CN102720542B - 一种汽轮机转子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽轮机转子，包括主轴和各级叶轮，所述主轴和各级叶轮为套装结构，主轴的外表面设有装配各级叶轮的外装配面，主轴的外表面呈阶梯型，各级叶轮通过自身的环形内装配面装配在主轴的对应外装配面上；所述主轴上的各级外装配面分别具有一定的锥度；所述各级叶轮的内装配面具有与主轴上对应的外装配面匹配、一致的锥度，各级叶轮和主轴形成锥面装配，实现自锁。本发明的主轴和叶轮以锥面形成装配，叶轮在主轴上实现了倒拉式的自锁，装配牢固、可靠，有效杜绝了叶轮从主轴上的松动滑动，无需定位键定位锁紧，消除了定位键所带来的一切弊病，生产成本得以有效控制，转子的安全性高，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及汽轮机，具体是一种汽轮机转子。
背景技术
汽轮机转子是汽轮机转动部分的总称，用于汇集各级动叶栅上所得到的机械能，并把机械能传递给发电机转子。现有的汽轮机转子根据主轴和叶轮的组合方式，分为整锻转子、套装转子、焊接转子和组合转子，其中套装转子因具有易锻造、加工便利、加工周期短等特点，在中小功率汽轮机的中、低压部分得到了广泛应用。
参见图1：常规的套装转子包括主轴A和各级叶轮B，在主轴A的外表面设有装配各级叶轮B的外装配面，外装配面为柱面，主轴A外表面呈阶梯型，各级叶轮B经加热后通过自身的环形内装配面装配在主轴A的对应外装配面上，外装配面和内装配面以直线过盈配合，以过盈产生的残余应力保证套装在主轴A上的叶轮B不松动。但是，汽轮机转子在长期服役运行后，过盈产生的残余应力便会消失，主轴A和叶轮B之间形成松动，叶轮B受到蒸汽力的作用后，极易沿着主轴A的轴向滑动，安全隐患极大。为此，传统的解决方式是，叶轮B在主轴A上套装到位后，在叶轮B和主轴A的装配面结合处的外端面安装一个轴向定位锁紧的定位键C，通过定位键C防止叶轮B松动后的轴向滑动。该方式存在以下主要缺陷：1.需要在主轴上各级外装配面的端面以及各级叶轮内装配面的端面分别加工出定位键的装配槽，这直接增加了主轴和叶轮的加工难度，严重影响了主轴和叶轮的加工效率，企业生产成本高；2.定位键的装配槽势必对主轴和叶轮的应力造成破坏，从而降低了主轴和叶轮的强度；3.组成转子的装配零件增多，进一步增加了企业生产成本；4.转子的装配关系复杂，装配效率低，同时装配要求严格（特别是对装配间隙的要求），装配难度大；5.装配的牢固性和可靠性差，在主轴上松动后的叶轮受到蒸汽力的作用后，便会产生轴向滑动，定位键虽能对其进行阻挡，但非常有限，而且滑动的叶轮极易将定位键剪切断，依旧存在极大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种加工方便、强度高、生产成本低、牢固可靠、安全性高的汽轮机转子。
本发明的上述技术目的通过下述技术方案实现：一种汽轮机转子，包括主轴和各级叶轮，所述主轴和各级叶轮为套装结构，主轴的外表面设有装配各级叶轮的外装配面，主轴的外表面呈阶梯型，各级叶轮通过自身的环形内装配面装配在主轴的对应外装配面上；所述主轴上的各级外装配面分别具有一定的锥度；所述各级叶轮的内装配面具有与主轴上对应的外装配面匹配、一致的锥度，各级叶轮和主轴形成锥面装配，实现自锁。
所述主轴上外装配面的锥度为1:50～100。
所述主轴上外装配面的锥度最好为1:60～80。
所述主轴上每一级外装配面的根部设有应力槽。
本发明的有益效果是：上述主轴和叶轮以锥面形成装配，叶轮在主轴上实现了倒拉式的自锁，装配牢固、可靠，有效杜绝了叶轮从主轴上的松动滑动，无需定位键定位锁紧，消除了定位键所带来的一切弊病，生产成本得以有效控制，转子的安全性高，使用寿命长。本发明具有设计合理、结构简单、便于加工、生产成本低、生产效率高、装配方便、牢固可靠、强度高、安全实用等特点。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是常规汽轮机转子的结构示意图。
图2是本发明的一种结构示意图。
图3是图2中主轴的一种结构示意图。
图4是图2中叶轮的一种结构示意图。
图5是本发明的受力示意图。
图中代号含义： A、1—主轴；B、2—叶轮；C—定位键；3—外装配面；4—内装配面；5—应力槽；F1—蒸汽力；f—摩擦力；N—正压力。
具体实施方式
实施例1
参见图2、图3和图4：本发明包括主轴1和各级叶轮2，主轴1和各级叶轮2为套装结构。其中，在主轴1的外表面加工有装配各级叶轮2的外装配面3，各级外装配面3分别具有锥度，各级外装配面3的锥度分别为1:60，每一级外装配面3的根部设有内凹倒角的应力槽5，主轴1的外表面呈阶梯型。各级叶轮2分别具有环形的内装配面4，内装配面4亦具有锥度，每一级叶轮2的内装配面4锥度与主轴1上的对应外装配面3的锥度匹配、并一致，每一级叶轮2经加热后通过自身的内装配面4装配在主轴1的对应外装配面3上，冷却后的各级叶轮2和主轴1形成锥面装配，实现自锁。
实施例2
本实施例的其它结构与实施例1相同，不同之处在于主轴上外装配面的锥度，各级外装配面的锥度分别为1:85。
实施例3
本实施例的其它结构与实施例1相同，不同之处在于主轴上外装配面的锥度，各级外装配面的锥度分别为1:66。
实施例4
本实施例的其它结构与实施例1相同，不同之处在于主轴上外装配面的锥度，各级外装配面的锥度分别为1:53。
实施例5
本实施例的其它结构与实施例1相同，不同之处在于主轴上外装配面的锥度，各级外装配面的锥度分别为1:78。
实施例6
本实施例的其它结构与实施例1相同，不同之处在于主轴上外装配面的锥度，各级外装配面的锥度分别为1:94。
实施例7
本实施例的其它结构与实施例1相同，不同之处在于主轴上外装配面的锥度，第一级外装配面的锥度为1:68，第二级外装配面的锥度为1：73，第三级外装配面的锥度为1:70，其它级外装配面的锥度为1:80。本实施例虽然能够实现叶轮在主轴上的自锁装配，但将使主轴和叶轮的加工难度、以及二者的装配难度增大。
参见图5：本发明的主轴1和叶轮2以锥面形成装配，叶轮2在主轴1上实现了倒拉式的自锁。叶轮2在长期服役后过盈产生的残余应力消失，叶轮2在主轴1上松动，叶轮2松动后受到蒸汽力F1的作用，叶轮2沿主轴1的轴向滑动，叶轮2的内装配面与主轴1的外装配面以锥面接触，接触后产生新的过盈量，主轴1对叶轮2产生垂直于内装配面的正压力N，内装配面和外装配面间产生摩擦力f，叶轮2受到的摩擦力f与其相对主轴滑动的方向相反，摩擦力f起阻力作用。叶轮2沿轴向的滑动量与过盈量成正比关系，过盈量与正压力N、摩擦力f基本成正比关系，滑动量越大，则产生的过盈量越大，正压力N和摩擦力f也就越大，从而实现叶轮2在主轴1上的自锁，不再滑动。因此，当叶轮2产生轴向滑动或轴向滑动趋势时，摩擦力f即可产生并阻止叶轮2在主轴1的轴向滑动，有效防止了安全事故发生，安全性高。
Claims (3)
1. 一种汽轮机转子，包括主轴（1）和各级叶轮（2），所述主轴（1）和各级叶轮（2）为套装结构，主轴（1）的外表面设有装配各级叶轮（2）的外装配面（3），主轴（1）的外表面呈阶梯型，各级叶轮（2）通过自身的环形内装配面（4）装配在主轴（1）的对应外装配面（3）上；其特征在于：所述主轴（1）上的各级外装配面（3）分别具有一定的锥度，该锥度为1:50～100；所述各级叶轮（2）的内装配面（4）具有与主轴（1）上对应的外装配面（3）匹配、一致的锥度，各级叶轮（2）和主轴（1）形成锥面装配，实现自锁。
2. 根据权利要求1所述汽轮机转子，其特征在于：所述主轴（1）上外装配面（3）的锥度为1:60～80。
3. 根据权利要求1所述汽轮机转子，其特征在于：所述主轴（1）上每一级外装配面（3）的根部设有应力槽（5）。
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