天然气压缩机连杆衬套油槽的设计与制造.pdf

第 2 4卷第 1 1 期 石油机械 1 9 9 6丘 天 然气压缩机连杆 衬套油槽 的设计 与制造 黄 顺 俊 四 I I 石油管理局赘 中机械厂 k f 摘 要在分析对比引进天然气压缩机连杆衬套内油槽与传统的衬套内油槽的特 性之 后 提 出将油槽设计成不 与供 油源直接 相通 的垒封 闭 特 大螺距 多头数 螺旋 油槽 且设计在衬套的受力 区域 加工这种油槽 需四种运动有机组合 根据组合运 动要求设计 了一种能在普通车床上高效加工油槽 的专用夹具 实践表明 使用这种 夹具 加工垒 封闭 大 螺距 多头 数螺旋 油槽 比用 手工风 动砂 轮 加工 油 槽 效率 高 2 0 倍 压缩机换上这种衬套可恢复其原有使用性能 主题词 丝墼 盐 垫垫 三 夹具 衬套 迪 盟 T 油 槽 设 计 的 特 殊 性 叁 四 I 石油 管理 局 8 O年代初从 国外 引进 的天然气 压缩 机 经过 l 0多年 的使用 很多机组 因主要零部件 接近或达到磨损极限 其性能下 降 需 要 自制一些零部件 连杆衬套便是其 中 之一 连杆衬套是 滑动轴承零件之一 在工作 中承受 重载荷 其工作是否 耐久可靠 直 接影 响到天然气压 缩机 的使用性能和可靠性 为 了使大修 后机 组的 主要性能 指标 达到或接近新机 水平 自制零部件均按原零件进行设计和制造 经分析 从 国外引进的天然气压缩机连杆衬 老 一 l r 一 吐 三 L 图 1 天 然 气压缩机 连 杆村 套 示意 图 套 内油槽设 计有以下特点 1 油槽在衬套 受力 区 域 呈全封 闭形 引进 的天然气压缩机连 杆衬套油槽 既不与衬套两端 面直接相通 也不与供油源 连通 呈全 封闭形 且在衬 套受力 区 这种特殊的设计 是 由衬 套 的 润 滑 状 况 决 定 黄顺 瘦 高级 工程 师 生 于 1 9 4 8 年 1 9 8 2年 毕业 于四 川工业 学院 内燃机 击 遗专 业 现从 事 机 被制 造工 艺 设计 和 工 艺管 工作 本刊特约通讯员 地址 6 4 1 加2 四川省资中县 电话 0 吕 4 l 8 5 2 2 1 8 9 4 3 9 收 藉 口j目 t 9 9 6 3 1 3 维普资讯 茅 2 4卷第 1 I 期 黄顺 傻 天 然 气压缩机 连 杆衬 套油 槽的 设计 与制 造 5 的 从图 1中可 以看 出 连杆衬套位 于 十字头 内 润滑 油靠连 杆大端 飞溅 到连杆 衬套 内孔 因连杆较 长 连杆大头离衬 套较 远 进入 衬套 内的润滑油较少 为避免润 滑油进入衬 套 内孔 后立 即从油槽 两端 流 出 故 油槽 设计 成与两端面和供油源不相通 的全封闭形 与进 口天然气压缩机 连杆衬套油槽的设计相反 我 国传 统设 计的几种 连杆衬套 油槽 与供 油源直接相通 见图2 这样 油槽中的油压等于供油压力 而供油压力一般都很低 所 以在 油槽处 润滑油建立不 起高的动压力 图 2 我 国几种常见计套油槽油孔示者图 a b 整体式村套 c d 卷栅形衬套 图 3 a所示是衬套 压力 区的开有纵 向油槽 的动压力 降低示意 图 图 3 b所 示为衬套 开 有环 形 油槽 的动压 力 降低示意 图 若在压力区无与供油源直通 的油槽 油压分 布将如 图 3中的虚 线所示 可见 在压力 区开 与供 油源 直通 的油槽 会急剧降低衬套 的承载 能力 因 此 我 国设 计 连杆 衬 套 油槽 的第 二个共 同点是将 油槽设计 在衬套 的非受力 区域 进 口机的衬套 油槽 既不 与供 油 源相 通 且 油 槽 又 开 在 受 力 区 域 因连 杆 双面受 力 故 压力 区是 两 边 这 种特 殊 的设计 可使 油槽 处 建立起 高的液体动压力 油压分布 如 图 3的虚线所示 因此 这 种设 计结构 既不 影响衬套 的承 载能力 2 油槽数量多 螺距大 圈 3 Y S 区油槽 对村 套承 栽 能力 的影 响 a 纵 向油槽 的 动压力 降 b环形 油惜 的动压 力降 又能保证 压力 区的润滑条件 减轻受力 区的磨损 进 口机衬套 的油槽 数为 6条 螺距 达 1 3 7 5 m m 这 种油槽 具 有的几个优 点是 在 承 载 区范 围 内的任何位置 油槽 与轴 和衬 套接触宽度 均相等 如在 图 1所示的连杆衬套承 载区 两 边各 9 0 的范围 内 m 2 m 3范围 内 的任何 位置 轴 与连 杆衬套 油槽 线 接触宽 度 均为 n b 弧 长 油槽与轴瞬间线接触的长度 曲 是油槽宽度 6 c 的 3 8 6 倍 即 a b b c s ln l 5 o 3 8 6 6 c 这样可使轴的润滑情况得到明显改善 轴在承载区内旋转 每旋转完一条油槽 轴与油槽 线 接触 的全长 图 1中 L 均能得到一 次润滑 由于有 6条油槽 轴 每转一 圈 便可 得到 6 次 润滑 从而使轴处于 良好的润滑条件下工作 我 国传统设计 的连杆 衬套 的油槽大多数是如图 2 a 所 示的周 向油槽 电有 采用如 图 2 b所 国 回 目 日 面 维普资讯 石油机械 1 9 9 6年 示 的螺旋 油槽 这种油槽一 般只 有一条 螺距 较小 通 常在 2 0 0 r c a n以内 由于 油槽 的 数量 少 螺 距小 不具 有进 口机衬套油槽的上述优点 连杆衬套 油槽加工的特殊性 连杆衬套有 两种 即整 体式 衬套 和卷 制形 衬套 整体式 衬套 的 毛坯通 常是 铸 造成 圆 环 形 而卷制 形衬 套的毛坯是将带材卷制成 圆环 形 衬套 毛坯的成形方 法不同 油槽的加工 方 法也不 同 下面分析进 口天然气压缩机连 杆衬套 和几种 国产村套 油槽加工 的 区别 图 2 a所示整体式衬 套的油槽 为周 向油槽 这种 油槽 加 工的 工艺性 最好 在 车 床上加 工 时 只需衬套作旋转运动 车槽 切刀作径 向进 给运动 而且旋转 运动和径 向进给运动没有 比 倒要 求 图 2 b所示整体式衬套 的油槽 为螺旋 油槽 这种油槽在车床上 可采 用加 大螺距车 削成形 一 般车床都具有加大螺距 的功能 如 C 6 2 0 1普通 车床的 加大螺距 从 1 4 1 9 2 i r m a 共 2 4个 级 别 图 2 b所示 的这种 螺旋 油槽 与两端面相 连通 不是全封 闭形油槽 在车床 上加 工 时 只 需衬套作旋转运动 刀具作 径 向和轴向进给 运动 衬套 的旋 转运动和刀具轴 向进 给运 动的关 系按车床给定 的加大螺 距关 系进 行 图 2 e d e 所示为卷制 形衬 套 其 油槽 都是 卷制前 在带 材上 预先成 形 的 卷制 后 油槽 不需机械加工 图 1所示的 天然气 压缩 机连杆衬套材料为铸锡青铜 毛坯 由离心浇铸成 圆环形状 油槽 必须靠机 加工成形 但这种油槽 由于设计 的特殊 性 它 既不 能象 图 2 a所示 的周 向油槽那 样 简单车削成形 也不能象 图 2 b所 示的 油槽 那样 用车床 本 身的 加大 螺 距 的挡位 来 车 削成形 更不能象 图 2 e d e 所 示的三种油 槽那样 在卷制 前 冲压 成 形 图 l 所示 的衬套 油槽 因螺 距 大 加工 时的运动 由刀具的旋转运动 刀 具的吃刀和退刀运动 衬套 的旋转 运动和刀具 的轴 向进 给运动等四种运动组成 而且刀具 的轴 向进给运动要与衬套的旋转 运动成 一定的 比例关 系才能满 足加 工特大 螺距 的要 求 所 以靠 车床或 镗床 和插 床等 机床 的功 能无 法满 足加 工要 求 只有设计一种专用加工夹具 加工特殊油槽 专用夹具 的设计及使 用 1 专用夹具的设计 加工图 1 所示油槽的专用夹具 如图 4所示 下 面根 据四种运动来分析夹具的运动情 况 1 刀具的旋转运动是 由电动机经小 胶带轮 三角胶带和大胶带轮带动 的 2 刀具的吃刀和退力运动 由车床 中拖板的径 向进退运动来实现 3 衬套的旋转运动是 由销子 作轴 向运动来实现的 销子作轴 向运 动时驱动靠模作旋转 运动 衬套 通过 螺钉 央具体 压 紧螺母与靠模 固联 在一 起 故销子的轴 向运动带 动衬 套作 旋转运 动 4 由图 4可看 出 刀具与 中拖板 连在一起 中拖板又与大拖板连在一 起 刀具随 车床 大拖板的轴 向运动作轴 向进给运动 同时 因大 拖板通 过靠 模座和 靠模杆 与销 子连在 一起 维普资讯 第 2 4誊第 1 1 期 黄 版值 是然 气压 缩机 连杆 村套 油槽 的设 计 与制 造 所 以大拖板 作轴 向运动时 陈带 动刀具作 轴 向运动外 还带动村套作旋 转运 动 这样 刀具 的轴 向运 动和衬套旋 转 运动之间的比例关系就靠专 门设计的靠模形状来 保证 以上 分析表 明 专 用夹具完全 能完 成上 述 四种运 动的组台 能满 足特殊油槽 的加 工要 求 2 设计专用夹具 的注意事 项 1 注 意 靠 模 梧 的 方 向 和 长 度 由于靠 模 和衬 套 相对 不运 动 夹具 靠模上 的靠模 槽方向与驱动靠 模作旋 转运动的销子的相对位置有 关 销子与 铣刀刃 相对时 如 图 4 所示 靠模槽方向和衬套上油槽 方 向要完全一致 否则销子 连 同 靠模 杆 靠 模座 在刀 刃 的背 面 靠模 槽 方 向与 衬 套 上 油槽 方 向 相 反 靠模槽 的长度与销子直径和 铣 刀直径 有关 销子和铣刀直径相 等 时 靠模槽 长 度 和 油 槽 对 应 长 度相 等 如果销子直径和铣 刀直径 不相等 L值便要修改 以保证靠 模槽 中销子 中心运 动轨 迹长度 f 与 油槽 中铣刀 中心运 动轨 迹一致 2 专用夹具上 的部 分零 件要 设 计成可调结构 专 用夹具有一些 相对位 置要求 为保证胶带安装 松紧适 当 小 胶带 轮和大 胶带轮的 中心距要达到 一定 精度 大胶带 轮 或铣 刀 和销子的 中心距 同样 要达到 一定 精度 大小胶带轮三 角槽对 称面要在一个平面 内 铣 刀刀尖 A点 和 靠 模杆 面相 对距 离 既要满足起始位置要求 又要 可 调 补偿刀刃的不断磨损 图4 加工天然气压缩机连杆村套油槽的专用夹具 I 一 电动机连接楹 2 一电动机底座 卜 中拖楹 4 一太拖板 5 I 底 座 6 电曲 机 7 一 小脏 带轮 B 一 刀杆座 一 刀轲 l O 一靠模 座 l l 一靠 模 杆 1 2 一 铕子 1 3 一刀 具 I 4 螺 钉 l 5 I 靠攫 1 6 央具体 I 7 一村套 1 8 太脏带轮 I 9 一压 紧 螺母 如一 三角 腔带 以上这些相对位置精度 的影 响因素 很多 如果不将部分零件设计 成可调的 就得提 高各 零 件相互位置 的精 度要 求 但 这会增 加夹 具 的制造 成本 因此 在 靠模 杆 靠模 座 刀杆 座 电动机底座上均设计 有调 整相互位 置 的长槽 3 靠模 槽和销子的配台 间隙取 0 0 2 0 l 0 m m为宜 若 间隙过大 加工 油槽时 会产生 剧烈振动 维普资讯 石油机械 1 9 9 6直 4 衬套端面采用压 紧螺母 压紧 以减少衬套 因壁薄而产 生的变形 5 衬套外径和夹具 体内孔 配合间隙取 O 0 5 0 1 5 ra m为 宜 间 隙过大会 使 油槽 深 度不 一 致 间隙 过小会 因切削热使衬套加工结束后不 能及 时取 出 3 使 用专 用夹 具的方法和注意事项 使用方 法是 先调整刀刃尖 部 A点和靠模 杆 B面 的相对位 置 保证 刀 刃进退 刀 时 B 面不与靠模摩擦 同时要保证销子 圆柱 面与靠模槽 面整个 母线相接触 然后调整铣 刀轴 心线 和销子轴心线 的相对 位置 即将销子插入靠模槽 中后 再移动到槽的最右端 这时调 整铣 刀轴 心线至规定 的最 右端 位置 再将车床 主轴与 主轴 箱内挂轮完全脱开 不让主轴 箱内挂轮直接 带动主轴旋转 启 动驱动刀具旋转 的电动 机 移动中拖板 使刀具进刀到规定 的深度 再 启动车床主 电动机 让光杆旋转 并按选定 的纵 向进 给量 让大拖板作轴 向运动 以带动刀具 作轴 向移动 同时通 过销 子带动村套作旋转运动 即可进 行油槽的铣削加工 当一条油槽 加工完毕后 移动 中拖 板 退 出铣刀 再从靠模槽 中拔 出销子 旋转靠模 让销子 插入第二 条靠模槽 中 便 可进 行第 二条油槽 的铣 削加 工 车床一般 的工作情况是主轴旋转带 动大拖板 作纵 向进 给运动 很少有主轴不旋 转而大拖 板能作纵 向进给运 动的 因此在设计车床 主轴箱 操作手柄的固定位置时 较少考虑 这种特殊 情况 而使用这种专 用夹 具时需要使主 轴脱离 啮合 不能让齿轮驱动旋转 而 只让大 拖板作 纵 向进给运动 故对 有些 车床 如 c 6 2 0 1 主轴箱操 作手柄要 加 以固定 应 防止 固定 不牢 使手柄移位造成主轴 旋转 而破 坏央具和衬套 4 效果对 比 我厂在没 有设计 专用夹具 前 加工特殊 油槽 时 由钳工 先在 内 L 上划 出油槽线 然 后在 风动砂轮机上装央铣 刀 用手握风动砂 轮机 手柄进行 加工 这种加工方法除 r无 法保证 油槽 深度和宽度外 还 常常出现把不该铣削 的内表面铣 削掉 加工质量差 效率低 有些 雎缩机 制造厂加工不 出来特 殊油槽 干脆就改变油槽设计