一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置及磨削方法与流程

1.本发明属于磨削设备，尤其涉及一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置及磨削方法。


背景技术：

2.核电汽轮机做为核电厂常规岛关键设备之一，承担着将热能转化为动能的重要使命。近年来，随着核电汽轮机功率越来越大，汽轮机转子轴颈直径也越来越大，为保证转子轴颈支撑强度，轴承相应各部件尺寸均有增大。轴承壳体球面内孔直径尺寸相应变大。而轴承壳体球面内孔加工方式为车削加工，采用车削加工时球面内孔直径越大，加工后球面内孔粗糙度越难以保证，而球面内孔粗糙度差，无法保证轴瓦体与轴承壳体球面内孔接触面积满足机组运行时的要求，在机组运行时由于轴瓦体与轴承壳体接触面积不符合要求，导致机组运行时轴承位置振动超标，影响机组安全运行。为提高轴瓦体与轴承壳体球面内孔的接触面积，需提高轴承壳体球面内孔加工后粗糙度，针对此情况，迫切需要一钟球面内孔磨削装置来改善车削后轴承壳体球面内孔粗糙度。


技术实现要素：

3.本发明需要解决的技术问题是：采用车削加工时球面内孔直径越大，加工后球面内孔粗糙度越难以保证，而球面内孔粗糙度差，无法保证轴瓦体与轴承壳体球面内孔接触面积满足机组运行时的要求，在机组运行时由于轴瓦体与轴承壳体接触面积不符合要求，导致机组运行时轴承位置振动超标，影响机组安全运行；进而提供一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置及磨削方法。
4.本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：
5.一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置，它包括驱动机构、磨头机构和连接支撑机构，所述的连接支撑机构安装在立车立柱上，所述驱动机构的动力输入端安装在立车立柱上，驱动机构的动力输出端安装在连接支撑机构上，并与磨头机构相连；所述的磨头机构包括磨头体以及沿磨头体的圆周方向均匀布置在磨头体外圆周壁上的若干组砂条组件，所述砂条组件中的砂条轴向伸出磨头体的外端面。
6.优选地，所述砂条伸出的一端按待磨核电轴承壳体球面内孔曲率进行相同曲率型线加工。
7.优选地，所述磨头体的外端面上同心开有一个环形安装槽，所述的环形安装槽内安装有两个动平衡块。
8.优选地，所述磨头体的外圆周壁上均匀开有若干个凹槽，所述的砂条组件插装在凹槽内。
9.优选地，所述凹槽沿磨头体圆周方向的两侧侧壁倾斜设置，并向内倾斜，形成一个类等腰梯形的凹槽。
10.优选地，所述的砂条组件包括两块砂条和一块压紧块，两块所述的砂条轴向插装
在凹槽内，所述的压紧块设置在两块砂条之间，并将两块砂条压紧在凹槽内，所述的压紧块通过螺钉固定在磨头体上。
11.优选地，所述的驱动机构包括驱动电机、主动皮带轮、传动皮带、被动皮带轮和中心传动轴；所述的驱动电机安装在立车立柱上，所述的主动皮带轮安装在驱动电机的输出轴上，中心传动轴轴向转动安装在连接支撑机构上，中心传动轴的轴线方向与驱动电机输出轴的轴线方向相同；所述的被动皮带轮安装在中心传动轴的一端，所述的磨头体安装在中心传动轴的另一端，传动皮带分别套在主动皮带轮和被动皮带轮上并张紧。
12.优选地，所述的连接支撑机构包括上连接板、连接部、传动壳体和两个端盖，所述的上连接板通过连接部与传动壳体的外圆周壁相连，所述的上连接板安装在立车立柱上；所述的中心传动轴通过轴承水平安装在传动壳体内，中心传动轴的两端伸出传动壳体的两端端口，两个所述的端盖分别套在中心传动轴的两端，并分别固定安装在传动壳体的端口处；所述的中心传动轴与端盖之间设置有密封垫圈。
13.一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔的磨削方法，具体磨削过程如下：
14.步骤1，将车削后的轴承壳体安装在立车花盘上并找正；
15.步骤2，将磨削装置中的传动壳体与立车立柱的底部进行连接，将驱动电机安装在立车立柱上，传动皮带套装在驱动电机的主动皮带轮以及被动皮带轮上并张紧；
16.步骤3，启动立车立柱向z轴负向运动，直至磨头体的中轴线与轴承壳体中心位置重合；
17.步骤4，启动立车立柱向x轴正向运动，直至磨头机构中的砂条与轴承壳体内孔接触，启动立车花盘使得轴承壳体转动，启动磨削装置中的驱动电机使得磨头转动，启动立车立柱向x轴正向运动，使得砂条与轴承壳体球面内孔逐渐靠近并进行磨削；
18.步骤5，当轴承壳体内孔磨削一定宽度时，停止立车花盘以及磨削装置中驱动电机的转动，查看砂条磨损是否均匀，若均匀，继续启动立车花盘及磨削装置中的驱动电机，启动立车立柱向x轴正向继续运动，并逐渐向轴承壳体内孔靠近，当轴承壳体内孔均被砂条磨削后，停止立车花盘以及驱动电机的转动，测量磨削后轴承壳体内孔尺寸，若未磨削到需要的尺寸，计算去除量，继续磨削，直到磨削至需要尺寸。
19.优选地，所述的步骤1中，轴承壳体球面内孔车削加工时在直径方向留0.2mm的加工余量。
20.本发明与现有技术相比产生的有益效果是：
21.1、本发明设计的磨头机构插在轴承的球面内孔中，实现对球面内孔的磨削加工，保证球面内孔的光滑度，同时通过立车本身花盘自转配合磨削装置旋转将轴承壳体球面内孔进行磨削加工，可以大幅提高其表面粗糙度，保证轴承壳体球面内孔及轴瓦体触面积满足机组使用要求，从根本上解决因车削加工球面内孔而导致的粗糙度差的问题。
22.2、本发明可以更换磨头部件尺寸来满足不同尺寸轴承壳体球面内孔磨削加工，更换连接部件可与多种立车组合使用。
23.3、本发明的磨头机构中的砂条与磨头体为可拆卸连接，方便砂条的更换，同时通过磨头体上凹槽与砂条的配合，保证二者之间连接的稳定性，从而保证球面内孔磨削的精度。
附图说明
24.附图作为本技术的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解。
25.图1为本发明的整体结构示意图；
26.图2为磨头体横剖图；
27.图3为砂条组件安装在磨头体上的横剖图；
28.图4为砂条组件安装在磨头体上的纵剖图；
29.图5为磨削装置安装在立车立柱上的结构示意图。
30.附图标记说明：1-磨头体；1-1-凹槽；1-2-减重凹槽；1-3-环形安装槽；1-4-动平衡块；2-砂条；3-压紧块；4-驱动电机；5-主动皮带轮；6-传动皮带；7-被动皮带轮；8-立车立柱；9-中心传动轴；10-上连接板；11-连接部；12-传动壳体；13-端盖；14-螺塞；15-轴承壳体；16-立车花盘。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
32.采用车削加工时球面内孔直径越大，加工后球面内孔粗糙度越难以保证，而球面内孔粗糙度差，无法保证轴瓦体与轴承壳体球面内孔接触面积满足机组运行时的要求，在机组运行时由于轴瓦体与轴承壳体接触面积不符合要求，导致机组运行时轴承位置振动超标，影响机组安全运行，故本技术实施例提供一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置，如图1至图5所示，所述的磨削装置包括驱动机构、磨头机构和连接支撑机构，所述的连接支撑机构安装在立车立柱8上，所述驱动机构的动力输入端安装在立车立柱8上，驱动机构的动力输出端安装在连接支撑机构上，并与磨头机构相连；所述的磨头机构包括磨头体1以及沿磨头体1的圆周方向均匀布置在磨头体1外圆周壁上的若干组砂条组件，所述砂条组件中的砂条2轴向伸出磨头体1的外端面。
33.需要说明的是，本实施例中，所述的驱动机构驱动磨头机构转动，实现磨头机构旋转磨削的功能，磨头机构插在轴承的球面内孔中，实现对球面内孔的磨削加工，保证球面内孔的光滑度，进而保证轴瓦体与轴承壳体球面内孔接触面积满足机组运行时的要求。
34.本实施例中，由于砂条2比较软，磨削有磨损，所以将砂条2稍微伸出磨头体1，防止较硬的磨头体1与工件产生干涉，工件产生磨损。
35.本实施例中，所述磨头体1的尺寸以及砂条组件的数量根据球面内孔的尺寸进行调节，以达到加工要求，本实施例中，所述的砂条组件优选为4组。
36.如图1所示，为了减小磨头体1的重量，在磨头体1的两侧端面上沿着磨头体1的圆周方向均匀开有减重凹槽1-2。
37.如图4所示，所述磨头体1的外端面上同心开有一个环形安装槽1-3，所述的环形安装槽1-3内安装有两个动平衡块1-4。
38.本实施例中，通过动平衡块1-4来保证磨头机构在旋转过程中的稳定性。
39.如图2所示，为了给砂条组件提供安装位置，并方便砂条组件的安装与拆卸，所述磨头体1的外圆周壁上均匀开有若干个凹槽1-1，所述的砂条组件插装在凹槽1-1内。
40.进一步的，所述凹槽1-1的开槽方向与磨头体1的轴线方向相同，凹槽1-1的一端贯穿于磨头体1的前端面，另一端做封闭处理，防止砂条2的轴向窜动。
41.更进一步的，所述凹槽1-1沿磨头体1圆周方向的两侧侧壁倾斜设置，并向内倾斜，形成一个类等腰梯形的凹槽，即凹槽1-1的上开口宽度小于凹槽1-1槽底的宽度，砂条组件的形状与凹槽1-1的形状相配合，保证磨头体1与砂条组件安装的稳定性。
42.更进一步的，所述凹槽1-1的横截面为类弧形，使得安装的所有砂条的曲率与轴承内孔的曲率接近。
43.本实施例中，磨削砂条较软，可以根据轴承壳体内孔进行相对磨削，保证磨削砂条与工件的贴合度，磨削砂条型线绕主轴轴线旋转形成一个球面，保证待磨球面内孔型线加工。
44.如图3所示，所述的砂条组件包括两块砂条2和一块压紧块3，两块所述的砂条2轴向插装在凹槽1-1内，所述的压紧块3设置在两块砂条2之间，并将两块砂条2压紧在凹槽1-1内，所述的压紧块3通过螺钉固定在磨头体1上。
45.需要说明的是，本实施例中，所述砂条2和压紧块3的横截面均为等腰梯形，砂条2宽度方向的两侧侧壁与凹槽1-1两侧倾斜的侧壁相抵接，保证二者之间的间隙接近于零，进而保证在球面内孔磨削的过程中，砂条2与磨头体1连接的稳定性与球面内孔磨削的精度。
46.进一步的，所述砂条2伸出的一端按待磨核电轴承壳体球面内孔曲率进行相同曲率型线加工，用于后续磨削使用。
47.进一步的，所述压紧块3的轴向长度与磨头体1的轴向长度相同。
48.如图5所示，所述的驱动机构包括驱动电机4、主动皮带轮5、传动皮带6、被动皮带轮7和中心传动轴9；所述的驱动电机4安装在立车立柱8上，所述的主动皮带轮5安装在驱动电机4的输出轴上，中心传动轴9轴向转动安装在连接支撑机构上，中心传动轴9的轴线方向与驱动电机4输出轴的轴线方向相同；所述的被动皮带轮7安装在中心传动轴9的一端，所述的磨头体1安装在中心传动轴9的另一端，传动皮带6分别套在主动皮带轮5和被动皮带轮7上并张紧；所述的驱动电机4驱动主动皮带轮5旋转，主动皮带轮5带动传动皮带6转动，传动皮带6带动被动皮带轮7转动，被动皮带轮7带动中心传动轴9转动，中心传动轴9带动磨头体1的转动。
49.进一步的，如图1所示，为了固定磨头体1在中心传动轴9上的位置，所述的中心传动轴9与磨头体1连接的一端沿着轴线方向依次开有台阶和外螺纹，所述磨头体1的中心通孔上开有台阶，磨头体1套在中心传动轴9上并抵接在台阶面上；圆螺母15螺接在中心传动轴9的螺纹段上并抵接在磨头体1的台阶面上，实现磨头体1的固定。
50.进一步的，如图1所示，所述的中心传动轴9与被动皮带轮7连接的一端的端面上开有螺纹孔，被动皮带轮7安装后，将锁紧螺钉拧紧在中心传动轴9上并锁紧被动皮带轮7。
51.本实施例中，所述的磨头体1与中心传动轴9为键连接。
52.如图1所示，所述的连接支撑机构包括上连接板10、连接部11、传动壳体12和两个端盖13，所述的上连接板10通过连接部11与传动壳体12的外圆周壁相连，所述的上连接板10安装在立车立柱8上；所述的中心传动轴9通过轴承水平安装在传动壳体12内，中心传动轴9的两端伸出传动壳体12的两端端口，两个所述的端盖13分别套在中心传动轴9的两端，并分别固定安装在传动壳体12的端口处；所述的中心传动轴9与端盖13之间设置有密封垫
圈13。
53.进一步的，如图1所示，所述的传动壳体12上开有一个注油口，注油口上螺接一个螺塞14。
54.轴承壳体球面内孔磨削装置的安装过程：
55.将两块砂条2装入磨头体1的凹槽1-1内，安装时需保证砂条2斜面与磨头体1的凹槽1-1斜面完全接触，并保证砂条2两侧面对齐，砂条2安装后，将压紧块3压紧在事先装好两块砂条2中间的空余位置处，并拧紧螺钉。重复上述安装步骤，将砂条2和压紧块3安装在剩余三处磨头体的凹槽内，完成磨头机构的安装。磨头机构安装完成后，将砂条按待磨核电轴承壳体球面内孔曲率进行相反弧线加工，并通过低速动平衡机和动平衡块调整磨头部件保证其旋转稳定。将轴承分别套装在中心传动轴9的两端，将套好组件穿入传动壳体12内孔中，将密封垫圈压紧在两侧的端盖内孔凹槽中后，使用螺钉分别将端盖把紧在传动壳体的两端端口处。将传动键分别装入中心传动轴两侧键槽内后，安装被动皮带轮并拧紧锁紧螺钉，将被动皮带轮锁紧。将调整好的磨头机构安装在中心传动轴的另一端，并拧紧圆螺母。通过传动壳体上肋板中心销与连接部件下肋板销孔定位后，将连接螺栓串入传动壳体与连接部件腰形孔中并把紧。将润滑油通过传动壳体下端螺孔注入，注入适量润滑油后，拧紧螺塞。
56.本实施例提供一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔的磨削方法，具体磨削过程如下：
57.步骤1，将车削后的轴承壳体15安装在立车花盘16上并找正，其中轴承壳体15球面内孔车削加工时在直径方向留0.2mm左右的加工余量，采用磨削装置磨削方式去除；
58.步骤2，将立车原刀排拆下，磨削装置中的传动壳体与立车立柱的底部进行连接，根据传动皮带长度，将驱动电机安装固定在立车立柱上的合适位置驱动电机安装后可不拆除，便于后续磨削使用，传动皮带套装在驱动电机的主动皮带轮以及被动皮带轮上并张紧；
59.步骤3，启动立车立柱向z轴负向运动，直至磨头体的中轴线与轴承壳体中心位置重合；
60.步骤4，启动立车立柱向x轴正向运动，直至磨头机构中的砂条与轴承壳体内孔接触，启动立车花盘使得轴承壳体转动，启动磨削装置中的驱动电机使得磨头转动，启动立车立柱向x轴正向运动，使得砂条与轴承壳体球面内孔逐渐靠近并进行磨削；
61.步骤5，当轴承壳体内孔磨削一定宽度时，停止立车花盘以及磨削装置中驱动电机的转动，查看砂条磨损是否均匀，若均匀，继续启动立车花盘及磨削装置中的驱动电机，启动立车立柱向x轴正向继续运动，并逐渐向轴承壳体内孔靠近，当轴承壳体内孔均被砂条磨削后，停止立车花盘以及驱动电机的转动，测量磨削后轴承壳体内孔尺寸，若未磨削到需要的尺寸，计算去除量，继续磨削，直到磨削至需要尺寸。
62.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

技术特征：
1.一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置，其特征在于：它包括驱动机构、磨头机构和连接支撑机构，所述的连接支撑机构安装在立车立柱(8)上，所述驱动机构的动力输入端安装在立车立柱(8)上，驱动机构的动力输出端安装在连接支撑机构上，并与磨头机构相连；所述的磨头机构包括磨头体(1)以及沿磨头体(1)的圆周方向均匀布置在磨头体(1)外圆周壁上的若干组砂条组件，所述砂条组件中的砂条(2)轴向伸出磨头体(1)的外端面。2.根据权利要求1所述的一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置，其特征在于：所述砂条(2)伸出的一端按待磨核电轴承壳体球面内孔曲率进行相同曲率型线加工。3.根据权利要求1所述的一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置，其特征在于：所述磨头体(1)的外端面上同心开有一个环形安装槽(1-3)，所述的环形安装槽(1-3)内安装有两个动平衡块(1-4)。4.根据权利要求3所述的一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置，其特征在于：所述磨头体(1)的外圆周壁上均匀开有若干个凹槽(1-1)，所述的砂条组件插装在凹槽(1-1)内。5.根据权利要求4所述的一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置，其特征在于：所述凹槽(1-1)沿磨头体(1)圆周方向的两侧侧壁倾斜设置，并向内倾斜，形成一个类等腰梯形的凹槽。6.根据权利要求4所述的一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置，其特征在于：所述的砂条组件包括两块砂条(2)和一块压紧块(3)，两块所述的砂条(2)轴向插装在凹槽(1-1)内，所述的压紧块(3)设置在两块砂条(2)之间，并将两块砂条(2)压紧在凹槽(1-1)内，所述的压紧块(3)通过螺钉固定在磨头体(1)上。7.根据权利要求1所述的一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置，其特征在于：所述的驱动机构包括驱动电机(4)、主动皮带轮(5)、传动皮带(6)、被动皮带轮(7)和中心传动轴(9)；所述的驱动电机(4)安装在立车立柱(8)上，所述的主动皮带轮(5)安装在驱动电机(4)的输出轴上，中心传动轴(9)轴向转动安装在连接支撑机构上，中心传动轴(9)的轴线方向与驱动电机(4)输出轴的轴线方向相同；所述的被动皮带轮(7)安装在中心传动轴(9)的一端，所述的磨头体(1)安装在中心传动轴(9)的另一端，传动皮带(6)分别套在主动皮带轮(5)和被动皮带轮(7)上并张紧。8.根据权利要求7所述的一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置，其特征在于：所述的连接支撑机构包括上连接板(10)、连接部(11)、传动壳体(12)和两个端盖(13)，所述的上连接板(10)通过连接部(11)与传动壳体(12)的外圆周壁相连，所述的上连接板(10)安装在立车立柱(8)上；所述的中心传动轴(9)通过轴承水平安装在传动壳体(12)内，中心传动轴(9)的两端伸出传动壳体(12)的两端端口，两个所述的端盖(13)分别套在中心传动轴(9)的两端，并分别固定安装在传动壳体(12)的端口处；所述的中心传动轴(9)与端盖(13)之间设置有密封垫圈(13)。9.一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔的磨削方法，其特征在于：利用权利要求8任意一项所述的一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置进行磨削，具体磨削过程如下：步骤1，将车削后的轴承壳体(15)安装在立车花盘(16)上并找正；步骤2，将磨削装置中的传动壳体与立车立柱的底部进行连接，将驱动电机安装在立车立柱上，传动皮带套装在驱动电机的主动皮带轮以及被动皮带轮上并张紧；
步骤3，启动立车立柱向z轴负向运动，直至磨头体的中轴线与轴承壳体中心位置重合；步骤4，启动立车立柱向x轴正向运动，直至磨头机构中的砂条与轴承壳体内孔接触，启动立车花盘使得轴承壳体转动，启动磨削装置中的驱动电机使得磨头转动，启动立车立柱向x轴正向运动，使得砂条与轴承壳体球面内孔逐渐靠近并进行磨削；步骤5，当轴承壳体内孔磨削一定宽度时，停止立车花盘以及磨削装置中驱动电机的转动，查看砂条磨损是否均匀，若均匀，继续启动立车花盘及磨削装置中的驱动电机，启动立车立柱向x轴正向继续运动，并逐渐向轴承壳体内孔靠近，当轴承壳体内孔均被砂条磨削后，停止立车花盘以及驱动电机的转动，测量磨削后轴承壳体内孔尺寸，若未磨削到需要的尺寸，计算去除量，继续磨削，直到磨削至需要尺寸。10.根据权利要求9所述的一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔的磨削方法，其特征在于：所述的步骤1中，轴承壳体(15)球面内孔车削加工时在直径方向留0.2mm的加工余量。

技术总结
一种核电汽轮机轴承壳体球面内孔磨削装置及磨削方法，属于磨削设备。本发明是为了解决采用车削加工时球面内孔直径越大，加工后球面内孔粗糙度越难以保证，而球面内孔粗糙度差的问题。本发明包括驱动机构、磨头机构和连接支撑机构，所述的连接支撑机构安装在立车立柱上，所述驱动机构的动力输入端安装在立车立柱上，驱动机构的动力输出端安装在连接支撑机构上，并与磨头机构相连；所述的磨头机构包括磨头体以及沿磨头体的圆周方向均匀布置在磨头体外圆周壁上的若干组砂条组件，所述砂条组件中的砂条轴向伸出磨头体的外端面。本发明主要用于轴承壳体球面内孔的加工。用于轴承壳体球面内孔的加工。用于轴承壳体球面内孔的加工。


技术研发人员：姜云涛 张金艳 胡玮 李洪喜 吴雯莉 李文涛 梁祝 李佰涛 刘仁望 孟庆龙 张佳勇 张文龙
受保护的技术使用者：哈电发电设备国家工程研究中心有限公司
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/8/13