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液 压 气 动 与 密 封／ 2 0 1 0年 第 5期 风电 及压 子轴热装工艺分析 装置液压系统设计 宋爱国 丁友庆 中船 重工重 庆液压机 电有 限公 司 ， 重庆永 川4 0 2 1 6 0 摘要 全文详细介绍 了风电转子轴 热装工艺分析计算 和轴 向压载装置液压系统工作原理 ， 阐述 了转子轴热装工艺的一种新方法 ， 新 工艺的运用成功解决了转子轴因轴 、 轴套 、 轴衬座三零件各接触端面成在装配间隙而报废的现象。 关键词 热装； 3 - 艺分析 压载装置 液压 系统 中图分类号 T H1 3 7 ． 9 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 0 5 ～ 0 0 6 0 0 2 W i nd Po we r Ro t o r S p i n d l e Hot Ch a r g i n g Pr o c e s s i n g An a l y s i s a n d Ba n a s t At t a c h m e n t Hy d r a u h c S y s t e m De s i g n SONG A i - g u o Di n g Yo u -q i n g C S I C C h o n g q i n g H y d r a u l i c Me c h a n i c a l E l e c t r o n i c a l C o ． ， L t d ．Y o n g c h u a n ，C h o n g q i n g 4 0 2 1 6 0 C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r g i v e s d e t a i l e d i n t r o d u c t i o n t o t h e h o t c h a r g i n g p r o c e s s i n g a n a l y s i s a n d c a l c u l a t i o n o f wi n d p o w e r r o t o r s p i n d l e a n d t h e w o r k i n g p r i n c i p l e o f a x i a l b a l l a s t a t t a c h me n t h y d r a u l i c s y s t e m． T h e p a p e r a l s o e x p l a i n s a n e w me t h o d o f r o t o r s p i n d l e h o t c h a r g i n g p r o c e s s i n g ．Wi t h t h i s m e t h o d t h e d i s c a r d a s u s e l e s s w h i c h c a u s e d b y t h e f i t t i n g g a p s a m o n g the i n t e r f a c e s o f s h a f t ，h o u s i n g a n d b u s h i n g ， c a l l b e s o l v e d s u c c e s s f u l l y ． Ke y W o r d s h o t c h a r g i n g ； p r o c e s s i n g a n a l y s i s ； b a l l a s t a t t a c h me n t ； h y d r a u l i c s y s t e m O 引言 风电是取之不尽的新兴替代型清洁能源 ，而转子 轴是风力发电机的核心部件之一。其 由轴 、 轴套、 轴衬 座 三部分组成 ， 如 图 1 所示 。 图 l 转 子轴 1 一 轴2 一 轴套3 一 轴衬座 1 热装工艺分析 由图 1 示， 轴和轴套基本尺寸 1 3 0 m m， 配合公差 H7 ，轴和轴衬座基本 尺寸 q b 8 3 m m， 配合公差 ， 配 So So 合方式都是属于过盈 配合。其轴和轴套配合最大过盈一 0 ． 1 1 7 ra m， 最小过盈一 0 ． 0 5 2 mm． 轴和轴衬座配合最大过 盈一 0 ． 0 9 3 m m， 最小过盈一 0 ． 0 3 6 mm。轴和轴套 以及轴衬 座的装配在常温下无法进行 ．因此利用金属的热胀冷 缩原理 ， 需将轴套和轴衬座进行加热。在装入轴套和轴 衬座后 ， 受热工件室内 自然冷却 ， 轴套和轴衬座在直径 方向收紧外 ， 其轴 向尺寸也在缩短 ， 在以往的装配方式 收稿 日期 2 0 0 9 一 l 0 2 3 作者简介 宋爱国 1 9 6 9 一 ， 男 ， 重庆永川人 ， 工程师， 现从事液压系统研发 设计工作 。 6 0 是装配工人用木榔头敲击轴套和轴衬座来保证三零件 各接触端面紧密结合 ．但往往因用力不均造成间隙而 导致工件报废 。排除手工操作就需要一定轴向推力来 保证轴 、 轴套 、 轴衬座三零件各接触端面紧密结合 ， 同 时在轴衬座装入过程 中应保证六 台阶孔与轴上六个穿 线槽角度同等分，故制作轴向压载装置工装及液压系 统来完成转子轴的装配。 2 零件加热温度计算 轴、 轴套 、 轴衬座的装配方式采用温差法装配。轴 套和轴衬座材质是 0 C r l 8 N i 9 ．其材料线膨胀系数 0 c 查 机械设 计手册 ， 如 表 1 所示 。 表 1 a 表 内数值 1 0 叫0 c 表 内 没 有 0 C r l 8 N i 9规 格 参 数 。因 0 C r l 8 N i 9和 1 C r 1 8 N i 9 T i都 属 于 奥 氏 体 型 不 锈 钢 ， 取 相 近 的 1 C r l 8 N i 9 T i 材质的材料线膨胀系数。 以室温 2 0 0 C为例。 2 ． 1 轴套加热温度及装配配合间隙计算 轴基本尺寸 1 3 0 s 6上下偏差为 0 ． 0 ．0 91 1 ，求取轴 套加热温度与装配环境温度之差 计算 At ．O T m a x 1 O 0 X1 0 转 载 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ／ No ． 5 ． 2 Ol O At xl 0 1 0 6 3 ℃ 则轴套加热温度 t 。 t A t 2 0 8 3 o C 式 中 №最大配合过盈 ； 直径 酪一为避免安装时表面擦伤所需最小 间隙 ， 一 般 取 公 称 直 径 的 2级 精 度 第 二 种 动 配 合 的最 小 间 隙 Ix m 。 查尺寸 1 - 5 0 0 m m基孔制配合 G B 1 6 4 ～ 1 6 6 5 9 ， 取 8 o 1 8 1x m。 查 表一 a 1 6 ． 6 1 0 ℃ 在生产装配过程 中．考虑到零件升温后进入装配 有一段搬运 时间会导致温度下降，以及轴套在装配成 型后需进行外 圆精车工序。零件在烘箱里实际加热温 度设定为 1 6 0 C， 保温时间 3 0分钟 ， 直径扩涨增量 A d 计算 Ad d A t a 查 表一 a 1 7 ． O x l O - 6 ／ C Ad1 3 0 x1 4 0 x1 7 ． Oxl O O． 3 0 9 4mm 装配时轴和轴套配合最大间隙 0 ． 2 1 7 4 mm， 最小间 隙 0 ． 1 9 2 4 m m。 2 ． 2轴衬 座加 热温 度及装 配 配合 间隙计 算 轴 基 本尺 寸 8 3 6 上 下 偏 差 为 盘 ， 求 取 轴 衬 座加热温度与装配环境温度之差 计算 At l 0 0 d 查 表 ， 取 6 o 1 5 m。 △￡ 1 o 1 0 7 8 C 则轴衬座加热温度 t 。 t o At 2 0 98 C 零件在烘箱里实际加热温度设定为 1 6 0 E， 保温时 间 3 0 ra i n ， 直径扩涨增量 A d计算 Ad 8 3x1 4 0 x1 7 ． 0 x1 0 4 0． 1 97 5 mm 装配时轴和轴衬座配合最大间隙 O ． 1 2 6 5 m m， 最小 间 隙 0 ． 1 0 4 5 m m。 3 压载装 置液压 系统设计 为保证轴 、 轴套 、 轴衬座三零件各接触端面紧密结 合 ， 轴向施加力一定要持续 、 恒压 ， 故设 计液压 系统作 为动力源来施加轴向力 ， 液压系统原理图见图 2 。 轴 向施力过程 装入 轴套 、 轴衬座 ， 轴衬座在定位 键和定位套 限制下保证了与轴穿线键槽 同分度 。启动 液压 泵 电动 机组 1 按 钮 ， 系统 升压 至 调定 的工作 压 力 ， 电磁换向阀 2 D T通电 ， 液压油经电磁换向阀 4 ， 液控单 向阀 5进人轴向施力液压缸无杆腔和蓄能器 ，液压缸 活塞杆升出顶推轴向压载工装 见图 3 ， 液压缸有杆腔 回油经电磁换 向阀 4流 回油箱。当压装到位时系统升 压至工作压力 ．电接点压力表 7上触点接触延时 l m i n 自动关 闭电磁换 向阀 2 D T 。轴 向压载工装在液压缸活 塞杆的顶推下将轴 、 轴套 、 轴衬座三零件各接触端面紧 密贴和 ， 随温度的降低 ， 轴套和轴衬座轴 向尺寸缩短 ， 蓄能器 6同步释放液压油将活塞杆顶升 ，使轴向压载 工装保持对轴 、 轴套 、 轴衬座三零件各接触端面的轴向 施加力是持续 、 恒压状态。等加热工件冷却至室温时 ， 电磁换 向阀 1 D T通电， 液压油进入液压缸有杆腔， 液压 缸活塞杆缩回， 完成热装工作 。轴 向压载装置见图 4 。 f 1 I l l 一 液压泵 电动机2 一 单 向阀3 一 溢 流阀4 一 电磁换 向阀 5 一 液控单向阀6 一 蓄能器7 一 电接点压力表8 一 轴向施力液压缸 图 2液压 系统原理 图 图 3轴 向 压 载 工 装 图 4轴 向压 载 装 置 4结语 轴向压载装置保证 了轴 、 轴套 、 轴衬座三零件各接 触端面紧密结合 ， 解决 了轴套 、 轴衬座在冷却过程中产 生轴向缩短造成接触端面间隙和径向旋 转偏移现象 ， 充分保障了产品合格率。 压 载装 置 液压 系统 可 同时控 制 多组轴 向施力 液 压 缸 加 载 ， 施加 力 持 续 、 恒压 ， 在 大 批量 装 配 转 子 轴 过程 中提高了生产效率。 参 考 文 献 [ 1 】 成大先． 机械设计手册【 M】 ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 2 ． 【 2 】 雷天觉． 液压 工程手册【 M】 ． 北京 机械工业出版社 ， 1 9 9 0 ． 【 3 】 路 甬祥． 液压气动技术【 M】 ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 2 ． 1 4 l 章宏 甲 ， 黄谊． 液压传动[ M ] ． 北京 机械工业 出版社， 1 9 9 8 ． [ 5 】 田明君． 液 压式双缸压力 机分析与 改进 [ J 】 ． 液压 气动与密封， 2 0 0 9 3 ； 4 6 - 4 9 ． [ 6 ] 刘芳． 压力机液压过载保护装置的正确选用[ J 】 ． 液压气动与密 封， 2 0 0 8 ， 3 ， 3 4 - 3 5 ． 61
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