仙居抽水蓄能电站主轴同找同轴度工艺研究

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摘 要：文章介绍了一种水轮机机组的水轮机轴和发电机轴在厂内找同轴度的工艺方法。本工艺方法为采用万向节传递扭矩，用中心架支撑工艺轴和水轮机轴，找两轴的同轴度。

关键词：同轴度；万向节；中心架；工艺轴；抽水蓄能

1 概述

仙居抽水蓄能电站机组是国家“十一五”规划重点建设工程，仙居机组的主轴和发电机轴为主要转动部件，两轴的同轴度对于机组轴系调整具有重要的作用。仙居电站的主轴和发电机轴在不同公司单独加工并符合要求后，将水轮机轴运往发电机轴加工的公司，由该公司负责两轴同找同轴度（即找摆度）及合格后加工联轴销孔的工作。

2 两轴的结构和加工设备的介绍

仙居发电机轴加工和找摆度使用的设备为15m卧车，其主要技术参数为：最大工件回转直径Φ3150mm，前后顶尖最大距离15000mm，工件一卡一托加工工件最大重量160t，卡盘夹持工件直径Φ400-Φ2200mm。

3 两轴找轴度现状分析

目前厂家通常采用的主轴找摆度方式为一卡一托的找摆方式，卧床床头夹盘夹水轮机或发电机法兰，卧床床身上支撑远端发电机或水轮机轴身。仙居发电机轴为推力头和主轴为一体，发电机轴较重，如果夹水轮机法兰，在床身支撑发电机轴，主轴挠度较大。因此如采用一卡一托的找摆方式，只能夹发电机轴。但由于新能源公司的15m卧车最大装卡外径为Ф2200，而发电机轴推力头外圆为Ф2100，用卡盘直接装夹发电机推力头外圆，卡盘会出现打滑现象，故不能采用传统的主轴找摆度方式。经过分析，决定采用万向节传递扭矩的方式。

4 影响主轴找摆精度的分析

4.1 发电机轴和水轮机轴的止口间隙

两轴配合止口尺寸为φ1160，间隙为0.03-0.08mm。在联轴前需将两轴止口和配合表面清理干净，并复测两轴的尺寸，根据止口的实际间隙和相对应的止口尺寸进行连接，将止口间隙调整均匀。

另外两轴在把合前，需将两轴端面的高、低点相对应，然后进行把合，如果两轴的摆度不符合要求，可根据实际情况将轴旋转角度后，再进行连接。

4.2 发电机轴和水轮机轴的把合力矩

两轴的把合工具螺栓为M80螺母，双头螺柱和垫圈。把合工具螺栓时，用力矩扳手对点把合，分阶段把合，在把合过程中，在远端的水轮机轴的法兰外圆架百分表检测，应无变化。

4.3 中心架对主轴摆度的影响

发电机轴单件加工采用工艺轴，用万向节传扭、双托的方式加工，在工艺轴和发电机轴靠近远端法兰的轴身下用中心架支撑。发电机轴加工后原工艺轴不拆，直接联轴。

使用万向节和不使用万向节的工艺方案的比较：

（1）常用的一卡一托的主轴找摆方式：此种工艺方案卧车床头与主轴为刚性连接，通过中心架对两轴进行调整，床头的圆跳动变化较小，当工件静态调整后，工件旋转后，当主轴与主轴轴承的油膜达到稳定状态后，工件动态的尺寸一般都会向理想的状态变化，因此如果工件在静态的情况下调整合格，工件动态旋转后不会有什么问题，因此工件的调整比较方便，即便工件挠度也会对找摆度有较大的影响。此种定位装夹的方式的误差主要有：机床的夹盘误差，主轴的挠度等。

（2）用万向节传递扭矩的主轴找摆方式：采用万向节与机床夹盘连接，当用中心架对轴进行调整时，床头的万向节也会发生变化，即易在万向节连接处出现折线的现象，当工件旋转起来后，由于万向节的自动定心作用，所调整的数值又会发生变化，即当采用万向节连轴找摆度时，静态和动态的调整结果不同，调整比较困难，需要不断对数据进行分析，然后进行调整。

此种定位装夹的方式的误差主要有：工件静态和动态万向节的误差，主轴的挠度等。

5 结束语

仙居抽水蓄能机组两轴同找同轴度的顺利完成，验证了使用万向节进行两轴找同轴度的可行性，为在不能使用常规工艺方案的情况下，提供了一种其他的行之有效的工艺方法。