CN104455022A - 一种巨型水车的中心复合轴 - Google Patents

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Abstract

一种巨型水车的中心复合轴，包括凸缘实心轴和一个外围受力圆筒，凸缘实心轴上设两个凸缘和五个对开抱箍，凸缘实心轴两端通过转动轴承支撑在水车支架上，对开抱箍用销键与凸缘实心轴连接，外围受力圆筒固定安装在凸缘实心轴上，外周圆筒内面上设有复合轴加劲板端部斜支撑和端部纵向加劲肋，复合轴加劲板上设有防屈曲加劲板，外围受力圆筒的外周圆筒的外面设有连接大环板。有益效果是：可以传递大型或巨型水车的弯曲和剪切荷载，并且有足够的刚度、强度，具有重量轻、方便制造、工程造价低等特点。

Description

一种巨型水车的中心复合轴
技术领域
本发明机械技术领域，尤其涉及水车的中心复合轴技术。
背景技术
水车的中心轴是连接上部转动的水车结构主体和下部固定的水车支架结构的连接装置。现有技术中，普通小型水车，中心轴的负荷较小。中心轴多为实心轴。但对于大型或巨型水车，迎风面积巨大，在风荷载作用下，会对水车中心轴形成较大的径向剪力，竖向弯矩。因此，中心轴需要足够的强度和刚度来承担由水车主体结构传递下来的荷载，包括自重和风荷载等。若用现有技术中的实心轴作大型或巨型水车的中心轴，为了满足中心轴的强度和刚度要求，中心转轴截面尺寸需要足够大，不足是大直径中心转轴加工周期长，造价高，轴与水车轮辐连接较困难。
发明内容
本发明的目的是设计一种中心复合轴，使之具有刚度、强度大、重量轻的特点，能满足传力和整体外观造型要求，又能缩短加工工期和降低造价。
本发明的技术方案是：一种巨型水车的中心复合轴，包括一个中心实心转轴和一个外围受力圆筒，其特征在于：所述中心实心转轴是一个凸缘实心轴，凸缘实心轴上设有两个凸缘，凸缘在在轴上均匀分布；凸缘实心轴两端的轴段为轴承安装轴，轴承安装轴通过转动轴承支撑在水车支架上，凸缘实心轴的一端还设有止推轴承，止推轴承支撑在水车支架上；凸缘实心轴上设有均匀分布的与凸缘实心轴过盈配合的五个对开抱箍，五个对开抱箍分别是二个1#对开抱箍、二个2#对开抱箍和一个3#对开抱箍，两个1#对开抱箍分别设置在凸缘实心轴两端部的轴上，二个2#对开抱箍分别设置在凸缘实心轴两个凸缘外侧，3#对开抱箍设置在凸缘实心轴中间位置，五个对开抱箍用销键与凸缘实心轴连接，用来与止推轴承匹配；所述外围受力圆筒固定安装在凸缘实心轴上，外围受力圆筒的两端板位于两个1#对开抱箍处，外围受力圆筒的外周圆筒内面上在与二个2#对开抱箍和3#对开抱箍对应处分别固定设有三道复合轴加劲板，复合轴加劲板是圆板，复合轴加劲板直径与外周圆筒内径相同，三道复合轴加劲板中心位置分别与二个2#对开抱箍和3#对开抱箍连接，复合轴加劲板上设有防屈曲加劲板，在二个2#对开抱箍和外围受力圆筒的两端板与外周圆筒连接线之间设有端部斜支撑，外围受力圆筒的外周圆筒的内面两端部位设有端部纵向加劲肋，外围受力圆筒的外周圆筒的外面设有连接大环板。
本发明所述一种巨型水车的中心复合轴，其特征在于：所述外周圆筒外面的连接大环板为四块，四块连接大环板分别固定在外周圆筒两端部，每端二块，每端的二块连接大环板之间的距离与水车水轮的厚度相同，水车水轮安装在连接大环板上。
本发明所述一种巨型水车的中心复合轴，其特征在于：所述复合轴加劲板上的防屈曲加劲板是四条以上竖立长条板，防屈曲加劲板在复合轴加劲板上均匀布置。
本发明所述一种巨型水车的中心复合轴，其特征在于：所述端部斜支撑为四条以上，端部斜支撑沿外周圆筒内面和凸缘实心轴圆周均匀布置。
本发明所述一种巨型水车的中心复合轴，其特征在于：所述端部纵向加劲肋为四条以上竖立长条板，端部纵向加劲肋沿外周圆筒内面均匀布置。
本发明所述一种巨型水车的中心复合轴，其特征在于：所述推力轴承安装在止推轴承座底板上的推力槽中，止推轴承座底板上设有三角形抗剪支撑与止推轴承座相连。
转动轴承位于中心复合轴的两侧，主要起支承中心复合轴的作用，可以承担风荷载转化过来的压力。止推轴承位于中心复合轴的一侧，是考虑温度作用的影响，主要是将风荷载传递来的轴向推力传递给支架结构。凸缘实心轴，与对开抱箍采用销键连接和过盈配合，用来与止推轴承进行匹配，其凸缘可传递轴向推力。外周圆筒通过大环板与水车轮辐构件进行连接，承担水车自重和风荷载传递来的弯矩。复合轴内三道加劲板和圆筒端板对外周圆筒起支撑作用，防止外周圆筒屈曲，保证其局部稳定。五个对开抱箍连接三道加劲板和圆筒端板并与中心实心轴通过销键连接，采用过盈配合方便复合轴加工制造。端部斜支撑用来传递中心复合轴弯矩产生的轴向剪力和风荷载传递来的轴向推力，使两端部纵向加劲肋沿圆周均匀分布。
本发明的有益效果是：可以传递大型或巨型水车的弯曲和剪切荷载，并且有足够的刚度、强度，具有重量轻、方便制造、工程造价低特点。
附图说明
图1是本发明的巨型水车的中心复合轴剖面图。
图2是本发明的巨型水车的中心复合轴三维图。
图3是本发明的巨型水车的中心复合轴凸缘实心轴三维图。
图4是本发明的巨型水车的中心复合轴止推轴承座底板平面示意图。
图5是图4的y-y剖视图。
图6是本发明的巨型水车的中心复合轴连接大环板平面示意图。
图中：1、转动轴承2、止推轴承3、凸缘实心轴4、外周圆筒5、连接大环板6、复合轴加劲板7、防屈曲加劲板8、1#对开抱箍9、2#对开抱箍10、3#对开抱箍11、端部斜支撑12、端部纵向加劲肋13、三角形抗剪支撑14、止推轴承座底板15、水车支架。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
实施例是设置在北方沿海地区水库中的水车。水车轮直径为39.0米，运转时的设计风速为40km/h，换成风压为0.073kN/m2；水车静止时的风荷载标准值为0.65kN/m2,夏季与冬季的温差约50℃。经过对水车轮造型研究和计算分析，中心复合轴外径为3m。
中心复合轴包括一个凸缘实心轴3和一个外围受力圆筒，凸缘实心轴3上设有两个凸缘，凸缘在在轴上均匀分布；凸缘实心轴3两端的轴段为轴承安装轴，轴承安装轴通过转动轴承1支撑在水车支架15上，凸缘实心轴3的一端还通过止推轴承2支撑在水车支架15上，推力轴承安装在止推轴承座底板14上的推力槽中，止推轴承座底板14上设有三角形抗剪支撑13与止推轴承座相连；凸缘实心轴3上设有均匀分布的与凸缘实心轴3过盈配合的五个对开抱箍，五个对开抱箍分别是：二个1#对开抱箍8、二个2#对开抱箍9和一个3#对开抱箍10，两个1#对开抱箍8分别设置在凸缘实心轴3两端部的轴上，二个2#对开抱箍9分别设置在凸缘实心轴3两个凸缘外侧，3#对开抱箍10设置在凸缘实心轴3中间位置，五个对开抱箍用销键与凸缘实心轴3连接，用来与止推轴承匹配；外围受力圆筒固定安装在凸缘实心轴3上，外围受力圆筒的两端板位于两个1#对开抱箍8处，外围受力圆筒的外周圆筒4内面上在与二个2#对开抱箍9和3#对开抱箍10对应处分别固定设有三道复合轴加劲板6，复合轴加劲板6是圆板，复合轴加劲板6直径与外周圆筒4内径相同，三道复合轴加劲板6中心位置分别与二个2#对开抱箍9和3#对开抱箍10连接，复合轴加劲板6上设有防屈曲加劲板7，防屈曲加劲板7是八条竖立长条板，八条防屈曲加劲板在复合轴加劲板6上均匀布置；在二个2#对开抱箍9和外围受力圆筒的两端板与外周圆筒连接线之间设有端部斜支撑11，端部斜支撑11是八条竖立长条板，端部斜支撑11沿外周圆筒内面和凸缘实心轴3圆周均匀布置；外围受力圆筒的外周圆筒的内面两端部位设有端部纵向加劲肋12，端部纵向加劲肋12为八条，端部纵向加劲肋12沿外周圆筒内面均匀布置；外围受力圆筒的外周圆筒的外面设有连接大环板5，连接大环板5为四块，四块连接大环板5分别固定在外周圆筒4两端部，每端二块，二块连接大环板5之间的距离水车水轮的厚度相同，水车水轮通过128个高强度螺栓安装在连接大环板(5)上。
本实施例中，两个转动轴承支撑于巨型水车两侧的水车支架上，支撑着中心复合轴的两端。该转动轴承能够承受巨大的压力，其外侧连接有轴承座和防水罩。轴承座除了能够承受巨大的压力外，还能承受一定的拉力。防水罩对转动轴承起到保护作用。止推轴承位于水车一侧的水车支架上，通过三角形抗剪支撑与轴承座底板连接；与水车支架结构连接的轴承座底板有抗剪槽，有双向止推作用。凸缘实心轴采用高强度合金钢，经过锻造退火处理，精密切削加工，凸缘可以抵抗部分轴向推力。外周圆筒外侧通过四个大环板与水车轮辐结构构件连接；外周圆筒内侧与三道加劲板、两个端板和两端斜支撑连接，形成一个能抗弯、抗剪的复合整体。四个连接大环板通过高强度螺栓连接水车轮辐结构构件。三道加劲板和两个端板中心与五个对开抱箍连接，保证局部稳定，防止径向屈曲。中心复合轴内部的剪力主要通过两端斜支撑传递。端部纵向加劲肋轴向布置，对水车结构构件传递的荷载有扩散作用，并且对外周圆筒有局部支撑作用。
以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种巨型水车的中心复合轴，包括一个中心实心转轴和一个外围受力圆筒，其特征在于：所述中心实心转轴是一个凸缘实心轴(3)，凸缘实心轴(3)上设有两个凸缘，凸缘在在轴上均匀分布；凸缘实心轴(3)两端的轴段为轴承安装轴，轴承安装轴通过转动轴承(1)支撑在水车支架(15)上，凸缘实心轴(3)的一端还设有止推轴承(2)，止推轴承(2)支撑在水车支架(15)上；凸缘实心轴(3)上设有均匀分布的与凸缘实心轴(3)过盈配合的五个对开抱箍，五个对开抱箍分别是二个1#对开抱箍(8)、二个2#对开抱箍(9)和一个3#对开抱箍(10)，两个1#对开抱箍(8)分别设置在凸缘实心轴(3)两端部的轴上，二个2#对开抱箍(9)分别设置在凸缘实心轴(3)两个凸缘外侧，3#对开抱箍(10)设置在凸缘实心轴(3)中间位置，五个对开抱箍用销键与凸缘实心轴(3)连接，用来与止推轴承匹配；所述外围受力圆筒固定安装在凸缘实心轴(3)上，外围受力圆筒的两端板位于两个1#对开抱箍(8)处，外围受力圆筒的外周圆筒(4)内面上在与二个2#对开抱箍(9)和3#对开抱箍(10)对应处分别固定设有三道复合轴加劲板(6)，复合轴加劲板(6)是圆板，复合轴加劲板(6)直径与外周圆筒(4)内径相同，三道复合轴加劲板(6)中心位置分别与二个2#对开抱箍(9)和3#对开抱箍(10)连接，复合轴加劲板(6)上设有防屈曲加劲板(7)，在二个2#对开抱箍(9)和外围受力圆筒的两端板与外周圆筒连接线之间设有端部斜支撑(11)，外围受力圆筒的外周圆筒的内面两端部位设有端部纵向加劲肋(12)，外围受力圆筒的外周圆筒的外面设有连接大环板(5)。
2.根据权利要求1所述一种巨型水车的中心复合轴，其特征在于：所述外周圆筒外面的连接大环板(5)为四块，四块连接大环板(5)分别固定在外周圆筒(4)两端部，每端二块，每端的二块连接大环板(5)之间的距离与水车水轮的厚度相同，水车水轮安装在连接大环板(5)上。
3.根据权利要求2所述一种巨型水车的中心复合轴，其特征在于：所述复合轴加劲板(6)上的防屈曲加劲板(7)是四条以上竖立长条板，防屈曲加劲板(7)在复合轴加劲板(6)上均匀布置。
4.根据权利要求3所述一种巨型水车的中心复合轴，其特征在于：所述端部斜支撑(11)为四条以上，端部斜支撑(11)沿外周圆筒内面和凸缘实心轴(3)圆周均匀布置。
5.根据权利要求4所述一种巨型水车的中心复合轴，其特征在于：所述端部纵向加劲肋(12)为四条以上竖立长条板，端部纵向加劲肋(12)沿外周圆筒内面均匀布置。
6.根据权利要求5所述一种巨型水车的中心复合轴，其特征在于：所述推力轴承安装在止推轴承座底板(14)上的推力槽中，止推轴承座底板(14)上设有三角形抗剪支撑(13)与止推轴承座相连。
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