Pri razvoju diskov plinske turbine so luknje za ojnice ključna značilnost za povezovanje sosednjih rotorjev, njihova natančnost položaja pa neposredno vpliva na kakovost montaže rotorja plinske turbine. Tehnologija obdelave lukenj za jarmne drogove v kolutih koles plinskih turbin je raziskana in z visoko natančnim pozicioniranjem in težkim vrtanjem se pričakuje, da bo zagotovila tehnično referenco za obdelavo lukenj za jarmne drogove v kolutih koles plinskih turbin.
#01
Kot osrednja komponenta plinske turbine ima rotor turbine kompleksno strukturo in zahteva visoko natančnost obdelave. Njegov razvoj procesov in proizvodnja končnih izdelkov sta ključna. Med njimi luknja za ojnico služi kot povezovalna struktura med sosednjimi tekači in njen pomen je samoumeven [1-3].
Kot je prikazano na sliki 1, je rotor turbine povezan z medstopenjskim lokom na koncu zoba in je sestavljen v rotor z vstavljanjem veznih drogov skozi 12 obodno razporejenih lukenj veznih drogov na površini diska. Ker imajo zobje na koncu loka funkcijo samocentriranja, položaja luknje za ojnico ni mogoče prilagoditi, potem ko so sosednji dvostopenjski tekači zapleteni. Zato se postavljajo izredno visoke zahteve glede položaja izvrtine ojnice.
slika
Slika 1 Shema povezave sistema turbinske gredi
Premer luknje za ojnico je 42 mm, ki se običajno obdeluje z vrtanjem in vrtanjem. Njegovo največje razmerje stranic presega 5-kratnik premera, vrednost površinske hrapavosti pa zahteva Ra=1.6μm, kar predstavlja velik izziv za postopek vrtanja.
Glede na zgoraj omenjene zahteve glede obdelave z visoko težavnostjo se osredotočamo predvsem na dva vidika: visoko natančno pozicioniranje in vrtanje z visoko težavnostjo.
2.1 Tehnologija obdelave položaja izvrtine ojnice
Zahteve za risanje lukenj za ojnice so: φ42,58 mm, položaj φ0.12 mm in cilindričnost 0.012 mm. Da bi zagotovili nemoteno sestavljanje, so zahteve postopka povečane na: φ42,58 mm, pozicioniranje φ 0.05 mm in cilindričnost 0,012 mm. Zato je potrebno preizkusno preverjanje postopka. Ta preskus simulira obdelavo lukenj za vezne drogove tekača, struktura vzorca pa je prikazana na sliki 2. Uporabljen je vrtalni in rezkalni stroj, metoda vpenjanja je kotna vpenjalna plošča iz železa, vzorec pa je vpet navpično.
slika
Slika 2: Preizkušanec luknje za ojnico
(1) Tradicionalna aksialno porazdeljena metoda obdelave lukenj je "obrniti sredino" kazalnika ročice, najti položaj 4 ure na levi in desni strani neba in zemlje, določiti središče kroga, uporabiti T sveder za vrtanje spodnje luknje glede na naklonski krog φ420 mm in natančno vrtanje luknje za vezni drog.
1) Rezultati zaznavanja treh koordinat. Največja vrednost položaja je 0.0756 mm, okroglost zunanjega kroga D600 mm pa je 0,0056 mm (glejte tabelo 1).
Tabela 1: Prva trikoordinatna podatkovna slika zaznavanja
2) Razvrščanje podatkov. Kot je prikazano na sliki 3, je položaj luknje na splošno premaknjen v pozitivno smer Y.
slika
Slika 3: Trikoordinatni podatkovni diagram zaznavanja
3) Analiza podatkov. Če za primer vzamemo položaj I na sliki 3, je odklon v smeri X majhen, odmik pa približno 0.01 mm; odstopanje v smeri Y je veliko in odmik je približno 0.035 mm. Smer Y je glavni dejavnik, ki vpliva na odstopanje položaja. Če se izključi odmik v smeri Y za 0,03 mm, se položaj pozicioniranja močno izboljša, celotna kontura izmerjenih točk pa je boljša, kar kaže, da je ponavljajoča se natančnost pozicioniranja samega strojnega orodja boljša. Podatki o kotu po pretvorbi podatkov zaznavanja treh koordinat so prikazani v tabeli 2. Jasno je mogoče ugotoviti, da je glavni odmik v smeri Y.
Tabela 2: Podatki o pretvorbi zaznavanja prvih treh koordinat [Enota: ( stopinja )] Slika
4) Analiza možnega vzroka. Metoda poravnave v smeri X je: kazalnik ročice se dotakne dveh točk na zunanjem krogu vzorca v levi in desni smeri, da določi vodoravno smer; metoda poravnave v smeri Y je: kazalnik ročice se dotakne dveh točk na zunanjem krogu vzorca v smeri navzgor in navzdol, da določi navpično smer. smer za določitev središčnega položaja vzorca. Tukaj, ko se kazalnik v smeri Y dotakne dveh točk zgornjega in spodnjega zunanjega kroga, lahko zaradi teže pisalo kazalnika zaostaja ali se umakne, kar povzroči odstopanje med dejanskim položajem in prikazanim položajem. Ko je obdelava luknje končana, je to lahko glavni dejavnik, ki povzroča odstopanje v smeri Y. Poleg tega je natančnost kazalnika številčnice 0.01 mm, njegova napaka pa bo vplivala tudi na odstopanje v smeri Y, ki je sekundarni dejavnik vpliva z majhnim vplivom. Smer X je v vodoravni smeri in ni relativnega odstopanja položaja zaradi gravitacije. Vplivni dejavnik je napaka točnosti samega indikatorja na številčnici, ki ima manjši vpliv in boljše delovanje.
(2) Metoda izboljšanja: Uporabite zgoraj omenjeni kazalnik z ročico, da "obrnete sredino", da poiščete sredino in najprej izvrtate dve luknji na simetričnih položajih. Indikator s številčnico meri velikost od točke zunanjega kroga v vsako smer do najbolj oddaljenega konca izvrtine skozi gibanje obdelovalnega stroja in nato odšteje dva niza podatkov v smeri X oziroma Y, da dobi vrednosti odstopanja v smeri X in Y, in je kompenzirano in 12 lukenj je končno natančno izvrtanih.
Kot je prikazano na sliki 4, je kompenzacija smeri X. Podatki, izmerjeni s to metodo, so relativne vrednosti, ki lahko odpravijo vpliv gravitacije na umik kazalnika na številčnici. Hkrati je mogoče odpraviti vpliv napake točnosti merilnega orodja, ker gre za meritev z istim indikatorjem na številčnici. Po finem vrtanju ponovno preverite podatke o položaju s tremi koordinatami. Na podlagi zgornje metode je bil izveden drugi test položajne obdelave. Status obdelave je prikazan na sliki 5.
slika
Slika 4: Diagram koordinatne kompenzacije
slika
a) stanje 1 b) stanje 2
Slika 5 Stanje obdelave
1) Rezultati zaznavanja treh koordinat. Največja stopnja položaja je 0.0501 mm (glejte tabelo 3).
Tabela 3: Druga trikoordinatna podatkovna slika zaznavanja
2) Razvrščanje podatkov. Podatki o pretvorbi drugega zaznavanja treh koordinat so prikazani v tabeli 4.
Tabela 4: Drugi podatki o pretvorbi zaznavanja treh koordinat [Enota: ( stopinja )] Slika
3) Analiza podatkov. Glavni smeri odmika luknje sta negativna smer X in pozitivna smer Y, delni krog pa ima dobro zaobljenost. Na podlagi te metode obdelave je bila stopnja pozicioniranja do določene mere izboljšana.
(3) Druga metoda izboljšanja Na podlagi zgornje metode je bil izveden tretji preskus obdelave položaja in metoda hranjenja je bila spremenjena v hranjenje na mizi.
1) Rezultati zaznavanja treh koordinat. Največja vrednost položaja je 0.0269 mm, zaokroženost razmika 12 lukenj pa 0,0106 mm (glejte tabelo 5).
Tabela 5: Tretja trikoordinatna podatkovna slika zaznavanja
2) Razvrščanje podatkov. Podatki o pretvorbi tretje detekcije treh koordinat so prikazani v tabeli 6.
Tabela 6: Tretji podatki o pretvorbi zaznavanja treh koordinat [Enota: ( stopinja )] Slika
3) Analiza podatkov. Zaokroženost luknje je boljša. Ta način obdelave bistveno izboljša položaj luknje ojnice.
2.2 Raziskave težavne obdelave lukenj
Material propelerja četrte stopnje turbine je 21501-5 (tovarniška kakovost), ki ima visoko vsebnost Cr in Ni, slabo rezalno zmogljivost materiala, razmerje med dolžino in premerom luknje za ojnico pa presega 5-krat premera, kar otežuje dolgočasno obdelavo.
Ta preskus temelji na preskusnem bloku homogenega materiala rotorja, kot oprema pa se uporablja isti vrtalni in rezkalni stroj.
1) Modularna vrtalna orodna vrstica Walter. Pri uporabi običajnih vrtalnih orodij za obdelavo lukenj z velikim razmerjem stranic so vzorci površinskih vibracij očitni in obdelava ni idealna. Rezalni parametri so prikazani v tabeli 7.
Tabela 7 Rezalni parametri 1
slika
2) Izberite vrtalno orodje za dušenje vibracij. Rezalni parametri so prikazani v tabeli 8. Ploščice Kyocera se med uporabo hitro obrabijo, zato za obdelavo tako globokih lukenj uporabljamo kombinacijo antivibracijske blažilne vrtalne orodne vrstice + Taguk TCMT 110204 FG CT3000 (ali Sandvik Coromant TCGT 110204L-K1125). Primerjava kakovosti obdelave dobra. Primerjava kakovosti površine je prikazana na slikah 6 in 7.
Tabela 8 Parametri rezanja 2
slika
slika
Slika 6: Slaba kakovost površine
slika
Slika 7: Boljša kakovost površine
#03
slika
Uporaba visoko natančne tehnologije obdelave lukenj za vezne drogove na rotorju turbine
slika
3.1 Načrt vpenjanja
Tekač uporablja metodo kotne železne montažne plošče in je vpet navpično. Pred vpenjanjem se prepričajte, da je navpična površina kotnika pravokotna na Z-os obdelovalnega stroja. Izračunajte in določite položaj bloka blazinice glede na višino bloka v obliki črke V in skupne mere rotorja. Vsi položaji v stiku z obdelovancem so zaščiteni z bakrenim železom (glej sliko 8).
slika
Slika 8 Metoda vpenjanja rotorja turbine
Po vpetju poravnajte položaj tlačne plošče rotorja na 4 točkah na levi in desni strani čelne ploskve, z napako manj kot ali enako 0,01 mm.
3.2 Pot obdelave
Obdelovalna pot luknje za vezni drog rotorja turbine je vrtanje spodnje luknje → grobo vrtanje → fino vrtanje. Prvič, tradicionalne metode poravnave se uporabljajo za dokončanje obdelave in polkončne obdelave lukenj za ojnice. Drugič, za merjenje podatkov o dolžini A, B, C in D uporabite indikator ročice ter os X in Y strojnega orodja (glejte sliko 9). Z mikrometrom notranjega premera izmerite dva premera lukenj D1 (φ42,3 mm) in D2 (φ42,3 mm). 4 mm).
slika
Slika 9 Podatki o kompenzaciji koordinat
Odmik osi X je [(A-D1/2)-(B-D2/2)]/2, odmik osi Y pa [(C-D1/2)-(D-D2/2)] / 2.
Podatki na sliki 9 so podatki, izmerjeni med dejansko obdelavo. /2= 0.025 (mm), kar pomeni, da je ničelni položaj X-osi strojnega orodja nastavljen za 0.025 mm v pozitivni smeri. Os Y: 321,25 ‒ (42,4/2)=300.05 (mm), 321.33 ‒ (42.3/2)=300.18 (mm), odmik osi Y (300.18 ‒ 300.05) / {{ 24}}.065 (mm), to je obdelovalni stroj Y. Ničelna pozicija osi je nastavljena za 0,065 mm v negativni smeri.
Končno je z zgornjim izračunom ugotovljeno, da je središče kroga obdelovanca X prilagojeno za {{0}}.025 mm v pozitivni smeri in Y v negativni smeri za 0,065 mm. Izvedite končno obdelavo 12 lukenj z novim pridobljenim središčem kroga.
3.3 Učinki uporabe
Pri tekaču z luknjami za ojnice, strojno obdelanimi s tem postopkom, imajo po samocentrirni mreži čelnih zob luknje za ojnice sosednjih dvostopenjskih tekačev visoko koaksialnost, ojnice je mogoče prosto vstaviti in plinska turbina rotor je uspešno sestavljen.
#04
slika
Zaključek
slika
Raziskave o visoko natančni tehnologiji obdelave lukenj za ojnice za rotorje plinskih turbin zagotavljajo garancijo za sestav rotorja plinskih turbin. Hkrati se ta postopek lahko široko uporablja pri obdelavi različnih vrst lukenj aksialnih nizov, kar lahko učinkovito izboljša kakovost obdelave delov in izboljša natančnost montaže izdelkov.
