汽輪機(jī)動葉自動撥片及裝配裝置設(shè)計

梅潔　王佳茂　于忠海

【摘 要】以汽輪機(jī)動葉裝配為研究對象，主要基于SolidWorks建模技術(shù)設(shè)計了汽輪機(jī)預(yù)裝配動葉撥片設(shè)備和汽輪機(jī)動葉片自動裝配裝置。二者聯(lián)合裝配，既可以提高裝配自動化程度，提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，又可以解決傳統(tǒng)工作方式易造成的工傷問題，解決一線生產(chǎn)難題。

【關(guān)鍵字】汽輪機(jī)；動葉片；自動撥片；自動裝配

中圖分類號： TK263 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）31-0008-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.004

【Abstract】Based on SolidWorks modeling technology， the pre-assembled movable blade shifting device and the automatic assembly device of the steam turbine movable blade are designed. The combined assembly of the two can not only improve the degree of assembly automation， improve work efficiency and product quality， but also solve the problem of industrial injury easily caused by traditional working methods and solve the production problems.

【Key words】Steam turbine； Moving blade； Automatic pick up； Automatic assembly

0 引言

隨著我國裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，汽輪機(jī)產(chǎn)業(yè)也在不斷的更新和進(jìn)步，汽輪機(jī)的各方面技術(shù)也有了更多的發(fā)展。當(dāng)前T型根動葉片在汽輪機(jī)中已廣泛使用，該型動葉片需安裝在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的葉槽中，裝配完成并檢驗合格后，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子才可以正常使用。

對于動葉片的裝配工作，一般先將一部分動葉片通過轉(zhuǎn)子葉槽上的開口預(yù)先放置到轉(zhuǎn)子葉槽中去，即預(yù)裝配。之后每裝配一個動葉片，都需要由工人手動沿著轉(zhuǎn)子葉槽的周向撥過來一片至裝配工位，進(jìn)行動葉片錘擊裝配工作。當(dāng)前對于動葉片的錘擊裝配工作，也幾乎全部由工人手工操作完成。汽輪機(jī)動葉撥片及裝配工作的自動化程度都不足，效率較低，且耗費人力，易造成工傷，限制了生產(chǎn)速度。開發(fā)一種能夠自動撥片并進(jìn)行裝配的設(shè)備十分必要。

現(xiàn)階段已有很多科研人員在動葉裝配領(lǐng)域的多個方面進(jìn)行了很多工作，如對裝配工藝技術(shù)等進(jìn)行的研究，一定程度上提高了裝配質(zhì)量，對裝配檢測方法等的研究，提高了產(chǎn)品的合格率。但是，在解放人力、提高效率等方面仍有很多工作需要進(jìn)行，本文在熟知當(dāng)前動葉裝配現(xiàn)狀及相關(guān)研究的條件下，設(shè)計了一套包括動葉片自動撥片設(shè)備和動葉片自動裝配設(shè)備的裝置，可以為動葉裝配工作提供更高效更可靠的新型裝配方式。

1 汽輪機(jī)預(yù)裝配動葉撥片設(shè)備方案設(shè)計

1.1 機(jī)械部件設(shè)計

自動撥片設(shè)備由以下部分組成：步進(jìn)電機(jī)固定裝置，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子支撐架，步進(jìn)電機(jī)移動工作裝置，步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)動撥桿，待撥動的預(yù)裝配動葉，已撥至水平位置的預(yù)裝配動葉，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，連接軸。步進(jìn)電機(jī)移動工作裝置內(nèi)含有電機(jī)，可以驅(qū)動輪子轉(zhuǎn)動，使裝置整體沿著轉(zhuǎn)子的軸向前后移動，進(jìn)行撥片操作。

1.2 原理及工作方案設(shè)計

以某級高壓動葉裝配為例說明，第一片動葉片要預(yù)先裝配好，再把部分動葉片預(yù)裝配到轉(zhuǎn)子上，預(yù)裝配的動葉片數(shù)量占該級總?cè)~片的四分之三。撥片操作如下，假設(shè)該級動葉一共有120片，在水平位置上（水平位置指從轉(zhuǎn)子軸向看，葉片位于水平位置）裝配完一片動葉之后，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動360°/120，即3°，帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動3°，轉(zhuǎn)軸帶動轉(zhuǎn)子也轉(zhuǎn)動3°，因此剛裝配好的動葉從水平位置向下轉(zhuǎn)動3°，讓出了水平位置，此時，步進(jìn)電機(jī)在步進(jìn)電機(jī)移動工作裝置的帶動下進(jìn)行移動，將撥桿插入待撥動的預(yù)裝配動葉旁邊與下一葉片的縫隙中，然后步進(jìn)電機(jī)帶動撥桿一起轉(zhuǎn)動，將待撥動的預(yù)裝配動撥到動葉之前所在的水平位置，通過自動裝配設(shè)備進(jìn)行錘擊裝配工作，直至裝配完成，再次撥動裝配下一片動葉。

2 汽輪機(jī)動葉片自動裝配裝置設(shè)計

2.1 機(jī)械部件設(shè)計

自動撥片設(shè)備由以下部分組成：龍門框架，縱向絲杠，工作臺伺服電機(jī)，橫向絲杠，工作臺，動力室，輪子，填隙條壓緊工具，葉片壓緊工具，液壓缸。動力室內(nèi)包括了驅(qū)動縱向絲杠的伺服電機(jī)和驅(qū)動輪子的電機(jī)。

2.2 原理及工作方案設(shè)計

對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動葉片裝配時，在放置汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子時，使其穿過自動裝配平臺的龍門架下方，自動裝配平臺在電機(jī)的驅(qū)動下，可以沿著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向進(jìn)行前后移動。在裝配時，自動撥片設(shè)備調(diào)整并撥好待裝配動葉，放入填隙條，伺服電機(jī)驅(qū)動絲杠，帶動液壓缸和填隙條壓緊工具一起移動至填隙條的正上方，工作臺向下移動，使共同的整體高度位于合適的工位，液壓缸工作，推動填隙條壓緊工具向下運(yùn)動，接觸填隙條，將填隙條壓入葉槽中，從而脹緊葉片；之后工作臺向上移動，提升位置至非工作區(qū)，然后液壓缸和葉片壓緊工具在伺服電機(jī)的驅(qū)動下移動到剛被脹緊的動葉片的根部的正上方，工作臺向下移動至工作位置的合適工位，液壓缸工作，推動葉片壓緊工具向下運(yùn)動，接觸動葉片根部，將動葉片壓緊，使其葉根貼合到前一片動葉片的葉根上，至此完成一片動葉片的裝配工作，如此往復(fù)，完成多片動葉片的裝配工作。

3 聯(lián)合裝配的創(chuàng)新及優(yōu)勢

本文所設(shè)計的汽輪機(jī)預(yù)裝配動葉撥片設(shè)備和汽輪機(jī)動葉片自動裝配裝置進(jìn)行相互配合，繼而實現(xiàn)聯(lián)合裝配，通過機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)的配合，通過PLC控制器編程進(jìn)行工業(yè)自動控制，既可以解決操作工人的工傷問題，又可以提高動葉片的裝配效率和裝配精度。能夠解決一線生產(chǎn)難題，提高企業(yè)的綜合效益。

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