一种汽轮机叶片超声滚压表层改性装置及改性方法 |
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| 申请号 | CN202211120202.0 | 申请日 | 2022-09-15 | 公开(公告)号 | CN115627329A | 公开(公告)日 | 2023-01-20 |
| 申请人 | 集美大学; | 发明人 | 许志龙; 唐卓林; 刘语宏; 高贾顺; 陈俊英; 李毅; 陈秀玉; 蒋清山; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 汽轮机 叶片 超声滚压表层改性装置及改性方法，它涉及汽轮机叶片技术领域，其包括滚珠 丝杆 十字滑台，所述滚珠丝杆十字滑台上设置有一 工作台 ；叶片夹紧模组，所述叶片夹紧模组设置在工作台上，所述叶片夹紧模组将汽轮机叶片夹紧，所述叶片夹紧模组上设置有叶片旋转 电机 ，叶片旋转电机带动叶片夹紧模组旋转，从而带动汽轮机叶片旋转；超声强化装置，所述超声强化装置包括立柱、移动机构、 旋转机 构及超声滚压头。采用上述技术方案后，本发明能够通过超声滚压头施加高频冲击振动、强化叶片表面、提高叶片抗疲劳性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种汽轮机叶片超声滚压表层改性装置,其特征在于：其包括 |
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| 说明书全文 | 一种汽轮机叶片超声滚压表层改性装置及改性方法技术领域[0001] 本发明涉及汽轮机叶片技术领域，具体涉及一种汽轮机叶片超声滚压表层改性装置及改性方法。 背景技术[0002] 汽轮机是火力发电、舰船动力的主要动力装备，汽轮机叶片又是汽轮机的核心零件。因为在工作时需承受高温、高压、强大的离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用，所以汽轮机叶片需要有较高的强度、抗腐蚀、抗疲劳和抗冲 击能力，因而叶片的质量要求很高。在汽轮机叶片的这几项性能指标中，叶片的抗疲劳性能 尤为重要。因此需要提高汽轮机叶片的抗疲劳性能。 [0003] 有鉴于此，本发明针对上述中未臻完善所导致的诸多缺失及不便，而深入构思，且积极研究改良试做而开发设计出本发明。 发明内容[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是： [0006] 一种汽轮机叶片超声滚压表层改性装置，其包括 [0009] 超声强化装置，所述超声强化装置包括立柱、移动机构、旋转机构及超声滚压头，所述移动机构设置在所述立柱上，所述旋转机构设置在移动机构上，所述超声滚压头设置 在所述旋转机构上，移动机构带动旋转机构上下移动，旋转机构带动超声滚压头旋转。 [0010] 进一步，所述叶片夹紧模组还包括第一夹紧卡盘、中间夹紧卡盘及第二夹紧卡盘，所述第一夹紧卡盘夹紧在汽轮机叶片的一端，中间夹紧卡盘夹紧在汽轮机叶片的中间，第 二夹紧卡盘夹紧在汽轮机叶片的另一端； [0011] 所述第一夹紧卡盘包括第一夹紧座及第一四爪单动卡盘，所述第一四爪单动卡盘可转动的嵌设在第一夹紧座上，第一夹紧座固定在所述工作台上，所述叶片旋转电机通过 联轴器连接第一四爪单动卡盘，并带动第一四爪单动卡盘旋转；所述中间夹紧卡盘包括夹 紧卡盘及中间夹紧座，所述夹紧卡盘可转动的嵌设在中间夹紧座上，中间夹紧座固定在所 述工作台上；所述第二夹紧卡盘包括第二夹紧座及第二四爪单动卡盘，所述第二四爪单动 卡盘可转动的嵌设在第二夹紧座上，第二夹紧座固定在所述工作台上。 [0012] 进一步，所述滚珠丝杆十字滑台还包括X轴滚珠丝杆滑台、Y轴滚珠丝杆滑台，所述X轴滚珠丝杆滑台设置在Y轴滚珠丝杆滑台上，所述工作台设置在所述X轴滚珠丝杆滑台上。 [0013] 进一步，所述工作台上还设置有多条T形安装槽。 [0016] 进一步，所述移动机构包括移动电机、滑轨及滑块，所述滑轨固定在所述立柱上，所述滑块可滑动设置在滑轨上，所述移动电机驱动滑块在滑轨上活动。 [0017] 进一步，所述旋转机构包括旋转电机及转动轴，所述旋转电机设置在所述滑块上，转动轴设置在旋转电机上，所述超声滚压头设置在转动轴上，旋转电机驱动转动轴转动，带 动超声滚压头旋转。 [0019] 本发明还揭示了一种汽轮机叶片超声滚压表层的改性方法，其包括以下步骤： [0020] 步骤一：将汽轮机叶片通过叶片夹紧模组固定在滚珠丝杆十字滑台的工作台上； [0021] 步骤二：通过叶片夹紧模组上的叶片旋转电机带动汽轮机叶片旋转； [0022] 步骤三：通过滚珠丝杆十字滑台带动汽轮机叶片进行十字方向移动； [0023] 步骤四：超声强化装置上的旋转机构带动超声滚压头旋转，超声强化装置上的移动机构带动旋转机构上下移动，从而带动超声滚压头的旋转和移动；使得超声滚压头能够 与汽轮机叶片配合，并能够沿着汽轮机叶片的表面进行滚动，施加纵向高频冲击振动，强化 汽轮机叶片的表面。 [0024] 采用上述技术方案后，本发明通过设置叶片旋转电机带动汽轮机叶片旋转，通过设置超声强化装置，使得超声滚压头能够上下移动和旋转，通过设置滚珠丝杆十字滑台，使 得汽轮机叶片A能够十字方向移动，各结构联动配合，使得超声滚压头的运动轴线始终与汽 轮机叶片曲面上该加工轨迹点的法线重合，超声滚压头在移动机构和旋转机构的配合下， 能够沿着汽轮机叶片长度方向上做加工轨迹为“Z”字形或者回转方向的运动，从而完成汽 轮机叶片表面的改性，提高汽轮机叶片的抗疲劳性能。 附图说明 [0025] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。 [0026] 图1是本发明的立体图。 [0027] 图2是本发明的结构示意图。 [0028] 图3是本发明中超声强化头的结构示意图。 [0029] 图4是本发明中汽轮机叶片其中一种强化轨迹图。 [0030] 图5是本发明中汽轮机叶片另一种强化轨迹图。 具体实施方式[0031] 为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。 [0032] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本 发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。 [0033] 参看图1‑图5所示，本发明揭示了一种汽轮机叶片超声滚压表层改性装置及改性方法，其包括滚珠丝杆十字滑台1、叶片夹紧模组2、超声强化装置3、叶片尖部固定件4、光电对刀仪5。 [0034] 所述滚珠丝杆十字滑台1为市面上常见的滚珠丝杆十字滑台，所述滚珠丝杆十字滑台上设置有一工作台11； [0035] 所述滚珠丝杆十字滑台1还包括X轴滚珠丝杆滑台12、Y轴滚珠丝杆滑台13，所述X轴滚珠丝杆滑台12设置在Y轴滚珠丝杆滑台13上，所述工作台11设置在所述X轴滚珠丝杆滑 台12上，滚珠丝杆十字滑台1能够在X轴方向和Y轴方向上移动。 [0036] 所述工作台11上还是设置有多条T形安装槽111。 [0037] 所述叶片夹紧模组2设置在工作台11上，所述叶片夹紧模组2将汽轮机叶片夹紧，所述叶片夹紧模组2上设置有叶片旋转电机21，叶片旋转电机21带动叶片夹紧模组2旋转， 从而带动汽轮机叶片A旋转； [0038] 所述叶片夹紧模组2还包括第一夹紧卡盘22、中间夹紧卡盘23及第二夹紧卡盘24，所述第一夹紧卡盘22夹紧在汽轮机叶片A的一端，中间夹紧卡盘23夹紧在汽轮机叶片A的中 间，第二夹紧卡盘24夹紧在汽轮机叶片A的另一端； [0039] 所述第一夹紧卡盘22包括第一夹紧座221及第一四爪单动卡盘222，所述第一四爪单动卡盘222可转动的嵌设在第一夹紧座221上，第一夹紧座221固定在所述工作台11上； [0040] 所述中间夹紧卡盘23包括夹紧卡盘231及中间夹紧座232，所述夹紧卡盘231可转动的嵌设在中间夹紧座232上，中间夹紧座232固定在所述工作台11上； [0041] 所述第二夹紧卡盘24包括第二夹紧座241及第二四爪单动卡盘242，所述第二四爪单动卡盘242可转动的嵌设在第二夹紧座241上，第二夹紧座241固定在所述工作台11上； [0042] 所述叶片旋转电机21通过联轴器(图中未揭示)连接第一四爪单动卡盘222，并带动第一四爪单动卡盘222旋转；由于第一四爪单动卡盘222夹紧汽轮机叶片A的一端，因此第 一四爪单动卡盘222在旋转时，会带动汽轮机叶片A旋转，汽轮机叶片A旋转，夹紧卡盘232及 第二四爪单动卡盘242也随着汽轮机叶片A的旋转而旋转。 [0043] 第一四爪单动卡盘222及第二四爪单动卡盘242皆为市面上常见的四爪单动卡盘。 [0044] 所述叶片尖部固定件4的数量设置为二，两叶片尖部固定件分别固定在汽轮机叶片A的两尖端，用于对汽轮机叶片A进行定位，叶片尖部固定件4通过螺丝(图中未揭示)固定 在所述工作台11上的T形安装槽111上。 [0045] 所述汽轮机叶片A上设置有一凸块A1，所述光电对刀仪5安装在所述凸块A1上。光电对刀仪5用于调整坐标。 [0046] 所述超声强化装置3包括立柱31、移动机构32、旋转机构33及超声滚压头34，所述移动机构32设置在所述立柱31上，所述旋转机构33设置在移动机构32上，所述超声滚压头 34设置在所述旋转机构33上，移动机构32带动旋转机构33上下移动，旋转机构33带动超声 滚压头34旋转。 [0047] 所述移动机构32包括移动电机321、滑轨322及滑块323，所述滑轨322固定在所述立柱31上，所述滑块323可滑动设置在滑轨322上，所述移动电机321驱动滑块323在滑轨322 上活动； [0048] 所述旋转机构33包括旋转电机331及转动轴332，所述旋转电机331设置在所述滑块323上，转动轴332设置在旋转电机331上，所述超声滚压头34设置在转动轴332上，旋转电 机331驱动转动轴332转动，带动超声滚压头34旋转。 [0049] 所述超声滚压头34包括气缸341、压电陶瓷片342、滚压头前端343、滚珠344及外罩345，所述气缸341与外罩345连接，所述压电陶瓷片342安装在所述外罩345内部，压电陶瓷 片342通过滚压头前端343与所述滚珠344连接。 [0050] 本发明还揭示了一种汽轮机叶片超声滚压表层的改性方法，其包括以下步骤： [0051] 步骤一：将汽轮机叶片A通过叶片夹紧模组2固定在滚珠丝杆十字滑台1的工作台11上； [0052] 步骤二：通过叶片夹紧模组2上的叶片旋转电机21带动汽轮机叶片A旋转； [0053] 步骤三：通过滚珠丝杆十字滑台1带动汽轮机叶片A进行十字方向移动； [0054] 步骤四：超声强化装置3上的旋转机构33带动超声滚压头34旋转，超声强化装置3上的移动机构42带动旋转机构33上下移动，从而带动超声滚压头34的旋转和移动；使得超 声滚压头34能够与汽轮机叶片A配合，并能够沿着汽轮机叶片A的表面进行滚动，施加纵向 高频冲击振动，强化汽轮机叶片A的表面。 [0055] 本发明工作原理为：通过设置叶片旋转电机21带动汽轮机叶片A旋转，通过设置超声强化装置3，使得超声滚压头34能够上下移动和旋转，通过设置滚珠丝杆十字滑台1，使得 汽轮机叶片A能够十字方向移动，各结构联动配合，使得超声滚压头34的运动轴线始终与汽 轮机叶片A曲面上该加工轨迹点的法线重合，超声滚压头34在移动机构32和旋转机构33的 配合下，能够沿着汽轮机叶片A长度方向上做加工轨迹为“Z”字形或者回转方向的运动，从 而完成汽轮机叶片A表面的改性，超声滚压头34通过气缸341提供一定预紧力使得滚珠344 能够与汽轮机叶片A的表面保持接触，压电陶瓷片342高频振动，带动滚压头前端343将振幅 扩大，并将振动形式传递输出到滚珠344处，使滚珠在汽轮机叶片A表面滚动的同时，能够施 加纵向高频冲击振动，强化汽轮机叶片A的表面，从而提高汽轮机叶片的抗疲劳性能。 |
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