劉玉帥，崔連峰

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱　150040)

UG/WAVE技術(shù)在汽輪發(fā)電機(jī)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

劉玉帥，崔連峰

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

摘要：在新產(chǎn)品中，僅利用傳統(tǒng)的二維與基礎(chǔ)三維制圖方式進(jìn)行設(shè)計(jì)已經(jīng)不能適應(yīng)于現(xiàn)代企業(yè)設(shè)計(jì)周期短、供貨時(shí)間緊的現(xiàn)實(shí)情況。采用UG等三維設(shè)計(jì)軟件的WAVE技術(shù)，對零部件裝配進(jìn)行自頂向下的參數(shù)化設(shè)計(jì)有利于復(fù)雜產(chǎn)品的快速建模，并且適合于復(fù)雜產(chǎn)品的相關(guān)性設(shè)計(jì)、系列化設(shè)計(jì)以及變形產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。該文介紹了在汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)過程中采用UG/WAVE技術(shù)對端蓋、軸承、油密封裝配部分進(jìn)行三維建模的方法并進(jìn)行了一些分析。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)；三維建模；WAVE技術(shù)；參數(shù)化設(shè)計(jì)；相關(guān)性設(shè)計(jì)

0引言

汽輪發(fā)電機(jī)端蓋、軸承、油密封裝配(以下簡稱端軸油裝配)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，是發(fā)電機(jī)總裝部套中非常重要的組成部分[1]。對于這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，內(nèi)部又需要精度很高的配合，可以使用UG的WAVE(What-if Alternative Value Engineering)鏈接技術(shù)，來保證整個(gè)裝配和零部件的關(guān)聯(lián)性。

WAVE是一種實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝配的各組件間關(guān)聯(lián)建模的技術(shù)。WAVE可以貫穿在產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中。從最初的概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的制造，充分利用WAVE功能，可以使零部件的設(shè)計(jì)隨著總體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵尺寸變更而相應(yīng)改變，從而避免了對零部件的重新設(shè)計(jì)，大大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，提高了企業(yè)的市場競爭能力(見圖1)。

1端軸油裝配簡介

對于汽輪發(fā)電機(jī)， 端軸油裝配的結(jié)構(gòu)包括:人孔蓋板裝配、外擋油環(huán)裝配、內(nèi)擋油環(huán)裝配、油密封裝配(包括：油密封座裝配、密封瓦裝配、擋油環(huán)裝配)、軸瓦裝配、緊固件以及其他國標(biāo)及非標(biāo)零件等(見圖 2)。

圖1　 WAVE控制結(jié)構(gòu)體系

圖2　端軸油裝配示意圖

汽、勵(lì)端端軸油裝配的區(qū)別大致有以下幾點(diǎn)：

1)勵(lì)端裝配需要設(shè)置軸承絕緣，有些機(jī)組要求設(shè)置雙層絕緣。

2)汽、勵(lì)端軸頸不盡相同。

3)汽、勵(lì)端進(jìn)出油接口的方向不同。

2端軸油裝配結(jié)構(gòu)建立

以汽端端軸油裝配為例，介紹UG/WAVE技術(shù)的應(yīng)用，勵(lì)端端軸油裝配方法相同。

2.1規(guī)定坐標(biāo)系方向及坐標(biāo)原點(diǎn)

使用UG軟件進(jìn)行建模操作，規(guī)定坐標(biāo)系方向及坐標(biāo)原點(diǎn)如下：

Z軸：發(fā)電機(jī)軸向方向，正方向指向發(fā)電機(jī)勵(lì)端；

X軸：發(fā)電機(jī)磁極直軸方向，正方向?yàn)檫h(yuǎn)端導(dǎo)電螺釘缺口方向；

Y軸：發(fā)電機(jī)磁極交軸方向，正方向?yàn)閄軸正方向水平向左、朝Z軸正方向看時(shí)，豎直向上。

圖3　建立基準(zhǔn)坐標(biāo)系

規(guī)定坐標(biāo)原點(diǎn)為發(fā)電機(jī)汽端軸承中心線與發(fā)電機(jī)水平中心線的交點(diǎn)(見圖3)。

2.2端蓋裝配建模

2.2.1上半端蓋裝配建模

汽輪發(fā)電機(jī)汽端端蓋裝配分為上半端蓋和下半端蓋。先對上半端蓋建模，下半端蓋采取WAVE把合面的方法鏈接上半端蓋建模，由機(jī)座確認(rèn)把合孔，由總布置圖確認(rèn)軸承中心線等。上半端蓋裝配建模，按照尺寸完成蓋板、筋板、搭子等無相關(guān)性散件的建模操作，采用的是草圖→拉伸→處理細(xì)節(jié)的方法。由于蓋板內(nèi)徑與內(nèi)、外部半環(huán)外徑相對應(yīng)，故中外部半環(huán)、中內(nèi)部半環(huán)的建?？梢酝ㄟ^WAVE蓋板的內(nèi)徑來進(jìn)行，并且當(dāng)蓋板的內(nèi)徑發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的中外部半環(huán)、中內(nèi)部半環(huán)的外徑會(huì)發(fā)生改變。根據(jù)圖紙要求，進(jìn)行上半端蓋裝配(見圖4)。

圖4　上半端蓋建模

2.2.2下半端蓋裝配建模

下半端蓋利用WAVE上下端蓋把合面的方法進(jìn)行建模。在上半端蓋的父項(xiàng)下建立與上半端蓋同等級的子項(xiàng)為下半端蓋，打開WAVE對話框，鏈接把合面上的相應(yīng)尺寸(見圖 5、圖6)，完成下半端蓋的蓋板和內(nèi)、外部半環(huán)的建模。

圖5　采用WAVE鏈接功能

圖6　鏈接上半端蓋

完成無相關(guān)性的散件，并進(jìn)行裝配，包括合縫板、筋板、分離箱側(cè)板、分離箱筋板、分離箱端板等。

圖7　下半端蓋裝配

更改模型引用集為model得到端蓋裝配。(見圖7、圖 8)

圖8　端蓋裝配

2.3軸瓦裝配建模

由于該型發(fā)電機(jī)軸瓦為可浮動(dòng)瓦，軸瓦內(nèi)徑與轉(zhuǎn)軸有間隙要求。參考轉(zhuǎn)軸軸頸尺寸結(jié)合間隙尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將間隙尺寸設(shè)定為公式，便于系列化設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行更改[2]；軸瓦外球面尺寸與端蓋上的軸承座尺寸相匹配[3]，可以WAVE到軸承座的內(nèi)徑進(jìn)行建模。

2.3.1上半軸瓦裝配

通過WAVE軸承座內(nèi)徑尺寸對上半軸瓦進(jìn)行建模。從軸承座處繼承的尺寸為與軸承頂塊相接觸的上半軸瓦接觸面，使用該面自頂向下進(jìn)行建模，完善散件得到上半軸瓦裝配(見圖9)。

圖9　上半軸瓦裝配

2.3.2下半軸瓦裝配

下半軸瓦的裝配同樣利用WAVE鏈接到上半軸瓦半環(huán)的把合面，建立與上半軸瓦同級的新裝配，并進(jìn)行WAVE鏈接操作(見圖 10)可以直接得到下半軸瓦半環(huán)的內(nèi)外徑、把合孔等信息。

圖10 　鏈接上半軸瓦把合面

利用WAVE上半軸瓦裝配中的側(cè)支塊尺寸來進(jìn)行合縫板的三維建模(見圖 11)。

圖11 　鏈接到側(cè)支塊

接下來做出孔、槽等細(xì)節(jié)特征得到下半軸瓦裝配(見圖12)。

圖12　下半軸瓦裝配

將部件引用集替換后即得到軸瓦裝配模型(見圖13)。

圖13　軸瓦裝配

2.4油密封裝配建模

汽輪發(fā)電機(jī)中油密封結(jié)構(gòu)(見圖14)通過使用兩路獨(dú)立循環(huán)的密封油可以將發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣環(huán)境與外部空氣環(huán)境相隔離，從而防止機(jī)內(nèi)氫氣溢出、機(jī)外空氣進(jìn)入機(jī)內(nèi)。油密封結(jié)構(gòu)建模的思路為：根據(jù)端蓋確認(rèn)油密封座的把合孔，密封瓦內(nèi)徑與轉(zhuǎn)軸軸頸尺寸相匹配，密封瓦外徑及側(cè)面與油密封座相配合。

圖14 　油密封裝配

2.4.1油密封座裝配

油密封座是安裝在機(jī)內(nèi)把合在端蓋上用來固定和保護(hù)密封瓦的結(jié)構(gòu)。油密封座外徑以及把合孔尺寸可以通過WAVE到端蓋上的把合面來得到，并且可以利用油密封座的內(nèi)徑采用WAVE直接進(jìn)行油梳等的建模操作，完善細(xì)節(jié)特征得到油密封座裝配模型(見圖15)。

圖15　 油密封座裝配

2.4.2密封瓦裝配

本型號汽輪發(fā)電機(jī)汽勵(lì)兩端的密封瓦結(jié)構(gòu)相同，故可只進(jìn)行一端密封瓦的設(shè)計(jì)，采用鏡像裝配功能得到另一端密封瓦。

密封瓦安裝在油密封座內(nèi)部，當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)其可以浮動(dòng)，與軸頸有一定的間隙要求，故密封瓦建模思路與軸瓦建模類似，通過WAVE安裝密封瓦溝槽的油密封座內(nèi)徑及槽寬等尺寸，根據(jù)軸頸及密封瓦與軸頸間間隙要求，直接得到密封瓦本體環(huán)，并且完善細(xì)節(jié)特征得到密封瓦裝配(見圖16)。

圖16 　密封瓦裝配

2.5其他散件裝配

人孔蓋板裝配：人孔蓋板使用WAVE鏈接到端蓋上的把合面即可(見圖17)。

圖17　人孔蓋板

油擋裝配建模：根據(jù)油密封座及端蓋上的相應(yīng)把合面信息通過WAVE鏈接得到各油擋環(huán)的把合孔及直徑信息，油擋環(huán)內(nèi)徑與轉(zhuǎn)軸匹配，并且將上下半油擋環(huán)分別建模，將下半環(huán)截面使用WAVE鏈接到上半截面的方式完成上半環(huán)的建模操作(見圖18、圖19)。

圖18　油擋WAVE操作

圖19　油擋裝配

3結(jié)語

汽輪發(fā)電機(jī)端軸油裝配是發(fā)電機(jī)總裝部套中非常重要的組成部分，做好該裝配結(jié)構(gòu)的三維建模導(dǎo)航，不僅對汽輪發(fā)電機(jī)整機(jī)建模起著非常重要的指導(dǎo)作用，同時(shí)對于加快本型產(chǎn)品的三維模塊化設(shè)計(jì)也起到了相當(dāng)大的促進(jìn)作用[4]。在建模過程中大量使用WAVE鏈接功能，不僅可使設(shè)計(jì)者了解了整體產(chǎn)品的設(shè)計(jì)構(gòu)思，又增強(qiáng)了對部件間相關(guān)性的理解，更可以使設(shè)計(jì)者自頂向下的宏觀設(shè)計(jì)能力得到提高，同時(shí)也大大簡化設(shè)計(jì)方法，降低設(shè)計(jì)難度，提高設(shè)計(jì)效率，通過WAVE技術(shù)的更新組件信息從而自動(dòng)更新整個(gè)裝配設(shè)計(jì)尺寸鏈，大大降低設(shè)計(jì)成本，使得進(jìn)行快速、反復(fù)地論證、試驗(yàn)和進(jìn)行可行性研究成為了可能。

參考文獻(xiàn)

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