朱從堯

(上海電氣集團上海電機廠有限公司， 上海　200240)

立式電機承重螺栓的螺紋配合控制

朱從堯

(上海電氣集團上海電機廠有限公司， 上海200240)

摘要：對立式電機承重螺栓和與之對應(yīng)的圓環(huán)內(nèi)螺紋加工進行了分析改進，并歸納總結(jié)出一套具有操作性的檢測方法來判斷對應(yīng)螺紋配合的情況，取得較好的效果。

關(guān)鍵詞：立式同步電機；承重螺栓晃動；螺栓螺紋配合

0引言

我國水利行業(yè)標準對立式泵用電機的制造總裝過程控制嚴謹，安裝檢查要求嚴格。其中，《SL-317 泵站安裝及驗收規(guī)范》中“立式機組的安裝及驗收”一節(jié)規(guī)定了“推力瓦抗重螺栓與推力瓦之間的配合可用百分表進行檢查，其晃動值不大于±0.10 mm，否則進行處理”[1]。

為了保證南水北調(diào)國家重點項目的電機制造質(zhì)量，并對以后立式電機總裝過程控制積累經(jīng)驗，公司工藝成立專員小組，對立式電機承重螺栓螺紋配合控制進行攻關(guān)。

1螺紋配合精度要求特點

根據(jù)GB/T 197—2003《普通螺紋公差》規(guī)定了公稱直徑1~355 mm范圍內(nèi)普通螺紋的公差和基本偏差，并對內(nèi)、外螺紋的配合提出了要求。標準規(guī)定了螺紋配合最小間隙為零，極易具有保證間隙的螺紋公差和基本偏差(選用參數(shù)見表1、表2)。

表1　內(nèi)螺紋選用公差帶(GB/T 196—2003)[2-3]

表2　外螺紋選用公差帶(GB/T 196—2003)[2-3]

注：帶*的公差帶應(yīng)優(yōu)先選用，不帶*的公差帶其次，括號內(nèi)的公差帶盡可能不用。

我公司大中型電機的承重螺栓基本上選用螺栓M42×3，M48×3和M64×3系列。這些承重螺栓均需大量生產(chǎn)制造，且螺紋嚙合長度為S等級，故選用所推薦的內(nèi)螺紋公差帶為5H，外螺紋公差帶為5h6h，以滿足實際生產(chǎn)制造的需要。

2原因分析及改進措施制度

結(jié)合我公司在水利工程大中型立式電機中所使用的承重螺栓類型為M42×3，M48×3和M64×3。可知，對應(yīng)的螺栓和螺孔的外螺紋、內(nèi)螺紋的尺寸入表3所示。

表3　普通螺紋公差帶的極限偏差(GB/T 2516—2003)[2-3]

2014年5月，公司為南水北調(diào)項目所提供的5臺TL2200-36電機在用戶現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)M64×3承重螺栓和支撐圓環(huán)之間的螺紋配合晃動值，最大最小偏差達0.27 mm，超過水利部規(guī)定±0.10 mm要求。用戶要求將其返廠退回修理達標后方予以使用。

對承重螺栓和支撐圓環(huán)上的螺紋進行檢查后發(fā)現(xiàn)，單件尺寸均符合圖紙尺寸要求及公差帶等級。

根據(jù)表3《普通螺紋公差帶的極限偏差(GB/T 2516—2003)》可知，對應(yīng)M64×3螺紋中徑最大最小值偏差為0.224+0.170=0.394 mm，大徑和小徑的最大最小偏差為0.375+0.400=0.775 mm。上述尺寸偏差均遠大于0.20 mm的要求。這說明即使單件合格，也無法滿足《SL-317 泵站安裝及驗收規(guī)范》的要求。

查閱表《普通螺紋公差帶的極限偏差(GB/T 2516—2003)》可知，即使提高螺紋精度等級至精密等級，外螺紋為3h4h等級，內(nèi)螺紋為4 H等級，對應(yīng)的最大最小偏差仍然超差嚴重。

針對這一情況，經(jīng)各方協(xié)商，決定采用對內(nèi)外螺紋配合采用配對配做，以滿足該要求。工藝驗證過程從M42×3內(nèi)外螺紋加工進行。

3實施過程

3.1　規(guī)范環(huán)板晃動值測量方法

對《大型立式電機裝配》工藝守則文件修改，增加螺栓、螺孔配對檢查，明確晃動檢查拉力值，明確晃動檢查時螺栓安裝位置情況。

環(huán)板晃動測量操作流程為：

將螺栓按圖紙中的安裝位置尺寸調(diào)節(jié)到位，一般為螺紋伸出長度10 mm，如圖1所示。安裝過程中，注意按照螺栓的配對編號選擇其相對應(yīng)的環(huán)板上德羅孔徑進行裝配。并對螺栓按照四個方向等分，標注其晃動方向“1”，“2”，“3”，“4”。

圖1　工藝驗證支撐螺栓晃動測量示意圖

1) 按圖2所示裝拉力計和百分表，安裝過程中注意保證拉力計拉力方向、百分表探針方向均為水平方向。

2) 按照標準的方向，用10 kg力拉動拉力計，并記錄此時對應(yīng)百分表的晃動情況，即為對應(yīng)螺栓在對應(yīng)方向的晃動值，要求晃動偏差值為±0.1 mm。對應(yīng)測量數(shù)據(jù)予以記錄，并將對應(yīng)螺孔與螺栓一一標記配對。

圖2　工藝驗證環(huán)板晃動值測量

3.2　規(guī)范環(huán)板、承重螺栓加工方式

配加工螺紋過程，理論上可用配加工內(nèi)螺紋或外螺紋兩種方式實現(xiàn)。但支撐圓環(huán)為內(nèi)螺紋，加工時由鉆床鉆好底孔后，絲錐攻螺紋實現(xiàn)。這一過程中，內(nèi)螺紋尺寸控制與尺寸測量困難。對應(yīng)承重螺栓外螺紋為車加工外圓形成，尺寸測量和控制較為困難。故決定工藝驗證時配加工螺栓外螺紋來實現(xiàn)目的。

操作過程如下：

1) 鉆支撐圓環(huán)上M42×3螺孔，保證其垂直度要求，以及控制螺紋加工精度滿足圖紙(圖3)要求(通過標準螺紋塞規(guī)實現(xiàn)尺寸檢測)。

圖3　工藝驗證支撐圓環(huán)圖紙

2) 如圖4、5所示，機床車螺紋M42×3成型，將做好的螺栓放入螺孔，檢查晃動值偏差。發(fā)現(xiàn)單邊偏差接近0.13 mm(直徑方向偏差0.26 mm)。鑒于這個情況，決定重新配加工另一螺栓，對應(yīng)螺紋中徑增大0.20 mm。重新放入對應(yīng)螺孔，測量晃動值為0.02 mm，將該螺栓放入其他3個螺孔，測量晃動值偏差，偏差值(直徑方向偏差)均小于0.03 mm，滿足工藝驗證目的。

說明按照實際螺孔尺寸配做后的螺栓(放大螺栓中徑，而外徑不變，測量顯示均為直徑φ41.36~φ41.38之間)，均能夠滿足客戶要求的晃動值偏差±0.10 mm。

圖4　工藝驗證支撐螺栓圖紙

圖5　工藝驗證支撐螺栓加工過程

4改進效果驗證

經(jīng)過該工藝驗證后，按照這一方式，將用戶退回的5臺套電機所用承重螺栓(共5×8=40個)進行配車加工和一一配對檢測。按照上述要求制造合格后交付用戶，順利地解決了問題。

將該工藝加工方法和檢測方法在對應(yīng)的制造指導(dǎo)文件中予以體現(xiàn)并固化，使我公司在后續(xù)一大批水利行業(yè)電機的制造過程中，均按此加工方式和檢測方式進行電機總裝。該系列均達到《SL-317 泵站安裝及驗收規(guī)范》要求，順利通過對應(yīng)檢查驗收。

5結(jié)語

《SL-317 泵站安裝及驗收規(guī)范》中“立式機組的安裝及驗收”中規(guī)定的“推力瓦抗重螺栓與推力瓦之間的配合可用百分表進行檢查，其晃動值不大于±0.10 mm”這一要求很高。

立式電機承重螺栓在制造過程中，可以通過對其中徑尺寸根據(jù)對應(yīng)的螺紋孔尺寸進行配車加工，并使用適當?shù)臋z測測量方法，低成本地達到要求，而不是忽視制造成本靠提高零部件單件加工質(zhì)量的方式來達到要求。

參考文獻

[1] 陳宏均.實用機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[2] 機械設(shè)計實用手冊編委會.機械設(shè)計實用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[3] 中華人民共和國水利行業(yè)標準協(xié)會.SL317—2004 泵站安裝及驗收規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2005.