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现场在线加工技术研究【带proe三维】【3张图纸】【优秀】

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现场 在线 加工 技术研究 proe 三维 图纸 优秀
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现场在线加工技术研究

32页 13000字数+说明书+开题报告+任务书+答辩PPT+3张CAD图纸+PROE三维图

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   现场在线加工技术研究

   摘要

   大型旋转设备由于各种原因经常发生轴颈拉伤事故,关键部件损伤维修是一个世界性难题,针对大型旋转机械转子轴颈损伤修复,一般情况下需要将机组打开,转子吊出,拆除叶轮,然后采用激光熔覆修复后机械加工,或直接采用机械加工方式修复。设计一套随行加工工装,在工装上安装加工刀具,利用转子轴颈相邻完好的部位定心,使工装围绕轴颈中心旋转,从而达到加工轴颈的目的。这种加工方式不用拆除叶轮,可以在现场实现轴颈加工,转子修理周期短,成本低,效率高,并保持与原轴颈的同轴度。通过对大量现场维修实施过程的了解,掌握现行的维修方法,为了节省时间,降低成本,维修安全,设计一套现场随行在线加工工装,方便在线维修 ,适用不同的现场,不同轴颈,灵活性强。

   关键字

   现场在线维修 ;  轴颈损伤 ;  激光熔焊 ;  在线加工工装;


    目录

第一章 绪论13

1.1现场在线加工研究的现状和发展13

1.2课题的来源及意义15

1.2.1正确使用设备的意义15

1.2.2正确维护设备的意义15

1.2.3现场维修的意义16

1.3本文主要研究内容16

1.3.1轴类零件表面磨损修复16

第二章 总体结构概述18

2.1总体结构设想18

2.1.1结构设计目的18

2.1.2结构设计初步方案18

2.2总体结构布局18

2.2.1各部分结构布局方案18

2.2.2初步设想效果图19

第三章 动力部分20

3.1电动机的选择简介20

3.1.1电动机的分类20

3.2选择电动机20

第四章 传动部分设计22

4.1传动方案的确定22

4.1.1链传动的优劣22

4.1.2链传动的分类22

4.1.3链轮的基本参数和主要参数23

4.1.4链传动的传动比25

5.1.5链的节距P和排数25

4.2传动结构26

第五章 回转部分28

5.1回转体总布局28

5.2回转体两边链轮结构介绍28

5.2.1主动轮介绍28

5.2.2主动轮总装结构29

5.2.3从动轮总装结构29

5.3回转体平衡部分介绍29

5.3.1八根支撑杆的设计29

5.4刀具轴向进给部分设计介绍30

5.4.1刀具进给方式总论30

5.4.2刀具手动进给装置31

5.4.3刀具手动调节两端固定设计31

5.5刀具径向进给部分设计介绍31

5.5.1刀具径向调节方法31

5.6刀具夹具部分设计介绍32

5.6.1刀具夹具体的双层设计32

5.6.2刀具夹具总装设计32

第六章 定心部分33

6.1定心部分介绍33

第七章 总装图35

7.1总装配图35

第八章 结束语36

致 谢38

参考文献39

附录39

附录一39


第二章 总体结构概述

2.1总体结构设想

2.1.1结构设计目的

    针对大型旋转机械转子轴颈损伤修复,一般情况下需要将机组打开,转子吊出,拆除叶轮,然后采用激光熔覆修复后机械加工,或直接采用机械加工方式修复。这种方式修理周期长,有时条件限制无法修复。因此熔覆后如何加工,成了维修行业需要解决的一大难题。在这样的技术背景下,开发现场维修加工装置显得尤为重要和紧迫。现有的技术水平不能满足现场修复的需要。

   此次设计目的是设计一套随行加工工装,在工装上安装加工刀具,利用转子轴颈相邻完好的部位定心,使工装围绕轴颈中心旋转,从而达到加工轴颈的目的。这种加工方式不用拆除叶轮,可以在现场加工,修理周期短,成本低,效率高,并保持与原轴颈的同轴度。为了满足现场维修的需要,该工装的设计必须结构紧凑、轻巧简便、易于现场操作、适应现场的复杂条件。易于安装,易于拆卸,有一定的可调余地,适应不同尺寸的轴颈。

   实现对受损轴颈激光融覆焊之后的表面加工,属于轴类大型零件的表面加工。要确保加工面与非加工面具有相同的表面粗糙度及同轴度。

2.1.2结构设计初步方案

   工装主要由动力部分、传动部分、回转部分、刀具进给部分、定心部分等组成,结构为分体式,方便现场拆装。

   结构要紧凑,灵活方便使用。传动部分采用链轮传动。回转部分保证加工部分与未加工部分的同轴度。定心部分保证刀具的刀位。

2.2总体结构布局

2.2.1各部分结构布局方案

   为了满足设计目的,经计算设计,传动部分采用链传动,回转部分由链轮及8根支撑杆组成。刀具轴向进给部分由滚珠丝杠控制。定心部分由非加工面确定。


内容简介:
西安文理学院本科毕业设计(论文)任务书题目现场在线加工技术研究学生姓名王亚妮学号08102080239专业班级机械设计制造及其自动化2班指导教师张长弓职称工程师教研室毕业设计(论文)任务与要求一、任务:针对大型旋转设备现场维修困难的现状,设计一套在现场加工轴颈表面的工装,主要由以下几部分组成:(1)动力部分;(2)传动部分;(3)回转进给部分;(4)定心部分。二、要求:(1)对驱动部分、传动部分进行设计计算;(2)完成设计装配图;(3)撰写毕业论文。毕业设计(论文)工作进程起止时间工作内容第1-2周(2012-1-102012-3-14)查(借)阅资料,学习加工设备的基础理论和知识,了解所设计的现场加工工装结构,撰写开题报告。第3-4周(2012-3-152012-3-28)对现场加工工装进行总体设计,拟定传动方案及绘制运动简图。第5-6周(2012-3-292012-4-11)对进给部分进行结构设计,对传动装置进行设计计算及工艺计算。第7周(2012-4-122012-4-18)用AutoCAD及相关绘图软件绘制工装总体设计装配图及传动部件设计结构图。第8至9周(2012-4-192012-5-2)撰写毕业论文。第10周(2012-5-32012-5-9)论文定稿第11周(2012-5-102012-5-16)整理资料准备答辩。第12周(2012-5-172012-5-23)答辩。开始日期 2012年1月10日 完成日期 2012年5月10日 教研室主任(签字) 系主任(签字) 现场在线加工技术研究摘要大型旋转设备由于各种原因经常发生轴颈拉伤事故,关键部件损伤维修是一个世界性难题,针对大型旋转机械转子轴颈损伤修复,一般情况下需要将机组打开,转子吊出,拆除叶轮,然后采用激光熔覆修复后机械加工,或直接采用机械加工方式修复。设计一套随行加工工装,在工装上安装加工刀具,利用转子轴颈相邻完好的部位定心,使工装围绕轴颈中心旋转,从而达到加工轴颈的目的。这种加工方式不用拆除叶轮,可以在现场实现轴颈加工,转子修理周期短,成本低,效率高,并保持与原轴颈的同轴度。通过对大量现场维修实施过程的了解,掌握现行的维修方法,为了节省时间,降低成本,维修安全,设计一套现场随行在线加工工装,方便在线维修 ,适用不同的现场,不同轴颈,灵活性强。关键字现场在线维修 ; 轴颈损伤 ; 激光熔焊 ; 在线加工工装; The Online Processing Technology ResearchAbstract:Large rotating equipment for various reasons often journal of injury accidents in the maintenance of key components of injury is a worldwide problem, damage repair, for large rotating machinery rotor journal usually you need to open the unit, the rotor hanging out, removal of the impeller, and laser cladding repair machining or machining to repair. A set of accompanying processing tooling, machining tool installed in the tooling, the use of rotor journal adjacent intact parts centering tooling around the rotation of the journal center, so as to achieve the purpose of processing the journal. This processing methods do not have to remove the impeller, journal processing in the field, rotor repair cycle is short, low cost, high efficiency, and to maintain concentricity with the original journal. Understanding of the implementation process through a large number of field maintenance, master of the current maintenance practices, in order to save time, reduce costs, maintenance, safety, accompanying the online processing of tooling design a site to facilitate on-line maintenance, the application of different scene, different journal, flexible strong.Keyword:On site repair; shaft neck damage; Last welding; processing tooling;西安文理学院本科毕业设计(论文)开题报告题 目现场在线加工技术研究学生姓名王亚妮学 号08102080239专业名称机械设计制造及其自动化指导教师张长弓开题时间2012年1月10班 级08级2班一、 题目的背景和意义大型旋转设备由于各种原因经常发生轴颈拉伤事故,关键部件损伤维修是一个世界性难题,如电力临界、超临界机组主轴颈损伤,冶金连轧线轧机牌坊损伤,石化引风机主轴损伤等,因无法或很难拆卸,如果返回原制造厂修理运输成本高、风险大、修理周期长,从而长期困扰着这些设备的维修养护工程师。针对大型旋转机械转子轴颈损伤修复,一般情况下需要将机组打开,转子吊出,拆除叶轮,然后采用激光熔覆修复后机械加工,或直接采用机械加工方式修复。这种方式修理周期长,有时条件限制无法修复。因此熔覆后如何加工,成了维修行业需要解决的一大难题。在这样的技术背景下,开发现场维修加工装置显得尤为重要和紧迫。现有的技术水平不能满足现场修复的需要。我的课题是设计一套随行加工工装,在工装上安装加工刀具,利用转子轴颈相邻完好的部位定心,使工装围绕轴颈中心旋转,从而达到加工轴颈的目的。这种加工方式不用拆除叶轮,可以在现场加工,修理周期短,成本低,效率高,并保持与原轴颈的同轴度。本课题的意义是充分利用激光熔焊现场修复灵活方便的特点,解决了大型设备主轴损伤难以修复的世界性难题。二、 本课题在国内外的研究状况及发展趋势大型设备主部件损伤维修是一个世界性难题,如电力临界、超临界机组主轴颈损伤,冶金连轧线轧机牌坊损伤,石化引风机主轴损伤等,因无法或很难拆卸,运输成本高、风险大,而长期困扰着这些设备的维修养护工程师。2001年,沈阳大陆企业集团有限公司为解决这一世界难题,研发了一系列激光熔焊技术,以对各规格主轴轴颈现场随行车削,粗、精磨的随形加工设备。终于形成了一套完整的现场抢修超临界机组主轴的新技术,实践证明,这项新技术是对电站设备进行现场修复的一项革命性技术,将在我国乃至世界电力行业具有广阔的应用前景。这一包括1kw全固态移动式激光器、全空间自由度机器人加工执行机构、光纤传输光能,远距离运输后落地出光的激光加工系统和镗、铣机械加工的随行车、磨,可对轴面、平面进行随行机加系统的成套移动式加工设备。针对各类合金基材开发的多种梯度功能复合粉末以及现场加工的光加工和机加工以及定位检测工艺在内的完整的现场激光加工技术群组开发成功。2008年起先后在华能电力、大唐电力、国华电力、国投电力、中电投等30余家电厂,宝钢、鞍钢等冶金企业,中石化所属仪征化纤、云天化等企业进行现场应用,到目前为止成功率100%,这一世界重大设备维修史上的首创性技术不但受到宝钢、华能、中石化等企业的好评,同时引起了阿尔斯通、GE、曼透平等业界动设备制造巨头的关注。三、 主要研究内容通过对大量现场维修实施过程的了解,掌握现行的维修方法,为了节省时间,降低成本,维修安全,设计一套现场随行工装,方便在线维修 ,适用不同的现场,不同轴颈,灵活性强的工装。主要设计随行装备的结构,针对轴颈损坏现场维修,设计的随行工装。包括工装的传动部分,回转部分,定心部分,进给部分等的计算设计。画出设计装配图。计算出各部分的参数。四、 指导教师意见及建议: 该课题的研究,主要针对维修行业的实际情况,实用性强,对节约修复成本,特别是提高修复效率具有很强现实意义。该装置设计时,请从以下方面考虑:1必须保证加工精度;2要求在保证加工精度的情况下,回转体积越小越好,这类修复一般加工余量不大,因此吃刀量小,构件设计时适当考虑轻便小巧;3如有时间,可以考虑根据现场条件不同,轴向尺寸可以做适当调整。签字: 2012年 3 月 6 日教研室审核意见: 签字: 年 月 日注:此表前三项由学生填写后,交指导教师签署意见,经教研室审批后,才能开题。西安文理学院本科毕业设计(论文)中期检查表题 目现场在线加工技术研究学生姓名王亚妮学 号08102080239专业名称机械设计制造及其自动化指导教师张长弓检查时间20120409班 级08级二班毕 业 设 计(论文) 进 展 情 况 通过对现场加工设备的相关资料的学习,以及对整个设计的了解,现基本完成以下设计工作:1.完成了传动部分和动力部分的设计计算2.初步完成了工装各部分结构的布局设计3.下一步完成刀具结构的设计以及小细节的完善4.初步准备构思论文指 导 教 师 意 见1.该生清楚自己的工作内容和技术路线;2.能够按自身的进度要求完成相关设计;3.能够与指导教师保持正常的师生指导关系。4.综上所述,同意按照设计进度进行后续工作。签字: 2012年 4 月 9 日教研室意见签字: 年 月 日西安文理学院本科毕业设计(论文)指导教师评分表学生姓名王亚妮学 号08102080239专 业机械设计制造及其自动化班 级08级机电(2)班毕业设计(论文)题目现场在线加工技术研究设计(论文)起止时间2012年 1 月18日至 2012 年 5 月 10日指导教师评语: 建议成绩:评阅教师签名: 年 月 日 西安文理学院本科毕业设计(论文)评阅教师评分表学生姓名王亚妮学 号08102080239专 业机械设计制造及其自动化班 级08级机电(2)班毕业设计(论文)题目现场在线加工技术研究设计(论文)起止时间2012年 1月 18 日至 2012 年 5 月 10 日评阅教师评语:建议成绩:评阅教师签名: 年 月 日西安文理学院本科毕业设计(论文)答辩记录学生姓名王亚妮学 号08102080239专业名称机械设计制造及其自动化答辩时间2012.5.10答辩地点西安文理学院指导教师张长弓题 目现场在线加工技术研究答辩小组成 员姓 名职 称姓 名职 称提问及回答情况记录: 记录人签字: 年 月 日 答辩成绩:答辩小组组长签名: 年 月 日 毕业论文成绩答辩委员会认定成绩毕业论文等级系(院)答辩委员会意见:负责人签名: 年 月 日 注:1、毕业论文成绩=指导教师成绩40%评阅教师成绩20%答辩成绩40%;2、论文等级分优秀(90分)、良好(8089分)、中等(7079分)、及格(6069分)、不及格(60分指导教师 张长弓 现场在线加工技术研究 班级 08机械2班学生 王亚妮学号 08102080239 背景大型旋转设备由于各种原因经常发生轴颈拉伤事故 关键部件损伤维修是一个世界性难题 针对大型旋转机械转子轴颈损伤修复 一般情况下需要将机组打开 转子吊出 拆除叶轮 然后采用激光熔覆修复后机械加工 或直接采用机械加工方式修复 这种方式修理周期长 有时条件限制无法修复 因此熔覆后如何加工 成了维修行业需要解决的一大难题 在这样的技术背景下 开发现场维修加工装置显得尤为重要和紧迫 设计工装的背景及意义 意义激光融覆后的工件我的课题是设计一套随行加工工装 在工装上安装加工刀具 利用转子轴颈相邻完好的部位定心 使工装围绕轴颈中心旋转 从而达到加工轴颈的目的 这种加工方式不用拆除叶轮 可以在现场加工 修理周期短 成本低 效率高 并保持与原轴颈的同轴度 该课题的研究 主要针对维修行业的实际情况 实用性强 对节约修复成本 特别是提高修复效率具有很强现实意义 论文的结构和主要内容 第一部分对工装结构做整体概述第二部分工装的各部分介绍第三部分总结构装配图 第一部分工装总体概述 工装主要由动力部分 传动部分 回转进给部分 定心部分等组成 结构为分体式 方便现场拆装 结构要紧凑 灵活方便使用 传动部分采用链轮传动 回转部分保证加工部分与未加工部分的同轴度 定心部分保证刀具的刀位 工装各部分介绍 一传动部分链传动的特点 和齿轮传动比较 它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力 能在低速 重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作 和带传动比较 它能保证准确的平均传动比 传递功率较大 且作用在轴和轴承上的力较小 传递效率较高 一般可达0 95 0 97 链条的铰链磨损后 使得节距变大造成脱落现象 安装和维修要求较高 链轮材料一般是结构钢等 工装各部分介绍 二回转部分回转部分总装图 工装各部分介绍 为了满足现场需要 链轮必须能够拆卸 所以在设计链轮的时候 特意将链轮设计成由两部分拼接而成 并用螺栓固定 整个装置设计了两个链轮 主要目的是根据现场实际情况采用其中一个链轮 灵活性好 八根支撑杆两端有螺纹设计 可以根据现场长度来调节 最大限度的满足现场维修的需要 主动轮上有八个小孔为了调节长度而设计 从动轮上有八个小螺栓孔 是为了配套调节长度而设计的 八根支撑杆的设计是整个工装的回转度提高了 这八根支撑杆还有控制轴向长度的作用 可以根据现场需要 调节长度 适应性更强 这个结构可以调节轴向长度 以适应不同的加工长度在现场维修 通常情况下 刀具的进给需要手动完成 也就是工装每旋转一周 手动旋转进给丝杠 以便完成轴向进给 如图所示 滚珠丝杠结构来控制刀具的轴向进给 工装各部分介绍 丝杠的两端为受力端 为了减少链轮的更换率 在丝杠的两端特别设计了材料为黄铜的轴套 在使用一段时间后轴套磨损 可以方便更换 工装各部分介绍 刀具径向微调在现场操作过程中 工人师傅一般会根据经验和观察对刀具进行对刀 一般是从上边用锤子轻敲刀具尾部 以达到调节距离的目的 对刀完成后用两个螺钉固定刀具 调节方便刀具夹具的双层设计 工装各部分介绍 定心部分轴颈的加工精度是由定心部件来保证的 因此该部件是整个随行工装十分关键的部分 为了保证未加工面和加工面的同轴度 必须确保回转体的回转中心与加工轴的中心一致 为此特别设置了这样的结构虽然支撑块有固定装置 可以防止其松动 但是在支撑块尾部设计顶紧螺钉是十分必要的 一方面可以根据现场轴径的大小来进行适当的调节 以适应不同轴颈尺寸的加工 另一方面可以限制支撑块的径向松动 确保轴颈与支撑块0 01mm的间隙始终不变 从而保证加工精度 工装总体结构 全文总结 本次设计的工装是个新的具有一定实用性的机械结构 因此对机械设计定位方式 传动结构 刀具装夹方式 定心机构等充分了解掌握 另外再结合身边的运用实例 选择最优 最容易 最合理的方案 从查阅资料 提出问题 到和指导老师讨论一一解决 老师给了很大指导和启发 虽然过程很复杂 但在讨论中让我对方案理解的很透彻 思路很清晰 大学本科的学习生活即将结束 在此 我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学 他们在我成长过程中给予了我很大的帮助 本文能够顺利完成 要特别感谢我的导师张老师 感谢各位老师的关心和帮助 最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢 致谢 西安文理学院机械电子工程系本科毕业设计(论文)题 目 现场在线加工技术研究 专业班级 08级机电(2)班 学 号 08102080239 学生姓名 王亚妮 指导教师 张长弓 设计所在单位 西安文理学院 2012年 5 月现场在线加工技术研究摘要大型旋转设备由于各种原因经常发生轴颈拉伤事故,关键部件损伤维修是一个世界性难题,针对大型旋转机械转子轴颈损伤修复,一般情况下需要将机组打开,转子吊出,拆除叶轮,然后采用激光熔覆修复后机械加工,或直接采用机械加工方式修复。设计一套随行加工工装,在工装上安装加工刀具,利用转子轴颈相邻完好的部位定心,使工装围绕轴颈中心旋转,从而达到加工轴颈的目的。这种加工方式不用拆除叶轮,可以在现场实现轴颈加工,转子修理周期短,成本低,效率高,并保持与原轴颈的同轴度。通过对大量现场维修实施过程的了解,掌握现行的维修方法,为了节省时间,降低成本,维修安全,设计一套现场随行在线加工工装,方便在线维修 ,适用不同的现场,不同轴颈,灵活性强。关键字现场在线维修 ; 轴颈损伤 ; 激光熔焊 ; 在线加工工装; The Online Processing Technology ResearchAbstract:Large rotating equipment for various reasons often journal of injury accidents in the maintenance of key components of injury is a worldwide problem, damage repair, for large rotating machinery rotor journal usually you need to open the unit, the rotor hanging out, removal of the impeller,and laser cladding repair machining or machining to repair. A set of accompanying processing tooling, machining tool installed in the tooling, the use of rotor journal adjacent intact parts centering tooling around the rotation of the journal center, so as to achieve the purpose of processing the journal. This processing methods do not have to remove the impeller, journal processing in the field, rotor repair cycle is short, low cost, high efficiency, and to maintain concentricity with the original journal. Understanding of the implementation process through a large number of field maintenance, master of the current maintenance practices, in order to save time, reduce costs, maintenance, safety, accompanying the online processing of tooling design a site to facilitate on-line maintenance, the application of different scene, different journal, flexible strong.Keyword:On site repair; shaft neck damage ; Last welding ; processing tooling;分享到 翻译结果重试抱歉,系统响应超时,请稍后再试 支持中英、中日在线互译 支持网页翻译,在输入框输入网页地址即可 提供一键清空、复制功能、支持双语对照查看,使您体验更加流畅目录第一章 绪论131.1现场在线加工研究的现状和发展131.2课题的来源及意义151.2.1正确使用设备的意义151.2.2正确维护设备的意义151.2.3现场维修的意义161.3本文主要研究内容161.3.1轴类零件表面磨损修复16第二章 总体结构概述182.1总体结构设想182.1.1结构设计目的182.1.2结构设计初步方案182.2总体结构布局182.2.1各部分结构布局方案182.2.2初步设想效果图19第三章 动力部分203.1电动机的选择简介203.1.1电动机的分类203.2选择电动机20第四章 传动部分设计224.1传动方案的确定224.1.1链传动的优劣224.1.2链传动的分类224.1.3链轮的基本参数和主要参数234.1.4链传动的传动比255.1.5链的节距P和排数254.2传动结构26第五章 回转部分285.1回转体总布局285.2回转体两边链轮结构介绍285.2.1主动轮介绍285.2.2主动轮总装结构295.2.3从动轮总装结构295.3回转体平衡部分介绍295.3.1八根支撑杆的设计295.4刀具轴向进给部分设计介绍305.4.1刀具进给方式总论305.4.2刀具手动进给装置315.4.3刀具手动调节两端固定设计315.5刀具径向进给部分设计介绍315.5.1刀具径向调节方法315.6刀具夹具部分设计介绍325.6.1刀具夹具体的双层设计325.6.2刀具夹具总装设计32第六章 定心部分336.1定心部分介绍33第七章 总装图357.1总装配图35第八章 结束语36致 谢38参考文献39第一章 绪论1.1现场在线加工研究的现状和发展随着大生产的形成和生产社会化,企业生产能力和效率的提高,促进了生产装备现代化的不断提高,设备的管理和维修逐渐成为工业化大生产中一个重要问题。生产的不断发展促使设备管理和维修体制随之作适应性变革。70年代,由于设备诊断技术的出现和迅速推广应用,已促使设备维修体制开始进人一种新的方式状态维修方式。从工业化大生产的出现至今,设备维修大致经历了事后维修、预防维修或定期维修和状态维修或预知维修三种方式。 到目前为止,普遍采用的还是预防维修,这是一种定期计划预修方式,这种方式可以减少故障停机损失。但是,由于检修周期的确定不是按机器本身状态,而是按经验、统计结果来确定。一般要求检修间隔时间比设备零部件的真正寿命时间要短。因此,不可避免地要有“过剩维修”,这样相比之下还是提高了设备维修费用,缩短了设备运行时间。 由于设备诊断技术的出现,已促使设备的维修体制逐步进人到状态维修的阶段。这是一种状态监测维修方式。状态监测维修是将按时间进行的维修改为按定期监测和诊断的结果来进行维修。这样就改变了“过剩维修”和换备件费用高的问题。20世纪70年代以来,电子技术和信号处理技术的迅猛发展,转子-轴承系统动力特性研究的不断深入,有力地促进了大型回转机械状态监测和故障诊断技术的发展,使大型回转机械状态监测和故障诊断技术水平不断提高。 大型回转机械状态振动监测和故障诊断技术主要包括转子振动监测系统开发、振动信号处理和分析技术、转子故障诊断技术等。 回转机械状态监测分为离线定期监测和在线监测两种方式。离线定期监测首先用磁带记录仪或数据采集器对转子振动信号进行收集。然后送入频谱分析仪如 CF940,SD375等进行分析。在线监测是不断地对机组各测点的振动信号进行记录、监测,一旦机组发生故障,可以得到机组当时的振动信号。国外非常注重大型回转机械状态监测和故障诊断设备的开发,无论是用于离线监测和在线监测都有比较成熟的产品供选用,如日本和丹麦生产的磁带记录仪,美国亚特兰大公司的M777便携式数据采集器,信号处理仪常见的是H P、B&K、小野公司的产品。在线监测系统主要由工业用微机系统和基于微机处理器的专用仪器组成,可同时对转子几十或几百通道的振动信号进行实时监测,如美国本特利公司生产的TDM和DDM系列产品和亚特兰大公司生产的M6000系列产品等。国内一些大型企业引进了一些大型回转机械状态监测仪器,开阔了大家的眼界,促进了国内大型回转机械状态监测和故障诊断技术的开展。进口监测仪器的突出缺点是价格昂贵,维护和改进更新都很困难,因此不可能在我国推广普及,针对上述缺陷,国内一些科研机构和高等学校利用价格低而又灵活的个人计算机开发了一些转子监测和诊断系统。哈尔滨工业大学开发的“微机对机组振动监测和故障诊断系统MMMD一1”,西安交通大学与镇海石化总厂联合开发的“大型旋转机械计算状态监测及故障诊断系统”等,这些系统具有很高的性能价格比,与我国企业的实际情况紧密结合,有利于在我国推广,并已取得了良好的效果。以个人计算机为基础开发大型回转机械监测系统,这几年在国际上也受到了重视。专家系统近几年来在这一领域发展迅速。已经有一些大型回转机械诊断专家系统建立和应用是机械状态监测和诊断技术一个新的值得重视的研究领域。回转机械无论是机组本身还是运行环境都非常复杂,同样的振动对有些机组是故障而对另一些机组则运行正常,某化肥厂合成气压缩机主轴承处转子振动的幅值谱和二氧化碳压缩机高压缸转子主轴承处转子振动的幅值谱都具有半频振动分量,但对于二氧化碳压缩机是故障并导致了机组停车,而对于合成气压缩机则运行正常,如前所述,转子许多典型故降表现为同样的振动特征,很难区别故障的性质。这就使不少单位在研制大型回转机械故障诊断专家系统时。苦于经验、知识和数据的不足。因此,建立大型回转机械监测和诊断专家系统必须首先对所监测的大型回转机械振动信息全面而透彻了解,对典型故障特征深入研究和实际故障振动实例的充分积累基础之上。否则,所建立的专家系统很难在实际中应用,产生许多疑义和争论。先进的状态监测和故障诊断技术可以实现故障的早期识别,避免恶性事故的发生,实现设备的预制维修,为企业创造可观的经济效益。近二十年来,国内外学者对大型回转机械振动诊断技术进行了大量的研究,许多研究成果已经应用于生产实际,取得了可喜的效果。但当前大型回转机械监测与故障诊断技术的核心问题仍然是如何全面地掌握机组运行信息,寻找更加有效和直观的转子振动信息提取方法和表达方式。通过理论分析和不断积累实际运行状态监测和故障诊断经验相结合。全面而透彻地了解大型回转机械的振动,达到区别各种转子典型故障以及确定故障发生的位置、程度等,进一步提高大型回转机械故障诊断的准确性。 1.2课题的来源及意义1.2.1正确使用设备的意义设备在负荷下运行并发挥其规定功能的过程,即为使用过程。设备在使用过程中,由于受到各种力和化学作用,使用方法、工作规范、工作持续时间等影响,其技术状况发生变化而逐渐降低工作能力。要控制这一时期的技术状态变化,延缓设备工作能力的下降过程,必须根据设备所处的工作条件及结构性能特点,掌握劣化的规律;创造适合设备工作的环境条件,遵守正确合理的使用方法、允许的工作规范,控制设备的负荷和持续工作时间;精心维护设备。这些措施都要由操作者来执行,只有操作者正确使用设备,才能保持设备良好的工作性能,充分发挥设备效率,延长设备的使用寿命。也只有操作者正确使用设备,才能减少和避免突发性故障。正确使用设备是控制技术状态变化和延缓工作能力下降的首要事项。因此,强调正确使用设备具有重要意义。1.2.2正确维护设备的意义设备的维护保养是管、用、养、修等各项工作的基础,也是操作工人的主要责任之一,是保持设备经常处于完好状态的重要手段,是一项积极的预防工作。设备的保养也是设备运行的客观要求,马克思说:“机器必须经常擦洗。这里说的是一种追加劳动,没有这种追加劳动,机器就会变得不能使用。”陈云同志也指出:“企业一定要维护设备,特别是关键设备,四个九不行,必须做到万无一失。”设备在使用过程中,由于设备的物质运动和化学作用,必然会产生技术状况的不断变化和难以避免的不正常现象,以及人为因素造成的耗损,例如松动、干摩擦、腐蚀等。这是设备的隐患,如果不及时处理,会造成设备的过早磨损,甚至形成严重事故。做好设备的维护保养工作,及时处理随时发生的各种问题,改善设备的运行条件,就能防患于未然,避免不应有的损失。实践证明,设备的寿命在很大程度上决定于维护保养的程度。因此,对设备的维护保养工作必须强制进行,并严格督促检查。车间设备员和机修站都应把工作重点放在维护保养上,强调“预防为主、养为基础”1.2.3现场维修的意义大型旋转设备由于各种原因经常发生轴颈拉伤事故,关键部件损伤维修是一个世界性难题,如电力临界、超临界机组主轴颈损伤,冶金连轧线轧机牌坊损伤,石化引风机主轴损伤等,因无法或很难拆卸,如果返回原制造厂修理运输成本高、风险大、修理周期长,从而长期困扰着这些设备的维修养护工程师。针对大型旋转机械转子轴颈损伤修复,一般情况下需要将机组打开,转子吊出,拆除叶轮,然后采用激光熔覆修复后机械加工,或直接采用机械加工方式修复。这种方式修理周期长,有时条件限制无法修复。因此熔覆后如何加工,成了维修行业需要解决的一大难题。在这样的技术背景下,开发现场维修加工装置显得尤为重要和紧迫。现有的技术水平不能满足现场修复的需要。我的课题是设计一套随行加工工装,在工装上安装加工刀具,利用转子轴颈相邻完好的部位定心,使工装围绕轴颈中心旋转,从而达到加工轴颈的目的。这种加工方式不用拆除叶轮,可以在现场加工,修理周期短,成本低,效率高,并保持与原轴颈的同轴度。本课题的意义该课题的研究,主要针对维修行业的实际情况,实用性强,对节约修复成本,特别是提高修复效率具有很强现实意义。充分利用激光熔焊现场修复灵活方便的特点,解决了大型设备主轴损伤难以修复的世界性难题。1.3本文主要研究内容1.3.1轴类零件表面磨损修复大型设备主轴表面在使用过程中由于磨损造成表面失效,无法正常使用。采用电火花表面修复技术对磨损区域进行修复,图1.1为修复现场的照片。图1.2为修复后的零件表面形貌。图1.1 激光融覆现场图1.2 修复后零件表面激光融覆后零件表面粗糙度和原来的表面不同,为了恢复零件原来的表面粗糙度和同轴度。通过对大量现场维修实施过程的了解,掌握现行的维修方法,为了节省时间,降低成本,维修安全,设计一套现场随行工装,方便在线维修 ,适用不同的现场,不同轴颈,灵活性强的工装。主要设计随行装备的结构,针对轴颈损坏现场维修,设计的随行工装。包括工装的动力部分、传动部分、回转部分、定心部分等。画出设计装配图。第二章 总体结构概述2.1总体结构设想2.1.1结构设计目的 针对大型旋转机械转子轴颈损伤修复,一般情况下需要将机组打开,转子吊出,拆除叶轮,然后采用激光熔覆修复后机械加工,或直接采用机械加工方式修复。这种方式修理周期长,有时条件限制无法修复。因此熔覆后如何加工,成了维修行业需要解决的一大难题。在这样的技术背景下,开发现场维修加工装置显得尤为重要和紧迫。现有的技术水平不能满足现场修复的需要。此次设计目的是设计一套随行加工工装,在工装上安装加工刀具,利用转子轴颈相邻完好的部位定心,使工装围绕轴颈中心旋转,从而达到加工轴颈的目的。这种加工方式不用拆除叶轮,可以在现场加工,修理周期短,成本低,效率高,并保持与原轴颈的同轴度。为了满足现场维修的需要,该工装的设计必须结构紧凑、轻巧简便、易于现场操作、适应现场的复杂条件。易于安装,易于拆卸,有一定的可调余地,适应不同尺寸的轴颈。实现对受损轴颈激光融覆焊之后的表面加工,属于轴类大型零件的表面加工。要确保加工面与非加工面具有相同的表面粗糙度及同轴度。2.1.2结构设计初步方案工装主要由动力部分、传动部分、回转部分、刀具进给部分、定心部分等组成,结构为分体式,方便现场拆装。结构要紧凑,灵活方便使用。传动部分采用链轮传动。回转部分保证加工部分与未加工部分的同轴度。定心部分保证刀具的刀位。2.2总体结构布局2.2.1各部分结构布局方案 为了满足设计目的,经计算设计,传动部分采用链传动,回转部分由链轮及8根支撑杆组成。刀具轴向进给部分由滚珠丝杠控制。定心部分由非加工面确定。2.2.2初步设想效果图初步假想效果图如图2.1所示。图2.1 初步假想效果图第三章 动力部分3.1电动机的选择简介3.1.1电动机的分类同步电机转速和旋转磁场转速基本相同,带上负载,转速基本不变,转子通电,可以调节功率因数。异步电机额定转速低于旋转磁场转速,带上负载,转速随着负载大小变化,转子不通电。对功率较大(1000KW)且连续工作的电动机,经过技术经济比较后,可采用同步电动机。国家水利电力部泵站技术规范SD 20486要求:泵站在计费计量点的功率因数应不低于0.85,当容量在3200kVA及以上时,功率因数应不低于0.9。否则,应进行无功功率补偿。并提出,当单机容量在630kw及以上时,宜采用同步电动机补偿。同步电动机也是一种交流电动机。它比异步电动机有显著优点,首先,异步电动机的转子电流是靠电磁感应原理产生的,而同步电动机的转子电流是由直流电源提供的。正是由于二者转子电流产生的方式不一样,而使同步电动机功率因数的大小、超前与滞后可以调节,从而可以改善电网的功率因数。这点是异步电动机做不到的。其次,对大功率低转速的电动机,同步电动机的体积和重量比同容量同转速的异步电动机要小些。因此随着工业的迅速发展,异步起动法的成功采用以及晶体管整流装置作为励磁电源的应用,使同步电动机广泛用于拖动那些不调速而功率又较大的生产机械,如空气压缩机,球磨机,鼓风机和水泵,较多采用同步电动机。同步电动机的两个重要特性:一是电源电压不变,转子励磁电流不变的条件下,负载改变时即输出有功功率P2改变时,电磁功率P em、功率角的改变情况,即功角特性。二是负载不变即输出有功功率不变的条件下,改变转子励磁电流,可以调节无功电流和无功功率的大小和性质,也就是可以改变功率因数。3.2选择电动机由于该工装设计比较轻巧,加之一般加工量不大,因此所需原动机功率很小。根据调研结果显示,经计算,选择型号为Y90S-4的异步交流电机即可。额定功率1.5千瓦。满载转速1950r/min。同步转速1500 r/min。第四章 传动部分设计4.1传动方案的确定4.1.1链传动的优劣 链传动是一种挠性传动,它由链条和链轮组成。通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传递运动和动力。带传动特点:结构简单,适用于两轴中心距较大的传动场合;传动平稳无噪声,能缓冲、吸振;过载时带将会在带轮上打滑,可防止薄弱零部件损坏,起到安全保护作用;不能保证精确的传动比.带轮材料一般是铸铁等.链传动的特点:和齿轮传动比较,它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力;能在低速、重载和高温条件下及灰土飞扬的不良环境中工作;和带传动比较,它能保证准确的平均传动比,传递功率较大,且作用在轴和轴承上的力较小;传递效率较高,一般可达0.950.97;链条的铰链磨损后,使得节距变大造成脱落现象;安装和维修要求较高.链轮材料一般是结构钢等.齿轮传动的特点:能保证瞬时传动比恒定,平稳性较高,传递运动准确可靠;传递的功率和速度范围较大;结构紧凑、工作可靠,可实现较大的传动比;传动效率高,使用寿命长;齿轮的制造、安装要求较高.齿轮材料一般是铸铁等.与摩擦型的带传动相比,链传动无弹性活动和整体打滑现象,因而能保持准确的平均传动比。传动效率较高。又因为链条不需要像带那样张的很紧,所以作用于轴上的径向压力较小。链条采用金属材料制造,在同样的使用条件下,链传动的整体尺寸较小,结构较为紧凑,同时链传动能在高温和潮湿的条件下工作。4.1.2链传动的分类链传动主要用在要求工作可靠,两轴相距较远,低速重载,工作环境恶劣以及其他不适合齿轮传动场合。传动链又可分为短节距精密滚子链,齿型链等类型。其中滚子链常用于传动系统的低速级。一般传递的功率在100KW以下,链速不超过15m/s。推荐使用的最大传动比i=8。滚子链和链轮啮合的基本参数是节距P,滚子外径d,和内链节内宽b。滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合,其链轮齿形的设计比较灵活。在国标GB/T1243-1997中没有规定具体的链轮齿形。仅仅规定了最小和最大齿槽形状及其极限参数。4.1.3链轮的基本参数和主要参数链的节距大小反映了链节和链轮齿的各部分尺寸的大小,在一定条件下,链的节距越大,承载能力越高,但传动不平稳性、动载荷和噪声越严重,传动尺寸也增大。因此设计时,在承载能力足够的条件下,尽量选取较小节距的单排链,高速重载时可采用小节距的多排链。一般载荷大、中心距小、传动比大时,选小节距多排链;中心距大、传动比小,而速度不太高时,选大节距单排链。链条所能传递的功率P0可由下4.1式确定(式4.1) (式4.2)式中 P0在特定条件下,单排链所能传递的功率(kW);Pc链传动的计算功率(kW);KA工况系数(表41),若工作情况特别恶劣时,KA值应比表值大得多;表41 工况系数KA载荷种类输 入 动 力 种 类内燃机液力传动电动机或汽轮机内燃机机械传动平稳载荷中等冲击载荷较大冲击载荷1.01.41.7KZ小链轮齿数系数(表42),查表中的KZ,当工作在右侧时(滚子套筒冲击疲劳),查表中的K;KP多排链系数(表43);KL链长系数(见图41),链板疲劳查曲线1,滚子套筒冲击疲劳查曲线2。 根据式(41)求出所需传递的功率,查出合适的链号和链节距。表42 小链轮齿数系数KZZ191011121314151617KZ0.4460.5000.5540.6090.6640.7190.7750.8310.887KZ0.3260.3820.4410.5020.5660.6330.7010.7730.846Z1192123252729313335KZ1.0041.461.581.701.821.93KZ1.001.161.331.511.691.892.082.292.50表43 多排链系数KP排数123456KP4.04.6图4-1 链长系数链轮齿数不宜过多或过少。齿数太少时:1)增加传动的不均匀性和动载荷;2)增加链节间的相对转角,从而增大功率消耗;3)增加链的工作拉力(当小链轮转速n1、转矩T1和节距p一定时,齿数少时链轮直径小,链的工作拉力增加),从而加速链和链轮的损坏。但链轮的齿数太多,除增大传动尺寸和重量外,还会因磨损而实际节距增长后发生跳齿或脱链现象机率增加,从而缩短链的使用寿命。通常限定最大齿数。从提高传动均匀性和减少动载荷考虑,建议在动力传动中,滚子链的小链轮齿数按表44选取。表44 滚子链小链轮齿数z1链速v(m/s0.63388z1172125从限制大链轮齿数和减小传动尺寸考虑,传动比大、链速较低的链传动建议选取较少的链轮齿数。滚子链最少齿数为。4.1.4链传动的传动比 链传动的传动比一般应小于6,在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到10,推荐i=23.5。传动比过大将使链在小链轮上的包角过小,因而使同时啮合的齿数少,这将加速链条和轮齿的磨损,并使传动外廓尺寸增大。传动比过大链条在小链轮上的包角就会过小,参与啮合的齿数减少,每个轮齿承受的载荷增大。加速齿轮的磨损且易出现跳齿和脱链现象,一般传动的传动比i=17.对于高速传动或承载冲击载荷的链传动Z1不少于25,且链轮齿应淬硬。本设计为z1=17,z2=51。4.2传动结构传动结构采用链轮传动,选用08A链条。小链轮与电动机相连旋转。带动大链轮旋转。链轮结构如图4-2所示。图4-2 链传动结构第五章 回转部分5.1回转体总布局回转体总体布局如图5-1示。 图5-1 回转体总布局5.2回转体两边链轮结构介绍5.2.1主动轮介绍为了满足现场需要,链轮必须能够拆卸,所以在设计链轮的时候,特意将链轮设计成由两部分拼接而成,并用螺栓固定。如图示。其优点是在不用拆除转子的情况下满足在线加工要求,节省费用,缩短修复周期。有些轴颈受结构限制,外部尺寸大,轴颈尺寸小,如果链轮为整体结构,则根本无法安装到轴颈上,链轮主要用来传递动力,同时还起到骨架的作用,主要固定支撑块、八根支撑杆等。整个装置设计了两个链轮,主要目的是根据现场实际情况采用其中一个链轮,灵活性好。设计如图5-2所示。 图5-2链轮拆卸装置5.2.2主动轮总装结构八根支撑杆两端有螺纹设计,可以根据现场长度来调节,最大限度的满足现场维修的需要。主动轮上有八个小孔为了调节长度而设计,如图5-3所示。 图5-3装置长度调节 5.2.3从动轮总装结构从动轮上有八个小螺栓孔,是为了配套调节长度而设计的。如图5-4所示。 图5-4 从动轮设计图5.3回转体平衡部分介绍5.3.1八根支撑杆的设计整体构成回转体,八根支撑杆的设计是整个工装的回转度提高了。这八根支撑杆还有控制轴向长度的作用,可以根据现场需要,调节长度。适应性更强。如图5-5示。 图5-5 八根支撑杆调节结构如下图5-6示。 图5-6 长度调节固定装置与5-4配合使用,调节长度如图5-7所示。 如图5-7 支撑杆的调节端这个结构可以调节轴向长度,以适应不同的加工长度。调节长度有100mm。5.4刀具轴向进给部分设计介绍5.4.1刀具进给方式总论一般指切削加工时工件或切削工具每转动一周 (如车削) 或往返一次.进给量越大,生产效率越高。进给量主要取决于加工方式、工件的材质和切削工具的材料。进给方式又有很多种比如:1改进逐点比较法2电火花加工微细轴3精密电火花磨削加工等等。5.4.2刀具手动进给装置在现场维修,通常情况下,刀具的进给需要手动完成。也就是工装每旋转一周,手动旋转进给丝杠,以便完成轴向进给。如图所示,滚珠丝杠结构来控制刀具的轴向进给。如图5-8所示。 图5-8 刀具进给装置5.4.3刀具手动调节两端固定设计丝杠的两端为受力端,为了减少链轮的更换率,在丝杠的两端特别设计了材料为黄铜的轴套,在使用一段时间后轴套磨损,可以方便更换,如图5-9所示。 图5-9 滚珠丝杠一端套筒固定5.5刀具径向进给部分设计介绍5.5.1刀具径向调节方法 在现场操作过程中,工人师傅一般会根据经验和观察对刀具进行对刀,一般是从上边用锤子轻敲刀具尾部,以达到调节距离的目的。对刀完成后用两个螺钉固定刀具,调节方便。如图5-10所示。 图5-10 刀具纵向微调5.6刀具夹具部分设计介绍5.6.1刀具夹具体的双层设计为了实现现场操作的需要,刀夹必须设计成上下两层的结构形式 ,这样才能方便从支撑杆上安装与拆卸刀夹,适应性强。如下图5-11所示。 图5-11 刀具夹具的双层设置5.6.2刀具夹具总装设计总体的刀具体如下图5-12所示。 图5-12 刀具夹具体第六章 定心部分6.1定心部分介绍轴颈的加工精度是由定心部件来保证的,因此该部件是整个随行工装十分关键的部分。为了保证未加工面和加工面的同轴度,必须确保回转体的回转中心与加工轴的中心一致。为此特别设置了这样的结构,如下图6-1所示。 图6-1 定心部分设计在两个链轮的侧面,都设计有三组支撑块,并均匀的分布在圆周,支撑块端部浇铸有巴氏合金,众所周知,巴氏合金是一种有一定硬度的合金,相对于其他金属比较软,特别适合用作滑动轴承材料,它可以紧紧贴在加工轴表面上,围绕加工轴旋转,从而保证加工同轴度和精度,同时不容易对轴颈造成损坏。图6-2 钨合金支撑块虽然支撑块有固定装置,可以防止其松动,但是在支撑块尾部设计顶紧螺钉是十分必要的。一方面可以根据现场轴径的大小来进行适当的调节,以适应不同轴颈尺寸的加工,另一方面可以限制支撑块的径向松动,确保轴颈与支撑块0.01mm的间隙始终不变,从而保证加工精度。如图6-2所示。另外在加工过程中,需要及时给支撑表面添加润滑油,以保持轴颈与支撑块结合面充分润滑,否则有可能造成支撑块表面拉伤损坏以至于失去加工精度。这一点在使用过程中操作者务必要有足够的重视。第七章 总装图7.1总装配图总装配图如下所示: 图7-1 总装置示意图 图7-2 回转部分装置第八章 结束语在课题方案分析阶段,由于本次设计的工装是个新的具有一定实用性的机械结构,因此对机械设计定位方式、传动结构、刀具装夹方式、定心机构等充分了解掌握,另外再结合身边的运用实例,选择最优、最容易、最合理的方案。从查阅资料、提出问题,到和指导老师讨论一一解决,老师给了很大指导和启发,虽然过程很复杂,但在讨论中让我对方案理解的很透彻,思路很清晰。在总体设计阶段,由于可行性分析做的比较全面,很快就对结构功能,控制机构等有了充分的认识和了解。从传动方式、链轮机构开始,再到进给方式、实现现场拆卸的结构设计,最后到定位机构,实现加工等整个过程,形成了一个清晰的设计思路,使设计有序的进行。详细设计阶段,首先是设计所选用各种机构结构,要考虑到现场安装的各个细节;其次,根据机构的外形设计出各个部分的尺寸,这就要考虑到零件的选材、承受能力,再进行必要的校核,此阶段由于零件种类多,计算量很大很容易出错,在此阶段必须认真仔细,并要重复检查。对前面设计的零件进行装配和运动仿真。装配是在Pro/E环境下操作的,必须掌握此绘图软件的操作,另外针对情况要进行对此软件及时的学习。装配时可能存在很多问题,这与设计是密切相关
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