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1 液壓加載裝置簡介

對(duì)海水循環(huán)泵用立式齒輪箱進(jìn)行性能試驗(yàn)時(shí)，要求施加2 000 kN的軸向拉力負(fù)載，為此需要配置一臺(tái)2 000 kN自帶轉(zhuǎn)子液壓加載裝置。

在性能試驗(yàn)時(shí)，立式齒輪箱安裝在液壓加載裝置的機(jī)架上，其輸出軸與液壓加載裝置的轉(zhuǎn)子組件主軸由聯(lián)軸器連接。轉(zhuǎn)子組件包括主軸、軸承、半聯(lián)軸器等，安裝在帶梁軸承座內(nèi)。三個(gè)高壓油缸活塞桿帶動(dòng)帶梁軸承座和轉(zhuǎn)子組件，將2 000 kN拉力負(fù)載傳遞給立式齒輪箱輸出軸。

液壓加載裝置配置高壓油站，用于給三個(gè)高壓油缸提供高壓油，另外配置潤滑油站，用于潤滑冷卻液壓加載裝置內(nèi)的軸承。

與普通液壓機(jī)相比，這一液壓加載裝置自帶轉(zhuǎn)子，具有創(chuàng)新性。采用三缸位和箱型機(jī)架結(jié)構(gòu)，具有穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)中已考慮適用多種立式齒輪箱的試驗(yàn)，具有通用性。2 000 kN自帶轉(zhuǎn)子液壓加載裝置已成功用于海水循環(huán)泵用立式齒輪箱性能試驗(yàn)，成為性能試驗(yàn)臺(tái)的關(guān)鍵設(shè)備，其裝配與調(diào)試工藝值得

2 基本組成

推廣。液壓加載裝置應(yīng)用現(xiàn)場如圖1所示。

自帶轉(zhuǎn)子液壓加載裝置由機(jī)架、轉(zhuǎn)子組件、帶梁軸承座、三套高壓油缸、油缸支座、滑動(dòng)軸承箱、管道分配組件和測溫裝置等部件組成，如圖2所示。

另外，自帶轉(zhuǎn)子液壓加載裝置還配置有高壓油站、潤滑油站及其管道。

3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1 機(jī)架

▲圖1 液壓加載裝置應(yīng)用現(xiàn)場

▲圖2 液壓加載裝置基本結(jié)構(gòu)

▲圖3 機(jī)架結(jié)構(gòu)

機(jī)架為大型壓力機(jī)的整體框架結(jié)構(gòu)［1］，質(zhì)量達(dá)20 t，主要包括安裝板、錐筒體、連接板、底板和支撐筋板等構(gòu)件，如圖3所示。安裝板用于安裝立式齒輪箱。錐筒體開了兩個(gè)門孔，便于內(nèi)部安裝和調(diào)試各部件。連接板用于高低壓油站管道分配組件的安裝連接。底板上可均布安裝三個(gè)高壓油缸。支撐筋板用于加強(qiáng)底板強(qiáng)度。機(jī)架采用專用焊縫坡口進(jìn)行全焊透焊接［2］，由于機(jī)架的構(gòu)件較大、鋼板厚、焊接熔敷金屬量大、節(jié)點(diǎn)復(fù)雜、殘余應(yīng)力大、容易出現(xiàn)裂紋，因此采取多種措施控制焊接質(zhì)量［3］，焊接后需經(jīng)去應(yīng)力退火，并進(jìn)行超聲波和液體探傷［4］。

3.2 聯(lián)軸器

聯(lián)軸器連接齒輪箱輸出軸與加載裝置主軸，傳遞轉(zhuǎn)矩和2 000 kN軸向力。聯(lián)軸器設(shè)置有多道環(huán)孔，以適用于多種齒輪箱機(jī)型。

3.3 主軸

主軸上端為漸開線花鍵，它與聯(lián)軸器連接。中間部位安裝推力軸承和雙列調(diào)心軸承。下端安裝在滑動(dòng)軸承箱的軸瓦內(nèi)。

3.4 帶梁軸承座

帶梁軸承座中間筒體部位用于安裝推力軸承和雙列調(diào)心軸承，周邊均布伸出三個(gè)梁架，用于連接三個(gè)高壓油缸的活塞桿。

3.5 高壓油缸

三個(gè)高壓油缸為專門設(shè)計(jì)，并定制了大噸位專用千斤頂［5］，行程150 mm。油缸活塞桿上裝有球面墊圈，以解決三個(gè)高壓油缸的同步問題。

4 裝配工藝

4.1 裝配前配作

為了保證轉(zhuǎn)子組件的裝配質(zhì)量，相關(guān)部件與軸承內(nèi)孔和外圈需進(jìn)行合適的過盈量或間隙量配作［6］。

（1）主軸過盈配作。根據(jù)調(diào)心軸承和推力軸承內(nèi)孔測量值，主軸外徑320 mm和340 mm兩檔需與軸承內(nèi)孔配磨，過盈量為0.01～0.03 mm。

（2）帶梁軸承座間隙配作。根據(jù)軸承外徑480 mm和620 mm的測量值，帶梁軸承座內(nèi)孔直徑480 mm和620 mm兩檔需與軸承外徑配作，前者間隙為0.02～0.04 mm，后者間隙為 0.30～0.32 mm。

（3）軸承套間隙配作。根據(jù)軸承外徑480 mm的測量值，軸承套480 mm孔軸承外徑配作，間隙為0.02～0.04 mm。軸承套620 mm外徑需與帶梁軸承座內(nèi)孔配作，間隙為0.02～0.04 mm。

4.2 轉(zhuǎn)子和帶梁軸承座裝配

轉(zhuǎn)子和帶梁軸承座是液壓加載裝置的關(guān)鍵部件，如圖4所示，其裝配與調(diào)整必須予以重視［7］。裝配前相關(guān)各零部件應(yīng)清洗干凈，軸承手動(dòng)盤轉(zhuǎn)應(yīng)順暢，無異常聲。相關(guān)部件與軸承內(nèi)孔、外圈和端面配作的過盈量或間隙量應(yīng)符合要求。相關(guān)零部件軸向尺寸鏈較長，需要準(zhǔn)備大長度尺寸檢具［8］，復(fù)檢軸向尺寸鏈中各主要尺寸，符合圖紙要求后再進(jìn)行裝配。具體裝配步驟如下。

▲圖4 轉(zhuǎn)子和帶梁軸承座組件結(jié)構(gòu)

（1）將推力軸承內(nèi)圈熱套或壓入主軸直徑340 mm軸臺(tái)，將下端調(diào)心軸承裝入軸承套并封上法蘭。把軸承套放在等高小平臺(tái)上，用吊環(huán)吊起主軸，將主軸裝入調(diào)心軸承直徑320 mm孔中。

（2）將帶梁軸承座三個(gè)梁架放在三個(gè)等高小平臺(tái)上，把推力軸承外圈、滾子及保持架裝入帶梁軸承座直徑620 mm孔中。用吊環(huán)吊起主軸和軸承套組件，將軸承套裝入帶梁軸承座直徑620 mm孔中，配作直徑480 mm法蘭凸臺(tái)尺寸，調(diào)整軸向間隙為0.30 mm。在迷宮密封蓋安裝面涂上密封膠，把迷宮套裝入主軸端部，裝上螺栓墊圈緊固。

（3）用吊環(huán)把主軸上端吊起，把帶梁軸承座正放在三個(gè)等高小平臺(tái)上，加熱調(diào)心軸承內(nèi)圈和帶梁軸承座上部直徑480 mm孔的部位，將上端調(diào)心軸承裝入主軸直徑320 mm軸臺(tái)，軸承外圈同時(shí)裝入帶梁軸承座直徑480 mm孔中。由于調(diào)心軸承要同時(shí)裝入主軸和帶梁軸承座，因此制作了壓裝專用工裝，并制訂壓裝工藝，以免對(duì)軸承造成不利影響［9］。再裝上甩油軸套，然后與密封法蘭凸臺(tái)配作，調(diào)整軸承軸向間隙為0.30～0.50 mm。

（4）將半聯(lián)軸器裝入主軸花鍵軸端，裝上隔離墊和擋板，擰上八個(gè)M42螺柱緊固。由于2 000 kN拉力負(fù)載由八個(gè)M42螺柱承受，因此需要對(duì)螺柱施加預(yù)緊力，以確保連接可靠，要求厚螺母擰緊力矩為1 250 N·m，鎖緊螺母擰緊力矩為 1 000 N·m［10］。

4.3 管道分配組件裝配

管道分配組件裝配包括六路NPT3/8高壓油管、一路G3/4低壓進(jìn)油管、兩路G7/8低壓回油管和一路M16X1.5測溫線防護(hù)管，各管道連接應(yīng)無泄漏。

5 總裝和調(diào)試

5.1 高壓油缸安裝

將三個(gè)高壓油缸裝在支座上，注意進(jìn)油口朝向要求，各自套上十個(gè)墊圈，擰上十個(gè)高強(qiáng)度螺栓和螺母，螺母擰緊力矩為500 N·m。

5.2 滑動(dòng)軸承箱安裝

滑動(dòng)軸承箱箱體下端裝入定心套后，安裝在機(jī)架內(nèi)底板上，擰上螺栓緊固。

5.3 轉(zhuǎn)子和帶梁軸承座安裝

將半聯(lián)軸器擰上兩個(gè)吊環(huán)螺釘，將轉(zhuǎn)子和帶梁軸承座吊起放入機(jī)架內(nèi)，帶梁軸承座放到三個(gè)直徑93 mm孔中，同時(shí)套入三個(gè)高壓油缸活塞桿，主軸底端插入滑動(dòng)軸承箱的滑動(dòng)軸瓦孔內(nèi)，直到半聯(lián)軸器落在機(jī)架內(nèi)支撐筋板的支撐架上。然后將活塞桿套上球面墊圈，擰上螺母鎖緊，擰緊力矩為600 N·m。

5.4 整機(jī)調(diào)試

（1）轉(zhuǎn)子精度調(diào)試［11］。轉(zhuǎn)子的精度基準(zhǔn)是機(jī)架的上安裝面和止口孔，因此要調(diào)試聯(lián)軸器上端面與機(jī)架上安裝面的平行度，以及調(diào)試聯(lián)軸器外圓與機(jī)架止口孔的同軸度，如圖5所示。

調(diào)試方法是通過擰動(dòng)機(jī)架上垂向和徑向配置的螺釘，平行度和同軸度精度要求均小于0.05 mm。然后調(diào)節(jié)機(jī)架底部滑動(dòng)軸承箱內(nèi)的滑動(dòng)軸瓦間隙，應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

▲圖5 轉(zhuǎn)子精度調(diào)試

（2）聯(lián)機(jī)調(diào)試。把立式齒輪箱安裝在機(jī)架上，調(diào)節(jié)機(jī)架安裝面上的螺栓，可采用打表法，使立式齒輪箱底座與聯(lián)軸器外圓同軸度小于0.05 mm，達(dá)到精度要求后，緊固立式齒輪箱底座?？刹捎酶邏河透谆钊麠U提升來裝配聯(lián)軸器，緊固連接螺栓。檢測技術(shù)要求齒輪箱輸出軸端和轉(zhuǎn)子組件中的主軸下端徑向跳動(dòng)小于0.08 mm。通過打表法檢測結(jié)果如下：齒輪箱輸出軸端徑向跳動(dòng)為0.07 mm，主軸下端徑向跳動(dòng)為0.03 mm，符合設(shè)計(jì)要求。

（3）試驗(yàn)驗(yàn)證。按照立式齒輪箱試驗(yàn)大綱要求，在正常輸入轉(zhuǎn)速、工作油壓和冷卻水量等情況下進(jìn)行加載試驗(yàn)，振動(dòng)、噪聲和溫升等測試技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)束語

制訂合理的工藝方法后，使2 000 kN自帶轉(zhuǎn)子液壓加載裝置的裝配和調(diào)試得以順利進(jìn)行。液壓加載裝置的精度基本穩(wěn)定，裝配和調(diào)試過程所實(shí)施的工藝得到了驗(yàn)證。調(diào)試后進(jìn)行立式齒輪箱性能加載試驗(yàn)，裝置符合設(shè)計(jì)要求，加快了項(xiàng)目生產(chǎn)進(jìn)度，節(jié)約了成本費(fèi)用。自帶轉(zhuǎn)子液壓加載裝置具有推廣應(yīng)用價(jià)值。