大型水泵转轮加工工艺

摘 要：文章介绍了牛栏江-滇池补水工程水泵转轮的结构和加工特点。主要针对转轮加工中的典型问题及用数控机床检查和测量转轮进、出水边叶轮直径尺寸的工艺方法，转轮两次静平衡的特点及调整中心精车转轮去除转轮残余不平衡力矩的工艺方法。

关键词：转轮；机床测量；工艺方法；静平衡

1 前言

牛栏江-滇池补水工程项目装有4台21.4MW水泵机组，为目前亚洲最大的水泵机组。项目建成后重点向滇池补充生态水，改善滇池水环境，在昆明发生水危机时，提供城市生活及工业用水。机组转轮结构特殊，按以往的加工制造经验，很难保证转轮部分关键技术要求，因此，需要采取有效的工艺措施，以保证转轮加工的质量。

2 转轮主要技术参数

3 转轮结构特点及加工难点

3.1 转轮叶片流道长，上冠与下环开口尺寸较小，焊接可达性不佳。

3.2 叶轮直径（转轮进、出水边截面线对应直径尺寸）的保证。

3.3 转轮配重空间的确定及残余不平衡力矩的保证。

4 加工方案

针对转轮焊接变形遗留的问题和加工难点，前期及加工过程中经过多次研究与实践，最终完全达到设计要求，保证了产品质量，具体如下：

4.1 转轮装焊后变形问题的解决

由于转轮叶片流道长，上冠与下环开口尺寸较小，强度较差，焊接可达性不佳等原因。转轮焊接后上冠上平面平面度较差，高低点差值达4.8mm左右，上冠与下环间开口尺寸很难满足设计公差（0.30mm）要求，以上问题只能留在加工序中来解决。后序采用如下工艺方法进行加工：

（1）对转轮进行全面划检，确定上冠梳齿与下环下平面的加工余量后，经过计算在保证上冠强度的前提下对上冠上平面进行加工见平处理，后序铲磨序中又对其进行了全面的修磨、抛光处理。

（2）针对转轮焊接后实际开口偏大及公差要求较高的问题，先按高宽1：15的比例对开口内侧进行长焊，上车床在外圆处车5mm宽基准面，由铲磨对里侧长焊区域进行粗磨，钳工用砂轮机进行精磨、抛光。

通过以上工艺方法很好的保证了上冠的平面度，以及转轮开口尺寸，同时也提高了产品的外观质量。

4.2 叶轮直径的保证

由于叶轮出水边直径尺寸（如图3：C1、C2、C3基准点对应叶片边缘直径尺寸）关系到泵的扬程，为重要技术参数，直径偏小就意味着泵的扬程不够，但是此转轮为9叶片，直径尺寸无法直接用尺测量。因此采用如下方法配合机床进行测量并修复：

（1）转轮上数控立车在下环外圆车测尺圆，利用百分表测叶片截面线点到测尺圆的尺寸、根据测尺圆尺寸计算出叶轮进、出水边直径尺寸，测量后叶轮出水边直径尺寸普遍偏小（5～9）mm。

（2）针对直径尺寸偏小的问题，经过多次研究、论证，对叶片出水边外圆处长焊，铲磨利用叶片头部型线样板进行修磨、抛光，修磨后上数控立车进行复测，反复长焊、修磨后完全满足了设计±2mm的公差要求。

4.3 转轮配重空间的确定及残余不平衡力矩的保证

由于转轮没有内腔，无放置配重物的空间，转轮残余不平衡力矩仅为2.5Nm，按以往的工艺方法：转轮粗车粗镗精车精镗静平衡进行转轮加工，如果最后转轮不平衡力矩较大，容易出现不平衡力矩无法消除的现象。因此，该转轮采用的工艺方法为：转轮粗车粗镗粗平衡调整转轮中心精车精镗精平衡。采用转轮增加一次静平衡和调整中心重新加工转轮的工艺方法，能有效的保证转轮加工后残余不平衡力矩符合设计要求。

转轮第一次平衡后，残余不平衡力矩为90Nm，采用重新确定转轮中心的方法进行精加工转轮，加工后再次平衡，残余不平衡力矩为9.2Nm，不平衡力矩降为约原来十分之一，作用非常明显。调整转轮中心的作用是将转轮的重心进行偏移，消除转轮一部分偏心重量，减少转轮残余不平衡力矩。

转轮第二次平衡（图5）后，在转轮下环下平面处钻孔，采用去除重量的方法，去除转轮重点位置的重量。

通过以上转轮调整中心配车及去除重量的工艺方法加工转轮，转轮平衡后残余不平衡力矩为2.1Nm，符合图纸残余不平衡力矩最大2.5Nm的要求。

5 结束语

滇池补水工程水泵转轮的制造，完全达到了设计要求和业主的验收标准。转轮加工采用的工艺方法填补了我公司及国内大型水泵转轮加工制造的技术空白，为以后此类机组的生产积累了技术储备，提供了大量实际生产经验。