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涡轮机流量计精密加工-流量计精良的加工技术。

时间:2021-09-27
涡轮机流量计精密加工-北京中瑞能仪器流量计精良的加工技术。
北京中瑞能仪表技术有限公司是北京中瑞能仪表技术有限公司最新开发的民用产品;涡轮流量计的精加工-中瑞能仪表,具有优良的流量计加工工艺。机械性的部份原理是:当流进流量计时时,在导流的作用下进行调节和加速,由于叶轮与流体流成一定角度,此时涡轮产生转动力矩,克服了摩擦力矩和流体阻力矩,涡轮开始旋转。
涡轮机流量计结构紧凑,叶轮是流量计的关键部件和传感器的检测元件。叶是由高导磁材料硬铝2A12制作而成,与表体同轴,叶片数常为12~24片,叶轮几何形状、尺寸对传感器性能有很大影响,叶片的旋转角与导程的精确程度直接关系到涡轮流量计的精度,即检测线性度的值。叶轮型150型,结构尺寸见图1。
这类零件是公司初次加工的,。如果按照通常的工艺,在铣削中心进行加工是最佳的,但是这必然会使加工费用成倍地增加。鉴于流量计还处于研制开发阶段,要做到既节省成本,又不影响尺寸精度,所以我们根据车间现有设备的加工能力,决定在普通卧铣床上进行加工。
一是叶轮加工难点。
叶片的加工难点如下:
叶轮材料为2A12,零件的加工精度要求较高,机械加料时容易变形;
(2)叶轮叶片壁厚,壁厚仅为1~2mm,在加工过程中,叶轮直径越大,加工时零件的颤动也就越严重,从而对尺寸精度产生较大影响,直接影响气体流速和检测线性度的值;
(3)中心小孔和外圆直径差大,同轴度要求0.015mm。
对上述处理困难,提出了相应的处理措施。
2制订两套工艺方案。
在全面考虑各方面因素后,制订了两种涡轮流量计工艺方案:
(1)方案一。车外圆、几件为一体—磨螺旋叶片—钳工去毛刺—车断为单件,镗沉和外圆—铣槽-叶轮做动平衡-表面氧化处理。对于一次加工方案,由于铣削的刀片厚度仅为1mm,采用铣刀作定位基准镗孔时,易造成叶片变形,内外圆的同轴度难以保证,因此提出改进方案二。
(2)改善方案二。粗磨机(磨削表面均留1mm,左端凸台加长15mm,给铣削加工预留夹头)-热处理(材料具有热处理强化能力,因此在零件粗加工后安排热处理工序,在加工过程中消除应力)-精磨机(把孔和外圆一刀下面的一刀,调整上的软爪,从而保证同轴度)--铣(挂轮,借助工装铣削等速螺旋叶片)—钳(去除所有毛刺)—铣(铣槽,脱模-叶轮进行动平衡-表面氧化处理。
3.特殊工具夹。
铣刀加工时,为消除工件的振动,我们制作了一套刀具夹具。
汽轮机流量计工装为两片夹板,工作装置1右端呈凹形,左端车A2尖孔,可保证夹板外端受力,有效地减少了夹板的外端受力,使表面粗糙度下降,而且也摆脱了原来加工所需切削量小,每切削量不到0.5mm,费时(型号150的铣削需要16h),对这种零件进行加工,效率提高2~3倍,每切削1~1.5mm。
夹具零件以前是用三爪夹具夹紧,而三爪夹具本身精度较低,因此所加工零件动平衡后数值偏差较大,增加了动平衡的难度,后来我们采取了工装上的改进措施。
将模具2的参考孔与零件配合,用M8顶丝顶住,使加工精度提高到0.01~0.02mm,使动平衡得到明显改善。
4其它工艺措施。
为降低工件在旋转时产生的阻力,我们采用车床上的活动顶头,使转动更平稳。
铣削加工时,由于铣刀位于工件的右侧,螺旋线为右旋,在转动时,产生一向上的力。但普通铣刀底部有凹坑,无法进行切削,并使铣刀受到一向上的力,使得铣刀难以在铣刀上加工,导致铣刀折断。本公司使用一种底齿过心的铣刀,使底齿同样进行切割,使旋转产生的力转换成切削力。
经过以上工艺处理后的工件,经过多次检测,达到了使用要求,降低了加工成本,保证了螺旋叶片检测线性度小于1.5%时对传感器精度的影响最小。
5检测性能提高。
对加工涡轮叶轮螺旋式导程的选型应根据检验情况进行改进。其精度直接影响到流量计的精度。由于螺旋角太大,导致螺旋式叶片安装角β增大,即叶片重叠度增大,从而加大了轴承的工作载荷,使轴承阻力矩增大,在缩短使用寿命的同时,还使叶轮自身受到较大的力,使其变形,失去作用;当螺旋角过大时,造成部分气流从叶片之间的间隙中流失,没有动力使叶轮旋转,从而提高了流量计的线性度。
汽轮机流量计的仪表常数K应是K。
其中,
它是叶片的安装角度;
g是气体的剩余;
是叶片的数目;
θ是流体的出口角,理想状态下,无阻力矩存在,则θ为0;
A是进风口的气流区域。
在进行精确测量时,我们发现以下问题:
(1)示值误差(δm)i太大;
(2)重复(Er)i不理想,正常值为小于0.5%;
(3)在正常范围内的线性(小于1.5%)。
为了解决这一问题,重新计算了涡轮流量计叶轮的螺旋角,使导程变小,增大了叶片的重叠度,即叶轮造成的气流空间变得更为封闭。
6、总结。
改进后的叶轮,装入原来的固定座,再进行一次检测。通过检测,所有的涡轮流量计均达到了精度要求,精度提高了一级,经过用户的使用,十分满意。


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