Технология изготовления корпуса направляющего подшипника гидротурбины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Технология изготовления корпуса направляющего подшипника гидротурбины»

Содержание

1. Назначение детали и её конструкция

2. Проектирование литой заготовки

2.1 Выбор способа получения заготовки

2.2 Выбор сплава и его характеристика

2.3 Выбор толщины стенок и способа их сопряжения .

2.4 Определение оптимального времени заливки металла в форму

2.5 Разработка чертежа технологичной детали

3. Разработка технологического процесса механической обработки детали

Литература

Приложение:

1. Чертёж «Корпус направляющего подшипника»

2. Чертёж «Отливка: корпус направляющего подшипника»

1. Назначение детали и ее конструкция

Рис.1 Направляющий подшипник с резиновым вкладышем

Направляющий подшипник обеспечивают вертикальное положение вала, воспринимают силы, вызванные несимметричностью подвода воды к РК, недостаточно точной балансировкой РК и ротора генератора, неравномерностью электрического поля генератора.

Применяемые в настоящее время НП могут быть разделены на 2 группы: с вкладышами на резиновой основе, которые смазываются и охлаждаются водой, и вкладышами на баббитовой основе, которые смазываются и охлаждаются маслом.

Для данной ГТ был выбран подшипник на водяной смазке. Подшипники с водяной смазкой в настоящее время имеют ряд преимуществ перед баббитовыми, из которых наиболее важными являются дешевизна и экономия материала, высокая износостойкость, возможность применения для смазки речной воды, а также способность поглощать вибрацию и удары. Они конструктивно проще подшипников на масляной смазке. При установке подшипника на водяной смазке отпадает надобность в нижних уплотнениях, так как проходящая через турбину вода не только не опасна, но используется и для смазки подшипника. Отсутствие специального уплотнительного устройства позволяет располагать подшипник на минимальном расстоянии от рабочего колеса, что улучшает условия работы турбины.

Подшипники на водяной смазке применяются с резиновыми вкладышами (см. Рис.1).

Резиновый кольцевой подшипник состоит из литого чугунного корпуса 1, опирающегося на крышку турбины. К его внутренней поверхности прикреплены с помощью болтов и плотно пригнаны друг к другу обрезиненные сегменты 6, представляющие собой части стального цилиндра с привулканизированной резиной 5. Обрезиненная поверхность вкладыша снабжена продольными канавками, по которым во время работы турбины протекает вода, охлаждающая и смазывающая подшипник. Вода подводиться по водопроводу 2 в замкнутое пространство над корпусом подшипника в ванну 3. Ванна уплотняется сальником. Плотность прилегания набивки сальника к валу регулируется нажимной втулкой 4, которая подтягивается шпильками 9.

Содержащаяся в резине сера способствует коррозии стального вала, поэтому вал необходимо предохранять рубашкой из нержавеющей стали.

2. Проектирование литой заготовки

Чертёж «Корпус направляющего подшипника» см. в Приложении. Производство: мелкосерийное. Условия работы: значительные контактные нагрузки. Допускается литой вид заготовки.

2.1 Выбор способа получения заготовки

Деталь представляет собой тело вращения с наибольшим диаметром 2000 мм, имеет внутренние полости и наружные выступы.

Наиболее целесообразно в данном случае предусмотреть получение литой заготовки. Этот способ литья экономически целесообразен при любом характере производства, для деталей любой массы, конфигурации, габаритных размеров и из любых литейных сплавов. Себестоимость отливок обычно ниже себестоимости поковок и сварных конструкций.

По форме отливка является сравнительно сложной, а по размерам относится к категории крупных. Так как характер производства мелкосерийный, применение специальных видов литья в данном случае нецелесообразно. Выберем литье в песчаные формы. Производство отливок в разовых песчано-глинистых формах характеризуется универсальностью, доступностью формовочных материалов, относительно невысокой стоимостью.

2.2 Выбор сплава и его характеристика

Исходя из заданных условий, данную отливку можно отнести к группе отливок особо ответственного назначения. Материал должен иметь высокую твердость и удовлетворительную пластичность. Такими свойствами обладает высокопрочный чугун. Выбираем ВЧ 45 ГОСТ 7293-85. Свойства и химический состав материала сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Высокопрочный чугун получают из расплавленного серого чугуна введением дополнительных модификаторов. В результате возрастают прочность и пластичность чугуна. К технологическим свойствам высокопрочного чугуна следует отнести высокую жидкотекучесть, значительную усадку, хорошую обрабатываемость резанием, низкую свариваемость.

Усадка заключается в уменьшении объёма отливки и её линейных размеров при затвердевании и охлаждении. Объёмная усадка определяют в % по следующей формуле:

,

где Vф, Vотл - объёмы полости формы и отливки соответственно.

Для высокопрочного чугуна .

Линейная усадка определяется следующим образом:

.

Для ВЧ 45 она составляет 10%.

2.3 Выбор толщины стенок и способа их сопряжения

Толщина стенок деталей определяется расчетом на прочность, но для литых деталей необходимо дополнительно учитывать ряд особенностей литейного производства. Слишком тонкие стенки в литейной форме получить невозможно, так как вследствие ограниченной жидкотекучести расплав не заполняет узкие элементы формы и возможен брак по недоливу. Поэтому необходимо проектировать деталь с толщиной стенки, превышающей минимальную допустимую.

Для отливок, получаемых в песчаных формах, минимально допустимую толщину стенок tmin можно получить ориентировочно по эмпирической зависимости:

корпус заготовка деталь подшипник

,

где L=2000 мм - наибольший габаритный размер детали. Принимаем tmin= 40 мм.

Толщину ребра жесткости назначаем на 10 - 20% меньше основной толщины стенки:

.

Принимаем tр=50 мм.

Важным технологическим требованием является обеспечение постоянства толщины стенки. В равностенных отливках охлаждение происходит равномерно, вероятность коробления, термических напряжений и трещин, усадочных раковин снижается, существенно упрощается сопряжение стенок друг с другом. Сопряжение стенок во избежание их разрушения в процессе охлаждения должны быть плавными. При небольшой разнотолщинности, когда (для деталей, работающих при динамических нагрузках), достаточно сопряжения с радиусами r и R.

В данном случае, при отношении толщин радиусы сопряжения можно рассчитать согласно опытным зависимостям:

,

.

2.4 Определение оптимального времени заливки металла в форму

-объём отливки,

,

где с=2200 кг/м3 - плотность чугуна.

Тогда

Оптимальное время заливки металла в форму в секундах определяется по нижеследующей формуле:

,

где - коэффициент учитывающий жидкотекучесть сплава и размеры отливки;

t - толщина стенки отливки, мм;

М - масса заливаемого в форму металла, кг.

Принимаем s=1,9. Тогда

.

2.5 Разработка чертежа технологичной детали

Выбрано вертикальное расположение отливки в форме, поскольку в таком случае обеспечивается лучшее качество металла в нижнем фланце и цилиндрической части отливки. Наличие параллельных двухсторонних фланцев или буртов требует не менее двух разъёмов формы и модели.

Конструкция детали должна обеспечивать наименьшее число и площадь обрабатываемых поверхностей. Поэтому опорные поверхности не проектируем сплошными, около отверстий предусматриваем выступы (бобышки), уменьшаем протяжённость сопрягаемых поверхностей. Целесообразно бобышки объединять с прилегающими фланцами, что позволяет отказаться от отъемных частей модели.

Разнотолщинность стенок отливки не превышает допустимого соотношения. При постоянной толщине стенки выполняется принцип одновременного затвердевания. В этом случае усадочная раковина сосредоточена вне отливки - в прибыли, т.е. в дополнительной полости, заполняемой жидким металлом. Ширина прибыли превышает толщину стенки отливки, поэтому здесь металл затвердевает позже и компенсирует усадку в глубине отливки. Прибыли устанавливают на верхнем массивном участке отливки в соответствии с принципом направленного затвердевания. После охлаждения металла прибыли отрезают от отливки.

Внутренняя полость отливки формируется с помощью стержня, устанавливаемого внутрь литейной формы. Стержень после остывания металла удаляют из отливки (вытряхивают или вымывают водой), поэтому замкнутые внутренние полости недопустимы.

Для надёжного крепления стержня в форме полость детали должна иметь, как правило, не менее двух выходных отверстий или окон. В противном случае стержень может всплыть в процессе заливки металла. Выходные отверстия необходимо делать достаточно большими, чтобы в случае малой площади опоры стержень не продавил формовочную смесь. Выходные окна могут иметь любую форму, кроме прямоугольной с острыми углами, где могут возникнуть трещины.

Внутренние полости не должны содержать узких глубоких канавок, щелей.

Класс размерной точности чугунных отливок, наибольший габаритный размер которых находится в интервале 1601ч4000мм: 9…13. Для мелкосерийного и индивидуального производства рекомендуется класс 13.

Таблица 2. Сводная таблица размеров детали, отливки

В результате анализа технологичности и изменения отдельных частей предлагается новый чертеж детали (см. Приложение). На нём сделаны указания литейной технологии, т.е. показаны элементы литейной формы и отливки: припуски на механическую обработку, конфигурация стержней и т.п.

3. Разработка технологического процесса механической обработки детали

Разметка двух половинок корпуса

Перед обработкой заготовку размечают (преимущественно для мелкосерийного и индивидуального производства). Разметкой называется операция нанесения на обрабатываемую заготовку разметочных линий (рисок), определяющих контуры будущей детали или места, подлежащие обработке.

Прежде чем приступить к разметке, тщательно проверяют, нет ли у заготовки пороков: трещин, раковин, газовых пузырей, перекосов и других дефектов, очищают заготовку от грязи, а также сверяют с чертежом размеры и припуски на обработку. До установки заготовки или детали на разметочную плиту те поверхности, на которых должны быть нанесены разметочные риски, покрывают мелом, разведенным вводе до густоты молока; в этот раствор добавляют столярный клей (для предохранения слоя краски от стирания).

Одновременно на разметочной плите наносятся условные риски 1, 2 и 3. Риска 3 наносится для определения Dб.

Инструменты для нанесения рисок: штангенрейсмус, угольник.

Риски также помогают установить техническую базу при фрезеровании стыков.

Фрезерование стыков полуколец

Фрезерование является одним из распространённых технологических методов обработки резанием плоских и фасонных поверхностей, прямых и винтовых канавок, сложных поверхностей типа «зубья зубчатых колёс», «шпоночная канавка» и т.п. При этом обеспечивается точность размеров не выше 9…10 квалитетов точности и шероховатость поверхности с параметром Ra до 1,6…6,3 мкм.

Фрезерование выполняется на токарно-расточном станке. Инструмент: многорезцовая режущая головка. Фрезеруется поверхность А.

Нанесение или восстановление рисок. Разметка стыков полуколец под болтовые и штифтовые отверстия (разметка под кондуктор).

Для повышения производительности труда и точности сверления отверстий применяют специальные приспособления -- кондукторы. Использование кондукторов значительно сокращает время на установку и выверку деталей при подготовке к сверлению.

Зеркальный кондуктор должен быть закреплен на плоскости стыков полуколец, таким образом, чтобы прорези кондуктора совпадали с рисками 1 и 2 детали.

Сверление отверстий на стыках полуколец.

Щеткой очищают плоскость стола станка и кондуктора от стружек и грязи, по чертежу подбирают сверло требуемого диаметра и устанавливают в шпиндель станка.

Кондуктор устанавливают на столе станка таким образом, чтобы опорное основание кондуктора плотно прилегало к плоскости стола, и налаживают станок на заданную глубину сверления. Выбирают наиболее производительный режим резания и производят наладку станка на определенную частоту вращения.

Деталь устанавливают в кондукторе и надежно закрепляют с помощью крепежных приспособлений.

Включают станок, перемещают кондуктор на столе станка так, чтобы при подводе сверла к втулке кондуктора оно точно входило в нее.

При сверлении сквозных отверстий во избежание поломки сверла следует уменьшить подачу при выходе сверла.

Сверление отверстий выполняется без снятия детали со станка после фрезерования. Отверстия под штифты обрабатывают разверткой. Развёртывание является чистовым методом обработки. Она применяется для дальнейшего повышения точности и уменьшения шероховатости обработанных отверстий.

Сборка полуколец в кольцо, установка болтов и штифтов

Разметка собранного корпуса

Разметка проводится на разметочной плите под токарную обработку. Проверяются и уточняются положение круговой риски 2, а также высотной риски 1.

Токарно-карусельная обработка корпуса.

Токарная обработка -- это одна из наиболее востребованных отраслей металлообрабатывающей промышленности. Суть токарной обработки заключается в срезании лишнего слоя металла с заготовки.

Токарная обработка осуществляется путем резания. Основные действия обработки металла данным способом заключаются в следующем: вращении заготовки при поступательном движении резца (движение подачи). При этом, движение подачи совершается как вдоль детали, так и поперек.

Корпус устанавливается на нижнее основание и крепится к планшайбе токарно-карусельного станка.

Станки токарной группы предназначены для обработки заготовок, имеющих форму тел вращения. Токарно-карусельные станки предназначены для обработки заготовок диаметром более 300мм в цехах единичного и серийного производства.

По рискам вымеряют размеры. Производится предварительная и окончательная обработка плоскостей 1, 2 и 3, а также расточка отверстий D1 и D2.

Разметка и сверление отверстий фланца под болты.

Деталь устанавливается в рабочем положении на планшайбу вертикально - сверлильного станка. Характерной особенностью этого станка является совмещение оси вращения режущего инструмента с осью обрабатываемого отверстия в заготовке за счёт перемещения последней. Наносится разметка по радиусу Rб и проводиться сверление.

Разметка и сверление отверстий корпуса

Деталь устанавливается в рабочем положении на планшайбу горизонтально - расточного станка. Горизонтально-расточные станки предназначены для обработки крупногабаритных сложных корпусных заготовок в условиях индивидуального и мелкосерийного производства. Для этих станков характерна широкая универсальность, позволяющая выполнять на них разнообразные виды обработки.

По риске 1 вымеряют размеры и проводят сверление.

Литература

1. Технология гидротурбостроения./ Г.А. Броновский, А.И. Гольдфарб, Р.К. Фасулати, Л.: Машиностроение, 1978. - 304 с., ил.

2. Литые заготовки и способы их получения. Учебное пособие./ Е.И. Серяков, Г.И. Филиппов; СПб. гос. техн. ун-т. Санкт-Петербург, 1992, - 60 с.

3. Технология конструкционных материалов. Учебное пособие для вузов./ А.Г. Алексеев, Ю.М. Барон, М.А. Шатерин, СПб.: Политехника, 2005. - 597 с., ил.

4. Справочник по техническому черчению./ Л.И. Новичихина, Минск: Книжный Дом, 2005. - 320 с., ил.

5. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. Учебное пособие для вузов./ А.Ф. Горбацевич, В.А Шкред; М.: ООО ИД «Альянс», 2007. - 256с.

6. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей вузов./ А.М. Дальский, Т.М. Барсукова; М.: Машиностроение, 1985. - 448 с., ил.

Размещено на Allbest.ru