CN1031585A

CN1031585A - 轴保持环

Info

Publication number: CN1031585A
Application number: CN88104140A
Authority: CN
Inventors: 石楚才; 罗伯特·L·墨非
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1987-07-06
Filing date: 1988-07-05
Publication date: 1989-03-08
Also published as: EP0298273A1; KR890003091A; YU130588A; JPS6434144A

Abstract

包括一根电机轴12和具有一纵向轴一自由端和一从自由端沿纵向轴延展的内表面20，30，40的保持环4，环4被加热以径向扩大其内表面20，30， 40并将其套在轴的外表面上，环又被冷却以在其内表面和轴之间建立压配固接，至少一段内表面20， 30，40在被加热并套到轴12上之前被构形，使该段的直径相对轴外表面上对应段的直径逐渐变化，以在实现压迫固接时，沿内表面上该段的热套度沿远离环的自由端的方向上下降。

Description

本发明涉及一种一种固定到电器如马达或发电机的转子轴上的保持环。

要把一个保持环固定到马达或电机的转子轴上，通常的做法是将保持环的自由端热套在轴的外表面。这要靠提供一个具有最初在室温温时直径比转子轴的外表面直径的支承面的保持环来实现。将环加热，使其膨胀直到支承面的直径大于轴外表面的直径。这样自由端便被套在轴上，然后冷却下来，它就收缩，与轴外表面紧密接触。

支承面回不到其初始大小，而是根据轴外表面直径而呈现一个较大的最终直径，轴外表面直径也多少被保持环所压缩。在加热保持环并将其套在轴表面上之前，保持环支承面的初始直径与轴上相应区段的外直径之差被称作热套度。

在所讨论的机器中，在转子轴圆周上有被齿状物分开绕轴的槽，并且发现在这些齿上有裂纹出现。出现这种情况时，必须报废机器或修理轴并更换保持环。

本发明的一个目的就是消除这种裂纹故障的起因。

根据本发明，上述及其它目的靠一套包括一根具有一纵向轴，和一截面为圆形的外表面的电机轴和一个具有一纵向轴，一自由端和一内表面的保持环的组合来实现，保持环通过其内表面靠热套工艺固定到轴的外表面，在热套工艺里，将保持环加热以径向扩张其内表面，将被加热的保持环内表面被套在轴外表面上，再冷却保持环以在保持环内表面和轴外表面之间产生一压迫固接，这里，至少一部分保持环内表面在被加热并套在轴上之前就已被成形，使得这一部分的直径相对于轴外表面上对应部分的直径逐渐变化。这样，在实现热套时，沿内表面这一部分的热套度顺着离开保持环自由端的方向降低。

图1a是根据已有工艺的保持环和轴的横截面图;

图1b和1c是表示图1a中组件间的热套性质图;

图2a-2a是关于本发明的一个实施方案类似于图1a-1c的图。

图3是根据本发明的保持环的另一个实施方案的支承面区的单立横截面图;

图4是本发明的另一个实施方案的，类似于图3的图;

图5是本发明的另一个实施方案的，类似于图2a的图。

通常采用如图1a所示的二级热套，其中保持环4的支承面2包括端点为A，B，C，D的两段6和8，点B和C被一销槽10分开。面2要热套到转子轴12的圆柱形外表面上，轴外表面包括不同直径的两段，将与段8接触的那一段的直径比另一段的直径大。

开始时，段6和8具有直径相同，比轴12外表面的直径小，这样，热套工艺完成时，段8的热套度比段6的热套度。见图1b。

轴12外表面上有一销槽，它在环4与轴12的组合完成时将与销槽10对准。销槽中按常规方式插入一销子。

在所讨论的机器中，转子轴圆周上有由齿状物分开的轴向弯曲的槽，在齿状物上有裂纹产生。出现这种情况时，必须报废机器或修理轴并更换保持环。

本发明者已确认裂纹的产生起因于如图1c所示，在段6和8的远离保持环自由端的端A和C处的局域热套应力峰。

在图2a所示的本发明的实施方案中，保持环4备有被销槽10中断，从点A到在其自由端的点D径向内缩的支承面20。在此实施方案中，支承面包括在同一锥面上的两段22和24。这里轴12的外表面在与面20接触的区域里直径恒定。

当环4被热套到轴12上后，热套度将具如图2b所示形状，而最终的热套应力如图2c所示。

从图2c可清楚地看到，根据本发明的结构使局域应力峰大大降低。

根据本发明的一个示范实施方案，轴12的外表面为圆柱形，面段22和24位于同一锥面内，面20的轴向长度约10cm，它被锥缩，使得在热套前，点D处的直径比轴12外表面直径小2.5mm，点A处的直径比轴12外表面直径小2mm。

图2a的实施方案代表实现本发明的最经济的方式。然而，如图3所示，进一步改进也可通过构造一个能提供二级热套的环面20来实现，其中面段24位于沿径向向内与面段22所在锥面分开的锥面上。

或者，通过使环4具有图2a中所示形状，轴12具有图1a所示形状也可实现一种二级热套。

一种更均匀的应力分布可通过图4所示方式实现，使环4具有一个包括面段30和34的支承面30，该支承面构成中心（焦点）在保持环轴上，向环4的远离D点一端张开的抛物面的一部分。

如图5所示，同样可以使轴12具锥削外表面，而使支承面40上的面段42和44呈圆柱形。轴12的锥削面可以是圆锥形的，如图5所示，也可以是向右张开的抛物面形的。这种方案是昂贵的，但与图2所描述的方案结果是一样。在这里，也可以使支承面具有比轴12外表面为圆柱形时的锥度浅的锥度。

因此可以认为，从广义的角度来看，本发明体现在创造轴12外表面的均形与面20，30或40的构形之间的奇异关系以降低交面区域的应力峰。

可以对图4和5的实施方案作如下修改，使面段34或44分别沿径向向内偏离面段32或42，或者使轴口外表面相应段按图1a所示方式偏移。

根据构成本发明基础的原理，一种改进的热套耦合甚至可按下述方式实现，只对面段22作相对轴12外表面的锥缩，这是因为，正是环的这一面段产生最高的应力峰。

应该了解，对本发明的上述描述可接受各种调整，变化和降低，这一切都应在附加的权利要求的同等物的范围和含义内理解。

Claims

1、一种包括一根电机轴(12)和具有一纵向轴一自由端和一从所述自由端沿纵轴延展的内表面(20，30，40)的保持环(40)的组件，轴(12)有一纵向轴，和一个横截面为圆形的外表面，所述环(4)要经过内表面靠热套工艺固定到所述轴(12)的所述外表面上，在热套工艺中，所述环被加热以径向张大其内表面(20，30，40)被加热的内表面(20，30，40)被套在所述轴(12)的所述外表面上。所述环(4)又被冷却以在所述环(4)的所述内表面和所述轴(12)产生一个压迫固接，组件特点表现在至少一段所述环(4)的所述内表面在被加热并套到所述轴(12)上之前被构形，使所述段的直径相对所述轴外表面的对应区的直径逐渐变化，以在实现压迫固接时，沿所述内表面(20，30，40)的所述区的热套度沿远离所述环(4)的方向降低。

2、根据权利要求1的组件，其特点表现在所述轴（12）的所述外表面是圆柱形的，所述环（4）的所述内表面（20，30）的直径沿指向所述环（4）的所述自由端的方向逐渐减小。

3、根据权利要求2的组件，其特点表现在所述环（4）的所述内表面呈圆锥形。

4、根据权利要求2的组件，其特点表现在所述环（4）的所述内表面呈抛物面形。

5、根据权利要求2的组件，其特点表现在所述环（4）的所述内表面（20，30）有沿所述环（4）的纵向轴分开的两段（22，24;32，34），所述段之一（24，34）伸向所述环（4）的所述自由端，并沿径向向内地与所述段的另一段（22，32）分开。

6、根据权利要求1的组件，其特点表现在所述轴（12）的所述外表面呈圆锥形。

7、根据权利要求1的组件，其特点表面在所述轴（12）的所述外表面呈抛物面形。

8、根据权利要求7的组件，其特点表现在所述环（4）的所述内表面（20，30）有沿所述环纵轴分开的二段（22、24;32，34），其中一所述段（24，34）伸向所述环（4）的所述自由端并沿径向向内地与另一所述段（22、32）分开。