CN103410844B - 一种具有瞬断保护结构的转子轴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有瞬断保护结构的转子轴，转子轴的一端与转子连接，另一端与传动装置连接，转子轴上设有防护轴颈，防护轴颈的安全系数n不小于转子轴的许用安全系数[n]；即：n＝σ0.2/σMAX≥[n]，其中，σ0.2为防护轴颈的屈服强度，σMAX为转子轴的最大当量应力；且，防护轴颈的失效载荷小于传动装置的失效载荷。在转子轴遭受异常大扭矩载荷时，转子轴的防护轴颈自动断裂，进而有效防止高成本的传动装置损坏，降低设备的维护与使用成本。

Description

一种具有瞬断保护结构的转子轴
技术领域
本发明涉及转子轴，特别地，涉及一种具有瞬断保护结构的转子轴。
背景技术
目前，业界所使用的驱动装置主要包括：转子轴，转子轴一端连接转子，另一端连接传动装置。传动装置驱动转子轴旋转，以此带动转子旋转，用于动力的输出。
由于结构的限制，转子与保护转子的机匣之间的间隙很小，在转子因异物或转子叶片因温度升高发生膨胀，而与机匣内壁接触进而导致转子卡滞时，转子轴将遭受异常大扭矩载荷。此种状况会导致转子轴端部的传动装置损坏，进而导致传动系统停车。传动装置一般都造价昂贵，维修与更换的成本都比较高。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有瞬断保护结构的转子轴，以解决转子轴遭受异常大扭矩载荷后，传动装置易损坏，导致设备维护与更换成本高的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种具有瞬断保护结构的转子轴，转子轴的一端与转子连接，另一端与传动装置连接，转子轴上设有防护轴颈，防护轴颈的安全系数n不小于转子轴的许用安全系数[n]；即：n＝σ0.2/σMAX≥[n]，其中，σ0.2为防护轴颈的屈服强度，σMAX为转子轴的最大当量应力；且，防护轴颈的失效载荷小于传动装置的失效载荷。
进一步地，防护轴颈的径宽为转子轴的最小径宽。
进一步地，防护轴颈的安全系数n不小于转子轴的许用安全系数[n]的1.15倍。
进一步地，防护轴颈的失效载荷小于传动装置的失效载荷10％以上。
进一步地，防护轴颈设置在转子轴靠近传动装置的一端。
本发明具有以下有益效果：
在转子轴遭受异常大扭矩载荷时，转子轴的防护轴颈自动断裂，进而有效防止高成本的传动装置损坏，降低设备的维护与使用成本。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明一种具有瞬断保护结构的转子轴优选实施例的结构示意图；以及
图2是本发明一种具有瞬断保护结构的转子轴优选实施例中转子轴的剖面图。
附图标记说明
1、传动装置；2、转子轴；4、转子；6、机匣；7、防护轴颈；d、防护轴颈的径宽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
请参阅图1与图2，本发明的优选实施例提供了一种具有瞬断保护结构的转子轴，转子轴2的一端与转子4连接，另一端与传动装置1连接。转子4设置在机匣6内，转子轴2上设有防护轴颈7。
在正常载荷作用下，转子轴2应具有足够的强度，以保证转子轴2可以带动转子4正常工作。因此，防护轴颈7的安全系数n不小于转子轴2的许用安全系数[n]；根据第4强度理论，即：n＝σ0.2/σMAX≥[n]，其中，σ0.2为防护轴颈7的屈服强度，σMAX为转子轴2的最大当量应力。
在转子轴2正常运转的情况下，由于防护轴颈7的安全系数n不小于转子轴2的许用安全系数[n]，防护轴颈7不会在转子轴2正常运转的情况下发生断裂，转子轴2能正常驱动转子4运行。
但是，在异常载荷作用下，转子轴2必须在被保护的传动装置1失效前失效；因此，防护轴颈7的失效载荷要小于传动装置1的失效载荷。
例如，被保护的传动装置1的失效载荷为100N.m，转子轴2的防护轴颈7的断裂载荷为70N.m，则防护轴颈7的失效载荷比传动装置1的失效载荷小30N.m。在转子轴2受到异常大载荷时，旋转轴2的防护轴颈7会在传动装置1失效前先断裂，切断转子轴2与传动装置1间的连接，从而保护了传动装置1。
较优地，防护轴颈7的径宽d为转子轴2的最小径宽。通过减小防护轴颈7的径宽，降低防护轴颈7处的强度，以此在转子轴2上形成一处簿弱段。此种结构只需在转子轴2上开槽，即可形成防护轴颈7，加工方便。但在实际实施过程中，该防护轴颈7也可以采用其它结构予以实现；例如，通过金属热处理工艺降低转子轴2上局部部位的强度，形成防护轴颈7；或者，也可以使用强度低于转子轴2其它部分的材料形成防护轴颈7。
优选地，为提高转子轴2的保险系数，避免转子轴2在遭受较小异常载荷时就发生断裂，而导致转子轴2频繁更换的现象，防护轴颈7的安全系数n不小于许用安全系数[n]的1.15倍。同时，为避免转子轴2在遭受异常载荷时不自动断裂，而导致传动装置1损坏的现象，防护轴颈7的失效载荷小于传动装置1的失效载荷10％以上。
由于，转子轴2连接转子4的一端，设置有较多的辅助支撑构件，不利于防护轴颈7的设置；因此，优选地，防护轴颈7设置在转子轴2靠近传动装置1的一端。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果
在转子轴遭受异常大扭矩载荷时，转子轴的防护轴颈自动断裂，进而有效防止高成本的传动装置损坏，降低设备的维护与使用成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有瞬断保护结构的转子轴，所述转子轴(2)的一端与转子(4)连接，另一端与传动装置(1)连接，其特征在于：
所述转子轴(2)上设有防护轴颈(7)，所述防护轴颈(7)的安全系数n不小于所述转子轴的许用安全系数[n]；即：n＝σ0.2/σMAX≥[n]，其中，σ0.2为所述防护轴颈(7)的屈服强度，σMAX为所述转子轴(2)的最大当量应力；所述防护轴颈(7)的安全系数n不小于许用安全系数[n]的1.15倍，以提高所述转子轴(2)的保险系数，避免所述转子轴(2)在遭受较小异常载荷时就发生断裂而导致所述转子轴(2)频繁更换的现象；
且，所述防护轴颈(7)的失效载荷小于所述传动装置(1)的失效载荷；同时，所述防护轴颈(7)的失效载荷小于所述传动装置(1)的失效载荷10％以上，以避免所述转子轴(2)在遭受异常载荷时不自动断裂而导致所述传动装置(1)损坏的现象；
通过金属热处理工艺降低所述转子轴(2)上局部部位的强度，形成所述防护轴颈(7)；或者，使用强度低于所述转子轴(2)其它部分的材料形成所述防护轴颈(7)。
2.根据权利要求1所述的一种具有瞬断保护结构的转子轴，其特征在于：
所述防护轴颈(7)的径宽(d)为所述转子轴(2)的最小径宽。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有瞬断保护结构的转子轴，其特征在于：
所述防护轴颈(7)设置在所述转子轴(2)靠近所述传动装置(1)的一端。
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