成国富

摘要：汽轮机是以水蒸汽为工质，将热能转变为机械能的外燃高速旋转式原动机，它是用来驱动发电机生产所需的电能的，是国家重要的动力机械设备。转子是汽轮机最重要的部件之一，其由转子本体和叶片构成，担负着工质能量转换及扭矩传递的重任，它在高温、高压的条件下高速旋转。因此需要很高的强度和均匀的质量，以保证它安全工作，任何设计、制造、安装、运行等方面的疏忽，均会造成重大事故，而转子加工中最为关键、最为困难的是轮槽的加工，保证了轮槽的加工质量，就从根本上保证了转子的加工质量。轮槽加工的关键是选择由适当的机床、适当的支承和分度机构组成的加工系统，来保证轮槽加工的精度和稳定性。本文探讨在数控镗床上加工轮槽的支承分度系统结构及测试。

关键词：核电汽轮机；转子轮槽；支承分度系统

引言

由于核电低压转子重量大，加工轮槽时切削力大，因而要求支承刚性要好，分度积累误差要小，因此对支承和分度系统，我们在数控镗床加工轮槽试验中使用了专门支承分度系统，并对该系统进行了试验检验。

1.支承分度系统结构

该系统轴承支承的支承载荷为120T，液压夹紧力为35T。如图1所示，支承系统采用了静压轴瓦，液压夹紧，使整个系统有很高的刚性，在轴瓦给油托起，液压夹紧和分度之间用

PLC顺序控制，液压系统的压力也有监控以保证安全性。分度系统采用圆光栅闭环控制，以保证分度精度。

2.液压轴承支承系统刚性试验

选择和核电转子材料一样的30Cr1Mo1VA试验件作切削加工试验，加工设备选用2WF180-NC数控镗床。其主轴直径Φ180mm，固定工作台16m×6m，可以满足转子安装的要求。该试验中试件重11T，跨距为4m，外圆直径为φ1200mm，。试验时按参数Vc=26m/min、f=25mm/min进行粗铣；按Vc=30m/min、f=15mm/min进行半精铣；按Vc=35m/min、f=25mm/min进行精铣，得到以下结论：

2.1夹紧与放松状态转子轴径仅下沉0.02mm，对加工精度影响极小；

2.2加工中发生轻微振动，且叶轮处振动最大，加工面粗糙，仅达到Ra1.6。分析原因是试件刚性不足，切削力过大造成，而支承系统刚性是很好的，使用实际转子时，系统刚性会增加，振动会减少，粗糙度精度会提高，可以满足转子轮槽加工要求；

2.3轮槽型线加工精度满足设计要求。

3.分度精度试验和监测

用三十六面棱镜对分度头单独进行检查，分度精度实测结果为±15″，反映在叶轮外圆上的节距误差为±0.063mm，该分度精度完全能够满足轮槽分度精度要求。

3.1轮槽的分度精度是转子最重要的技术要求，分度机构稍有不稳定，造成分度错误，就将造成整根转子报废，造成巨大损失。因而轮槽加工中上均配备了分度监测机构，以检查分度机构分度的正确性，而我们所选用的液压支撑和分度装置，有数控分度装置，却没有监测装置，对转子轮槽加工带来不确定性。因而寻求分度监测方法，对分度机构工作的准确性加以监控，就成为安全可靠地使用支承分度机构的关键。利用分度头本身的分度装置，在叶轮的最外圆上预铣五十六个宽10mm，深5mm的小槽，作为“监测槽”，监测槽在后续轮槽加工中被加工掉。由于无切削过程的影响，监测槽的精度要好于轮槽加工时的精度，经检测这些小槽，相邻两槽之间的节距误差在0.10mm之内。

影响轮槽分度精度的因素主要有两个：

⑴ 转子分度不到位，经打表测量分度盘卡爪与联轴器有相对位置误差；

⑵ 机床主轴的Y方向上出现“0”位漂移。

有了“监测槽”，在每次加工分度后，都在主轴上装夹Φ10mm样棒，用“监测槽”检查分度精度，由于转子分度值的变化误差在15"内是随机的，因此在第二次分度，即实际加工中没有必要按“监测槽”找到“0”位，在实际中这样也做不到。设计要求两轮槽节距公差±0.13mm，因此规定主轴在“监测槽”的±0.05mm之内即允許加工，这样即保证了轮槽加工的定位精度，又方便了工人实际操作，使工艺简单化。“监测槽”是转子分度的实在位置，误差极小，完全可以用来检测加工时的分度精度。

4.结语

通过对支承分度系统试验表明本支撑结构有足够的刚性，能保证加工系统的稳定性，防止发生振动，满足加工精度和粗糙度。分度机构有足够的分度精度，能保证轮槽的均布要求。

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