某型工业汽轮机轴承箱关键制造技术研究

巩丽，胡建军，李旭

(东方汽轮机有限公司，四川德阳，618000)

某型工业汽轮机轴承箱关键制造技术研究

巩丽，胡建军，李旭

(东方汽轮机有限公司，四川德阳，618000)

文章在对某型工业汽轮机轴承箱结构进行分析的基础上，对轴承箱的工艺流程、制造难点等问题进行了深入探讨，并进一步对轴承箱中的关键加工环节的关键加工技术进行了分析研究，制定出了合理有效的加工制造策略，为工业汽轮机轴承箱的加工制造提供了系统全面的技术参考。

工业汽轮机轴承箱，轴承档，镗削

0 引言

工业汽轮机是各类大型工业装置的关键动力装备。根据其特殊用途，工业汽轮机被广泛应用于化工、冶金、电力、轻工等工业领域，同时，工业汽轮机也可应用于各工业部门的企业自备电站、燃气-蒸汽轮机联合循环电站、城市垃圾电站等领域。相对于电站汽轮机来说，工业汽轮机在设计和制造上具有以下特点：（1）蒸汽参数、功率和转速等主要技术规范高低、大小不一，结构类型较多；（2）需要针对具体的工作条件，在技术上解决由高速、变速带来的强度、机械振动和稳定性等动力学问题；（3）需要解决与工作环境条件有关的防腐、防爆、防潮和防尘等问题；（4）应满足工业汽轮机在可靠性和操作方便性方面的特殊要求。因此，工业汽轮机的重要零部件常常具有一些根据其特殊用途而制定的特殊的设计和制造要求。本文将在充分消化吸收某型工业汽轮机轴承箱设计技术的基础上，完成其关键制造技术的深入分析和研究。

1 结构特点

轴承箱在汽轮机中不仅需承受转子和汽缸的动、静载荷，还承受着用于传递扭矩带来的反作用力及高速旋转部件的不平衡质量引起的动载荷，进而保证在各运行工况下维持轴承标高的稳定性。通过深入分析工业汽轮机轴承箱的结构 （见图1），可以得出某型工业汽轮机轴承箱的结构特点如下：

图1 某型工业汽轮机轴承箱简图

（1）轴承箱体空间尺寸小，约为500 mm×600 mm×400mm，且箱体内部构造复杂，结构紧凑；

（2）该轴承箱为两列轴承档布置。其中1#轴承中心线处的轴承档的中心线在轴承箱体的水平中分面上，而双联泵中心线处的轴承档中心线则低于轴承箱体的水平中分面；

（3）两列轴承档的空间位置精度要求较高，其两中心线间的水平距离与垂直距离均要求控制在± 0.02mm以内；

（4）各轴承档尺寸精度要求较高。其中，轴承档的直径公差要求控制在 （0，+0.05mm）以内；

（5）双联泵中心线处的轴承档前端为一直径仅40 mm的安装孔，且该轴承档中段各有一用于偏心套筒定位的5mm宽凹形环槽，该环槽的直径要求控制在±0.1 mm。

2 工艺流程及难点

根据某型工业汽轮机轴承箱的技术要求和结构特点，制定出轴承箱的制造工艺流程，见图2。

图2 某型工业汽轮机轴承箱工艺流程图

由于某型工业汽轮机的轴承箱结构尺寸小，箱体内部结构复杂，且轴承档尺寸精度、位置精度均要求较高，特别是其双联泵轴承档，口小肚大，并远离中分面，与传统汽轮机轴承箱的加工差别较大，故轴承档的镗削加工是该轴承箱体的加工难点和关键。

在机械加工中，轴承箱箱体孔系的镗削质量受多个因素的影响，常见的影响因素有：（1）镗杆和轴承箱体受力变形对镗削质量的影响；（2）镗杆和刀具精度对镗削质量的影响；（3）机床精度对镗削质量的影响。结合公司现有设备状况，通过深入分析本文所提及的轴承箱体孔系的结构特点，可以看到，影响本轴承箱体孔系镗削质量的关键点主要在镗杆的设计及镗削加工方法的制定方面。

3 关键技术

针对本文所涉及的某型工业汽轮机轴承箱体，其关键制造加工技术在于轴承档的镗削加工环节。

3.1 加工设备选择

考虑到两轴承孔系中心线间的水平距离与垂直距离均要求控制在±0.02 mm以内，同时兼顾其单件生产的特点，采用落地数控镗铣床加工轴系；同时要求检测设备定位精度，特别是主轴与平旋盘同轴度，避免由于设备精度原因导致产品质量问题。

3.2 镗床加工流程

基于设计基准与加工基准的重合、尽量减少设备的累积误差的原则，加工流程按先加工1#轴承档、后加工双联泵轴承档的顺序执行，具体流程见图3。

图3 某型工业汽轮机轴承箱工艺流程图

3.3 轴承档φ90孔的加工策略

考虑到双联泵中心线处轴承档中分面低于箱体中分面，且其轴承档前端有一直径仅40 mm的安装孔，因此，轴承档加工采用镗杆反镗的方案。由于轴承档结构所限，且前后两档轴承的间距较大，因此，镗杆的悬伸量较大。为尽可能提高镗杆刚性，镗杆直径设计为39 mm，悬伸约260 mm。加工过程中，应先将该轴承档前段直径40 mm的安装孔精镗到位，注意保证控制公差；而后使用专用φ39 mm镗杆进行反镗加工。反镗加工轴承档φ90孔时应先粗镗，直径方向单边留2mm余量即可，再进行精镗加工。由于此时镗杆的长径比较大，精镗的切削参数应相应降低。通过工艺试验可以得出，此时的切削参数为：主轴转速15～30 r/min，进给速度5mm/min。

3.4 轴承档中段环形凹槽的加工策略

轴承档中段环形凹槽仍采用镗杆反镗的加工方式，具体是通过平旋盘装镗杆进行环形凹槽的加工。

由于加工该环形凹槽时存在镗刀的径向走刀，因此，需根据环形凹槽的直径值计算出合理的镗杆直径，并设计出专用的镗杆、镗刀工装。在加工实践中，镗杆直径设计为32 mm，悬伸约260mm（见图4）；考虑到轴承箱结构受限而引发的不易调刀、对刀等具体操作难题，镗刀则设计为4 mm宽的成型切刀型式 （见图5）。

图4 专用镗杆使用图

图5 专用镗刀图

图6 轴承箱开档中段处环形凹槽加工图

在加工轴承档中段5mm宽环形凹槽时，应将镗刀先从该环形凹槽中部切下，即该环形凹槽前后各留0.5 mm余量；为保证5mm凹槽前后端面达到Ra3.2的光洁度要求，切槽前后端面加工则各分两刀加工到位，加工最后一刀时，各端面的加工余量为0.1 mm，见图6。通过进行相关工艺试验，得到加工前后两处环形凹槽的合理切削参数如下：

（1）加工第一开档处环形凹槽的切屑参数为：机床主轴转速30 r/min，平旋盘进给速度2 mm/ min。

（2）由于加工第二开档处环形凹槽时镗杆悬伸长，为保证加工质量，应相应降低切削参数，即机床主轴转速15 r/min，平旋盘进给速度2 mm/ min。

轴承档中段环形凹槽加工完毕后，可使用块规完成该环形凹槽的宽度测量，同时，使用百分表完成该环形凹槽的深度测量，见图7。

图7 轴承箱开档中段处环形凹槽测量图

4 结语

作为某型工业汽轮机中的重要零部件，轴承箱的加工工艺要求较高。本文在对某型工业汽轮机轴承箱结构进行分析的基础上，结合实际生产经验，对轴承箱的工艺流程、制造难点等问题进行了深入探讨，并进一步对轴承箱中的关键加工环节的关键加工技术进行了分析研究，制定出了合理有效的加工制造策略，为工业汽轮机轴承箱的加工制造提供了系统全面的技术参考。

Research on the Key Manufactory Technology of the Bearing Box in an Industrial Steam Turbine

Gong Li，Hu Jianjun，Li Xu
（Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000）

Basing on the analysis of the bearing box structure in an industrial steam turbine，this paper discusses the technical process and themanufacture difficulty of the bearing box,and analyzes the key process technology in the keymanufacture link.Finally,the paper draws up the rational and effective processing strategy of the bearing box,and provides comprehensive,technical reference for themanufaure of the bearing box of industrial steam turbine.

bearing box of industrial steam turbine,bearing retainer,boring

TK266

：B

：1674-9987（2014）03-0034-04

巩丽 （1981-），女，硕士，工程师，2006年毕业于重庆大学机械系，主要从事工艺设计及数控加工领域的工作。