1 緒論 

汽輪機是通過蒸汽熱能轉(zhuǎn)化成機械功的外燃回轉(zhuǎn)式原動機，是火電和核電的主要設(shè)備之一，用于拖動發(fā)電機發(fā)電來自鍋爐的蒸汽進入汽輪機后，依次經(jīng)過一系列環(huán)形配置的噴嘴和動葉，把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化成汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能。它主要用作發(fā)電用的原動機，也可直接驅(qū)動各種泵、風(fēng)機、壓縮機和船舶螺旋槳等[1]。還可以利用汽輪機的排汽或中間抽汽滿足生產(chǎn)和生活上的供熱需要。就凝汽式汽輪機來說，從鍋爐產(chǎn)生的新蒸汽經(jīng)由主閥門進入高壓缸，再進入中壓缸，再進入低壓缸，最終進入凝汽器。蒸汽的熱能在汽輪機內(nèi)消耗，變?yōu)檎羝膭幽�，然后推動裝有葉片的汽輪機轉(zhuǎn)子，最終轉(zhuǎn)化為機械能。除了凝汽式汽輪機，還有背壓式汽輪機和抽汽式汽輪機，背壓式汽輪機可以理解為沒有低壓缸和凝汽器的凝汽式汽輪機，它的出口壓力較大，可以提供給供熱系統(tǒng)或其它熱交換系統(tǒng)。抽汽式汽輪機則是指在蒸汽流通過程中抽取一部分用于供熱和再熱的汽輪機[2]。 

......

2  汽輪機轉(zhuǎn)子末葉片銷孔新型加工裝置的總體方案設(shè)計 

2.1 系統(tǒng)技術(shù)需求分析 

本次設(shè)計研究的課題是針對汽輪機的高中壓整體轉(zhuǎn)子的末葉片銷孔的加工裝置，利用五個平衡孔將加工裝置安裝在體積和質(zhì)量都巨大的轉(zhuǎn)子上進行加工。這臺汽輪機轉(zhuǎn)子末葉片錐型銷孔加工具體的技術(shù)方案和進行結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，首先對其技術(shù)需求進行分析：（1）可以較大地降低勞動強度 汽輪機轉(zhuǎn)子末葉片錐型銷孔的原有加工裝置在工作過程中將一半以上的時間與工人的勞動強度用于對加工裝置的定位，在新的加工裝置的設(shè)計上應(yīng)采用合理的定位方式來提高勞動效率，縮短勞動時間，簡化工作流程。（2）可以降低裝置的制造成本 采用傳統(tǒng)的機械傳動方式，合理的連接方式，以及盡量多的使用標(biāo)準(zhǔn)件，以降低整個的加工裝置的制造成本，使其具有良好的實用性和推廣性。

2.2 汽輪機轉(zhuǎn)子末葉片銷孔的加工現(xiàn)狀 

本課題選自某公司，，該某公司目前加工汽輪機轉(zhuǎn)子末葉片錐形銷孔采用經(jīng)改造的普通車床。將一套鉆具置于 CA6140 車床溜板箱上。其目的是利用溜板箱把光杠和絲杠傳遞過來的螺旋傳動轉(zhuǎn)化為溜板箱的直線進給。通過溜板箱的直線進給使鉆具做同樣的進給運動。簡而言之，車床在加工過程中是鉆具的承載者，帶著鉆具進行各方向的移動，以完成鉆具在鉆孔過程所需要完成的功能。 溜板箱通常設(shè)有以下幾種機構(gòu)：接通絲杠傳動的開合螺母機構(gòu)。將光杠的運動傳至縱向齒輪齒條和橫向進給絲杠的傳動機構(gòu)，接通、斷開和轉(zhuǎn)換縱橫進給的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，保證機床工作安全的過載保險裝置，絲杠、光杠互鎖機以及控制刀架縱、橫向機動進給的操縱機構(gòu)。溜扳箱上有一個小齒輪。而小齒輪又與床身前下面的齒條相嚙合，可用手轉(zhuǎn)動溜扳箱手輪，可使床鞍縱向移動。

3  汽輪機轉(zhuǎn)子末葉片銷孔加工裝置的機構(gòu)設(shè)計與計算 ......... 24 

3.1  定位與夾緊裝置的機構(gòu)設(shè)計 ........... 24
3.2  進給裝置的機構(gòu)設(shè)計與計算 ....... 28
3.3  傳動裝置的機構(gòu)設(shè)計與計算 ........... 35
4  鉆孔裝置的有限元分析 ............... 41 
4.1 有限元分析法的基本理論和計算流程 ...... 41 
4.2  有限元軟件 ANSYS Workbench...... 43
4.3 有限元分析法在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用 .......... 44
5  總結(jié) ............ 56

4  鉆孔裝置的有限元分析 

4.1 有限元分析法的基本理論和計算流程 

鉆孔過程：首先將鉆頭裝進鉆頭套，再把鉆頭套安置到軸套內(nèi)，用圓形螺母將鉆頭套鎖緊，固定到工作機構(gòu)中，注意安裝后的露出的鉆頭長度和整個框架厚度之和要小于葉輪之間的最小距離；將傳動裝置的電機接上三相電源，而后鉆頭主軸轉(zhuǎn)動，搖動 X軸手柄，使鉆頭對準(zhǔn)劃線后預(yù)鉆孔位置，先用較小直徑的鉆頭進行鉆削，而后再用圖紙要求銷孔大小直徑的鉆頭進行鉆削。在鉆削過程中，無法一次順利完成整個鉆削過程，將預(yù)緊鉆頭套的圓形螺母旋松后，用卡鉗將鉆頭伸長到能夠?qū)⑷~輪鉆透長度，進行第二次鉆孔，直到完成通孔鉆削為止。而后逐個孔進行鉆削。鉆削完成后，再次旋松鉆頭套上圓形螺母，用卡鉗將鉆頭放到可以順利將鉆孔工裝搖出的長度，將其旋出。至此完成一鉆孔周期[42,43]。 

4.2 有限元軟件 ANSYS Workbench  

自 20 世紀(jì) 70 年代，ANSYS 被研發(fā)出來后，其作為一個大型的 CAE 分析軟件，隨著計算機和有限元理論的發(fā)展，在各個領(lǐng)域得到了高度的評價和廣泛的應(yīng)用。ANSYS軟件是美國 ANSYS 公司研制的大型通用有限元分析軟件，屬于增長最快的計算機輔助工程軟件，能與多數(shù)計算機輔助設(shè)計（CAD，computer Aided design）軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如 Creo、 NASTRAN、Alogor、I－DEAS，和 AutoCAD 等。ANSYS 憑借其強大的功能，及其簡單的操作方法，使其成為如今全國乃至國際上應(yīng)用最廣泛的有限元分析軟件。 

......

5  總結(jié) 

本文中設(shè)計的鉆孔裝置與人們意識中的鉆孔裝置有所不同，存在其特殊性。由于汽輪機轉(zhuǎn)子的每兩級葉輪之間的距離各不相同，最小的距離僅為 75mm，所以,普通的鉆床難以達到鉆孔目的，需要設(shè)計一種新的加工裝置對其末葉片銷孔進行加工。汽輪機轉(zhuǎn)子末葉片銷孔的原有的加工裝置是將鉆孔裝置安裝在普通的車床上進行定位與進給。用吊車將車床吊起，并安放到轉(zhuǎn)子附近，再用撬棍對車床進行微調(diào)，直到鉆孔裝置的水平度和垂直度達到加工條件，增大了工人的勞動強度，延長了工人的勞動時間。本文設(shè)計的新型的末葉片銷孔的加工裝置采用“螞蟻啃骨頭”的加工方式將加工裝置固定在轉(zhuǎn)子上進行加工，這樣不僅減少了用于定位所需要的大量時間，同時還可以減小工人的勞動強度和工作時間，可以有效的提高加工效率。本文的主要內(nèi)容有：（1）通過對汽輪機及有關(guān)鉆孔裝置的介紹，總體了解末葉片銷孔對轉(zhuǎn)子的作用乃至對汽輪機安全運行的重要作用與意義，對之后的設(shè)計工作的奠定了基礎(chǔ)。（2）介紹了鉆孔裝置的系統(tǒng)技術(shù)需求，加工現(xiàn)狀及其加工流程，說明了現(xiàn)在所用的加工裝置的弊端，提出了改進的要求，并明確了改進的方向。

.........

參考文獻（略）

本文編號：84419