CN100457381C - 椭圆蜗壳的大小圆展开及成形方法 - Google Patents

椭圆蜗壳的大小圆展开及成形方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种椭圆蜗壳的大小圆展开及成形方法，包括椭圆蜗壳转换为大小圆的参数计算，下料、成形与装配三步骤，本发明将椭圆按近似椭圆(大小圆)来进行展开，然后按大小圆成形、按大小圆放样进行检查、校形与验收，统一展开与成形，并保证椭圆蜗壳的长半轴、短半轴、座环半径、座环半高等制作尺寸，简化了椭圆蜗壳的制造工艺，缩短了加工工期，提高产品质量。

Description

椭圆蜗壳的大小圆展开及成形方法
技术领域
本发明涉及一种椭圆蜗壳的大小圆展开及成形方法。
背景技术
以往椭圆蜗壳的制作是按椭圆参数方程进行编程展开下料，再按成形母线压制成形，并按椭圆放样进行检查验收。但由于椭圆蜗壳节面型线是变型线，成形时，型线尺寸很难保证，而且随着壳节直径的增大(如石堤电站椭圆蜗壳直径达6米以上，展开的壳节长度达16米，宽度达2.5米)，按成形母线来压制成形就比较费时、费力而且型线尺寸是更难达到椭圆截面制作要求。后来对石堤电站椭圆蜗壳的制作工艺进行了改进，蜗壳进行展开下料后，不按成形母线压制成形，而是按近似椭圆(大小圆)在卷板机上分段倦圆制作的。但是椭圆蜗壳下料是按椭圆参数方程展开下料，成形是按大小圆成形，则形成了展开下料与成形之间工艺制作的不统一。
发明内容
本发明的目的在于统一椭圆蜗壳的展开下料与成形之间的工艺制作。该方法需将椭圆按近似椭圆(大小圆)来进行编程和展开，然后按大小圆成形、按大小圆放样进行检查、校形与验收，统一展开与成形，并保证椭圆蜗壳的长半轴、短半轴、座环半径、座环半高等制作尺寸。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：椭圆蜗壳的大小圆展开及成形方法，它包括以下步骤：
(1)以大小圆展开法推导椭圆蜗壳转换为大小圆的参数表达式：以椭圆蜗壳的长半轴、短半轴、座环半径、中心距等参数推导相应的大小圆的大圆半径、小圆半径、圆弧段包角等参数表达式。
(2)下料、成形：按照参数表达式计算出的数据进行下料，下料后经测量壳节的大小端弦长、最长母线长基本满足下料要求。在满足下料要求的情况下我们可以进行压头、成形。由于是大小圆，其成形就可以按成形数据在倦板机上分段掩圆。在倦板机成形完成后，再按大小圆成形检查数据放实样进行火焰校形；
(3)装配：转换后的大小圆蜗壳仍按常规蜗壳一样装配，要求在蜗壳装配前由操作者按蜗壳单线图在工作平台上划出座环的X、Y十字中心线、内外圆线、壳节最远点半径线以及每一节壳节的截面线，并采用白色油漆作好标记。将所有实样线划好，并将座环找正找平后，即可进行壳节挂装。挂装按图纸、工艺和有关工艺守则执行。
本发明将椭圆按近似椭圆(大小圆)来进行展开，然后按大小圆成形、按大小圆放样进行检查、校形与验收，统一展开与成形，并保证椭圆蜗壳的长半轴、短半轴、座环半径、座环半高等制作尺寸，简化了椭圆蜗壳的制造工艺，缩短了加工工期，提高产品质量。
附图说明
图1标准椭圆蜗壳示图
图2转换后的大小圆蜗壳示图
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明的技术方案：椭圆蜗壳的大小圆展开及成形方法，它包括以下步骤：
(1)以大小圆展开法推导椭圆蜗壳转换为大小圆的参数表达式：以椭圆蜗壳的长半轴、短半轴、座环半径、中心距等参数推导相应的大小圆的大圆半径、小圆半径、圆弧段包角等参数表达式。标准椭圆蜗壳及已知参数如图1所示。转换后的大小圆蜗壳如图2所示，根据计算，转换后的大小圆蜗壳与座环相接触点(如图A点)在大小圆的大半径圆弧段上和小半径圆弧的情况都有。根据接触点A点位置不同，推导计算方法不同；
(2)下料、成形：按照参数表达式计算出的数据进行下料，下料后经测量壳节的大小端弦长、最长母线长基本满足下料要求。在满足下料要求的情况下我们可以进行压头、成形。由于是大小圆，其成形就可以按成形数据在倦板机上分段掩圆。在倦板机成形完成后，再按大小圆成形检查数据放实样进行火焰校形；
(3)装配：转换后的大小圆蜗壳仍按常规蜗壳一样装配，要求在蜗壳装配前由操作者按蜗壳单线图在工作平台上划出座环的X、Y十字中心线、内外圆线、壳节最远点半径线以及每一节壳节的截面线，并采用白色油漆作好标记。将所有实样线划好，并将座环找正找平后，即可进行壳节挂装。挂装按图纸、工艺和有关工艺守则执行。
其中，所述的推导椭圆蜗壳转换为大小圆的参数表达式的方法为：
先假设接触A点在大圆半径上或大小圆切点上(即AB段圆弧内)，然后根据推算结果看是否满足A点在大圆半径上。如果不满足则表示A点在小圆半径上(BC段圆弧内)。先假设接触A点在大圆半径上，经一系列推导计算(过程略)，可推算出参数表达式。(如图1所示)其中，dr表示大圆半径，xr表示小圆半径，R0表示座环半径，H表示座环半径高，L表示中心距，a表示长半轴，b表示短半轴，圆弧段包角分别用s、s1、s3表示。
dr＝H^2+(a-(L-R0))^2/(a-L+R0)/2
s＝atn(H/(dr-a+L-R0))
s1＝atn((b-xr)/(dr-a))
s3＝s1-s
如果s3大于零，故A点在大圆半径内。然后直接可以推算出小圆半径，以图1中参数数值来计算，算出后的大小圆参数如转换的大小圆蜗壳示图2所示。如果算出的s3小于零，则表示大小圆蜗壳与座环相接触点(A点)在小圆弧内，如在小圆弧内就先推算出小圆半径，然后再推算其它的大圆半径、各圆弧段包角等参数，推算的参数表达式如下：
xr＝((b-H)^2+(L-R0)^2)/(b-H)/2
dr＝(a^2+b^2-2*a*xr)/(2*a-2*xr)
s1＝atn((b-xr)/(dr-a))
s2＝p/2-s1+atn((R0-L)/(xr-b+H))
s3＝atn(H/(dr-a+R0-L))-s1。

Claims (2)

1、椭圆蜗壳的大小圆展开及成形方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)以椭圆蜗壳的长半轴、短半轴、座环半径、中心距参数推导相应的大小圆的大圆半径、小圆半径、圆弧段包角参数表达式；
(2)下料、成形：按照参数表达式计算出的数据进行下料，在满足下料要求的情况下进行压头、成形；
(3)装配：转换后的大小圆蜗壳仍按常规蜗壳一样装配，要求在蜗壳装配前由操作者按蜗壳单线图在工作平台上划出座环的十字中心线、内外圆线、壳节最远点半径线以及每一节壳节的截面线，并采用白色油漆作好标记，将所有实样线划好，并将座环找正找平后，即可进行壳节挂装。
2、根据权利要求1所述的椭圆蜗壳的大小圆展开及成形方法，其特征在于：所述的成形是在倦板机上分段掩圆，成形完成后，再按大小圆成形检查数据放实样进行火焰校形。
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利用空间展开技术实现水轮机蜗壳的数控切割. 武勇，刘大江.沈阳工业大学学报，第23卷第4期. 2001
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