一种新型转子起吊工具的设计与加工

第二期收稿日期：2017-12-09 一种新型转子吊装工具的设计与加工——以工业汽轮机为例 李长红1、王宇1、陈旭1、杨有为1、吴胜1、王鹏1 , 于浩1, 曾凡亮2, 岳景春2 (1. 沉阳工业大学, 辽阳111003, 辽宁; 2. , 辽阳111003, 辽宁) 摘要：目前，汽轮机检修过程中普遍采用传统起重工具。数量多，外形尺寸和质量大，操作和调整过程复杂繁琐。针对各规格转子所需吊装工具种类繁多，本文设计了一种为保证吊装过程的安全性，对新型吊装工具进行了强度和稳定性计算，在保证安全可靠的前提下，努力降低企业成本，降低员工劳动强度。关键词：工业汽轮机；转子；起重工具；设计与验证 汽轮机的稳定高效运行对企业的经济效益和国民经济的发展具有重要意义。

因此，汽轮机大修和保养的质量非常重要。转子是汽轮机中最重要、最精密的部件。它是由主轴、叶轮、动叶片和联轴器等汽轮机转动部件组合而成。它在汽轮机的流动内部，表面不允许焊接或加工相应的吊装结构。在吊装过程中，还需要保证转子不会受到侧向力，这给转子的吊装带来了一定的困难。因此，需要一套完整的吊装工具，以保证转子在制造、运输、安装和维修过程中的绝对安全可靠。本文设计了一种新型转子吊具，以满足不同规格机组转子的吊装，从而降低劳动强度和维护成本，提高维护效率，为企业创造可观的经济效益。1、传统吊装工具的结构 目前，汽轮机检修时吊装转子采用传统吊装设备。其结构及用途如图1所示。图1中5号部件为平衡木。在传统的起重工具中，平衡梁是一种长度固定、重量大的实心钢整体结构[1]。企业在实际应用中，不同规格的转子必须用不同长度的平衡梁进行吊装，给安装维护带来不便，增加了维护人员的劳动强度。1.蓝色螺丝；2.挂钩；3.环形螺丝环；4、衣架；5、平衡木；6、卸扣；7、钢丝绳；8、新型起重工具的转子结构设计针对传统起重设备的弊端，笔者设计了以改进的平衡梁为主体的转子起重工具。新型起重工具结构如图2所示。

针对传统起重工具通用性不足的问题，新型转子起重工具设计为可拆卸伸缩中空结构，既增强了起重工具的适应性，又减轻了工具重量，减轻了劳动强度施工人员，从而提高效率。便于携带和运输。新型旋翼吊装解决了一个平衡梁只能吊装一种旋翼的局限性，大大减少了生产资源的浪费，提高了平衡梁的利用率，实现了一个旋翼吊装多种机型转子吊装。图2 起重工具结构示意图。设计的新型转子吊装工具的实用性和可制造性比原来的转子吊装工具更先进。只要确保安全，就可以进入实际操作，实现量产，取代原有的起重工具。从而降低企业成本。3 新型转子吊具的设计计算是通过实物生产和实物测绘进行的。已经获取了一些参数，前期可以查看之前的参数。不同吊重条件下不同平衡梁长度所需的材料规格是通过计算得到的。下面将以一组数据为例介绍计算过程。3.1 受力分析在工程实践中，平衡木的升角在45°～60°之间，笔者选择这个角度为50°[2]。根据吊装作业实际，绘制了新型转子吊具受力图，如图3所示，并根据受力分析计算校核了新型转子的尺寸。图3 吊装过程受力分析·7·9·李长红等：新型转子吊装工装的设计与加工——以工业汽轮机为例万方数据山东化工3.2 转子吊装工装的强度计算在实际使用的新型转子吊具中，特种吊具选用材料的强度和硬度，不仅要满足使用要求，还要有足够的安全余量。笔者选择这个角度为50°[2]。根据吊装作业实际，绘制了新型转子吊具受力图，如图3所示，并根据受力分析计算校核了新型转子的尺寸。图3 吊装过程受力分析·7·9·李长红等：新型转子吊装工装的设计与加工——以工业汽轮机为例万方数据山东化工3.2 转子吊装工装的强度计算在实际使用的新型转子吊具中，特种吊具选用材料的强度和硬度一种新型转子起吊工具的设计与加工，不仅要满足使用要求，还要有足够的安全余量。笔者选择这个角度为50°[2]。根据吊装作业实际，绘制了新型转子吊具受力图，如图3所示，并根据受力分析计算校核了新型转子的尺寸。图3 吊装过程受力分析·7·9·李长红等：新型转子吊装工装的设计与加工——以工业汽轮机为例万方数据山东化工3.2 转子吊装工装的强度计算在实际使用的新型转子吊具中，特种吊具选用材料的强度和硬度，不仅要满足使用要求，还要有足够的安全余量。绘制新转子吊具受力图，如图3所示，并根据受力分析计算校核新转子尺寸。图3 吊装过程受力分析·7·9·李长红等：新型转子吊装工装的设计与加工——以工业汽轮机为例万方数据山东化工3.2 转子吊装工装的强度计算在实际使用的新型转子吊具中，特种吊具选用材料的强度和硬度，不仅要满足使用要求，还要有足够的安全余量。绘制新转子吊具受力图，如图3所示，并根据受力分析计算校核新转子尺寸。图3 吊装过程受力分析·7·9·李长红等：新型转子吊装工装的设计与加工——以工业汽轮机为例万方数据山东化工3.2 转子吊装工装的强度计算在实际使用的新型转子吊具中，特种吊具选用材料的强度和硬度，不仅要满足使用要求，还要有足够的安全余量。

根据企业实际生产，假设该工具吊装转子的最大重量为5吨。为确保安全，避免工具突然损坏造成严重后果，起重重量增加20%。计算过程中使用了6吨的起重物，计算过程中重力加速度g为10N/kg，这也使得计算结果超过了正常计算。如果该值太大，安全裕度将进一步增加。吊具主体采用Q235钢制造，Q235钢的弹性模量E为206GPa。3.2.1平​​衡梁主体尺寸计算起重重量计算由于钢管只受轴向力，槽钢的截面积根据强度条件确定：故外圆直径选D=65mm，钢管内径选d=65mm。因此，选择外圆直径为D=70mm。3.2.2 平衡木稳定性校核 规定的稳定性安全系数为 ，平衡木满足稳定性要求[3]。3.2.3 螺栓尺寸计算通过受力分析，螺栓的横向载荷为：螺栓材料为45钢，性能等级为5.8，抗拉强度σbmin=520MPa，屈服强度σbmin=420MPa。安全系数为S = 1. 2 ~ 1. 7mms = 1. 5. 因此，螺栓的许用应力为： 根据松动螺栓连接，计算螺栓小直径：

以上计算是刀具处于最大伸出长度条件下的强度计算。随着长度的减小，工具的承载能力相应增加。有六组长度可供选择。起吊角度决定了最大起吊质量，即螺栓所承受的剪力决定了承载力，角度越大，起吊能力越大。本文不再给出相应的计算，应用上述计算方法即可确定工具在不同起吊角度条件下的承载能力。4 起重工具的加工 工具的加工应实现实用性和工艺性的结合。在该工具的设计过程中，工具安全、材料、和加工工艺进行了综合考虑，以促进该工具的生产。4.1 材料选择首先要保证刀具的使用性和工艺性能，其次要考虑材料的经济性。刀具主要材质为Q235，螺栓材质为45钢。所选材料具有良好的强度和硬度，材料易得，价格便宜，易于加工，降低了刀具的制造成本[5]。由于本文设计的平衡木主体为挤压成型，根据成本和实际使用中的受力，选用Q235作为主要材料。Q235是低碳钢，具有良好的塑性和焊接性，良好的成形性，并有一定的强度。适用于桥梁、建筑物等工程结构。实用性能好，价格低廉，性价比高。4.2 加工工艺 本文设计的起重工具由主体和螺栓组成。螺栓可按国家标准直接选用。下面给出刀具主体的加工工艺[6]。

(1)刀具主体：Q235A (2)平衡木主体加工方法：主要加工面包括端面、外圆、孔。中部加工方法如下： （1）加工左右端面精度等级IT9加工方案：粗车-半精车 （2）加工D70外圆面精度等级IT9加工方案：粗车-半精车（3）加工孔的精度等级为IT7。加工计划：钻扩工序下料——车削端面——粗车削——半精车削——车削端面——钻孔——扩孔——检验工艺路线 工序编号01 工序名称：车削端面face 工艺内容：保证端面尺寸，车另一端面车削 工序编号02 工序名称：车外圆 工序内容：粗车D70外圆、半精车外圆 圆工序编号03 工序名称：钻孔 工序内容：钻2个Ф12孔，铰· 8 9·山东化工2018年第47期 万方数据第2期孔 工艺编号04 工艺名称：检验工艺 内容：检验产品 吊耳加工方式如下表： (1)端面加工方案：线电放电切割（2）内圆面加工方案：线材放电切割（3）检验加工方案：产品外两部分检验。加工方法如下表所示： (4) 左右端面加工精度等级：

5、小结 由于传统吊装工具的局限性，工具极其特殊，进而导致企业设备费用巨大，维护人员劳动强度大吊装工具，运输和使用不便。在本工具的设计中，首先保证了工具使用过程中的安全问题。通过大量的计算和校核，工具的理论承载能力大于实际情况，从源头上杜绝了安全隐患。与传统转子起重工具相比，新型转子起重工具可大大减少工具数量，达到降低企业设备维护成本的目的，并可减少1~2名操作人员，减轻劳动强度，提高工作效率. 宣传价值。参考文献 [1] 胡伟．石油化工设备吊装技术比较分析[N]. 现代化学工业, 2016, 45(2): 342-344. [2] 王健．设备起吊力计算分析[J]．天津化工, 2014, 28(3): 44-46. [3] 刘宏文．材料力学[M]．北京：高等教育出版社，2010． [4]蒲良贵，陈国定，吴丽艳，等．机械设计[M]．北京：高等教育出版社，2012． [5]严康平．工程材料[M]．北京：化学工业出版社，2010． [6]邓文英，郭小鹏．机械加工技术[M]．北京：高等教育出版社，2008． [7]傅水根．机械制造技术基础[M]．北京：清华大学出版社，2010.（本文文献格式：李长虹，王宇，陈旭，一种新型转子提升机工具的设计与加工——以工业汽轮机为例[J]. 山东化工, 2018, 47(02): 97-99.柱柱柱柱柱柱柱柱柱柱柱柱柱）（上接第91页） [6] 杜彦，蒋洪，李小白，等．傅里叶变换红外光谱法检测塑料吸管的研究[J]. 上海塑料, 2014(2): 38-42. [7] 姜红, 李明建, 闫子龙, 等. 傅里叶变换红外光谱法检测塑料编织袋的研究[J]. 傅里叶变换红外光谱法检测塑料吸管的研究[J]. 上海塑料, 2014(2): 38-42. [7] 姜红, 李明建, 闫子龙, 等. 傅里叶变换红外光谱法检测塑料编织袋的研究[J]. 傅里叶变换红外光谱法检测塑料吸管的研究[J]. 上海塑料, 2014(2): 38-42. [7] 姜红, 李明建, 闫子龙, 等. 傅里叶变换红外光谱法检测塑料编织袋的研究[J].

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2017年是公司布局南方市场的元年，生命元产品在南方市场的推广不到一年就达到了5万吨，占到了红日该产品总销量的一半。在日前举办的第五届华南（广州）农资博览会上，红日化工荣获“2017中国农化风云榜·供给侧改革标杆肥料企业”，全国共有15家农化企业获此殊荣；——世纪董事长池文富荣获“2017中国农化风云榜·供给侧改革领军企业家”，共有5位企业家获此殊荣。此外，红日的“生命元” 复合肥也成为华南农资博览会的推荐产品。（红日化工商学院刘海清）·9·9·李长红等：新型转子吊装工具的设计与加工——以工业汽轮机为例万方数据