способ изготовления рычага механизма поворота лопастей рабочего колеса гидротурбины
Классы МПК: | F03B3/14 роторы с регулируемыми лопатками |
Автор(ы): | Гольдфарб А.И., Фасулати Р.К., Наумов В.Б., Пеклер К.В., Кержковский Л.В. |
Патентообладатель(и): | Акционерное общество открытого типа "Ленинградский металлический завод" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-04-19 публикация патента:
10.03.1998 |
Использование: в производстве поворотнолопастных гидротурбин типа турбин Каплана. Сущность изобретения: поковку изготавливают в виде полого цилиндра, наружный диаметр которого соответствует максимальному размеру рычага в полости, поперечной относительно его оси, а длина которого соответствует по меньшей мере пары рычагов, если бы они были сложены друг с другом пальцами навстречу и с разворотом друг относительно друга на 180o. Из этой поковки каждый отдельный рычаг получают разрезанием ее на части, соответствующие габаритам рычага, с последующим формообразованием на них резанием контура рычага. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
Способ изготовления рычага механизма поворота лопастей рабочего колеса гидротурбины с осуществлением ковки исходного слитка и термической обработки поковки, отличающийся тем, что поковку выполняют в виде полого цилиндра с наружным диаметром, соответствующим максимальному размеру рычага в поперечной относительно оси плоскости, и длиной, соответствующей осевому размеру по меньшей мере пары рычагов, сложенных друг с другом пальцами навстречу и с разворотом их относительно друг друга этими пальцами на 180o, а каждый отдельный рычаг получают из указанной поковки путем ее разрезания на части, соответствующие габаритам рычагов, с последующим формообразованием на них резанием контура рычага.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в производстве поворотнолопастных гидротурбин типа турбин Каплана для изготовления рычагов механизма поворота лопастей рабочего колеса. Рычаг механизма поворота лопастей представляет собой деталь, состоящую из плоской ступицы с центральным отверстием и отходящего от нее пальца с коническим галтельным основанием. При работе турбины рычаг подвержен большим нагрузкам, а поэтому к его прочности предъявляются высокие требования. Для обеспечения необходимой прочности рычаг изготавливают из высокопрочных сталей путем ковки с последующей нормализацией или закалкой с отпуском. В настоящее время способ изготовления рычага путем ковки с использованием подкладных штампов является единственным, применяющимся на производстве. Этот способ включает три стадии обработки слитка, перед каждой из которых осуществляют нагрев заготовки примерно до 1200oC, что приводит к значительным затратам энергии, учитывая, что масса заготовок рычагов для крупных гидротурбин составляет десятки тонн. Кроме того, при изготовлении рычагов указанным способом велики отходы металла, коэффициент использования которого составляет 0,5 - 0,65. При этом изготовление сложных штампов под крупные заготовки также требует значительного расхода высокосортной стали, что также является существенным недостатком известного способа, учитывая низкую степень унификации рабочих колес гидротурбин. Изготовление рычагов свободной ковкой без использования подкладных штампов еще более затратно, т.к. в этом случае коэффициент использования металла не превышает 0,3. В связи с указанными существенными недостатками описанного способа изготовления рычагов механизма поворота лопастей проводились опытно-технологические разработки по изготовлению рычагов способами точного литья или сварки предварительно сформированных ковкой ступицы и пальца. Однако эти способы не позволяли получить необходимую прочность рычагов для крупных гидротурбин. В основу изобретения поставлена задача создания такого способа изготовления рычагов механизма поворота лопастей рабочего колеса, который требовал бы меньших затрат энергии и металла чем известные способы, но вместе с тем обеспечивал бы необходимую прочность рычага. Эта задача решена в способе изготовления рычага механизма поворота лопастей рабочего колеса с осуществлением ковки исходного слитка и термической обработки, в котором в соответствии с сущностью изобретения поковку выполняют в виде полого цилиндра с наружным диаметром, соответствующим максимальному размеру рычага в поперечной относительно оси плоскости, и длиной, соответствующей осевому размеру по меньшей мере пары рычагов, сложенных друг с другом пальцами навстречу и с разворотом их относительно друг друга этими пальцами на 180o, а каждый отдельный рычаг получают из такой поковки путем ее разрезания на части, соответствующие габаритам рычагов, с последующим формированием из них контура рычага резанием. В данном определении сущности изобретения для достижения большей ясности исключены очевидные припуски и допуски на размеры, которые необходимо предусмотреть для операций разрезки и чистовой механической обработки и которые зависят от выбранной технологии выполнения этих операций. Из изложенных признаков понятно, что ковка заготовки рычага может быть осуществлена за одну стадию и что способ согласно изобретению не требует использования подкладных штампов. При этом сохранение операций ковки и термической обработки позволяет получить рычаг с необходимой механической прочностью. На фиг. 1 изображена поковка, выполненная для изготовления четырех рычагов; на фиг. 2 - часть поковки после ее разрезки и перед формированием контура рычага; на фиг. 3 - вид по стрелке А на фиг. 2; на фиг. 4 - назначение размеров поковки для изготовления рычагов с пальцем, выступающим за пределы наружного диаметра ступицы. Фиг. 1 - 3 поясняет способ изготовления рычага механизма поворота лопастей гидротурбин, который осуществляют с помощью изобретения. Контур изготовленного рычага - до заключительных стадий механической обработки - виден на фиг. 2, 3. В нем можно выделить плоскую кольцевую ступицу 1, имеющую диаметр D с центральным отверстием d, и палец 2 с конической галтельной частью 3. Изготовление такого рычага осуществляют следующим образом. Необходимый для изготовления рычагов слиток рассчитывают таким образом, чтобы по выбранному технологическому регламенту получать поковку следующих размеров (фиг. 1). Наружный диаметр D1 поковки и внутренний диаметр d1 должны соответствовать диаметрам D и d рычага с учетом припусков на механическую обработку резанием как промежуточную, если она назначена регламентом, так и заключительную. Длина поковки L, предназначенной в описываемом примере для изготовления четырех рычагов, должна соответствовать осевому размеру двух пар рычагов, примыкающих друг к другу пальцами навстречу, и с разводом этими пальцами на 180o, как это показано на фиг. 1 пунктирными линиями. При этом должны быть учтены припуски
Класс F03B3/14 роторы с регулируемыми лопатками