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降溫水簾_興建的“世界風機博覽園”位于張北西部滿井地區(qū)動葉可

近日,河北省張北縣政府與中國大唐集團新能源股份有限公司、中電普瑞張北風電研究檢測有限公司簽訂了風電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略合作開發(fā)協(xié)議書,總投資約11億元的“一園一館三中心”項目正式落戶張北。

  據(jù)了解,由大唐集團新能源股份有限公司投資10億元人民幣興建的“世界風機博覽園”位于張北西部滿井地區(qū),總規(guī)模約10萬千瓦,規(guī)劃擬建50個左右的風機機位,預(yù)計2016年底前建設(shè)完成。入園風機優(yōu)先采用國家風機研究檢測中心試驗基地檢測后的風機,并為風機制造商提供風機掛網(wǎng)試運行、長期運行檢測和考核服務(wù)。同時,投資1億元配套建設(shè)新能源科技館和高水平、高科技含量的運行考核、研發(fā)、培訓中心,降溫水簾,使其與國家風光儲輸示范項目、國家風機研究檢測中心相得益彰,形成集新能源科研示范、檢測認證、科普教育培訓為一體的張北新能源產(chǎn)業(yè)科技研發(fā)中心。

  目前,“一園一館三中心”已完成區(qū)域選址,相關(guān)單位正在進行規(guī)劃設(shè)計、注冊公司、辦理前期手續(xù)等工作。
排煙風機 屋頂風機



摘要:本文對地鐵、礦井、電站等領(lǐng)域應(yīng)用的動葉可調(diào)軸流通風機輪轂零件軸孔(與軸之間采用帶鍵過渡配合性質(zhì))的加工,提出并實施了一種新的以車床代替磨床的工藝方法。該方法解決了輪轂零件外形尺寸偏大,軸孔加工部位結(jié)構(gòu)尺寸;精度要求高并且為非連續(xù)加工表面的技術(shù)難點。為類似特殊異形工件的精確加工,提供了一個新的工藝借鑒。能使企業(yè)以低投資,制造高技術(shù)含量、高質(zhì)量、高回報的產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞:機械加工;異形零件;以車代磨;輪轂軸孔

0 引言
  以往國產(chǎn)單或雙級軸流通風機均為定子靜葉固定或靜葉可調(diào)。為了提高風機的性能和效率,使其具有較寬闊的工作區(qū)域,沈鼓集團從丹麥引進了動葉可調(diào)系列軸流通風機,其技術(shù)含量較高和應(yīng)用前景廣闊。
  該風機在制造過程中遇到了重要部件轉(zhuǎn)子輪轂的軸孔加工精度和表面質(zhì)量長期處于不穩(wěn)定狀態(tài)和零部件回用的問題。鑒于產(chǎn)品的重要性和市場需求,我們提出并實施了一種新的以車床代替磨床的工藝方法,使問題得以解決。
1 問題的提出
  該系列風機共有九種規(guī)格,見表1。
  表1給出了其主要特征尺寸和軸孔徑、軸孔長、精度、粗糙度要求等與加工相關(guān)的信息。
  零件外形結(jié)構(gòu)與加工部位尺寸見圖1。


  由圖1可知,工件為焊接組成的結(jié)構(gòu)件,外徑尺寸大并且為對稱球缺形狀,球缺體外表面與內(nèi)壁間有若干動葉安裝孔。由波狀腹板把外廓對稱球缺體與軸孔件組立焊接起來,而中間軸孔直徑相對較小,因配合性質(zhì)決定了尺寸精度、形狀和位置精度要求高、粗糙度Ra值要求較小,并且輪轂與軸采用過渡配合加鍵聯(lián)接傳遞功率和扭矩。由表1可以看出除QT和16Mn材料,其它材料的切削性能均不佳。此類零件的機械切削加工有一定難度。
  根據(jù)工件形狀、尺寸、軸孔的加工安排立式車床加工是合適的。
  原工藝過程為:半精加工→精車前找正→精車外形和軸孔→插床加工鍵槽→鏜床分別加工動葉安裝及調(diào)整孔→粗找平衡→安裝動葉及調(diào)整裝置→精找動平衡→做標記拆分動葉和調(diào)整裝置→總裝車間。
  對內(nèi)孔部位的加工,因零件外形尺寸大,立車難以靠提高切削速度達到Ra=1.6的要求;采用光刀車削又必須滿足以下條件才能獲得良好效果。
  a) 優(yōu)良的刀具(一般為整體高速鋼刀具,由操作者刃磨);
  b) 足夠并且合適的切削液;
  c) 適當?shù)那邢饔昧浚?br>  d) 方便的觀察和必要的工藝加工參數(shù)調(diào)整。
  但輪轂軸孔中心線必須與立車工作臺的中心線重合,而外徑尺寸大、孔徑相對。痪纫蟾、孔長又比較大,這為操作者實施上述內(nèi)容增加了許多困難。這些不利因素造成孔的粗糙度值介于Ra=(3.2~6.4)之間,大多數(shù)偏向于Ra=3.2。一旦孔徑接近下限尺寸,操作者無法再光一刀(過渡配合的公差帶很窄),只好用拋光砂輪修整。這對形位公差又產(chǎn)生不良影響。因而孔的表面粗糙度和形位公差均不符合圖紙的要求。
  從上述工藝過程不難看出,車間負壓風機,孔精加工后轉(zhuǎn)去加工鍵槽,破壞了孔的形狀和位置精度,也必然給總裝帶去困難。但是為了保證孔在立車的精加工又必須先車而后插鍵槽。正是這些因素造成該件孔部合格率不足5%。
2 問題的分析
  過渡配合是介于過盈配合與間隙配合之間的一種配合。這種配合類型的公差帶范圍很窄,是加工精度中尺寸和表面質(zhì)量控制的難點。
  如果尺寸精度控制不好將產(chǎn)生間隙或者過盈不是大就是小的情況。這都是該部件不允許發(fā)生的現(xiàn)象。因為輪轂是轉(zhuǎn)子葉片與軸相連接的中間體。產(chǎn)品性能、轉(zhuǎn)子質(zhì)量都需要輪轂的精度來保證。
  粗糙度對配合性質(zhì)有影響,對間隙配合而言,表面粗糙輪廓的峰頂磨損后,通風系統(tǒng),配合間隙迅速增大;對過盈配合而言,粗糙表面的波峰被擠平,就減少了實際有效過盈量,降低了零件間的連接強度。
  粗糙度還對接觸剛度有影響,粗糙不光的兩個表面接觸,實際接觸面積只是理想接觸面積的一部分,這些先接觸的峰頂單位面積壓力增大,外力作用下,極易產(chǎn)生變形(彈性和塑性變形),這種接觸變形是影響工程剛度的一個不可忽視的因素。
  粗糙度數(shù)值大,因微觀波谷內(nèi)存有間隙,零件易腐蝕;粗糙度數(shù)值小表面光滑,可以提高零件的抗腐蝕能力。
  綜上所述,可以看出對于過渡配合的零件,其粗糙度對產(chǎn)品質(zhì)量的影響是不能忽視的。尤其是這種過渡配合的輪轂,必須采取有效措施使問題徹底解決。
3 問題解決的初步設(shè)想
  根據(jù)以上分析,設(shè)想了以下幾種解決問題的方案,并對各方案逐一進行了分析研究,從中優(yōu)選出一個經(jīng)濟可行的方案。
  1) 購置一臺大型立式萬能磨床,零件尺寸精度和表面質(zhì)量問題都可以迎刃而解,但一臺這樣的設(shè)備至少需人民幣2 000多萬元。而且國內(nèi)沒有成型產(chǎn)品可購,因為只是零件的形狀特殊才產(chǎn)生這樣一種結(jié)果。進口設(shè)備得不償失;
  2) 購置一臺中大型立式數(shù)控車床要求附加磨削裝置。零件尺寸精度和表面質(zhì)量問題也可以得到解決,但這樣一臺設(shè)備至少需人民幣1 700萬元。而且國內(nèi)產(chǎn)品處于研發(fā)試制期沒形成商品化產(chǎn)品。而進口設(shè)備也得不償失;
  3) 利用已有數(shù)控立車配置相應(yīng)工藝裝備,購置電主軸(安裝磨輪)。實現(xiàn)車、磨同臺設(shè)備一次裝夾完成孔的加工。目前,數(shù)控加工設(shè)備不論進口還是國產(chǎn),其分辨率均為0.001mm;最小步進可達到0.005~0.01mm。而進口機床可達0.001mm;
  4) 利用已有普通立車配置相應(yīng)工藝裝備,購置電主軸(安裝磨輪)。實現(xiàn)車、磨同臺設(shè)備一次裝夾完成孔的加工。但普通立車進給和上刀裝置均由進給齒輪箱經(jīng)若干次變速傳給絲杠,進而拖動進給刀架運動或采用機械式刻度盤完成上刀,這都很難保證零件加工的準確性。
4 方案優(yōu)選及實施
4.1 方案優(yōu)選

  上述四個方案中選取了方案三。因為就輪轂零件尺寸精度和表面質(zhì)量而言,數(shù)控立式車床完全可以保證。數(shù)控設(shè)備的分辨率和最小步進指標都遠小于零件精度要求;數(shù)控設(shè)備的進給傳動機構(gòu)是帶有雙向預(yù)緊機構(gòu)的滾珠絲杠,其反向間隙不大于0.005mm;其進給驅(qū)動原件為伺服步進電機,可直接驅(qū)動滾珠絲杠減少了中間環(huán)節(jié)的傳動誤差,并且數(shù)控機床各基礎(chǔ)元件均有很好的剛性,能保證設(shè)備的定位精度和重復(fù)定位精度。這些是普通機床不能相比的。
用現(xiàn)有數(shù)控立式車床只要不多于7萬元人民幣配置電主軸磨輪、變頻器和自制與機床連接的工藝裝備即可完成工藝裝備的全部配置。與購置新設(shè)備相比至少可節(jié)約千萬元的投資。
4.2 方案實施的準備
  1) 首先選定最大回轉(zhuǎn)直徑不小于2 300mm的數(shù)控立車作為實施以車代磨的基礎(chǔ)設(shè)備。
  2) 購置用于安裝磨輪的電主軸(選用洛陽軸承研究所制造的DZ24W型電主軸。
  3) 由軸研所配套選擇的UFDO55a43B型變頻調(diào)速器。
  4) 自制連接體一套。
  5) 電磨頭內(nèi)冷卻工程一套。(一個揚程5m的電動水泵;30L容積的水箱,進出水管共計20m)
  上述4.2.1~4.2.5項總價不超過7萬元人民幣。
4.3 方案實施的過程
4.3.1 電主軸技術(shù)參數(shù)及示意圖,見圖2。
  徑向跳動:0.003mm
  軸竄:0.002mm
  功率:1.7~4.5kW
  最高轉(zhuǎn)速:10 000r/min


  D=130mm d=80mm L=150mm l=320mm
  調(diào)速變頻器:UFDO55a43B型
4.3.2 砂輪選擇
  磨料為白剛玉60號粒度平砂輪;牌號 P100X20X20
4.3.3 零件選擇
  表1中規(guī)格:SΦ=1 120mm 材料:A3
  孔徑:Φ128H6+0.0250
  孔長:180mm
     磨削余量:0.10~0.16mm(單邊余量)
4.3.4 磨削工藝參數(shù)
  砂輪線速度:20~27m/s(采用干磨削方式)
  每次磨削深度:0.005~0.02mm
  工件轉(zhuǎn)速:10r/min(即立車工作臺轉(zhuǎn)速)
  工件每轉(zhuǎn)砂輪進給:4~6mm
4.3.5 加工效果
  磨削后實際尺寸:Φ128.01
  形位公差:孔的不柱度、不圓柱度,用百分表測得,其值幾乎為零。
  孔的軸線與基準端面垂直度:兩個表面一次裝夾完成,其值幾乎為零。
  粗糙度:軸孔表面輪廓的平均算術(shù)偏差值(Ra): 0.4≤Ra<0.8
  由4.3.5加工效果不難可以看出:其尺寸精度控制在H6的中線;粗糙度降低兩個等級; 由于采用磨削幾何精度提高了一個等級;最明顯的效果指標表現(xiàn)在粗糙度由100%的回用率變?yōu)?00%的優(yōu)質(zhì)合格率。
5 工藝過程的變化及需要注意的幾個問題
5.1 工藝優(yōu)化
  原工藝過程為:半精加工→精車前找正→精車外形和軸孔→插床加工鍵槽→鏜床分別加工動葉安裝及調(diào)整孔→粗找平衡→安裝動葉及調(diào)整裝置→精找動平衡→做標記拆分動葉和調(diào)整裝置→總裝車間
  現(xiàn)工藝過程為:半精加工→插床加工鍵槽→磨削前找正→磨削加工→轉(zhuǎn)鏜床分別加工動葉安裝及調(diào)整孔→粗找平衡→安裝動葉及調(diào)整裝置→精找動平衡→做標記拆分動葉和調(diào)整裝置→總裝車間
  兩種工藝過程最大的工藝變化是:前者是精車外形和軸孔后,插床加工鍵槽這樣孔的精度被破壞,必然給裝配帶去麻煩。后者是半精加工后,插床進行加工鍵槽,因軸孔留有磨削余量插削不會對精加工產(chǎn)生影響;這樣即避免了最終軸孔的精度被破壞,也排除了車削加工中的困難和不利因素。軸孔粗糙度由100%的回用率變?yōu)?00%的優(yōu)質(zhì)合格率。
5.2 車床磨削特殊控制因素
5.2.1 及時修整砂輪,砂輪上不應(yīng)沾有油污,修整砂輪直至砂輪磨削面無沙粒不勻,沒有可見非砂粒物質(zhì)為止。
5.2.2 如果設(shè)備具有冷卻循環(huán)裝置可使用磨削冷卻液,這樣可以增加砂輪線速度提高磨削質(zhì)量。
5.2.3 沒有數(shù)控設(shè)

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