赵南奇
哈尔滨电机厂有限责任公司 黑龙江省哈尔滨市 150040
摘要：汽轮机转子从结构上来讲相对复杂，主要由主轴、叶轮、联轴器、叶片以及安装在轴上的其他零部件组成。在实际中，对转子的加工工艺要求又受到其工作环境的温度以及转子旋转的速度等的影响，因此其加工难度较大。另外，转子的质量又是直接影响汽轮机工作性能的重要因素。转子的尺寸精度以及相应的跳动要求都会影响汽轮机在实际中的工作，对汽轮机转子结构特点进行分析，然后结合实际情况对加工工艺进行相应的总结概括以追求进一步的完善发展。
关键词：汽轮机；转子；加工工艺
转子是汽轮机重要的组成部件，由于其工作环境温度高、旋转速度快、应力集中部位较多等特点，其寿命长短直接决定着汽轮机的寿命。汽轮机转动部件的组合体称为转子，它主要包括主轴、叶轮、叶片、联轴器以及安装在其轴上的零件。由于汽轮机转子结构复杂，尺寸精度和跳动要求较高，因此加工难度很大，转子加工质量的好坏对汽轮机的使用性能有着直接的影响。针对汽轮机转子特点并结合相关加工经验，经过反复的工艺研究，可采取诸多行之有效的加工工艺方法。
一、汽轮机转子加工应考虑的因素
1、汽轮机转子的工作环境。汽轮机转子的工作环境包括很多因素，并且汽轮机转子的加工过程中也应该综合考虑这些因素来对转子进行改进，以求其能够适应以后的工作环境，延长其工作时间、工作寿命。汽轮机转子在实际的工作中受到环境影响的因素包括：工作环境的温度、转子的旋转速度以及应力的集中部位。首先，就工作温度来讲，转子在工作中如果热应力加大，其运行的温度就会升高，这就会使得转子受到疲劳而损伤以及高温损伤，影响汽轮机转子工作寿命。其次，就转子的旋转速度来讲，汽轮机在实际运行中如果转子旋转速度过来会造成转子不同程度上的磨损，如果旋转速度过慢又会影响汽轮机的工作效率。因此，汽轮机转子的旋转速度也就成为其加工过程中必须考虑的因素之一。最后，就转子的应力集中部位来讲，其受到温度，旋转速度等的综合影响。应力集中部位多，会使得转子在实际的工作中会出现裂纹等损伤，而这些裂纹会在工作中不断的扩展造成转子旋转不平衡从而损坏转子。总的来讲这三者都是转子的工作环境因素，是汽轮机转子加工必须要考虑的因素。
2、汽轮机转子的结构。汽轮机转子主要包括主轴、叶轮、叶片、联轴器以及安装在轴上的各种零件。在汽轮机转子加工过程中也必须综合考虑这些结构来进行加工，只有对各部分结构加工到位才能更好的改善转子的质量。这些结构中主轴是非常重要的组成部分，主轴是支撑转子旋转的主要部件之一，因此对其加工方法的研究分析是很重要的。主轴加工必须对其精度以及耐高压程度进行相应的考虑，然后对加工工艺进行分析，使得主轴能够适应转子的具体工作环境。针对叶轮、叶片、联轴器等部件来讲，在具体的加工中也要综合考虑精度，强度，抗压程度等因素。只有对汽轮机转子的各个零部件加工到位，才能提高汽轮机转子的质量，提高汽轮机的工作效率。
3、汽轮机转子工作中易出现的损坏情况。转子易出现的损坏情况也是其加工过程中需要分析的因素之一。一般来讲，汽轮机转子在实际的工作中会受到不同因素的影响，从而造成汽轮机转子弯曲以及出现裂纹等情况。在转子加工过程中必须综合分析出现这类损坏情况具体原因，然后研究相应的加工工艺对其进行改进完善。
二、汽轮机转子加工工艺
1、汽轮机转子装夹工艺。选择正确的装夹方法是保证汽轮机转子加工质量的前提。根据汽轮机各部件的尺寸和规格，也就无形的确定了转子的尺寸和规格。因为部件和部件之间要完美的衔接，不能差之毫厘。
在加工转子前、后轴颈外圆时，其表面粗糙度要求是 Ra0.8，行位公差必须严格控制在 0.01-0.02 毫米范围内。所以为了保证转子各处的精确度，必须依照流程、按照顺序，选择合适的装夹方案。在初始加工时，为防止转子变形，要利用一种东西固定住夹子。即采用一夹一顶的定位方式。具体步骤就是：先夹住转子的前端，顶住汽轮机排汽端，在花盘处车削一段基准外圆，拥有搭建中心架，然后调过来进行装夹，同时也在汽轮机排汽端车削一段基准外圆，用以搭建中心架。然后在转子的前端，割出转子的第一段轴长，需留出 2 毫米，用以打中心孔。在重复前面的步骤，调头装夹，把支承架放在排汽端，切割轴段长度，同样留 2 毫米，为方便进行重修中心孔。完毕后利用滚轴分别对第一轴段和第五轴段进行滚压，直至基准外圆的表面粗糙度为 Ra0.8。另外需要注意的是，滚压前需确保外圆径向跳动与椭圆度要求，这样就能准确了转子的同心度。多次重复上面的重搭中心架，待校准无误后，方可紧固尾架顶端
2、汽轮机转子叶根槽的加工工艺。转子通流部分是一个复杂的结构体，在生产制造中存在着诸多难题，进而对转子的质量造成很大的影响。
（1）槽型结构加工工艺分析。转子通流部分转鼓级和持环挡驱动级的槽型结构大体呈倒 T 字形，槽底分布着一个半圆形的垫隙槽。①确定定位基准。以直槽右侧端面作为 T形槽的轴向定位面，以末级持环右侧大端面作为转子通流部分的轴向加工基准面。按照客户的不同要求，计算出转鼓级倒 T 形槽的级数。T 形槽尺寸长度为从转子通流部分轴向加工基准面到 T形槽轴向定位面之间的距离，粗、精车倒 T 形槽的各部位。② 加工刀具要求。倒 T 形槽加工大体分为 4 步，在加工横槽过程中，要求横槽刀必须能够放到直槽内，并留点间隙，在对深为 2.3 mm，上公差为 0.2 mm、下公差为 0 的横槽进行加工时，使用弯头割刀，要求切削刃到刀体深度应大于 2.5 mm。叶根槽底部半径为 2 mm，其横槽内侧半径为 0.4 mm，这就要求刀具有一定宽度和刀体强度。在加工横槽过程中，通常横槽刀尺寸为 5 mm，深度为 2.8 mm，而且确保进入直槽内的刀体宽度也为 5 mm。
（2）转子加工过程中的排屑问题。当刀具正装时，铁屑向上排出，容易使刀具与槽子产生碰撞，可能会崩碎刀头，进而会损坏刀具，同时铁屑排出中与工件产生挤压，直接影响到工件的加工精度和表面粗糙度。被挤压的工件也会致使转子产生振动，进而影响转子的形位误差。为阻止问题的产生，转子加工过程中，采用刀具反装、机床主轴反转、冷却液下冲等措施，此时铁屑畅通无阻地往下排，进而保证了工件的加工精度和表面粗糙度，也提高了工件的加工进度。
（3）转子本体刚性差、形位公差难以保证转子结构特点为两头细长、直径小，且中间通流部分外径尺寸大又长，转子运行时转速很高使得通流部分转鼓级和叶轮槽轮的刚性变差。在对这两个位置的横槽进行加工时，转子受到轴向串动和径向离心力的作用，导致转子本体产生振动，加大了刀具的切削力，从而难以进行切削加工，转子的形位误差难以达到图纸设计要求。为了增强转子本体加工部位的刚性，在转子本体加工处侧搭中心架，具体步骤为：在加工通流部分转鼓级的倒 T 形槽时，分段使用中心架，并尽可能保证刀具位置靠近中心架，尽量确保转子不产生振动，从而确保了加工部位形位公差的要求。
汽轮机转子是汽轮机的重要组成部分，它能够推动汽轮机的运作。本文分析了汽轮机转子在加工过程中应考虑的实际因素，然后结合实际影响因素对转子的加工工艺进行分析，主要包括转子的装夹方案、转子的挠度以及精度、转子叶根槽加工工艺以及滚压加工工艺分析等，旨在更好的改善汽轮机转子的加工工艺，提高转子的质量。
参考文献：
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