7. Детали машин и приборов (1041863), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Поворотные лопатки направляющего аппарата сваривают из литых или прокатных заготовок. В последнем случае отштампованные из листа элементы пера лопатки собирают и сваривают под флюсом (рис. 8). Затем к этому узлу электро шлаковой сваркой приваривают выходную кромку в виде полосы толщиной 70 мм. Последней операцией является сборка пера лопатки с литыми заготовками верхней и нижней царф и полуавтоматическая сварка стыковых швов в СО2 .
Лопасти поворотно-лопастных турбин изготовляют литыми, а также в сварном исполнении (рис. 10), причем к их материалу предъявляются требования стойкости против кавитационного разрушения. Отливки из углеродистых сталей такой стойкостью не обладают. Использование более стойких высоколегированных сталей увеличивает стоимость изделия. Повышение стойкости отливок из углеродистых сталей можно обеспечить путем облицовки их тонкими листами из кавитационно-стойкой стали (рис. 11). Однако крепление листов к перу лопасти электрозаклепками и обваркой по контуру не обеспечивает требуемой надежности. Отсутствие плотного прилегания облицовочных листов по всей поверхности сопровождается их вибрацией в процессе работы, приводящей к разрушению сварных швов. Значительно лучшие результаты дает облицовка тонкими листами кавитационно-стойкой стали методом сварки взрывом.
Рабочие колеса мощных радиально-осевых гидротурбин имеют большие размеры. Так, например, рабочее колесо турбины Красноярской ГЭС (см. лист 205, рис. 5) имеет диаметр почти 9 м, что намного превышает габарит подвижного состава железных дорог. Поэтому возможность его изготовления целиком в условиях Ленинградского металлического завода им. XXII съезда КПСС без расчленения на монтажные блоки была обеспечена только благодаря наличию водного пути от места расположения завода-изготовителя до места монтажа.
Рабочее колесо состоит из верхнего и нижнего ободов и лопастей. Последовательность и содержание основных этапов процесса его изготовления показаны на рис. 12 (лист 207). Верхний обод выполнен из двух литых заготовок из стали 20ГС-Л с максимальной толщиной 500 мм (рис. 12, а). Отливки проходили предварительную механическую обработку всех поверхностей, кроме поверхности по наружному диаметру. Затем заготовки собирали в кольцо и устанавливали в вертикальное положение под электрошлаковую сварку, причем для компенсации неравномерности поперечной усадки по длине шва зазор в нижней части стыка задавали в пределах 25 ... 27 мм, а в верхней — 50 ... 54 мм. После сварки верхний обод подвергали высокому отпуску и передавали на механическую обработку, где внутреннюю поверхность обода обрабатывали окончательно, а остальные поверхности — с припуском. Лопасти рабочего колеса выполняли из стали 20ГС-Л литьем в кокиль. Требуемую точность формы обеспечивали рубочными и наплавочными работами с проверкой по пространственному шаблону и последующей шлифовкой. Для повышения стойкости против кавитационного износа часть выпуклой поверхности лопастей покрывали тонкой кавитационно-стойкой сталью методом сварки взрывом.
Сборку начинали с разметки гладкой внутренней поверхности верхнего обода под установку лопастей по шагу и профилю. Отказ от использования приливов-пеньков (рис. 12, б) позволил повысить точность размещения лопастей и облегчить обработку поверхности обода. 14 лопастей последовательно устанавливали на верхний обод с соблюдением зазора в стыке (снизу 37 мм, вверху 47 мм) и закрепляли с помощью приварки скоб и технологических элементов жесткости (рис. 12, в). Затем на верхнем ободе закрепляли ось с цапфами и с ее помощью собранный узел устанавливали на стойках специального кантователя (рис. 12, г). Этим обеспечивалась возможность поворота узла в положение, удобное для выполнения каждого стыка электрошлаковой сваркой плавящимся мундштуком. Плавный переход от тела лопасти к телу верхнего обода задавали соответствующей формой медных подкладок, охлаждаемых водой; их крепление с помощью клиньев показано на рис. 12, д. После сварки и высокого отпуска производили обработку торцов лопастей под сопряжение с нижним ободом на карусельном станке (рис. 12, е) и подготовку кромок под К-образную разделку.
Нижний обод собирали из четырех штампованных заготовок из стали 22К толщиной 190 мм, как показано на рис. 12, ж. После попарного выполнения стыков электрошлаковой сваркой и высокого отпуска обод подвергали механической обработке с оставлением припуска 15 мм по внешнему диаметру на чистовую обработку. Общую сборку колеса проводили, как показано на рис. 12, з. При помощи гидравлических домкратов нижний обод поднимали и вводили в сопряжение с кромками лопастей. Сварка производилась одновременно 2 ... 4 сварщиками в среде СО2 . Сваренное колесо проходило полный цикл термообработки: нормализацию и высокий отпуск, после чего выполнялась окончательная механическая обработка.
Применительно к изготовлению радиально-осевых колес крупных гидротурбин возможны и другие конструктивно-технологические решения, отличающиеся от рассмотренного выше. Так, рабочее колесо Плявиньской ГЭС выполнялось из двух частей, исходя из необходимости перевозки по железной дороге, причем заводская сварка выполнялась преимущественно вручную обмазанным электродом. Такая технология изготовления представлена на рис. 13 (лист 208).
Все элементы этого колеса выполняли литьем из стали 20ГС-Л. Нижний и верхний ободы отливали из двух частей, и до поступления на общую сборку они проходили нормализацию и фрезеровку плоскостей разъема, а после спаривания подвергались предварительной обточке с чистовой обработкой внутренних поверхностей, сопрягаемых с лопастями. После разметки этих поверхностей и термической вырезки пазов ободы разбирали на две половины для передачи на общую сборку. Вид этих элементов показан на рис. 13, д. Отливки лопастей после отжига подвергали механической обработке для обеспечения требуемой геометрической формы и состояния поверхности. Кроме того, их торцы обрабатывали так, чтобы при сборке под сварку они входили в соответствующие пазы верхнего и нижнего ободов (рис. 13, б). Так как рабочее колесо изготовляли из двух половин, то две лопасти, попадающие в плоскость разъема, делали разрезными и впоследствии сваривали на монтаже.
Для совпадения плоскостей разъема обеих половин колеса необходима точная сборка каждой из половин и предотвращение искажений этой плоскости при сварке и термообработке. Это обеспечивали приваркой половин ободов по плоскости разъема к плоскости достаточно жесткой технологической плиты (рис. 13, б). Затем в пазы ободов заводили хвостовики лопастей и прихватывали к плите по плоскости разъема. Сборку завершали установкой дополнительных технологических элементов жесткости из труб (рис. 13, в).
Приварка лопастей к ободам производилась способом "поперечной горки" электродами типа Э50А путем заполнения разделки в пазах с последующей зачисткой корня шва и выведением галтельных переходов (рис. 13, д). Для предотвращения образования трещин применяли подогрев до температуры 120 ... 200 °С (рис. 13, г). Освобождали сваренное полуколесо от связей с жесткой плитой только после завершения сварки и прохождения высокого отпуска для снятия остаточных сварочных напряжений. Заводское изготовление завершалось окончательной механической обработкой колеса, временно собранного из двух половин (рис. 13, е).
На место монтажа колеса доставляли по железной дороге в разобранном виде. Конструкцией колеса предусмотрено соединение стыков верхнего обода на болтах, а нижнего — с помощью сварки. Такое решение определяется, с одной стороны, невозможностью осуществить болтовое соединение нижнего обода из-за жесткого ограничения габаритов стыка, а с другой стороны, стремлением избежать искажений окончательно обработанной поверхности верхнего обода, которой он присоединяется к фланцу вала гидротурбины. Стыки нижнего обода сваривали ручной сваркой способом "поперечной горки" одновременно четыре сварщика попарно "дуга в дугу". Прогрев до температуры 120 ... 200 С производили с помощью индукторов (рис. 13, ж). Эти же индукторы использовали для высокого отпуска стыков обода после сварки. Стыки разъемных лопастей сваривали многослойной сваркой вручную без подогрева (рис. 13,з).
Балочные конструкции (листы 209, 210).
В конструкциях тяжелого машиностроения используют различные балочные элементы.
Корпус стрелы экскаватора (лист 209, рис. 1) представляет собой коробчатую балку переменного по высоте сечения с внутренними диафрагмами, имеющую наружные поясные швы. Для сборки таких балок используют стенд, показанный на рис. 2.
На раме 1 установлены колонны 2 с параллелограммным механизмом крепления монорельса 3, по которому перемещаются подвесная зажимная скоба 4 и электроталь 5. С помощью пневмомеханического привода 6 монорельс можно отводить для удобства выполнения крановых операций. Корпус подвесной скобы (лист 210, рис. 4) подвешен к каретке 1 с помощью подвески 2. Прижатие верхних и нижних листов к боковым стенкам балки осуществляют вертикальные пневмогидроусилители 3 благодаря тому, что скоба 7 с упорами 9 имеет свободу вертикального перемещения в пазах подвески. Поджим двух вертикальных листов к диафрагмам обеспечивают два горизонтальных пневмогидроусилителя 5, питаемых маслом из баков 4, через систему рычагов 6 и качалок 8.
После установки на стенде диафрагм и боковых вертикальных листов в проектное положение с помощью подвесной механизированной зажимной скобы 4 (лист 209, рис. 2) осуществляют их взаимное прижатие перед прихваткой. Затем монорельс 3 складывается, освобождая место для подачи и установки листов верхнего пояса, после чего снова возвращается на место; с помощью вертикальных пнев-могидроусилителей подвесной скобы 4 верхние листы поджимают к боковым и прихватывают. После этого собранную стрелу без нижнего пояса снимают со стенда и закрепляют в двустоечном кантователе (рис. 3) для сварки внутренних и наружных швов полуавтоматом в СО2. Затем стрела возвращается на сборочный стенд и укладывается верхним поясом вниз для установки листов нижнего пояса и других деталей. С помощью подвесной скобы прижимают и прихватывают нижние поясные листы к вертикальным. Окончательно собранную стрелу снимают краном и снова устанавливают в кантователь. Здесь короткие швы выполняют поуавтоматами в СО2, а швы диагонального направления и поясные продольные — с помощью сварочной установки, показанной на рис. 5 (лист 210).
Сварочная установка состоит из двух консольных балок, каждая из которых выполнена из двух частей: коренной 4 и концевой 5, соединенных шарнирно. Привод правой балки поворачивает коренную балку в горизонтальной плоскости, а концевую балку относительно коренной. Привод левой балки поворачивает только концевую балку. Концевые балки шарнирно соединены с направляющей балкой 2, по которой перемещается сварочная головка. Эта балка может перемещаться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости по направляющим стоек 1 и.?. На рис. 5 показаны возможные положения балки 2 в горизонтальной плоскости.
Сварные соединения балок рукояти экскаватора выполняют под флюсом со скосом двух кромок (рис. 7, a) . При использовании замкового соединения (рис. 7, б) непроваренный участок является концентратором напряжений, что способствует образованию трещин в процессе эксплуатации, в особенности при использовании высокопрочных сталей типа 14Х2ГМР. В этом случае используют разделку кромок с малым притуплением (рис. 7, в) и корневые швы высотой 6 ... 8 мм выполняют с полным проваром механизированной сваркой в СО2 с предварительным подогревом кромок. Прогрев применяют и при сварке основных швов под флюсом. Для этого используют специальную установку, позволяющую кантовать свариваемую балку, не прекращая нагрева (рис. 6). Кантователь имеет роликоопоры 1, на которые опираются разъемные барабаны 2, несущие свариваемую балку 3 и четыре газовые горелки 4 в виде труб с отверстиями, расположенными на длине, соответствующей длине нагреваемой балки. На роликоопоры 1 укладывают половины барабанов 2 и в их вырезах располагают две горелки 4 с поддерживающими их стойками 5. Далее устанавливают собранную балку 3 и на нее ставят стойки 5 с верхними горелками. Затем зажигают горелки, нагревают балку до требуемой температуры и. не прекращая нагрева, выполняют швы с одной стороны балки. После постановки и закрепления верхних половин барабанов балку кантуют на 180°, снимают верхние половины барабанов, оставляя горелки на месте, и выполняют швы со второй стороны балки.
На рис. 8 показана схема электрошлаковой сварки внутренних диафрагм 1 большой толщины с опорным кольцом 3 конвертора. Сварка осуществляется плавящимся электродом с формированием шва водоохлаждаемыми пластинами 2.
Рассмотренные выше примеры относятся к изготовлению деталей и узлов крупных машин в условиях мелкосерийного производства. Примером серийного производства сварных станин значительных размеров может служить изготовление картера блока цилиндров транспортных дизелей.
Блок цилиндров тепловозного дизеля (листы 211, 212).
На рис. 1 (лист 211) показан блок цилиндров тепловозного дизеля с расходящимися поршнями, выполненный из листовых элементов, усиленных приварными деталями и соединенных между собой угловыми швами в жесткую пространственную конструкцию. Перед общей сборкой листовые элементы укрупняли в плоские подузлы. Бортовые листы сваривали на портальной установке (рис. 2), оборудованной двумя кантователями 3 и кран-балкой 2 с направляющими сварочной головки 1, обслуживающей оба рабочих места. Приварку массивных опор а (рис. 4) и в к вертикальным листам б швами сложной конфигурации производили с помощью шарнирной установки с магнитным роликом, перемещающимся по кромке копира.
Для общей сборки и сварки использовали специальный поворотный сварочный стенд (рис. 3, 5), имеющий два кольца 1, жестко соединенных платформой 7 и установленных на ролики 2 и б. Для предотвращения скручивания платформы 7 вращение от электродвигателя 5 через редуктор 4 и вал 3 передается на оба ролика 2 и 6. При сборке вертикальные листы устанавливали по фиксаторам на платформе 7 и на съемной балке 9, горизонтальные листы устанавливали по линейкам на стойках, а торцовые листы — с помощью откидных кронштейнов на боковых стенках 8 и 10 стенда. После завершения сборки стенд поворачивали и производили сварку угловых швов в положении "в лодочку".
Рассмотренная конструкция блока цилиндров нтех-
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
