可倾瓦轴承制造工艺研究

可倾瓦轴承制造工艺研究　』　龚学清　摘　要　

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７＿　可倾瓦轴承以它特有的良好的抗失稳能力，已广泛应用于大型汽轮机发电机组上，对保　证机组轴系稳定性特别是解决大型汽轮机组高中压转子振动问题起到了很好的作用，但可倾　瓦轴承技术要求高，制造工艺复杂　文章总结了我厂及国外典型可倾瓦轴承的制造工艺技术，　芹对一些现场安装中出现的问题进行丁分析。　

关键词：可倾瓦轴承工艺　】　前　言　

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近年来，随着汽轮发电机组的大容量　化．机组轴系稳定性已成为突出的较难解　决的问题之一。以前国内一般３００ＭＷ汽　轮机高中压转子轴承均采用固定瓦椭圆轴　承，高中压转子振动问题时有发生。可倾瓦　轴承具有抗振动能力强，承载能力高，功率　损失小，结构简单，安装、检修方便等优点，　特别是对解决高中压转子振动问题效果显　著。　倾瓦轴承以它特有的性能，已广泛应　用于国外大型汽轮发电机组之中。　通过我厂多年来的不断实验研究并借　鉴国外同类产品的先进经验，成功开发设　计了ｑ￣２５０及奶６０非对称可倾瓦五瓦块　轴承，并应用在我厂３ｏｏＭＷ及出口伊朗　３２５ＭＷ机组上。在张家口发电厂Ｂ厂５　３００Ｍｗ机组上的首次应用实践表明，机组　各转Ｆ振动及瓦振均达到优良水平，特别　是１　、２　可倾瓦轴承在各种运行工况下，其　轴振均在５０　ｍ以下，瓦振在６　ｍ以下．　充分体现了可倾瓦轴承特有的稳定性能。　相对于固定瓦轴承来说，可倾瓦轴承　结构复杂，技术要求高．制造难度大。通过　几年ｌ米的制造工艺实践，我厂逐步形成了　栅　较为成熟的可倾瓦轴承巴氏合金浇注，机　械加工工艺等制造技术．本文以目前国内　外应用较多的对称六瓦块可倾瓦轴承为　例．介绍了其加工制造工艺．并对某些在电　厂安装中出现的问题进行了分析。　

２　可倾瓦轴承的结构特点　可倾瓦轴承主要由瓦套和瓦块两大部　分组成（参见图１），六个瓦块基本均匀地　分布在瓦套内孔的圆周上，瓦块的轴向位　置是通过瓦套端面的凸缘与瓦块端面凹槽　的配合来确定的，瓦块的周向各采用一根　径向螺柱销（悬挂螺桂）来定位。我厂还曾　采用过在瓦块两端各用一根轴向短销来定　位的方法。工艺制造的难点在于可倾瓦块　的浇巴和加工。瓦套加工工艺与原来基本　类似，下面不再赘述。　

３　可倾瓦轴承的制造工艺　３　１可倾瓦瓦块加工主要工艺流程　

④

维普资讯 http://www.cqvip.com 瓦套上半　２一上半瓦块３－瓦块悬挂螺桂　４下半瓦套　５一下半瓦块　锻造戚筒捩并　蛏正火处理　图１典型对称六瓦块可倾瓦轴承　糨车：备矩　署Ｅ皿案量　橙藿：奎表　面超攥ＣＪ－￣）　热妊翌：豫应　

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维普资讯 http://www.cqvip.com ３　２可倾瓦巴氏台金及其浇注　可倾瓦巴氏台金牌号为ｗｌ２Ｂ．不同　于原来长期使用的ＺＳｎＳｂｌ１Ｃｕ６轴承台　金．相对于ＺＳｎＳｂ１１Ｃｕ６而言，ｗｊ２Ｂ的ｓｂ　含量要低２０％，而Ｃｕ含量要高２３　５％，由　于含Ｃｕ量高使得ｗｊ２Ｂ合金的液相点提　高到４２２￣（２（ＺＳｎＳｂ１１Ｃｕ６为３７０￣（２），因此　其浇注温度比ＺＳｎＳｂｌ１Ｃｕ６高８Ｏ一１００℃；　同ａ寸含Ｃｕ量提高后，轴承台金的硬度也　提高了。ｗｊ２Ｂ与ＺＳｎＳｂ１１Ｃｕ６轴承台金硬　ＨＢ　度与温度的关系曲线见图２（图中同时列　出了ＺＳｎＳｂｌ１Ｃｕ６Ｃｄｌ轴承合金的硬度一　温度曲线），ｗｊ２Ｂ的硬度要比传统的　ＺＳｎＳｂｌ１Ｃｕ６高５ＨＢ以上，在工作温度下　的性能是三种台金中最好的；另外，ｗｊ２Ｂ　与基体的结合力较高，达９２ＭＰａ　（ＺＳｎＳｂｌ１Ｃｕ６为７８Ｍｐａ）。由于这些特性，　我，’现有轴承产品全部采用了ｗｊ２Ｂ轴承　台金。　

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图２　巴氏台金硬度一温度曲线　

但由于Ｃｕ易被氧化，因此ｗｊ２Ｂ的　焊接性较差，易产生密集的针型气孔，这一　点在实际制造过程中得到了充分的验证，　通过探索和多次工艺试验，我们找到和采　取了　午多较为特殊的补焊方法解决了这一　难题　巴氏台金的浇铸采用离　ｔ３浇铸法。由　于瓦块较薄（约５０ｒａｍ），浇巴前的洗净、挂　锡。浇铸时离心机转速的选定，喷水冷却的　水量段喷水时问的控制对浇巴质量都有较　大的影响。　由了防止因应力释放导致端面处巴氏　ｆ｝金岛脱壳的问题．采取了浇巴前在瓦块　端面ｊＦ应力槽的方法（图３），实践表明，效　果较好：通过几年的应用实践，我厂已经较　为成熟地掌握了ＷＪ２Ｂ轴承合金的性能和　浇铸、焊补工艺方法。　

图３端面应力槽　

维普资讯 http://www.cqvip.com ３．３瓦背型线加工　可倾瓦块瓦背型线如图４所示，由于　型线圆弧半径为Ｒ５８００，我厂通常是在　２　５ｍ数控立车上进行车削的。由于瓦块外　径只有＇－Ｉ）５００左右，而２　５ｍ数控立车最高　转速为６３ｒｐｍ，因此．无法达到Ｐ，．ａｌ　６的粗　糙度，加工后还需进行抛光，抛光是用砂带　菪削装置在Ｃ６５０卧式车床上手工控制进　行的型线精度较难控制。　ｌ刘４瓦背型线示意图　随着设备条件的改善，现逐步采用高　质量的圆弧刀片在数控中车上进行加工，　型线精度容易控制，同时抛光也容易得多。　３，４可倾瓦内孔的精车　可倾瓦瓦块内孔精车是在瓦块分割成　块后进行的，因而增加了精车的难度，内孔　精车是可倾瓦加工中的关键。　（１）找正用坐标点的划线：将同一瓦体　上分割下来的瓦块按同一侧端面朝上置于　平台上．按图５所示用记号笔在巴氏台金　内孔埘１、２、３、４、５坐标点，１、２、３、４点用　于瓦块找对称，１、３．２、４点用于找垂直，第　５点用于精车胎具中各瓦块找径向跳动和　精车前测量对应瓦块尺寸，以判断瓦块是　否与胎具贴紧。　（２）用专用测厚千分尺测量每个瓦块　的最大厚度６并做好记录　（３）将各瓦块按对应号依次装入胎具　内孔中（图６）。　

图５瓦块精车技正氨　（４瓦块定位。上半各瓦块瓦背中部一　般都有一个工艺螺孔，用以精车时拉紧瓦　块使其兀背最高点与胎具内孔贴紧；下半　瓦块由ｌｆ在瓦套中的支点是非对称的，因　而一般梆有两个工艺螺孔，使用两根螺栓　将之托紧，以使其瓦背支点处与胎具内孔　图６瓦块精车胎具　贴紧。通常先装入拉的螺钉，将瓦块初步定　位．再装入顶的螺钉（每个瓦块４个）。　（５）调整找正。适当拧紧拉的螺钉．使　瓦块背面最高点与胎具内孔紧密接触；再　调整四个顶的螺钉，将瓦块内孔上的１、２、　３、４点找正在设计要求内（图７）。　

维普资讯 http://www.cqvip.com Ｉ、３－顶紧螺钉２一拉紧螺钉４胎具　５百分表６瓦块７铜垫片　图７瓦块精车调整找正图　

围９精车胎具与复测　ｆ６）校验。按图８所示，用百分表校验　外圆Ｌ的最高点，各瓦块百分表的读数差　应在控制范围之内；同时，为了保证内孔精　车的准确无误，还应按图９进行内孔精车　前的尺寸较验，测量相对两瓦块（三对）第　ｊ点之问的内径尺寸ｄ，并参考记录的各瓦　块最犬厚度尺寸６，应满足下列关系式：　ｄ＝Ｄ—ｔ８　８６）　ｒ７）车准巴氏合金内孔，必须采用车刀　直接进行车削，并不得用砂纸进行抛光，为　此我们采用了特制的宽刃、圆弧、带刃倾　角、大前角（达３０。）车刀进行车削，基本达　到　造一粗糙度要求。车削后记录内孔尺　卜百分表２一顶紧螺钉　３瓦块４一胎具　图８瓦块找正校验围　寸　。　（８）校验。拆下瓦块后　还需再用测厚　干分尺测量车削后的瓦块中心部最大厚度　值６　应满足下式要求：　６ｏ＝ｔＤ＿ｄ　，２　４　问题讨论　４．１瓦堍挂销结构　我厂可倾瓦轴承最初的结构不是如图　１中所示的瓦背径向挂销结构，而是如图９　所示的两端挂销结构（图示为五瓦块轴　承）。由于两端挂销在瓦块的自重作用下将　会自动紧靠在瓦套两端的挂销孔的下部，　每个瓦块上两个挂销接触点加上瓦块瓦背　与瓦套的接触点变成了事实上的三点支　撑，致使瓦块在瓦套中无法灵活转动；另一　方面，由于加工制造中很难保证瓦套两端　挂销孔的同轴度以及瓦块两端挂销螺孔的　同轴度，尽管挂销与挂销孔的间隙很大　（３．５ｒａｍ左右），但由于自重的作用，致使瓦　块装配在瓦套中后就处于偏斜状态。综合　上述两点原因，瓦块的偏斜加上瓦块转动　的不灵活（自位性不好）导致电厂安装时，　

维普资讯 http://www.cqvip.com 转子轴颈与轴承瓦块内孔的接触线产生偏　斜（图ｌＯ）。由于可倾瓦块自身具有很好的　自位作Ｊ｝ｊ，可倾瓦轴承瓦套不再设计有球　面．凼此在可倾瓦失去自位作用的情况下　要纠正接触线的偏斜是十分困难的。　通过改进，我厂借鉴采用了国际上惯　用的瓦背径向挂销结构形式，实践表明，结　构改进后，转子轴颈与轴承瓦块的内孔的　接触线偏斜问题立即得到了彻底地解决，　效果非常好　

瓦垂两端２可倾瓦块３一刮销孔４一挂销５一轴向中心线６一偏斜接触线７正确接触线　图１０端面挂销结构展开图及接触线图　

４．２瓦块精车定位方式　有　可倾瓦轴承瓦块只在瓦背中心处　有一　个工艺螺孔，瓦块精车时的找正是靠　在两个径向端面上加工出四个工艺螺孔来　进行辅助找正的（参见图１１），拧人四个适　当长度的螺钉用于调整找正时顶紧瓦块，　瓦背上的螺钉用于拉紧瓦块。这种方法的　优点是精车胎具可直接用产品瓦套代替，　减少　工装。由于瓦块尺寸的限制，工艺螺　钉一般较小（ＭＳ左右），在立车上精车时　必须从内孔方向进行调整找正，很不方便，　因此一般先由钳工在平台上以瓦套内孔为　基准将瓦块四角Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ找正，然后用　塞足按要求的塞人深度校验瓦背最高点是　否与瓦套贴紧和支点极限位置是否正确；　同时在　车上精车前还必须按３．４所述方　法对每个瓦块进行校验。　由　‘这种方法直接使用产品瓦套作车　

削胎具，因此要单独加工瓦块备件时还必　须另行设计制作眙具。　

２　

≮支点位置　＼０．６Ｌ　一一　，　～　一—　

一一　

１一可倾瓦块２一瓦套３一支点极限范围　４一塞尺５一工艺螺　Ｌ　图１１　

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