第6章 转子与叶轮的制造工艺
第6章(287)
第 6 章 加工中心的加工工艺
(2) 工作台分度功能。 当零件在卧式加工中心上进行多工 位加工时， 机床的工作台应具有分度功能。 普通型的卧式加 工中心多采用鼠齿盘定位的工作台自动分度， 分度定位精度 较高， 其分度定位间距有0.5°×720、 1°×360、 3°×120、 5°×72等几种， 根据零件的加工要求选择相应的分度定位间 距。 立式加工中心可配置数控分度头。
第 6 章 加工中心的加工工艺 图 6-2 盘类零件
第 6 章 加工中心的加工工艺
2. 复杂曲面类零件 这类零件由复杂曲线、 曲面组成， 如凸轮类、 叶轮 类和模具类等零件。 (1) 凸轮类。 凸轮类零件有盘形凸轮、 圆柱凸轮、 圆 锥凸轮和端面凸轮等， 加工时， 可根据凸轮表面的复杂程 度， 选用三轴、 四轴或五轴联动的加工中心。
(1) 加工精度和质量高。 加工精度高的原因一方面是 能在一次装夹中加工出许多部位， 避免了工件多次装夹所 引起的定位误差， 有利于保证各加工部位的位置精度。 另 一方面是加工中心多采用半闭环， 甚至全闭环的位置补偿 功能， 有较高的定位精度和重复定位精度， 在加工过程中 产生的尺寸误差能及时得到补偿。
第 6 章 加工中心的加工工艺
图 6-1 (a) 组合机床主轴箱; (b) 车床进给箱; (c) 泵壳
第 6 章 加工中心的加工工艺
当加工工位较多、 工作台需多次旋转角度才能完成的零件 时， 一般选用卧式加工中心； 当加工的工位较少且跨距不大时， 可选用立式加工中心。
(2) 盘、 套、 板类零件。 如图6-2所示， 这类零件端面上 有平面、 曲面和孔系， 径向常常分布一些径向孔。 端面分布 有孔系、 曲面的盘、 套、 板类零件宜选用立式加工中心。
第 6 章 加工中心的加工工艺
汽轮机转子检修工艺及要求
汽轮机转子检修工艺及要求1.1 转子结构概述1.1.1汽轮机转动部分总称为转子，它由主轴、叶轮、叶片、联轴器及其他一些部件组成、它把经过喷咀的蒸汽所产生的动能转变为汽轮机轴的机械能，从而带动发电机。
按主轴与其他部件的组合方式，转子可分为套装转子、整锻转子、焊接转子和组合转子大四类。
我们公司1#、2#机组均采用铬钼钒珠光体钢整体锻造合套装叶轮组合式转子（结构如图所示），包括高压单列调节级、中压单列调节级在内的第1到15级采用整锻结构，第16级到20级叶轮为套装结构，叶轮端面开径向键，内控没有键槽，从而大大提高了安全性。
为了提高效率末三级采用了扭叶片，采用组合转子的目的是为了减小锻件尺寸。
组合转子的结构如图所示：高温、高压部分的叶轮和转子一体整锻而成，中低压、中低温部分的叶轮及后轴封套用热套的方式套装在轴上。
组合转子结构图在转子的前轴封段及各级间的汽封处，均车有汽封城墙方齿，轴封套及隔板上的汽封高低齿组成迷宫式轴封。
后轴封采用斜齿型。
1～18级叶片所采用的叶根为“T”形带小脚叶根，均用填隙条胀紧。
2～17级叶型为等截面，18～20级动叶片为变截面。
第19、20级采用叉形叶根。
第20级叶片进汽边表面火焰淬火，以防冲刷或锈蚀。
汽轮机和发电机之间采取刚性联轴器连接。
刚性联轴器按制造方法可分为整锻和套装两种，本机属套装类刚性联轴器。
这种联轴路结构简单、制造方便，强度高，不仅能传递扭矩，而且能传递轴向推力，但这种联轴器也有缺点，如对两轴得同心度要求严格，并且一个转子的振动能通过联轴器传到另一个转子上，这对查明转子的振动原因增加了困难。
联轴器中心要求参照厂家汽轮机安装说明。
本机的轴上还套装有盘车齿轮。
转子盘车装置装于后轴承盖上，由电动机驱动，通过蜗轮杆副及齿轮减速达到盘车所需要的速度。
当转子的转速高于盘车速度时，盘车装置能自动退出工作位置。
在无电源的情况下，在盘车电动机的后轴伸装有手轮，可进行手动盘车。
1.1.2转子出缸前的测量为了解检修前转子及相关零部件的状况，以利于汽轮机缺陷的分析，为转子检修和装复时的调整提供参考，转子吊出汽缸前，在其原有工作位置上应作一系列的测量并详细记录。
径流涡轮原理与设计
概述 图1给出了一台使用径流涡轮的小型燃气轮机剖面图。气流离开 燃烧室后，进入径向喷嘴叶片，在径向叶片喷嘴内气流加速，并 产生切向速度分量，然后进入涡轮转子内部。
图1 带有单级径流涡轮的微型燃气轮机剖面图
概述
径流涡轮可以设计成带进口喷嘴叶片和不带进口喷嘴叶片两种形 式。图2给出了这两种径流涡轮结构图。
转子出口流动状态由下面的一些计算公式求得
m 6 r62t r62h 1 BW6 cos 6 Nhomakorabea
6 p6 RT6
06s
6 b6 6
h0 C p T04 T06 U 4C 4 U6C 6
2 2 W6 Cm 6 C 6 U 6
在初步设计中给定一个较小的 p0， 或者不考虑这个值是可以的，因为 在蜗壳和导流叶片内的流动损失相 对于转子内的流动损失要小得多。
C4 W4 U4
径流涡轮的工作过程 在已知速度三角形后，可以确定流动速度和角度，导流叶片出 口速度的切向分量C4直接决定着涡轮的做功量大小。径向速度 分量Cm4可以用来计算质量流量
Ma6, rel W6
kRT6
T06 k 1 2 1 Ma6 T6 2
T06, rel T6 1 k 1 2 Ma6 , rel 2
k 1 k
p06 k 1 2 1 Ma6 p6 2
p06, rel p6
k 1 2 1 Ma6 , rel 2
径流涡轮的工作过程
Wx
1 2 2 2 2 2 2 ( U U ) ( W W ) ( C C 4 6 4 6 4 6 ) 2
旋转速度 相对速度 的贡献 的贡献
绝对速度 的贡献
笼型转子的制造工艺
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笼型转子的制造工艺
• 铸铝转子入轴 铸铝转子入轴：将 加工好的轴和铸好 铝的转子套在一起。
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电机转子校动平衡
• 转子需要在校平衡机 上进行校正。 • 采用逐步增重法。 • 目的：降低电机在运 转时候的震动。
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笼型转子的制造工艺
• 铸铝转子的质量对电机的起动性能和运行性能影 响很大，有些铸铝质量是铸铝工艺方法本身决定 的，但大多数铸铝质量是操作方法、工艺参数配 合不当和模具结构不良造成的。如：转子断条、 细条、气孔、缩孔、裂纹等。这些缺陷都使转子 电阻增大和不平衡，导致损耗增加，效率降低， 起动转矩和最小转矩降低，转差率增大和温升增 高。因此现在我国大多采用低压铸铝、离心铸铝、 压力铸铝。 • 主要有一下步骤：轴的加工、铸铝转子、铸铝转 子入轴。
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笼型转子的制造工艺
• 铸铝所用磨具：假轴、上模、下模等等。
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笼型转子的制造工艺
• 叠片：把转子冲片放入假轴内，要使键槽、毛刺方 叠片： 向一致，并调好铁芯尺寸。 • 压铸：装模具、加铝液到熔杯中，压射铸铝。 压铸：
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轴的制造工艺
• 轴的加工工艺流程：锯床下料、铣端面并打中 轴的加工工艺流程： 心孔、粗车、精车、磨轴承位。
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2
熔铝
机械原理 第六章 机械的平衡
二. 刚性转子的动平衡计算(Dynamic balance)
1. 动不平衡
——在转子运动的情况下才能显示出来的不平衡现象。
对于 b/D>0.2 的转子，其质量不能
再视为分布在同一平面内，即使质 心在回转轴线上，由于各惯性力不 在同一回转平面内，所形成惯性力 偶仍使转子处于不平衡状态。
m1 m2
工程中符合这种条件的构件有:多缸平衡 加装平衡配重，可以平衡 由 m B 所产生的离心惯性力和滑 块的一部分往复移动惯性力。
总
结
基本要求：掌握刚性转子的静平衡、动平衡的原理和方法；了 解平面四杆机构的平衡原理。 重 难 点：掌握刚性转子的静平衡、动平衡的原理和方法。 点：刚性转子动平衡概念的建立。
分别按每个平衡基面建立质径积的平衡方程式，用图解法求 解出两平衡基面的平衡质量的大小及方位。
II
F2
F2II
m2 r2
I
F1II
r3 m3 F3
F2I
r1
F1I
F3II l3 l2
m1
F1
F3I l1 L
m3 I r3 I mbI rbI
m3 II r3 II
m2 I r2 I m1 I r1 I
2)利用平衡质量平衡 S’1 m1 图示机构中，构件2的质量m2可以 A 1 用两个集中在B和C两点的两个质 量替换：
m'
添加平衡质量m’、m”之 后，使机构的质量中心落在AD 连线上固定点S处。使机构达到 平衡。
2. 部分平衡 1)利用非对称机构平衡 利用两组非对称机构，运动 过程所产生的惯性力方向相反， 互相抵消一部分。
静平衡条件
me = mbrb + m1r1 + m2r2= 0
叶轮知识.ppt
• 闭式叶轮由前后盖板和叶片组成； • 半开式叶轮由叶片和后盖板组成； • 开式叶ห้องสมุดไป่ตู้只有叶片与部分后盖板或没有后盖板。 • 叶片式叶轮中的半开式、开式叶轮铸造方便，可输送含有一定固体颗
粒的介质，但由于固体颗粒磨蚀流道，会造成泵的工作效率降低。 • 闭式叶轮运行效率高、能长时间平稳的运行，泵的轴向推力较小，但
三、主要几何参数
• Dj：叶轮进口直径； • D1：叶片进口直径； • dh：叶轮轮毂直径； • b1:叶片进口宽度； • β1：叶片进口角； • D2：叶轮外径； • b2：叶轮出口宽度； • β2：叶片出口角； • Φ：叶片包角； • Z：叶片数。 • 叶轮进口几何参数对汽蚀性能有重要影响，叶轮出口几何参数对性能（H、Q）
• 2.处理方法：增大设计间隙；更换口环材质；检查工艺介质；更换新口 环等。
• 五、断裂 • 1.故障表现：由于汽蚀、腐蚀、磨蚀引起的；铸件质量较差导致；水锤
导致的。 • 2.处理方法：更换新叶轮。
• 六、腐蚀 • 1.故障表现：选材不当。 • 2.处理方法：更换新叶轮，耐腐蚀磨损材料；叶轮耐蚀层的涂镀；叶轮
耐蚀层的喷涂。
• 2.处理方法：更改叶轮材质；更改设计方案，改变泵型；检查工艺介质。
• 三、汽蚀 • 1.故障表现：设计方案不当；安装位置过高；选材不当等。 • 2.处理方法：降低安装位置；改变更能够抗汽蚀的材质；重新设计泵型
叶轮与轴的联接方式总结(114)
六，
图 9 盲孔螺纹联接装配 在叶轮背面轮毂上加工内螺纹，在主轴轴头加工外螺纹，主轴与叶轮通过 螺纹联接在一起，螺纹旋向与叶轮旋向方向相反，在转子工作过程中起到 自锁作用。叶轮与主轴通过定位面过度配合进行定位。采用该结构联接方 式，叶轮轮背需要设计成外凸形式，轮背型线需要经过优化设计，使得叶 轮重心尽量靠近螺纹孔，以便叶轮在高速旋转过程中，降低在螺纹孔附近 所产生的应力集中现象，提高转子运行的可靠性。 螺栓联接装配 螺栓联接是通过螺栓把两个零部件联接在一起并且可分离的一种联接方 式。如图所示：
（2） 花键联接：相当于多键联接。由于键的数目多，总接触面积大， 键槽深度可以减小，能传递较大的转矩。花键联接多为滑配合， 对装配面加工精度要求较高；矩形花键以小径定心并作为配合 面，大径间隙配合；渐开线花键齿形定心，内外花键齿顶和齿 根处有间隙。
（3） 主要失效形式：静联接主要是压溃，动联接是磨损，此外是键 的剪断，所以静联接应进行挤压强度计算，动联接应进行耐磨 性计算。
d 1,d 2---分别为被包容件的内径和包容件的外径，mm; μ1,μ2---分别为被包容件与包容件材料的泊松比，对于钢，μ=0.3，对 于铸铁，μ=0.25； 当传递的载荷一定时，配合长度 l 越短，所需的径向压力 p 就越大，当 p 增大时，所需的过盈量也随之增大。因此，为了避免在载荷一定时需用较 大的过盈量而增加装配困难，配合长度不宜过短，一般推荐采用 l=0.9d。 但应注意，由于配合面上的应力分布不均匀，当 l>0.8d 时，即应考虑两 端应力集中的影响，并从结构上采取降低应力集中的措施。
根据键联接的使用要求，可以选择不同类型的键，如图 2，其联接装配性 如下：
二，
（1） 平键联接：靠键的侧面传递转矩。装配时，键侧面与槽侧面有 一定的过盈，键顶面与叶轮键槽底面有一定的间隙，键底面与 轴键槽底面保持接触；如果键长度受限，可采用呈 180°的双 键联接，考虑键的载荷分布不均匀，强度校核按 1.5 个键计算， 整个装配通过研磨法完成，要求轴、键、叶轮轮毂三者之间不 能产生松动。
汽轮机转子
转子一、转子的作用和型式汽轮机中所有转动部件的组合体叫做转子。
转子的作用是把蒸汽的动能转变为汽轮机轴的回转机械能。
汽轮机转子可分为两种基本型式，即转轮型转子和转鼓型转子。
转轮型转子的叶片装在叶轮上，叶轮紧固在轴上，蒸汽对叶片的作用靠叶轮传给轴。
这种转子的级数较少，每一级中蒸汽的热焓降较大，一般应用在冲动式汽轮机上。
转鼓型转子的叶片直接装在圆锥形的转鼓上，蒸汽对叶片的作用力靠转鼓传给轴。
这种转子结构简单，弯曲度小，适用于级数多、每级热焓降不大于和要求积垢强度较大的反动式汽轮机上。
这种转子，由于轴向推力较大，所以都有平衡活塞用来平衡轴向推力。
二、转子临界转速的基本概念叶轮在工作时，所受的力很大而且也较复杂。
这些力有：蒸汽作用在叶片上使之转动的转动力矩；叶轮前后的蒸汽压力差造成的轴向推力；转动各部件如叶片、包箍及叶轮本身在转动时的离心力；叶轮转动时也要产生振动，所以叶轮上还受着振动力，由于这些力的作用结果，使叶轮上产生径向与切向应力，其中切向应力都较径向压力为大。
3．叶轮在轴上的套装：叶轮在轴上的套装方法很多，国产小型汽轮机的叶轮普遍采用热套法装在轴上。
热套法就是把叶轮的中心孔的内径制成稍小于轴的外径，在套装前先把叶轮用火焰均匀加热或油中加热到一定温度后，在热状态下套装在轴上，待叶轮与轴达到同一温度后，产生足够的紧力，使其牢固的套装在一起。
一般叶轮套装在紧力（轴的半径较叶轮轴孔半径所大的数值与轴半径的比值）为1/1000～1.3/1000。
为了防止在运行中出现叶轮与轴套装的紧力减小时，轴与叶轮之间产生相对滑动，在轴和叶轮的套装外，装有一对键，一般汽轮机的轴封套、推力盘等也都用热套法装在轴上。
三、转子临界转速为了安全起见，汽轮机的工作转速应与临界转速（包括临界转速成倍数关系的转速）错开。
运行实践证明，当工作转速与临界转速错开15～20％或再高一些时，汽轮机才能安全的工作。
大多数制造厂都使汽轮机的工作转速大于或小于临界转速的30％左右。