大型水泵轉(zhuǎn)輪加工工藝

委志雄

摘 要：文章介紹了牛欄江-滇池補(bǔ)水工程水泵轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)和加工特點(diǎn)。主要針對(duì)轉(zhuǎn)輪加工中的典型問(wèn)題及用數(shù)控機(jī)床檢查和測(cè)量轉(zhuǎn)輪進(jìn)、出水邊葉輪直徑尺寸的工藝方法，轉(zhuǎn)輪兩次靜平衡的特點(diǎn)及調(diào)整中心精車(chē)轉(zhuǎn)輪去除轉(zhuǎn)輪殘余不平衡力矩的工藝方法。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)輪；機(jī)床測(cè)量；工藝方法；靜平衡

1 前言

牛欄江-滇池補(bǔ)水工程項(xiàng)目裝有4臺(tái)21.4MW水泵機(jī)組，為目前亞洲最大的水泵機(jī)組。項(xiàng)目建成后重點(diǎn)向滇池補(bǔ)充生態(tài)水，改善滇池水環(huán)境，在昆明發(fā)生水危機(jī)時(shí)，提供城市生活及工業(yè)用水。機(jī)組轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)特殊，按以往的加工制造經(jīng)驗(yàn)，很難保證轉(zhuǎn)輪部分關(guān)鍵技術(shù)要求，因此，需要采取有效的工藝措施，以保證轉(zhuǎn)輪加工的質(zhì)量。

2 轉(zhuǎn)輪主要技術(shù)參數(shù)

3 轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工難點(diǎn)

3.1 轉(zhuǎn)輪葉片流道長(zhǎng)，上冠與下環(huán)開(kāi)口尺寸較小，焊接可達(dá)性不佳。

3.2 葉輪直徑（轉(zhuǎn)輪進(jìn)、出水邊截面線(xiàn)對(duì)應(yīng)直徑尺寸）的保證。

3.3 轉(zhuǎn)輪配重空間的確定及殘余不平衡力矩的保證。

4 加工方案

針對(duì)轉(zhuǎn)輪焊接變形遺留的問(wèn)題和加工難點(diǎn)，前期及加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次研究與實(shí)踐，最終完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，具體如下：

4.1 轉(zhuǎn)輪裝焊后變形問(wèn)題的解決

由于轉(zhuǎn)輪葉片流道長(zhǎng)，上冠與下環(huán)開(kāi)口尺寸較小，強(qiáng)度較差，焊接可達(dá)性不佳等原因。轉(zhuǎn)輪焊接后上冠上平面平面度較差，高低點(diǎn)差值達(dá)4.8mm左右，上冠與下環(huán)間開(kāi)口尺寸很難滿(mǎn)足設(shè)計(jì)公差（0.30mm）要求，以上問(wèn)題只能留在加工序中來(lái)解決。后序采用如下工藝方法進(jìn)行加工：

（1）對(duì)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行全面劃?rùn)z，確定上冠梳齒與下環(huán)下平面的加工余量后，經(jīng)過(guò)計(jì)算在保證上冠強(qiáng)度的前提下對(duì)上冠上平面進(jìn)行加工見(jiàn)平處理，后序鏟磨序中又對(duì)其進(jìn)行了全面的修磨、拋光處理。

（2）針對(duì)轉(zhuǎn)輪焊接后實(shí)際開(kāi)口偏大及公差要求較高的問(wèn)題，先按高寬1：15的比例對(duì)開(kāi)口內(nèi)側(cè)進(jìn)行長(zhǎng)焊，上車(chē)床在外圓處車(chē)5mm寬基準(zhǔn)面，由鏟磨對(duì)里側(cè)長(zhǎng)焊區(qū)域進(jìn)行粗磨，鉗工用砂輪機(jī)進(jìn)行精磨、拋光。

通過(guò)以上工藝方法很好的保證了上冠的平面度，以及轉(zhuǎn)輪開(kāi)口尺寸，同時(shí)也提高了產(chǎn)品的外觀(guān)質(zhì)量。

4.2 葉輪直徑的保證

由于葉輪出水邊直徑尺寸（如圖3：C1、C2、C3基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)葉片邊緣直徑尺寸）關(guān)系到泵的揚(yáng)程，為重要技術(shù)參數(shù)，直徑偏小就意味著泵的揚(yáng)程不夠，但是此轉(zhuǎn)輪為9葉片，直徑尺寸無(wú)法直接用尺測(cè)量。因此采用如下方法配合機(jī)床進(jìn)行測(cè)量并修復(fù)：

（1）轉(zhuǎn)輪上數(shù)控立車(chē)在下環(huán)外圓車(chē)測(cè)尺圓，利用百分表測(cè)葉片截面線(xiàn)點(diǎn)到測(cè)尺圓的尺寸、根據(jù)測(cè)尺圓尺寸計(jì)算出葉輪進(jìn)、出水邊直徑尺寸，測(cè)量后葉輪出水邊直徑尺寸普遍偏小（5～9）mm。

（2）針對(duì)直徑尺寸偏小的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多次研究、論證，對(duì)葉片出水邊外圓處長(zhǎng)焊，鏟磨利用葉片頭部型線(xiàn)樣板進(jìn)行修磨、拋光，修磨后上數(shù)控立車(chē)進(jìn)行復(fù)測(cè)，反復(fù)長(zhǎng)焊、修磨后完全滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)±2mm的公差要求。

4.3 轉(zhuǎn)輪配重空間的確定及殘余不平衡力矩的保證

由于轉(zhuǎn)輪沒(méi)有內(nèi)腔，無(wú)放置配重物的空間，轉(zhuǎn)輪殘余不平衡力矩僅為2.5Nm，按以往的工藝方法：轉(zhuǎn)輪粗車(chē)→粗鏜→精車(chē)→精鏜→靜平衡進(jìn)行轉(zhuǎn)輪加工，如果最后轉(zhuǎn)輪不平衡力矩較大，容易出現(xiàn)不平衡力矩?zé)o法消除的現(xiàn)象。因此，該轉(zhuǎn)輪采用的工藝方法為：轉(zhuǎn)輪粗車(chē)→粗鏜→粗平衡→調(diào)整轉(zhuǎn)輪中心精車(chē)→精鏜→精平衡。采用轉(zhuǎn)輪增加一次靜平衡和調(diào)整中心重新加工轉(zhuǎn)輪的工藝方法，能有效的保證轉(zhuǎn)輪加工后殘余不平衡力矩符合設(shè)計(jì)要求。

轉(zhuǎn)輪第一次平衡后，殘余不平衡力矩為90Nm，采用重新確定轉(zhuǎn)輪中心的方法進(jìn)行精加工轉(zhuǎn)輪，加工后再次平衡，殘余不平衡力矩為9.2Nm，不平衡力矩降為約原來(lái)十分之一，作用非常明顯。調(diào)整轉(zhuǎn)輪中心的作用是將轉(zhuǎn)輪的重心進(jìn)行偏移，消除轉(zhuǎn)輪一部分偏心重量，減少轉(zhuǎn)輪殘余不平衡力矩。

轉(zhuǎn)輪第二次平衡（圖5）后，在轉(zhuǎn)輪下環(huán)下平面處鉆孔，采用去除重量的方法，去除轉(zhuǎn)輪重點(diǎn)位置的重量。

通過(guò)以上轉(zhuǎn)輪調(diào)整中心配車(chē)及去除重量的工藝方法加工轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪平衡后殘余不平衡力矩為2.1Nm，符合圖紙殘余不平衡力矩最大2.5Nm的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

滇池補(bǔ)水工程水泵轉(zhuǎn)輪的制造，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求和業(yè)主的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)輪加工采用的工藝方法填補(bǔ)了我公司及國(guó)內(nèi)大型水泵轉(zhuǎn)輪加工制造的技術(shù)空白，為以后此類(lèi)機(jī)組的生產(chǎn)積累了技術(shù)儲(chǔ)備，提供了大量實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。