汽轮机转子枞树型轮槽切削工艺及刀具研究

发布时间：2020-03-28 00:51

【摘要】：随着电力能源成为工业的重要支柱,世界各国相继发展电力工业,汽轮机发电机组具有发电功率大、运行平稳等特点,对我国电力发展有着重大意义。枞树型轮槽属于汽轮机转子低压级末段难加工轮槽,长期处于交变载荷及热应力等恶劣状态下运行,型线复杂且精度高,轮槽的加工质量直接决定汽轮机的寿命与性能。因此,枞树型轮槽铣削加工研究成为热点。由于传统工艺无法满足圆弧形轮槽,并且转子主轴材料采用新材料,其加工性能较差,加工时轮槽内积累热量高,加工难度大。因此,选择新的切削工艺和保证刀具的加工精度是确保轮槽加工质量的关键。本文阐明了金属切削原理以及有限元理论,提出了两种枞树型轮槽铣削工艺方案和铣刀涂层方案,通过分析研究轮槽的结构和材料等因素对工序进行分配,根据多项重要指标比较选择合理的工艺方案。研究了新型转子钢铣削加工的材料本构模型以及热-力耦合模型。通过数值模拟建立两种涂层方案下铣削模型、网格细化模型、铣刀摩擦磨损模型、导热模型和重要参数的选取与设定,基于数值模拟的结果进行分析,选择了合适的涂层方案。简述了轮槽铣刀的磨损与耐用度,以铣刀磨损量作为优化目标,铣削参数及摩擦系数等作为水平因素,设计正交试验方,采用合理的分析方法,得到最优组。通过等效转化,着重研究二维模型中刀具几何角度对加工的影响,指导刀具设计。最后结合企业试验,对铣刀涂层进行制备,采用Ingersoll整体机床对枞树型轮槽进行铣削试验,观测刀具磨损形态,通过对数值模拟以及试验结果进行比较,判断切削仿真结果的可靠性。
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发电装机容量,全口径

第 1 章绪论研究背景工业化进程的不断推进，能源已经成为人类文明发展的重要支柱，要的物质保障。工业化浪潮促进世界经济迅速增长，扩大新兴工业求。发展能源工业是将电力作为基石，因而电力越来越被人们所重和电力消费提出了有关环境的库兹尼茨曲线，如何能高效地产生程度上的预防环境的污染问题已经占据重要地位[1]。世界各国相继业，利用资源优势建设电站。汽轮机机组是火力发电站和核能电站的、运行平稳、转化率高、单位消耗功率低以及运行寿命长等优点，。从八十年代开始我国引进美国全套汽轮机机组技术，并大力发展电起，，全国发电装机容量为 3.19 亿千瓦，到 2016 年末，全国发电装瓦，同比增长 80.54%，而其中火电和核电合计占总发电容量的 69数据表明，我国电站建设规模和电力生产能力都有大幅度提升。

进出口情况,汽轮机

第 2 页上海应用技术大学硕士学位论文和 1.2（b）所示，2015-2017 年中国汽轮机出口数量先增再减，进口数逐年增加，出口数量在 3420～4420 万台之间，是进口数量的 2～3 倍，这体现出国内汽轮机生产需求量之大。汽轮机是一种将蒸汽热能转化为机械能的机械设备，而汽轮机转子正是实现完整转化过程的关键部件。超超临界汽轮机转子的工作环境极其恶劣，长期处于 26MPa 和600℃的高温高压环境下，转子在进行能量转换时需要承受高速转动带来的离心力。因此，转子的加工质量直接导致汽轮机能量转化的效率、转子的使用寿命以及停机维护所带来的费用等综合问题[3]。转子是大型锻造件，主轴与叶片则通过轮槽配合连接，转子主轴的末级、次末级多采用枞树型轮槽。轮槽加工是转子加工中的难点，枞树型轮槽属于复杂型线，加工时难度更大。
【学位授予单位】：上海应用技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG54;TM311

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