水口６＃機(jī)活塞桿裝配改造的工藝研究

馮慧奇

摘要：水口電站位于福建省閩清縣閩江干流上，共裝機(jī)7臺，總裝機(jī)容量1400MW，是我國“八五”期間重大水電建設(shè)項(xiàng)目之一。水口機(jī)組轉(zhuǎn)輪直徑8m，軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)。1996年11月29日7臺機(jī)組全部并網(wǎng)發(fā)電。水口6號機(jī)于1995年底投入運(yùn)行，機(jī)組各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行正常。但2000年5月中旬機(jī)組振動增大，停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪體內(nèi)的活塞桿在M540χ4螺紋處發(fā)生斷裂。為了進(jìn)一步改善機(jī)組的穩(wěn)定性，對活塞桿進(jìn)行改造。

關(guān)鍵詞：水口活塞；改造

1 水口活塞桿改造加工

水口活塞桿改造主要包括活塞盤、超級螺母、活塞桿、支撐套、活塞環(huán)、卡環(huán)的加工。

1.1 活塞盤

活塞盤為返廠修復(fù)件，材料為鑄鋼20SiMn。在加工過程中，PT探傷發(fā)現(xiàn)鋁青銅焊層有線性缺陷，經(jīng)過UT探傷，缺陷為貫穿型線性缺陷。經(jīng)過計(jì)算改變結(jié)構(gòu)，將線性缺陷車掉，增加護(hù)套，護(hù)套與活塞盤采用熱套的方法裝配。

改變結(jié)構(gòu)后，活塞盤加工的重點(diǎn)是護(hù)套與活塞盤的裝配，護(hù)套與活塞盤為止口緊量配合。為了保證護(hù)套與活塞盤的裝配，我們采取了5點(diǎn)工藝措施：

⑴活塞盤調(diào)平，方箱擺放于平臺上，吊放活塞盤，調(diào)平、墊實(shí)；

⑵活塞盤上平面焊接8個(gè)導(dǎo)向塊，下平面焊接8個(gè)定位塊，導(dǎo)向塊與定位塊上把合頂緊螺栓，主要用于護(hù)套裝配時(shí)調(diào)整方向；

⑶護(hù)套加熱至280°，保溫時(shí)間4小時(shí)，保證護(hù)套的內(nèi)徑尺寸增大10mmm（配合止口為3mm）；

⑷用吊攀起吊護(hù)套，用手拉葫蘆調(diào)整護(hù)套的水平，通過引導(dǎo)塊導(dǎo)向，定位塊限位，護(hù)套裝配在活塞盤外圓上；

⑸護(hù)套冷卻約12小至室溫，用塞尺檢查護(hù)套與活塞盤間隙。裝配合格后，堆焊鋁青銅焊層，退火，加工活塞盤。

1.2 超級螺母

螺母材料為鍛鋼34CrNi3Mo，M580Χ8螺紋的是目前哈電機(jī)加工的最大螺紋尺寸。

超級螺母的加工工藝重點(diǎn)：

⑴超級螺母的硬度值在241HB-302 HB，為此選用進(jìn)口銑絲刀片VER8.0 ISO VTX和ABS-125 銑絲刀盤。

⑵數(shù)控編程銑螺紋，操作簡單，精度高，效率高，確保絲孔的形位公差在0.03mm以內(nèi)。

⑶由于M580Χ8屬非標(biāo)螺紋，為此制作了專用的螺紋千分尺檢查工具，并制作牙型樣板檢查螺矩。

1.3 活塞桿

活塞桿材料由原來的鍛鋼20SiMn改為鍛鋼35CrMo，增加了活塞桿的強(qiáng)度。活塞桿的加工精度要求高，為了保證活塞桿的加工質(zhì)量，采取4點(diǎn)工藝要求：

⑴利用數(shù)控車床加工，數(shù)控車床的精度可以保證R150（0，+0.2）的公差要求，可以保證軸頸的同軸度0.03mm；

⑵M580Χ8超大型外螺紋同樣采用數(shù)控鏜銑床加工；

⑶活塞桿螺紋加工合格后，與超級螺母研配。因活塞桿重15噸，超級螺母重1.4噸，為了減少因重力因素造成螺紋的研傷，活塞桿必須調(diào)水平立放；

⑷活塞桿加工后，利用樣板檢查R150、R65及20°斜面，然后與卡環(huán)配研。

1.4 支撐套

支撐套材料為ZG20SiMn，2瓣把合結(jié)構(gòu)，每個(gè)合縫面有3個(gè)M12χ60mm螺釘把合，內(nèi)圓φ470H7mm，外圓φ600g7mm，高660mm。這種工件在加工后容易變形，為了解決變形問題，提出了3點(diǎn)工藝要求：

⑴在每個(gè)合縫面增加2個(gè)工藝錐銷孔；

⑵支撐套利用車胎的定位止口加工，在一個(gè)工位完成內(nèi)、外圓的加工保證了內(nèi)外圓的同軸度；

⑶為了更好的釋放應(yīng)力，要求在半精車后拆瓣，釋放應(yīng)力。

1.5 活塞環(huán)

活塞環(huán)的加工工藝已經(jīng)成型，劃線并劃檢加工余量、粗車（利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算內(nèi)外圓加工尺寸）、刨開口、利用專用工具卡箍組圓、在開口處鉆較銷孔、裝銷并鉚合活塞環(huán)、車內(nèi)外圓、拆瓣。

1.6 卡環(huán)

卡環(huán)材料為鑄鋼35CrMo，2瓣把合結(jié)構(gòu)，每個(gè)合縫面有2個(gè)M36χ110mm螺釘把合，外圓φ850，內(nèi)圓φ440、R150、R65及20°斜面光滑過渡。為了保證卡環(huán)與活塞桿研磨質(zhì)量，采取了3點(diǎn)措施：

⑴R150、R65及20°斜面單邊留量0.03mm，同理活塞桿對應(yīng)部位單邊留量0.03mm；

⑵該部位的光潔度必須達(dá)到Ra1.6以上，防止在兩件裝配研磨時(shí)研傷工件；

⑶加工使用數(shù)控立車，保證R150、R65及20°斜面公差要求，同時(shí)使用樣板檢查。

1.7 操作機(jī)構(gòu)的裝配工藝

操作機(jī)構(gòu)的裝配主要包括活塞桿與活塞盤、卡環(huán)、支撐套、超級螺母的裝配。

1.7.1 活塞桿與活塞盤的裝配

活塞桿與活塞盤用聯(lián)軸螺栓把合。聯(lián)軸螺栓的把緊是采用的加熱器工具進(jìn)行，主要是聯(lián)軸螺栓的加熱預(yù)緊量。螺母的把合應(yīng)對稱分布，并且加熱溫度要分段，在不同溫度階段分別把緊螺母（對稱把合），并在室溫下用百分表測螺桿伸長量。這種均勻?qū)ΨQ的把合、加熱的方式，可以保證螺桿承受相同的力，防止在裝配過程中活塞桿因受力不均造成偏心。

1.7.2 活塞桿與卡環(huán)的裝配

卡環(huán)為2瓣結(jié)構(gòu)，不能有大小瓣，否則卡環(huán)不能與活塞桿裝配。通過卡環(huán)合縫面的把合螺釘調(diào)整卡環(huán)的內(nèi)徑尺寸由大變小，固定活塞桿，利用吊車的力量轉(zhuǎn)動卡環(huán)，達(dá)到研磨的目的和要求。

1.7.3 活塞桿與超級螺母的裝配。

活塞桿M580χ8的螺紋中徑為φ574.804（-0.508，-0.208），超級螺母M580χ8的中徑為φ574.804（0，+0.3），中徑間隙為0.2-0.8mm，小徑間隙為0.2-1.2mm，M580χ8超級螺母與活塞桿試裝配?；钊麠U立放在平臺上調(diào)平固定，吊起超級螺母，用手拉葫蘆調(diào)平超級螺母，在試裝配過程中，活塞桿與超級螺母通過研修，將螺母與活塞桿裝配到位。

在整個(gè)活塞桿的裝配中，我們可以從溫度、百分表及力矩扳手等工具定量的讀出數(shù)據(jù)，而是靠數(shù)據(jù)來說明把合力矩的大小。這種科學(xué)的把合方式，可使裝配各部件受力一致，延長使用壽命。

2 結(jié)論

水口活塞桿改造裝配的成功，為以后水口機(jī)組再改造提供了寶貴的技術(shù)支持和借鑒。