CN108443450B - 一种液力偶合器用转子的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种液力偶合器用转子及其生产方法,它包括内法兰盘、环形涡轮腔、叶片、外法兰盘,内法兰盘与环形涡轮腔为一体式连接,叶片与环形涡轮腔为焊接,外法兰盘与环形涡轮腔焊接,环形涡轮腔模锻成型,内法兰盘、环形涡轮腔、叶片、外法兰盘选用不锈钢材质,生产方法包括选材、初步整形、模锻造型、环形涡轮腔成型处理、焊接叶片的步骤,改变了传统转子的结构连接方式,减少了生产工艺对环境的污染危害,降低能耗,通过本方法获得的液力偶合器转子光滑平整度好,结构规整,精度高,材料提升空间大,转子的可修复,极大的降低了生产成本,节约能源。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿、矿山刮板机及破碎机用液力偶合器技术领域,具体为液力偶合器用转子的生产方法。
背景技术
目前市场上销售的液力偶合器转子一般采用Cu、Al、Mg等有色金属通过精密铸造的方获得,合金中含有大量的有色金属单质和Si、C、S、P等元素及其相互之间形成的二元、三元、四元等合金,由于含有色金属较多,易于形成对环境有害的物质,发达国家已经很少使用;以上金属合金通过精密铸造而成形,需要复杂的铸造模具,大型熔炉,脱氧剂及脱氧设备,热处理设备,制作工艺复杂并且难于控制,工件极易形成砂眼、气孔、裂纹等铸造缺陷,而且能耗高,占地面积较大;合金形成后,由于要获得合适的抗拉强度,屈服强度,延伸率,硬度,因此对合金中各元素所占比例要求极为严格,铸造过程中加入的顺序、温度及时间都有严格的要求,铸造质量很难得到有效的控制及保证,操作稍有偏差,将使整个铸造过程前功尽弃;所获得的CuAl合金液力偶合器转子,由于叶片较薄,叶处厚度只有5mm,数量较多,泵轮有46个叶片,涡轮有45个叶片,叶片在圆周方向上必须均布,这样动平衡较好,对介质的冲击较低,然而铸造过程很难做到叶片的均布及厚度均匀;铸造成形后如果叶片部位存在缺陷,整个部件只有报废;制做的转子由于采用CuAl合金,材料本身的可修复性低,一但成形或损坏,很难修复;现有铸造成型的转子,受铸造工艺影响,表面粗糙无法达到光滑平整,叶片之间间隙小,处理加工困难,曲线平滑性降低,对工作介质的摩擦力也变大,这样既影响转子的运转平稳性,也使工作介质更容易生热,能耗相对较高;受铸造生产工艺的影响,转子的材质性能提升空间有限。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种液力偶合器用转子及其生产方法,改变了转子的结构连接方式,减少了生产工艺对环境的污染危害,降低能耗,通过本方法获得的液力偶合器转子光滑平整度好,结构规整,精度高,材料提升空间大,转子的可修复,极大的降低了生产成本,节约能源。
为实现上述发明目的,本发明所采取的技术方案为:
一种液力偶合器用转子,它包括内法兰盘、环形涡轮腔、叶片、外法兰盘,内法兰盘与环形涡轮腔为一体式连接,叶片与环形涡轮腔为焊接,外法兰盘与环形涡轮腔焊接,所述的环形涡轮腔模锻成型,所述的内法兰盘、环形涡轮腔、叶片、外法兰盘选用不锈钢材质。
一种液力偶合器用转子的生产方法:它包括以下步骤:
1.选材:选取30408不锈钢板;
2.初步整形:对选取的板材进行初步加工,使其各部位的厚度大于等于后期成型产品尺寸,便于后续模锻造型:
①用等离子切割设备将不锈钢板做成圆形板, 采用水下等离子切割机将选用的不锈钢钢板(S30408)下料成形,内径留有加工余量,转子的外径按腔形曲线展开后计算所得,内径经机械加工处理,冲压成形时可以保证有效成形;
②采用车床设备去除多余的厚度,采用大型卧式车床对步骤①下料后的圆环进行机械加工处理,按转子腔形设计要求计算出冲压后需要减薄及增厚的部位,车床加工后留出变形量,保证冲压成形后各部位有足够的加工余量,保证腔形曲面全部加工后,可以得到平滑的过渡曲线,从而有效减小对传递介质的磨擦力;
通过设计冲压模具后试模得出,待加工件Φ285mm尺寸以内部分减薄较为严重,则加工后的圆环必须留有足够的拉伸量;
进一步地,在加工件的内部减薄部位可以施焊一层5mm厚度层,使其拉伸后达到同样的效果;
3.模锻造型:
①将初步整形后的板材在台车炉内加热至熔融状态,具体加热温度为1100℃;
②通过模锻设备将熔融状态的板材模锻成型,该步骤主要是对环形涡轮腔造型;
③冷却至450-520℃,得到模锻后的成型转子锻坯;
4.环形涡轮腔成型处理:
通过数控机床对环形涡轮腔进行精确平滑切削,使其环形涡轮腔的内弧度达到设计尺寸要求,通过圆盘固定夹具将模锻后的造型产品固定,旋转固定夹具,通过平滑切削方式,对环形涡轮腔内的多段弧进行修正;
5.焊接叶片:
①加工叶片,使其尺寸符合转子环形内腔的弧度;
②焊接,将转子固定,通过焊接工装将叶片一一焊接;
具体的操作过程:所述的焊接工装包括固定转板、叶片压紧装置,通过锁紧螺母将转子压紧在焊接工装的固定转板上;将叶片置于泵轮或涡轮环形蜗轮腔的内腔内,使叶片与环形蜗轮内腔紧密接合,通过叶片压紧装置压紧并固定叶片,对叶片加以焊接;当焊接完一片后,转动固定转板,约180度来焊接泵轮U形环另一侧叶片,这样使环形蜗轮腔内的叶片进行逐个对称焊接,减少焊接变形;以此类推使整个泵轮或涡轮焊接完成;
进一步地,偶数叶片数的泵轮或蜗轮,叶片焊接时,焊接完一片后,旋转固定转板180度对焊第二片,奇数叶片数的蜗轮或泵轮,旋转固定转板180度后偏移(180度/奇数)角度后对焊第二片叶片;
6.去应力:
具体的操作过程:井式炉400度-500度去应力;或常温下,自然时效半年以上。
7.精加工:
人工去焊渣;数控车削中心按图纸精度加工;立式加工中心用球形刀清扫焊缝至光滑圆润。
本发明的有益效果为:改变了转子的涡轮内腔结构与叶片的连接方式及生产方法,打破了传统的蜗轮转子的生产工艺,环保。
(1)提高了制件的成功率,可满足不同腔形、叶片数的设计需求,无须大量模具,加工方式灵活,降低了生产成本,节约能源;
(2)光滑度以及产品外形精度上,尤其是环形涡轮腔的曲面更平滑,对工作介质的摩擦力更小,减少了流体的紊流,这样既增加了腔形的深度和最大直径,提高了传动功率,也减小了对工作介质的摩擦力,更好的控制了介质的流动,能耗低,并提高了偶合器的传动功率;
(3)材质选用304不锈钢,好处,可以选用铸造工艺无法实现的材质,使得转子的强度等性能有很大的提升空间,使高转速耦合器的制造成为可能。
(4)产品可修复,尤其是转子叶片的问题,可重新补修,不存在废品率。
(5)涡轮以水为介质时,不锈钢材质及其光洁度,可以保证涡轮永不结垢!大大提高了耦合器的动力传递效率。
附图说明
图1为本发明实施例液力偶合器用转子结构示意图;
图2为焊接工装结构示意图。
具体实施方式
如附图所示的一种液力偶合器用转子,它包括内法兰盘1、环形涡轮腔2、叶片3、外法兰盘4,内法兰盘1与环形涡轮腔2为一体式连接,由一整块的圆板材料加工制成,叶片3与环形涡轮腔2为焊接,外法兰盘4与环形涡轮腔2焊接,所述的环形涡轮腔2模锻成型,所述的内法兰盘1、环形涡轮腔2、叶片3、外法兰盘4选用不锈钢材质。
一种液力偶合器用转子的生产方法:它包括以下步骤:
1.选材:选取30408不锈钢板;
2.初步整形:对选取的板材进行初步加工,使其各部位的厚度大于等于后期成型产品尺寸,便于后续模锻造型:
①用等离子切割设备将不锈钢板做成圆形板, 采用水下等离子切割机将选用的不锈钢钢板(S30408)下料成形,中心作孔成圆环,内径留有加工余量,圆环转子的外径按腔形曲线展开后计算所得,内径经机械加工处理,冲压成形时可以保证有效成形;
②采用车床设备去除多余的厚度,采用大型卧式车床对步骤①下料后的圆环进行机械加工处理,按转子腔形设计要求计算出冲压后需要减薄及增厚的部位,车床加工后留出变形量,保证冲压成形后各部位有足够的加工余量,保证腔形曲面全部加工后,可以得到平滑的过渡曲线,从而有效减小对传递介质的磨擦力;
具体实施时,通过设计冲压模具后试模得出,待加工件Φ285mm尺寸以内部分减薄较为严重,则加工后的圆环必须留有足够的拉伸量。
进一步地,在加工件的内部减薄部位可以施焊一层5mm厚度层,使其拉伸后达到同样的效果。
3.模锻造型:
①将初步整形后的板材在台车炉内加热至熔融状态,具体加热温度为1100℃;
②通过模锻设备将熔融状态的板材模锻成型,该步骤主要是对环形涡轮腔造型;
③冷却至500℃,得到模锻后的成型转子锻坯。
4.环形涡轮腔成型处理:
通过数控机床对环形涡轮腔进行精确平滑切削,使其环形涡轮腔的内弧度达到设计尺寸要求,通过圆盘固定夹具将模锻后的造型产品固定,旋转固定夹具,通过平滑切削方式,对环形涡轮腔内的多段弧进行修正。
5.焊接叶片:
①加工叶片,使其尺寸符合转子环形内腔的弧度;
②焊接,将转子固定,通过焊接工装将叶片一一焊接。
具体的操作过程:所述的焊接工装如图2所示,包括固定转板5、叶片压紧装置,通过锁紧螺母将转子压紧在焊接工装的固定转板5上;将叶片3置于泵轮或涡轮转子环形蜗轮腔2的内腔内,使叶片3与环形蜗轮内腔2紧密接合,通过叶片压紧装置压紧并固定叶片3,对叶片3加以焊接;当焊接完一片后,转动固定转板5,约180度来焊接泵轮转子环形蜗轮腔2另一侧叶片,这样使环形蜗轮腔2内的叶片进行逐个对称焊接,减少焊接变形;以此类推使整个泵轮或涡轮焊接完成;
进一步地,偶数叶片数的泵轮或蜗轮,叶片焊接时,焊接完一片后,旋转固定转板180度对焊第二片,奇数叶片数的蜗轮或泵轮,旋转固定转板180度后偏移(180度/奇数)角度后对焊第二片叶片;
所述的焊接工装还包括底板7、底板中心设置有竖向固定轴9,固定转板5通过轴承套接在固定轴9***,固定转板5通过轴承与底板7滑动转动连接,固定转板5通过定位止口与液力偶合器用转子卡接,固定轴9上设置有活动臂10,活动臂10与固定轴9顶端竖向铰接,活动臂10端部设置有锁紧板11,锁紧板11可固定夹持叶片3,定位转板5可通过锁紧装置与底板7固定连接,活动臂、锁紧板构成叶片压紧装置;锁紧板11上设置有锁紧螺栓,锁紧板11通过锁紧螺栓固定叶片与锁紧板11的连接;锁紧板11包括固定板和活动板,固定板通过缩进螺栓与活动板固定连接,叶片夹持在活动板和固定板之间;所述的定位转板外圈设置有定位孔,定位孔通过定位螺栓与底板固定连接,定位孔为均匀分布的两圈,定位螺栓为四个。
6.去应力
具体的操作过程:井式炉加热到400度-500度去应力;或常温下,自然晾置时效半年以上。
7.精加工
人工去焊渣;数控车削中心按图纸精度加工;立式加工中心用球形刀清扫焊缝至光滑圆润;
本发明的有益效果为:改变了转子的涡轮内腔结构与叶片的连接方式及生产方法,打破了传统的蜗轮转子的生产工艺,环保。
(1)提高了制件的成功率,可满足不同腔形、叶片数的设计需求,无须大量模具,加工方式灵活,降低了生产成本,节约能源;
(2)光滑度以及产品外形精度上,尤其是环形涡轮腔的曲面更平滑,对工作介质的摩擦力更小,减少了流体的紊流,这样既增加了腔形的深度和最大直径,提高了传动功率,也减小了对工作介质的摩擦力,更好的控制了介质的流动,能耗低,并提高了偶合器的传动功率;
(3)材质选用304不锈钢,好处,可以选用铸造工艺无法实现的材质,使得转子的强度等性能有很大的提升空间,使高转速耦合器的制造成为可能。
(4)产品可修复,尤其是转子叶片的问题,可重新补修,不存在废品率。
(5)涡轮以水为介质时,不锈钢材质及其光洁度,可以保证涡轮永不结垢!大大提高了耦合器的动力传递效率。
Claims (6)
1.一种液力偶合器用转子的生产方法,其特征是:它包括以下步骤:
(1)选材:钢板;
(2)初步整形:对选取的板材进行初步加工,使其各部位的厚度大于等于后期成型产品尺寸,便于后续模锻造型:
①用等离子切割设备将不锈钢板做成圆形板,采用水下等离子切割机将选用的不锈钢钢板下料成形,内径留有加工余量,转子的外径按腔形曲线展开后计算所得,内径经机械加工处理,冲压成形时可以保证有效成形;
②采用车床设备去除多余的厚度,采用大型卧式车床对步骤①下料后的圆环进行机械加工处理,按转子腔形设计要求计算出冲压后需要减薄及增厚的部位,车床加工后留出变形量,保证冲压成形后各部位有足够的加工余量,保证腔形曲面全部加工后,可以得到平滑的过渡曲线,从而有效减小对传递介质的磨擦力;
(3)模锻造型:
①将初步整形后的板材在台车炉内加热至熔融状态;
②通过模锻设备将熔融状态的板材模锻成型,该步骤主要是对环形涡轮腔造型;
③冷却,得到模锻后的成型转子锻坯;
(4)环形涡轮腔成型处理:
通过数控机床对环形涡轮腔进行精确平滑切削,使其环形涡轮腔的内弧度达到设计尺寸要求,通过圆盘固定夹具将模锻后的造型产品固定,旋转固定夹具,通过平滑切削方式,对环形涡轮腔内的多段弧进行修正;
(5)焊接叶片:
①加工叶片,使其尺寸符合转子环形内腔的弧度;
②焊接,将转子固定,通过焊接工装将叶片一一焊接。
2.根据权利要求1所述的液力偶合器用转子的生产方法,其特征是:它还包括步骤:(6)去应力:
具体的操作过程:井式炉400度-500度去应力;或常温下,自然时效半年以上;
(7)精加工:
人工去焊渣;数控车削中心按图纸精度加工;立式加工中心用球形刀清扫焊缝至光滑圆润。
3.根据权利要求1所述的液力偶合器用转子的生产方法,其特征是:步骤(5)焊接叶片中所述的焊接工装包括固定转板、叶片压紧装置,通过锁紧螺母将转子压紧在焊接工装的固定转板上;将叶片置于泵轮或涡轮环形涡轮腔的内腔内,使叶片与环形涡轮内腔紧密接合,通过叶片压紧装置压紧并固定叶片,对叶片加以焊接;当焊接完一片后,转动固定转板,约180度来焊接泵轮U形环另一侧叶片,这样使环形涡轮腔内的叶片进行逐个对称焊接,减少焊接变形;以此类推使整个泵轮或涡轮焊接完成。
4.根据权利要求1所述的液力偶合器用转子的生产方法,其特征是:步骤(5)中,偶数叶片数的泵轮或涡轮的转子,叶片焊接时,焊接完一片后,旋转固定转板180度对焊第二片,奇数叶片数的涡轮或泵轮,旋转固定转板180度后偏移角度后对焊第二片叶片。
5.根据权利要求1所述的液力偶合器用转子的生产方法,其特征是:步骤(1)中选取30408不锈钢为基材。
6.根据权利要求1所述的液力偶合器用转子的生产方法,其特征是:步骤(3)模锻造型中:①台车炉内加热温度为1100℃;
③冷却至500℃,得到模锻后的成型转子锻坯。
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