大泵泵轮制造工艺

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(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040)

0 引言

泵轮是引水工程的关键部件，其特点是泵轮尺寸小，加工精度高。某引水工程转轮共9个叶片，叶片节距(约550mm)，开口(出水边最小为85mm)，开档高度尺寸(129mm)都非常小，制造难度大。本文概述了泵轮的装配加工制造难点及采取的技术措施。

1 主要工艺技术措施

1.1 泵轮上冠、叶片下环质量控制；

泵轮由于尺寸小，空间位置狭小，上冠与下环分别采用分瓣(即内外环)结构。由于加工精度要求高，工件刚性差，因此很难保证工件的相关尺寸，尤其是上冠和下环的过流通道尺寸。

根据工件的结构特点，制定了特殊的工艺措施。制定了详细的工艺，与以往工艺都不相同。工艺流程见图1。

图1工艺流程

控制关键点如下

(1)装配组合：将工件在自由状态下组合，搭焊，检查配合，制作特殊工具进行坡口定位。确定无变形或变形很小的情况下(在0.20mm之内)允许搭焊。

(2)合缝面搭焊时，在内外圆搭焊，焊角小，且焊接时对称焊接，并随时监控变形量，能有效控制变形量，变形量不允许超过0.2mm。

(3)编程复检过流面型线尺寸，并修车过流面，加工分瓣上冠和下环时，采用小进给量加工，保证加工后工件无变形。

1.2 泵轮装配工艺措施

上冠、叶片与下环装配为便于焊接、打磨及探伤，采取分为内外环结构，具体装配过程如下。

(1)将上冠、下环整体(分瓣处搭焊在一起)，将上冠放到装配平台上，在上冠的过流面刻装配位置线，任意选定起始位置，在刻线圆上进行9等分，作为叶片的外切圆；

(2)将叶片按装配位置线进行装配，检查叶片的钝边与上冠过流面的配合情况，符合装配技术要求；

(3)叶片装配合格后，将叶片点焊在上冠上，装配下环；

(4)检查叶片钝边与下环过流面的配合情况；

(5)检查叶片的开口节距及进出口角，符合技术要求；

(6)检查合格后，将整体下环拆下；

(7)将上冠外环拆下，进行焊接，焊接顺序为叶片与上冠内环焊接，打磨焊缝等，装配焊接上冠外环，打磨、探伤；上冠内外环焊缝。再装配下环内环，同理焊接打磨探伤，直至下环外环；及内外环焊缝。

1.3 泵轮修型及技术改进措施

由于泵轮精度要求高，焊接后需要根据图纸要求进行技术修型。

(1) 泵轮叶片出水边(头部)直径(φ)偏差(+0.8，-0.3)mm，平均值为(+0.5，-0.3)mm。

(2) 出水边开口(mm)单个值(+5%，-3%)；出水边开口平均值(+3.0%，-1.0%)；内部控制标准为出水边开口单个值(+3%，-1%)；出水边开口平均值(+2.0%，-0.5%)。

(3) 节距偏差要求高，允许(+2，-2)mm。

(4) 叶片型线允许偏差为(+0.9，-0.9)mm。

1.4 泵轮修型技术方法

(1)泵轮在立车上检测外圆尺寸，并进行加工外圆头部，测量出基准，铲磨根据外圆头部修型。同时满足三个要素：叶片外圆切圆尺寸；叶片节距、叶片的开口。

(2)在修型时需跟踪测量，先找到一个基准，打磨出基准，测量相应的节距，开口等，多次复检和打磨，直到全部数据符合。

1.5 泵轮平衡技术措施改进

泵轮机组结构特殊，精度要求高，空间开档高度129mm，允许残余不平衡力矩为1.6NM，即为0.16kgm。与传统的混流式转轮和抽水蓄能转轮相比，允许残余不平衡力矩很小，传统的静平衡工具为丝杠结构，无法保证静平衡试验，因此优化静平衡工具，保证泵轮静平衡试验和残余不平衡力矩。

旧平衡工具结构和新平衡工具结构对比。

根据残余不平衡力矩计算静平衡工具的中心允许偏差值r：M=Gr

式中，M—转轮残余不平衡力矩0.16kgm；G—转轮的重量2.7吨。

r=M/G=0.059mm

即静平衡工具与转轮中心许偏差值不能超过0.059mm。丝杠为“T”型螺纹，间隙较大(一般为0.30～0.60mm)，因此优化静平衡工具，消除静平衡工具和转轮中心的偏差值，更有利于泵轮的静平衡试验。

根据平衡精度与残余不平衡力矩的计算关系，此机组泵轮重量为2.7吨，残余不平衡力矩0.16kgm，因此计算偏心量为0.059mm，即偏差不能大于0.06mm，因此传统的“T”型螺纹钢球静板结构无法满足该精度的要求。通过新的工艺措施消除了系统误差。有效保证了平衡的精度。

静平衡试验采取泵轮两次静平衡试验，第一次静平衡试验后，静平衡工具旋转120°的再次做静平衡试验，转轮的轻重点位置和重量应在一定的范围内，方能进行配重加工。通过旋转工具并进行2次静平衡，保证静平衡试验结果。

1.6 泵轮的测量和技术改进措施

由于泵轮的特殊结构，从上述的文件中可以看出，泵轮叶片每个叶片测量3个截面，每个截面正背面各测量5组数据，即每个叶片测量30组数据，共计9个叶片测量270个数据。检测的空间位置小，测量数据多，因此工艺优化测量工具。测量方便，测量数据准确，增加测量的实用型，节省了大量的生产周期。

2 结语

泵轮的制造成功，在单件加工、装配及修型等工艺技术积累了大量的经验，提高了转轮静平衡精度。也为后续泵轮的加工制造提供了夯实的技术基础。