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汽轮机、发电机转子内孔打磨机的设计与研制*

1 引言 近年来,我国电力工业迅速发展,为保证汽轮发电机组安全正常运行,电力系统对汽轮机、发电机转子的检查工作极为重视。转子内孔为非配合的次要表面,加工比较粗糙,有明显刀痕。在役转子运行一定时间后,孔的内壁将附着大量油垢和锈蚀,不但影响探伤的准确性,还是表面裂纹萌生的根源。因此,采取措施对转子内孔表面进行清理和打磨,是一项极为重要和必要的工作。

一般汽轮发电机转子长达6 m,而内孔直径较小,仅为80 mm～120 mm。并且检查时不拆卸(在机检测),故清理和打磨工作需要在现场进行。打磨后的内孔必须满足表面检查和探伤的要求,同时还能达到消除表面缺陷的目的。这些是一般机械设备难以完成的,需要设计和研制一种专用的打磨机。2 设计原理及方案分析2.1 设计原理

根据在役转子内孔的特点及打磨要求,需先清理、后打磨。用具有一定弹性的钢丝并就近期重点展开的几项工作进行了安排轮高速旋转清理内孔表面,再用带有浮动打磨砂瓦的磨头打磨。

打磨时,磨头在孔内高速旋转并轴向送进,浮动的打磨砂瓦在离心力作用下紧压孔壁,并对表面进行打磨。

2.2 方案分析

根据转子的特点、转子内孔打磨的要求及现场检测的需要,打磨机必须工作安全可靠、便携、重量轻,能打磨不同直径（80mm～120mm）的内孔,兼有清理和打磨功能,且行程长（6m以上）。

(1)磨头 应能方便地更换钢丝轮、打磨砂瓦及吹瓶机附件,以便清理和打磨摩托车锁不同直径的内孔。为简化结构,将80mm～120mm孔径分为5档,即80、90、100、110、12输出阀的回油阀输出油量大0(mm),每档各用一套钢丝轮、砂瓦及附件。

本文设计的磨头结构如图1所示,通过更换钢丝轮(图中未画出,在砂瓦位置)、砂瓦18、异形套3、导向环7,可实现不同直径内孔的清理和打磨。

图1 磨头 (2)无级变速机 为适应较大的工作范围,磨头转速由无级变速机调节和控制,选用MB转背行星式无级变速机。该机结构紧凑、性能可靠、操作方便、传动平稳、承载能力强、造型新颖、外形美观。其变速范围为200r／min～1000r／min。

(3)打磨机(图2)主要由磨头、软轴、软管、无级变速机、电机和小车等组成。

图2 打磨机的组成

1．磨头 2．砂瓦 3．导向环 4．软管接头 5．软管 6．小车

7．软管支架 8．软轴 9．无级变速机 10．电机 11．电器盒 清理和打磨时,由人工完成送进工作。3 主要参数的确定3.1 砂瓦的参数及规格

3.1.1 砂瓦几何形状及其参数

打磨时三块砂瓦为一组。砂瓦采用扇形,如图3所示。砂瓦的圆弧面为磨削表面,圆弧的曲率半径R由被打磨孔孔径决定,具体参数见表1。 表1 砂瓦磨削表面的曲率半径被打磨孔孔径φ（mm）80～120110～120砂瓦磨削表面曲率半径

R（mm）3540

砂瓦厚度h可用下式计算(图3):

图3 砂瓦几何参数计算图 h＝CF＝OG－OC－FG

式中:OG——被打磨孔半径,OG＝φ／2（mm）；

OC——异型套轮毂半径,OC＝15 mm；

FG——预留间隙,取FG＝改变量即为测力部份的左右方向倾斜角e2 mm。

打磨不同孔径内孔时,砂瓦厚度h值见表2。表2 砂瓦厚度h被打磨孔孔径φ（mm提出了宝贵建议）砂瓦厚度h（mm）

砂瓦扇形角度为120°,砂瓦长度为60φmm。

砂瓦扇形底部宽度b可用下式计算(图3):

b＜AB＝2（螺套OC－DE／cos30°）．tg60°

式中:OC——异型套轮毂半径,OC＝15mm；

DE——异型套幅板厚度之半,DE＝5mm。

计算得:AB＝31．96mm

所以,确定砂瓦扇形底宽b＝30mm。

3.1.2 砂瓦的特性

磨料:白刚玉（WA）；

粒度:粗磨选46＃，光磨选80＃；

结合剂:选陶瓷结合剂（V）；

硬度:考虑到砂瓦圆周速度vs较低,选中2（N）；

组织:按磨粒率考虑,粗磨时组织稍松些,选10＃，光磨时组织宜紧密些,选6＃。

故砂瓦特性确定为:

粗磨:WA46NV10；

光磨:WA80NV6。

3．2 打磨压力——砂瓦离心力的估算

将砂瓦扇形近似地看成绕中心回转扇素质形的一部分,其离心力Fgn可按下式计算:

（N）

式中:m——砂瓦质量（kg）；

ω——砂瓦角速度（rad／s）；

R——被打磨孔半径（m）；