大型水轮机转轮长短轴翻身装置的制作方法

技术领域：

本发明涉及一种大型水轮机转轮长短轴翻身装置，用于大型转轮制造过程中转轮翻身和平吊搬运工艺，属于大型非标机械设备领域。

背景技术：
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随着我国水电事业的快速发展，不断有大型和巨型水电站投入建设，水轮发电机单机容量不大增大，水轮机的核心部件转轮的重量和外形尺寸也不断增大，尤其是近二十年来，三峡、溪洛渡、向家坝等巨型水电站相继投入开发建设和投入运营，水电机组也逐渐向单机大容量发展(单机容量在650mw以上)，目前，我国单机容量最大的白鹤滩百万机组也马上投入生产，对于大型转轮的焊接、机加工以及所需的吊装工具、翻身装置提出了更多要求，保证大型转轮在焊接和制造过程顺利进行。

技术实现要素：
：本发明的目的是公开一种大型水轮机转轮长短轴翻身装置，其具有操作安全方便、可靠性高的特点。本发明的技术方案是：由翻身架体、短轴、连接法兰、垫片、长轴、大销轴、小销轴、挡块、垫圈、吊杆、第一铜套和第二铜套组成，连接法兰安装在转轮上法兰面上，与转轮通过垫片保证同轴度和径向定位，短轴安装在连接法兰外侧，长轴安装在连接法兰内侧，转轮、连接法兰、垫片、短轴和长轴安装成一个整体，短轴和长轴都是锥形结构，短轴细端有第一孔和长轴细端有第二孔，安装大销轴，大销轴上安装第一铜套和第二铜套，分别安装在短轴和长轴两侧，大销轴在第一铜套和第二铜套内可以相对转动，第一铜套和第二铜套外侧安装吊杆，吊杆和大销轴之间可以相对转动，翻身架体上端有两对卡槽，用于放置安装好的第一铜套和第二铜套，吊杆小头端通过小销轴与吊车主钩相连。

所述的垫片为l形圆弧结构，垫片安装在连接法兰上，10个或12个均布。

所述的长轴和短轴为空心的锥形结构，短轴轴腔内焊接第一吊运吊耳和长轴轴腔内焊接第二吊运吊耳。

本发明的大型水轮机转轮长短轴翻身装置，翻身架体外型尺寸较大，长约15米，宽约5米，高约5米，整体运输较难，采用各部件在制造厂内下料、加工，以小件的形式运到转轮制造现场，在转轮制造现场组焊，保证各部位尺寸准确度，减少了大件运输成本，翻身架体两端采用三角形支撑结构，牢固可靠，长轴和短轴采用锥形结构，满足强度要求，减轻重量，降低制造成本。转轮和连接法兰之间通过l形垫片的作用可保证同轴度和径向定位，退火后，先将l形垫片拆卸下来，再拆卸连接法兰，连接法兰不会因为变形与转轮涨到一起，无法拆卸。连接法兰和短轴还可以作为转轮的吊运工具，通过吊杆直接和吊车主钩连接，可以节省一套转轮专用吊装工具。本发明的有益效果是：大型水轮机转轮(这里指混流式水轮机转轮)重量在150吨至500吨之间，一般情况下，小于300吨的转轮采用翻身支撑架翻身或者空中翻身两种翻身方式，这两种翻身方式都需要在转轮下环上焊接两个翻身吊耳，翻身吊耳与转轮形成一个整体，在转轮进行机加工前将两个翻身吊耳割掉，需要补焊和探伤，后续工作量较大，转轮吊装时还要另外一套工具，成本比较高。对于重量大于300吨的转轮，采用这两种方式翻身，容易使转轮下环变形，采用转轮长短轴翻身装置，主要受力位置在转轮的上冠法兰处，也是转轮工作时的受力位置，转轮受力均匀，能避免转轮变形，解决了大型转轮焊接和加工制造中的难题。此翻身装置，可以在工地转轮专用制造厂房内进行转轮翻身，也可以在制造工厂厂房内进行转轮翻身，适用性强，应用范围广，本发明的大型水轮机转轮长短轴翻身装置为大型转轮加工和焊接提供了一套安全、可靠、经济的翻身方案，并通过了巨型电站项目三峡电站(转轮重量约450吨)和向家坝电站(转轮重量约370吨)转轮翻身的实际使用验证，证明此转轮翻身方法的可靠性，达到了预期效果。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是图1的a-a剖视图

图3是图1的b-b剖视图

图4是图1中ⅰ处的放大结构示意图

图5是图4中ⅱ处的放大结构示意图

图6是垫片的结构图

图7是短轴结构示意图

图8是图7的左视图

图9是长轴结构示意图

图10是图9的左视图

图11是转轮翻身起始位置示意图

图12是转轮翻身下落过程示意图

图13是转轮翻转90°位置示意图

图14是更换吊杆位置示意图

图15是转轮翻身起吊过程示意图

图16是转轮翻转180°位置示意图

图17是转轮平吊结构示意图

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明的一种大型水轮机转轮长短轴翻身装置，由翻身架体1、短轴2、连接法兰5、垫片17、长轴14、大销轴21、小销轴20、挡块8、垫圈9、吊杆13、第一铜套16和第二铜套24等组成，连接法兰5安装在转轮10上法兰面上，如图4所示，连接法兰5与转轮10通过垫片17保证同轴度并径向定位，短轴2安装在连接法兰5外侧，长轴14安装在连接法兰5内侧，转轮10、连接法兰5、垫片17、短轴2和长轴14安装成一个整体，如图7和图9所示，短轴2和长轴14都是锥形结构，短轴2细端有第一通孔27和长轴14细端有第二通孔28，安装大销轴21，如图3所示，大销轴21上分别安装两个第一铜套16和两个第二铜套24，分别安装在短轴2和长轴14两侧，大销轴21在第一铜套16和两个第二铜套24内可以相对转动，第一铜套16和两个第二铜套24外侧安装吊杆13，吊杆13和大销轴21之间可以相对转动，挡板15嵌在大销轴21的环槽26内，限制大销轴21轴向窜动，翻身架体1上端有两对卡槽，用于放置安装好的第一铜套16和两个第二铜套24，吊杆13小头端通过小销轴20与吊车主钩11相连，挡板12嵌在小销轴20的环槽25内，限制小销轴20轴向窜动。

如图5所示，垫片17安装在连接法兰5上，如图6所示，垫片17采用l形圆弧结构，能够与转轮10和连接法兰5紧密配合，短边有两个用于和连接法兰5安装在一起两个螺栓通孔23，一个拆卸用的顶丝孔22。

如图7和图9所示，短轴2和长轴24为空心的锥形结构，锥形结构既符合等强度设计原理，又使短轴2和长轴14有足够的刚度，最大程度减轻重量，满足大型转轮翻身使用，短轴2轴腔内焊接第一吊运吊耳19和长轴14轴腔内焊接第二吊运吊耳18。

本发明的大型水轮机转轮长短轴翻身装置翻身过程如图11、图12、图13、图14、图15和图16所示。

如图1和图3所示的安装结构，将短轴2、连接法兰5、转轮10和长轴14，通过螺栓3、螺栓4、螺母6、双头螺杆7、挡块8和垫圈9安装在一起，大销轴21与第一铜套16和第二铜套24分别安装在短轴2和长轴14上，两个吊杆13大头端分别安装在长轴14一端的大销轴21上，小头端通过小销轴20与吊车主钩11连接在一起，图11所示，吊车主钩11将长轴14连同短轴2、连接法兰5和转轮10一同吊起在空中，移动吊车主钩11，将短轴2细端的两个第一铜套16与翻身架体1一端上的卡槽对准，将两个第一铜套16落到卡槽内，吊车主钩11向另一端卡槽水平移动同时并逐步下落，如图12所示，保持吊杆13中心线垂直，直至长轴14细端两个第二铜套24落到卡槽内，如图14所示，完成转轮10翻转90°，将吊杆13拆卸下来，安装到短轴2细端的大销轴21上，吊车主钩11向上移动并同时逐步水平向长轴14方向移动，如图14所示，直至短轴2、长轴14、转轮10和吊杆13的中心线重合，与水平垂直，此时转轮10完成180°翻转。反方向翻转时，首先将吊杆13安装在短轴2端的大销轴21上即可。

平吊时，按图17所示结构安装，能够实现转轮10平吊转运。