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渦輪流量計葉輪在制作上的要點

    渦輪流量計葉輪在制作上的要點、渦輪流量計的加工、針對渦輪流量計在使用過程中應注意的問題分析、如何提高渦輪流量計的計量準確性

    渦輪流量計的結構緊湊,其中葉輪是流量計的關鍵件,是傳感器的檢測元件。葉輪由高導磁性材料硬鋁2A12制成,與表體同軸,葉片數常用12~24片,葉輪幾何形狀及尺寸對傳感器性能有較大影響,葉片的旋轉角度與導程的準確程度,直接關系到渦輪流量計的精度,即檢測線性度的值。型號為150的葉輪的結構尺寸如圖1。

    圖1 型號為150的葉輪結構尺寸圖

    此種零件在公司為加工,。如按一般工藝,在銑加工中.心加工好,但這樣勢必會使加工成本增加好幾倍??紤]到流量計還在研發試制階段,要做到既節約成本,又不影響尺寸精度,因此我們針對車間現有設備的加工能力情況,決定在普通臥銑上加工。

    1 葉輪加工的難點

    葉輪的加工難點有:

    (1)葉輪材料為2A12,零件精度要求高,在機加過程中容易變形;

    (2)葉輪的葉片壁厚薄,其壁厚只有1~2mm,加工過程中,其直徑越大,加工時零件顫動越嚴重,從而對尺寸精度產生很大影響,直接影響氣體的流速及檢測線性度的值;

    (3)中.心小孔與外圓直徑差大,同軸度要求0.015mm。

    針對以上加工難點,我們制定出相應的措施。

    2 制定的兩套工藝方案

    我們綜合考慮各方面的因素,制定出以下兩條渦輪流量計工藝方案:

    (1)方案一。車外圓,幾件為一體—銑削螺旋葉片—鉗工去除毛刺—車斷為單件,鏜沉孔及外圓—銑槽—葉輪做動平衡—表面氧化處理。對方案一試加工一件,其結果不甚理想,因銑削后的葉片厚度只有1mm,用它來作為定位基準鏜孔,很容易使葉片變形,且內外圓的同軸度難以保證,由此得出改進方案二。

    (2)改進方案二。粗車(各面均留量1mm,左端凸臺加長15mm,給銑加工預留夾頭)—熱處理(材料具有熱處理強化能力,因此在零件粗加工后安排一次熱處理工序,以消除加工應力)—精車(孔與外圓一刀下,調頭上軟爪,這樣來保證同軸度)——銑(掛輪,借助工裝銑削等速螺旋葉片)—鉗(去除所有毛刺)—銑(銑槽,去夾頭)—葉輪做動平衡—表面氧化處理。

    3 專用的工裝夾具

    在銑削葉片過程中,為了排除零件顫動,我們做了一套工裝夾具(如圖2)。

    圖2 專用工裝夾具

    渦輪流量計工裝為兩塊夾板,工裝1右端呈凹心狀,左端車A2頂.尖孔,這樣可以保證夾板外端受力,有效的減少了振動,降低了表面粗糙度,而且也擺脫了原來加工須要小切削量,每次切削量不到0.5mm,耗時(型號150的銑削需16h)的煩惱,現在加工此零件,效率提高了2~3倍,每次切削量可到1~1.5mm。

    在裝夾零件時,以往采用三爪夾盤夾緊,而三爪夾盤自身精度較低,這樣加工的零件在做動平衡后的數值偏差較大,增加做動平衡的難度,后來我們采取了在工裝上的改進措施。

    把工裝2的基準孔與零件配合,用M8頂絲頂住,這樣使加工精度提高到0.01~0.02mm,動平衡有了較大的改善。

    4 其他的工藝措施

    為了減少工件在旋轉過程中所產生的阻力,我們采用車床所用的活頂.尖,使轉動更加順利。

    在銑削過程中,由于銑刀在工件的右側,而螺旋線為右旋,在旋轉過程中,產生一向上的作用力。而普通銑刀底面有凹坑,不能切削,而使銑刀受到一向上的力,使銑削過程變得很困難,造成銑刀折斷。我們采用底齒過中.心的銑刀,使底齒也產生切削,使旋轉產生向上的力轉化為切削力。

    采用上述工藝對工件加工后,經多次檢測,達到了使用要求,降低了加工成本,同時也保證了螺旋葉片對傳感器精度的影響小,即檢測線性度值小于1.5%。

    5 檢測的改進

    在選擇加工渦輪流量計葉輪的螺旋導程時,應根據檢測情況加以改進。葉輪的精度,直接影響流量計的精度。當螺旋角過大時,造成螺旋葉片安裝角β增大,即葉片重疊度增大,從而增加了軸承的工作負荷,使軸承阻力矩增大,減少了使用壽命,同時也使葉輪本身受較大的作用力,使其變形而失去作用;當螺旋角過小時,造成一部分氣流從葉片間的空隙中流失,不能產生使葉輪轉動的力量,從而使流量計的線性度升高。

    氣體渦輪流量計的儀表常數K應為

    其中,

    β為葉片安裝角;

    g為氣體留量;

    Z為葉片數;

    θ為流體出口角,理想狀態下,無阻力矩存在,則θ為0;

    A為進口處的氣體流通面積。

    加工的流量計在檢測精度過程中,發現如下問題:

    (1)示值誤差(δm)i過大;

    (2)重復性(Er)i不理想,正常值是小于0.5%;

    (3)線性度超出正常值范圍(小于1.5%)。

    我們針對所產生的問題,對渦輪流量計葉輪的螺旋角重新進行計算,縮小了導程,使葉片重疊度增加,即葉輪所造成的氣體流通空間更加封閉。

    6 結束語

    經過這樣改進后的葉輪,裝在原固定座上再進行重新檢測。經檢測后,渦輪流量計全部達到精度要求,精度提高一.級,經用戶使用后,非常滿意。


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