淺析透平氣封“碳環(huán)”加工工裝設(shè)計(jì)

1、淺析透平氣封“碳環(huán)加工工裝設(shè)計(jì)論文關(guān)鍵詞：碳環(huán)碳環(huán)密封碳環(huán)機(jī)加工工裝夾具論文摘要：碳環(huán)有很好的耐磨性、自光滑性、耐高溫性被廣泛應(yīng)用于各種蒸汽透平的軸端密封，碳環(huán)裝配前要通過手工對(duì)其進(jìn)展刮削或研磨來獲得與主軸的裝配間隙。由于碳環(huán)機(jī)械強(qiáng)度低、易脆，手工研刮碳環(huán)裝配間隙較難控制，通常情況是間隙過大，透平運(yùn)行機(jī)制時(shí)造成軸封出現(xiàn)較大漏氣，因此提出用機(jī)加工方法加工碳環(huán)來到達(dá)裝配間隙精度，降低軸封漏氣。1前言上世紀(jì)70年代初引進(jìn)的年產(chǎn)300kt合成氨裝置，功率在100k以下的透平使用較為普及，通過3年的運(yùn)行，反映出的問題主要是運(yùn)行中透平兩端氣封漏蒸汽。蒸汽的泄漏，增大了透平的蒸汽消耗，進(jìn)步了運(yùn)行本錢，同時(shí)造

2、成了對(duì)環(huán)境的污染。隨著能源的緊缺和價(jià)格的上漲，為降低透平軸封漏氣造成的經(jīng)濟(jì)損失，如何降低透平軸封漏氣問題顯得更為重要。2問題分析透平軸端密封構(gòu)造如圖l所示。壓力側(cè)(缸內(nèi))參數(shù)為壓力32pa、溫度321蒸汽順序進(jìn)入四組碳制形成的密封腔逐級(jí)節(jié)流降壓實(shí)現(xiàn)密封目的。因此要求在組裝前，通過人工研刮碳環(huán)內(nèi)徑來控制與主軸的間隙在技術(shù)要求數(shù)值范圍內(nèi)，才能確保碳環(huán)在工作狀態(tài)起到密封作用。由于碳環(huán)機(jī)械強(qiáng)度低、脆性強(qiáng)，人工研刮存在一定的難度，碳環(huán)間隙很難到達(dá)技術(shù)要求數(shù)據(jù)，同時(shí)為了防止間隙過小工作狀態(tài)出現(xiàn)碳環(huán)熱膨脹抱軸，密封間隙的控制通常取高限，結(jié)果是造成在工作狀態(tài)下軸封產(chǎn)生漏氣。3加工工藝制定由于密封碳環(huán)間隙是通過

3、研刮碳環(huán)內(nèi)孔直徑來實(shí)現(xiàn)的，考慮碳環(huán)材料有一定的硬度和新備件碳環(huán)留有加工余量，提出用機(jī)加工來替代人工研刮碳環(huán)進(jìn)步碳環(huán)加工精度，確保密封間隙滿足技術(shù)要求，到達(dá)降低碳環(huán)氣封泄漏的目的。通過對(duì)碳環(huán)材料性能和構(gòu)造進(jìn)展分析，制定出下述加工工藝：(1)套類零件“碳環(huán)屬于非金屬復(fù)合材料機(jī)械用碳石墨材料，導(dǎo)熱性好，溫急變好，線膨脹系數(shù)小，相對(duì)密度小，但機(jī)械強(qiáng)度低，較脆。可通過控制加工速度、進(jìn)刀量和加強(qiáng)冷卻的方法來保證。(2)氣封零件內(nèi)孔加工的難度較大，如圖2所示，密封碳環(huán)由三塊120。半圓形面組成，正常機(jī)加工難以滿足加工精度，需設(shè)計(jì)專用工裝才能實(shí)現(xiàn)加工精度。(3)透平轉(zhuǎn)軸上的密封碳環(huán)相對(duì)位置精度必須采用工序集中

4、的方法，在一次安裝中端面及內(nèi)孔同心度應(yīng)到達(dá)技術(shù)指標(biāo)。4加工方法確實(shí)定碳環(huán)的加工精度將直接影響使用性能和壽命，零件外表的加工方法多種多樣，但要獲得實(shí)際要求的公差等級(jí)，必須對(duì)設(shè)備條件、消費(fèi)類型、技術(shù)程度等方面綜合考慮。通過類比分析，選取技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的加工方法。41裝夾方式由于碳環(huán)材料的特殊性，工件不能采用三爪自定心卡盤或四爪單動(dòng)卡盤直接裝夾，可采用其他方法或方式獲得。42加工基準(zhǔn)的選取根據(jù)碳環(huán)外形特點(diǎn)，技術(shù)要求，位置精度要求，將制作的專用夾具以正確的位置安裝在機(jī)床上，在按照六點(diǎn)定位原理在夾具中定位夾緊加工碳環(huán)，確保碳環(huán)的位置精度，來確定加工基準(zhǔn)。該方法具有下述優(yōu)點(diǎn)：(1)用夾具裝夾工件，

5、定位精度高且穩(wěn)定；(2)加工同型號(hào)一批工件時(shí)，不必逐個(gè)找正定位，就能保證加工的技術(shù)要求且批量加工。5工裝設(shè)計(jì)由于三辨碳環(huán)環(huán)構(gòu)造復(fù)雜，其幾何尺寸公差和形狀公差的要求高，為了使加工后碳環(huán)幾何尺寸公差和形狀公差符合圖紙精度要求，工裝夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下述設(shè)計(jì)原那么。51保證工件符合要求要保證工件到達(dá)圖紙上所要求的精度定位基準(zhǔn)最好跟設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，夾緊力要跟支承點(diǎn)對(duì)應(yīng)，防止工件變形，夾具的加工精度要滿足工件的要求。52保證使用平安車床夾具是在高速旋轉(zhuǎn)情況下工作，所以夾具上連接件必須結(jié)實(shí)可靠，以防旋轉(zhuǎn)時(shí)甩出。夾具跟機(jī)床連接要有定位臺(tái)階，防止因切削力過大剪斷連接螺栓而造成事故。在上述設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)出如圖3所示夾具。該夾具的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)把工件裝入夾具中，使工件對(duì)機(jī)床和刀具有一個(gè)相對(duì)正確的位置；工件的定位是靠工件上的定位基準(zhǔn)和夾具中的定位裝置相接觸來實(shí)現(xiàn)的。但在安裝夾具的時(shí)候，考慮碳環(huán)材料的脆性特點(diǎn)，在輔助壓墊與碳環(huán)端面接觸面上鋪墊質(zhì)軟的四氟墊圈，防止壓板壓緊后造成碳環(huán)外表缺損和產(chǎn)生壓痕。夾具和工件裝配見圖4。6效果現(xiàn)場裝置維修應(yīng)用上述工裝加工的碳環(huán)，通過裝機(jī)運(yùn)行檢驗(yàn)，解決多年來透平軸封漏氣問題，目前在全公司得到推廣。效果是明顯的，主要表達(dá)在下述幾個(gè)方面：(1)機(jī)加工的碳環(huán)精度比人工研刮的高，氣封間隙完全