S =0,8-1,2 мм/об.

Приспособление смонтировано не на поворотном столе станка (в отличие от станка модели НР-6). После обработки плоскости горизонтального разъема станок перемещается вдоль станины к поворотному столу. Освободившееся место занимает цилиндрорасточный станок модели НС 95Ф2, с помощью которого осуществляется вторая операция: растачивание внутренней полости половины корпуса цилиндра, прорезка канавок, подрезка торцов и т. д. Цилиндрорасточный станок по завершении обработки отводят в крайнее левое положение.

Горизонтально-расточный станок выполняет все переходы, связанные с черновой обработкой отверстий под установку крепежных шпилек. Обработку глухих отверстий в нижней половине выполняют спиральными сверлами с последующим зенкерованием. Отверстия верхней половины обрабатывают на проход кольцевыми сверлами.

Время выполнения переходов на цилиндрорасточном станке превышает время выполнения операции на горизонтально-расточном. Поэтому для лучшей загрузки оборудования в комплексе предусмотрен поворотный стол ПС-4А, который позволяет одновременно с обработкой внутренней полости у первой детали осуществлять обработку патрубковых элементов, фрезерование бобышек, сверление отверстий под различными углами к оси полости, нарезание резьб и другие операции одновременно на двух деталях. Деталь устанавливают на поворотный стол так, чтобы ось полости совмещалась с осью вращения поворотной части стола. Внедрение поворотного стола позволяет осуществлять полную обработку детали.

Переналадка технологического комплекса модели НС-72Ф2 на обработку другой корпусной детали относительно проста и в значительной мере механизирована. Подвижные части приспособления при помощи электродвигателей перемещают в положение, соответствующее размерам новой детали.

Замену инструментальных наладок выполняют при помощи подъемнотранспортных средств, встроенных в станок. Комплекс модели НС-72Ф2 позволяет выполнить всю черновую обработку половины корпуса за две установки.

На рис. 185 показана операция обработки поверхностей кольцевых пазов под диафрагмы в обойме на станке с ЧПУ. Та же операция может быть выполнена и при обработке внутренних цилиндров. Деталь, например внутренний цилиндр, установленная в приспособлении определенной жесткости, подвергается полной чистовой обработке: фрезерование и шлифование плоскостей разъема, сверление и нарезание отверстий под шпильки в нижней половине, сверление сквозных отверстий в верхней половине с подрезкой мест под гайки и фрезерование кольцевых пазов под диафрагмы.

Приспособление должно быть жестким, не допускающим деформации детали под действием сил резания. В местах крепления детали в конструкциях приспособлений следует предусматривать подводные опоры в местах крепления для той же цели.

Описанные выше методы обработки корпусов непрерывно совершенствуются. Среди наиболее прогрессивных из возможных решений можно назвать, например, следующие:

– сверление отверстий на горизонтальных разъемах цилиндров высокого давления методом трепанации, т.е. кольцевыми сверлами;

– раскатка посадочных поверхностей под вкладыши роликовыми раскатками на карусельных и расточных станках, что создает наклеп, уменьшает шероховатость обрабатываемых поверхностей, повышает эксплуатационные качества подшипников;

– применение гидроусилителей для крепления корпусов под обработку на станках, а также гидрошайб для крепления резцов, что механизирует и значительно облегчает труд станочников, особенно на

7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ КОРПУСОВ ТУРБИН

7.1. Цели и режимы гидравлического испытания Корпус турбины в процессе ее работы находится под непрерывным воздействием высоких температур и давлений пара. Гидравлические испытания предназначены для проверки прочности и плотности стенок корпусов турбин, а также плотности сопряжения их частей по горизонтальным и вертикальным разъемам.

Гидравлическое давление при испытании должно быть в 1,5-2 раза выше рабочего давления пара, чтобы компенсировать разность температурных условий в работающей турбине и при гидроиспытании. Отливки подвергаются испытанию, как правило, только один раз – после окончательной механической обработки, – но иногда (при плохом качестве литья) и дважды: первый раз – после предварительной и второй – после окончательной механической обработки.

Гидравлическое испытание после предварительной обработки имеет целью заблаговременное выявление дефектов отливки и исправление их заваркой. Такое испытание особенно важно при обнаружении крупных дефектов, когда требуется наплавка большого количества металла и последующая термическая обработка для снятия внутренних напряжений. Мелкие дефекты, вскрывающиеся при окончательной обработке, могут быть исправлены заваркой без последующей термической обработки.

При гидравлическом испытании все отверстия в корпусе плотно закрываются заглушками. Между сопрягаемыми плоскостями заглушек и корпуса прокладывают, в зависимости от величины давления при испытании, плотный картон, резину или другой прокладочный материал. Иногда в стыках, при больших габаритных размерах уплотняемых фланцев и небольших давлениях испытания, прокладочным материалом может служить асбестовый или набивочный сальниковый шнур диаметром 10-25 мм, пропитанный смесью графита с маслом. У разъемных деталей, где проверяется плотность мест сопряжения, установка прокладок не допускается (например, на горизонтальных и вертикальных разъемах корпуса турбины при окончательном гидравлическом испытании).

Время, необходимое для осмотра детали при гидравлическом испытании, устанавливается не более 30 мин. Все места, в которых обнаруживается течь или просачивание отдельных капель воды, помечают краской.

Исправление дефектных мест в стенках стальных отливок производят электросваркой. Применение ввертышей с последующей их расчеканкой менее надежно, поэтому в отдельных случаях это допускается, но, как правило, не рекомендуется.

Подчеканка стенки в местах просачивания воды на стальных и чугунных отливках не разрешается, так как действие расчеканки распространяется на незначительную глубину стенки, и при работе турбины вновь образуется неплотность.

7.2. Оснастка и приспособления для проведения Наиболее ответственной частью процесса подготовки гидравлического испытания является обеспечение надежного уплотнения сопрягаемых поверхностей. В настоящее время для испытания корпусов паровых турбин с высокими параметрами пара и высокими рабочими давлениями при гидравлическом испытании применяются испытательные давления до 6000 Н/см (600 кгс/см2) и выше. Поэтому создание особо надежной конструкции заглушек и уплотняющих замков приобретает особое значение.

Имеются многочисленные приспособления для гидравлического испытания корпусов турбин под высоким давлением. Надежное уплотнение в этих приспособлениях достигается за счет применения самоуплотняющихся резиновых замков, состоящих из резиновых шнуров круглого или прямоугольного сечения. Шнуры укладываются в профильные канавки в заглушках (рис. 186).

Такие самоуплотняющиеся замки при гидроиспытании выдерживают требуемое высокое давление.

На рис. 186 приведены профили канавок на заглушках для уплотнительной резины и основные размеры канавок, установленные опытным путем.

Для уплотнения торцевых плоскостей отверстий применяют заглушки с самоуплотняющимся резиновым замком, которые крепятся к корпусу шпильками или болтами (рис. 187). В этом случае не требуется производить сильной затяжки заглушки. Замок позволяет надежно испытывать деталь даже тогда, когда под действием давления на заглушку между нею и деталью возникает зазор до 0,5-1 мм, в зависимости от диаметра резинового шнура.

Конструкция заглушек (рис. 188) предназначена для деталей, имеющих внутренний бурт. Здесь заглушка закрепляется силой внутреннего давления ( Р ).

Сила Р воспринимается буртом заглушки, опирающимся на бурт испытуемой детали. Если не представляется возможным поставить заглушку через внутреннюю полость детали, то заглушку изготовляют таким образом, чтобы ее можно было завести через наружное отверстие, несмотря на наличие буртов как на заглушке, так и на детали. В этом случае с заглушки удаляется (путем точения) часть металла в направлении, перпендикулярном к плоскости упора, затем заглушку поворачивают на 90о и свободно заводят в отверстие детали. Далее ее разворачивают и подтягивают к упору.

При работе турбины давление пара вдоль ее корпуса распределяется неравномерно и постепенно понижается от места впуска пара к его выходу.

Обычно корпус по длине разделяется заглушками на ряд отдельных полостей (камер), которые испытываются на различные давления. Если рассматривать схемы уплотнения отдельных камер (рис. 189), предпочтение следует отдать схеме на рис. 189, а.

Рис. 186. Самоуплотняющие резиновые замки а, б – одностороннего действия; в – двухстороннего действия Рис. 187. Заглушка с самоуплотняющимся резиновым замком Рис. 188. Схемы уплотнений при гидравлическом испытании деталей, Рис. 189. Схема уплотнений при гидравлическом испытании а – с центральной макетной трубой; б – с заглушками полного сечения Центральная труба, показанная на этой схеме, имитирует ротор турбины и разгружает стенки корпусов при гидроиспытании от чрезмерно завышенных продольных напряжений, имеющих место при испытании по второй схеме (рис. 189, б). Кроме того, при испытании по первой схеме сокращается цикл сборки под испытание, уменьшается время на изготовление уплотнительных прокладок и сокращаются расходы на изготовление заглушек.

В процессе выполнения гидравлических испытаний необходимо тщательно соблюдать все особые требования техники безопасности при работе с сосудами, находящимися под давлением, на что имеются специальные инструкции, утверждаемые Госгортехнадзором.

ГЛАВА 8. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ВКЛАДЫШЕЙ

И КОРПУСОВ ПОДШИПНИКОВ

8.1. Назначение и условия работы опорных и упорных К вкладышам подшипников предъявляются жесткие требования в отношении малых потерь на трение, прочности в работе и долговечности. Для уменьшения потерь на трение вкладыши заливают лучшим антифрикционным сплавом – баббитом. Нижние половины вкладышей подвергаются наибольшему давлению и подлежат заливке баббитом марки Б83, в котором количество олова составляет около 83 %. Верхние половины вкладышей стационарных турбин по условиям работы (в отличие от судовых турбин) можно было бы заливать менее качественным, но зато более дешевым, баббитом Б16, в котором основа является свинцовой, а количество олова составляет всего 16 %. Однако применение в этом случае баббита Б16 часто на практике приводит не к экономии средств, а, наоборот, к большим потерям, главным образом из-за смешивания Б83 с Б16 при растачивании вкладышей. Наряду с этим создается опасность загрязнения баббита Б83 баббитом Б16 и на заливочном участке, а кроме того, исключается возможность центробежной заливки вкладышей. Поэтому лучше всего использовать только одну марку баббита - Б как для нижних, так и для верхних половин вкладышей подшипников.

Подшипники турбин можно разделить на две основные группы: опорные и опорно-упорные. Вкладыши опорных подшипников бывают нерегулируемые (рис. 190) и регулируемые (рис. 191). Регулировка положения вкладышей осуществляется изменением толщины прокладок 2 между телом вкладыша и опорными подушками 1. Таких подушек обычно бывает четыре: три в нижней половине и одна в верхней.

Нерегулируемые вкладыши плотно устанавливаются в расточке корпуса подшипника, а смещение оси отверстия вкладыша, необходимость чего может возникать при центровке ротора турбины, достигается за счет эксцентричного растачивания отверстия во вкладыше. Вкладыши такой конструкции применяются в основном на вспомогательных механизмах и в судовых турбинах. У некоторых вкладышей такой конструкции по обеим сторонам имеются выточки К ( рис. 190) или выступы, которые обрабатывают при окончательном растачивании отверстия после подгонки по месту наружных посадочных поверхностей вкладыша. Эти выточки расположены концентрично отверстию и являются контрольными.

Некоторые вкладыши судовых турбин, как, например, показанный на рис. 190, имеют с обоих концов такие бронзовые пояски а шириной 10-25 мм, не заливаемые баббитом. Пояски эти предназначены для предупреждения оседания ротора в случае выплавления баббита и протачиваются по диаметру, большему, чем диаметр расточки по баббиту, на 1,5 мм.

Рис. 190. Опорный нерегулируемый вкладыш Рис. 191. Опорный регулируемый вкладыш В конструкциях вкладышей, несмотря на их внешнее различие, имеется много однотипных элементов, порождающих общность технологических задач при их обработке.

8.2. Типовой технологический процесс механической обработки Рассмотрим в качестве примера типовой технологический процесс обработки вкладыша (см. рис. 191). Вкладыши отливаются из чугуна СЧ 21-40, стали 25Л или бронзы, в зависимости от условий работы (например, из бронзы изготовляются вкладыши подшипников судовых турбин). Наиболее целесообразным видом заготовок являются литые заготовки из двух половин, но применяются также и кованые. На механическую обработку заготовки поступают термически обработанными.

Этапы обработки вкладыша 1. Обрубка и тщательная очистка литья в дробеструйных камерах.

2. Строгание или скоростное фрезерование разъемов верхней и нижней половин.

3. Припиловка разъемов и сборка двух половин в хомут для точения.

4. Предварительная обработка снаружи и по торцам с припуском по мм на сторону. Отверстие растачивается по наименьшему диаметру с припуском 10 мм на сторону.

5 и 6. Разметка и предварительное сверление отверстий в разъемах. В верхней половине отверстия под контрольные болты сверлятся с припуском мм на диаметр. Обе половины стягивают хомутом и через отверстия в верхней половине обрабатывают отверстия в нижней половине (после выполнения этапа 17).

7. Фрезерование выемок радиусом R в обеих половинах для головок болтов. Высоту выемок выдерживают от плоскостей разъемов.

8. Рассверливание отверстий, имеющих свободный размер, в плоскости разъемов обеих половин.

9. Припиловка разъемов обеих половин и сборка их с помощью болтов.

10. Окончательная обработка под заливку баббитом и предварительная обработка снаружи с припуском 3 мм на сторону.

11 и 12. Разметка и долбление пазов для подушек с припуском 0,2 мм на сторону.

13 и 14. Разметка и сверление отверстия для подвода масла в нижней половине.

15. Заливка баббитом раздельно по половинам. Места, подлежащие заливке, ограничиваются по торцам вкладыша полукольцами, соединенными между собой центральными болтами. Для получения требуемой толщины слоя баббита между полукольцами зажимают на одинаковом расстоянии от стенок вкладыша лист железа, выгнутый в форме цилиндра.

16. Строгание или фрезерование плоскостей разъема и установочных площадок. Пригонка пазов по подушкам и шабрение оснований пазов и подушек. Клеймение номеров пазов и подушек. Плоскости разъемов тщательно шабрятся; допускается зазор не свыше 0,05 мм. Такая пригонка вызвана необходимостью устранения протечки масла наружу через стыки половин вкладышей. Пригонка осуществляется с зазором не свыше 0,03 мм.

17. Разметка отверстий в пазах по отверстиям подушек.

18. Сверление отверстий в пазах для крепления подушек; сверление и развертывание отверстий под контрольные болты в плоскостях разъема. Обе половины собирают с помощью болтов. Вначале сверлят и развертывают два диаметрально противоположных отверстия, устанавливают в них контрольные болты и затем сверлят и развертывают остальные отверстия.

19. Нарезание отверстий для крепления подушек, установка подушек и контрольных болтов. Подушки устанавливают согласно клеймению. Под каждую подушку подкладывают по две прокладки толщиной 2 мм.

20. Окончательное растачивание отверстий и обтачивание вкладышей снаружи. Подрезка торцов согласовывается с данными паспорта растачивания под заливку. Такая увязка необходима для обеспечения определенной толщины слоя баббита в торцовой плоскости.

21. Разборка вкладыша на две половины.

22. Растачивание в верхней половине выемки В.

23 и 24. Разметка всех отверстий на торцовых поверхностях, на разъемах и под разделку масляных карманов; сверление отверстий.

25 и 26. Фрезерование канавок и масляных карманов; нарезание отверстий и разделка масляных карманов.

27. Контроль ОТК.

8.3. Типовой технологический процесс механической обработки вкладыша опорно-упорного подшипника Упорные подшипники воспринимают осевое давление ротора и не допускают его перемещений в осевом направлении. Наиболее распространенными в турбиностроении типами упорных подшипников являются гребенчатые сегментные вкладыши Мичелла, однако в отечественных турбинах гребенчатые вкладыши не применяются. Большое применение в современных крупных турбинах имеют сегментные упорные вкладыши. Основной принцип их действия заключается в разделении опорной поверхности на ряд сегментов в целях получения клинообразных масляных слоев.

Комбинированный опорно-упорный подшипник (рис. 192) является типичным представителем сегментных подшипников. Установочные 2 и рабочие 4 колодки называются также сегментами. Они расположены по обеим сторонам упорного гребня и воспринимают двусторонние осевые усилия. Рабочие поверхности сегментов залиты баббитом. Входные кромки сегментов закруглены во избежание нарушения масляного слоя. Толщина слоя баббита в сегментах должна быть меньше минимального осевого зазора. Ниже приводится технология обработки сегмента упорного подшипника данного типа (рис. 193).

Рис. 192. Комбинированный опорно-упорный подшипник 1 — вал; 2 — установочные колодки; 3 — упорный диск; 4 — рабочие колодки; 5 — установочные полукольца; 6 —подушки; 7 — обойма шаровая; 8 — опорная часть вкладыша; 9 — амортизатор; b — размеры установочных колец, выдерживаемые при Рис. 193. Сегмент главного упорного подшипника судовой турбины:

1 – окружные канавки; 2 – радиальные пазы; 3 – плоскость, залитая баббитом; 4 – скос;

Сегменты имеют ряд канавок в форме ласточкина хвоста, что обеспечивает лучшее крепление слоя баббита. Канавки 1 расположены в определенном интервале друг от друга по окружности, а канавки 2 расположены в радиальном направлении. При обработке плоскостей 3 и 7 непараллельность допускается в пределах 0,02 мм, а разница в толщине колодок одного комплекта по размеру 70+0,25 мм не должна превышать 0,01 мм. Заготовка для колодки берется в виде кольца. Материал – латунь марки ЛМцА 57-3-1 и баббит Б83.

Порядок этапов обработки сегментов следующий:

1. Обтачивание кругом предварительно с припуском 2 мм на сторону.

Обработка ведется только по цилиндрическим поверхностям и выполняется (учитываются крупные размеры деталей) на карусельных станках.

2. Обтачивание окончательное. Кольцо устанавливается канавками вниз и крепится кулачками в распор по диаметру 385 мм. Обрабатывают наружную поверхность и контур верхней торцевой плоскости (диаметры 890-0,16; 530+0, и скосы). Обрабатывают торцовую плоскость со стороны канавок, т.е. снизу, на длину 10 мм как базу для установки при последующей обработке. Кольцо переставляют в кулачках обработанной торцовой плоскостью вниз; установку проверяют индикатором по наружному диаметру и по обработанному поясу (10 мм) торцовой плоскости со стороны канавок. Обрабатывают верхний торец, при этом строго выдерживают аксиальные размеры 25-0,14 и 67+ 0,,2, и по окружности прорезают канавки 1. Канавки сначала прорезают прямыми прорезными резцами, а затем резцами в форме ласточкина хвоста. Работа ведется на карусельном станке.

3. Разметка радиальных пазов 2 и мест разрезки на сегменты. На торцовую плоскость, не подлежащую заливке, наносят риски для окончательного строгания боковых сторон под углом 45°. Контур размечают по шаблону.

4. Строгание пазов 2 под заливку и разрезка кольца на две половины.

Работа ведется на продольно-строгальном станке. Если пазы 2 не сквозные, то их фрезеруют после разрезки кольца на сегменты.

5. Разрезка на долбежном станке полуколец на сегменты и обработка их по контуру. При малых габаритах колец операции 4 и 5 выполняют на горизонтально-фрезерном станке. Затем выполняют обработку по контуру или по разметке на вертикально-фрезерном или на горизонтально-фрезерном станке профильной фрезой.

6. Разметка скосов 4 со стороны торцовой плоскости, не заливаемой баббитом, и отверстий для крепления рымов.

7. Фрезерование уступов по размеру 17 мм.

8. Строгание скосов 5 на продольно-строгальном станке. При этом сегменты устанавливают в один ряд и производят одновременно снятие скоса по шаблону.

9. Сверление и нарезание резьбы в отверстиях для крепления рымов и опиливание острых кромок.

10. Заливка сегментов баббитом. Перед заливкой поверхность сегментов тщательно зачищают и производят лужение мест, подлежащих заливке.

Сегмент устанавливают в формочку, изготовленную из листового железа по его контуру. В местах прилегания формочки к сегменту прокладывают листовой асбест для устранения утечек баббита. Сегмент нагревают до температуры 200-250 °С и заливают баббитом с припуском 4-6 мм.

11. Обработка плоскости, залитой баббитом. Во время точения аксиальный размер 28-0,14 выдерживают с допуском 28+ 0,,1. Обработку ведут на карусельном станке, установив несколько сегментов по окружности планшайбы станка. Крепление производят планками, прижимающими сегменты к планшайбе за уступы с размером 17 мм. Одна планка прижимает одновременно два уступа двух соседних сегментов. Обработку ведут в две установки: сначала протачивают баббит (выдерживают размер 28 мм), а затем зачищают опорную плоскость 7 (выдерживают размер 70+0,25 мм).

12 и 13. Разметка и фpeзерование выемок 5 и 6 в плоскости, не залитой баббитом.

14. Шабрение плоскости, залитой баббитом. При этом выдерживают установленным на плите. Разность толщин в комплекте колодок не должна превышать 0,01 мм. Баббит проверяют на прочность приставания к телу колодки, например, с помощью керосина. При отставании баббита от поверхности основного металла сегментов керосин появляется в образующихся щелях.

На рис. 192 изображен комбинированный самоустанавливающийся вкладыш переднего опорно-упорного подшипника в сборе с обоймой. Заготовка для вкладыша отливается из двух половин. Материал заготовки – серый чугун марки СЧ 32-52 или сталь ЗОЛ. Обработка этого вкладыша, имеющего шаровую наружную поверхность, аналогична обработке вкладыша с цилиндрической поверхностью. Рассмотрим только те операции, которые различны вследствие конструктивных особенностей этих типов вкладышей.

При обточке вкладыша под заливку отверстие обрабатывается окончательно: торцы с припуском 5 мм на сторону, а шаровая сфера с припуском мм на сторону. Обработка производится на токарном или карусельном станке при использовании копира. При внедрении шлифования шаровых поверхностей отпадает необходимость в достижении высокой точности шаровых поверхностей после точения. Для последующего шлифования оставляют припуск 0,15-0,25 мм на сторону. Большие припуски оставлять не следует, так как это увеличило бы трудоемкость шлифования.

Проверка диаметра шара производится микрометром по трем направлениям: посередине обработанного на вкладыше участка сферы и двум крайним точкам.

Обоймы (рис. 194) предназначаются для установки в них вкладышей с шаровой поверхностью. Обойма устанавливается в цилиндр посадочными плоскостями подушек, закрепленных в пазах обоймы. Заготовкой для обоймы является поковка, состоящая из двух половин; материал заготовки – сталь или отливка из стали 25Л.

Обработка обоймы состоит из следующих этапов:

1. Проверка поковки и разметка разъема для фрезерования.

2. Фрезерование разъема в обеих половинах.

3. Припиловка разъемов и сборка в хомут под точение.

4. Предварительная обработка с припуском 3 мм на сторону.

5. Разметка для долбления пазов под установочные подушки, разметка на разъеме верхней половины двух отверстий диаметром 22 мм и двух отверстий диаметром 25 мм.

6. Долбление пазов под установочные подушки с припуском 0,3 мм на сторону.

7. Сверление в верхней половине отверстий, размеченных на разъеме.

При этом отверстия под контрольные болты сверлят предварительно. Затем обе половины собирают вместе, после чего отверстия в нижней половине сверлят через ранее высверленные отверстия верхней половины.

8. Фрезерование выемки под головки болтов и под две установочные площадки в каждой половине.

9. Распиливание пазов и пригонка установочных подушек; после пригонки подушки клеймят по пригнанному пазу. Шабрение разъемов обеих половин и установочных площадок. Обе половины собирают на болты.

10. Сверление отверстия в пазах по отверстиям установочных подушек.

Сверление, рассверливание и развертывание отверстий диаметром 25А под контрольные болты.

11. Нарезание резьб в пазах. Шабрение плоскостей подушек, прилегающих к пазам обоймы. Подушки устанавливают по пазам и крепят болтами.

12-13. Разметка для точения и окончательная токарная обработка.

Обойму устанавливают по установочным площадкам при помощи индикатора. Шаровую поверхность обрабатывают с припуском 0,3-0,5 мм на диаметр.

14-15. Разметка и сверление остальных отверстий.

16. Шлифование сферической поверхности. Шлифование осуществляется специальным приспособлением (рис. 195) на токарном станке при частоте вращения изделия 3-4 об/мин. Приспособление применяется для шлифования внутренних и наружных сферических поверхностей.

Работа приспособления основана на принципе образования окружности в результате сечения шара плоскостью в любом его месте. К шаровой поверхности изделия подводится чашечный шлифовальный круг так, чтобы торец его касался поверхности изделия; само изделие при этом должно вращаться вокруг своей оси перпендикулярно или под другим углом (требуемым условиями обработки) к оси круга. Такое положение обрабатываемой детали и шлифовального круга обеспечивает получение требуемой шаровой поверхности.

Рис. 194. Шаровая обойма вкладыша опорно-упорного подшипника Рис. 195. Приспособление для шлифования сферы:

1— корпус; 2 — шпиндель; 3 - клиноременная передача; 4 — электродвигатель;