CN105545379A - 一种诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构 - Google Patents

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杨大昱
白东安
毋杰
刘军年
赵瑞勇
徐楠
安莎
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups

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Abstract

本发明提供一种简单可靠的诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构，由诱导轮、离心轮和转子组成，诱导轮为整个连接结构的纽带，它与离心轮之间采用花键连接，与转子之间采用螺纹连接，通过拧紧诱导轮与转子之间的螺纹副，将诱导轮和离心轮同步固定于转子上。本发明简化了涡轮泵中常规的诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构，减少了零件数量，使得涡轮泵轴系结构更加紧凑，质量更轻，适用于小尺寸、低功率、高转速的上面级火箭发动机涡轮泵。本发明具有设计简单、结构紧凑、可靠性高、易装配等优点，应用前景较为广阔。

Description

一种诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构
技术领域
本发明涉及一种诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构，特别是一种小尺寸、低功率、高转速的上面级火箭发动机涡轮泵的诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构。
背景技术
涡轮泵是火箭发动机的心脏，上面级火箭发动机涡轮泵具有尺寸小、功率低、转速高的特点。涡轮泵中常规的诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构为：离心轮、诱导轮分别通过平键(或花键)与转子连接，靠锁紧螺母固定，且锁紧螺母须采取相应的锁紧防松措施。此种连接结构的缺点是零件较多，连接结构复杂，不利于涡轮泵小型化设计和可靠性提升。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服常规诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构应用于上面级火箭发动机涡轮泵带来的不利因素，提供一种适用的诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构。
本发明的技术解决方案为：
本发明所提供的一种简单可靠的诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构，所述诱导轮、离心轮、转子同轴设置，其特殊之处在于：
所述诱导轮的末端外部加工外花键，末端内部加工带内螺纹的盲孔；
所述离心轮加工与诱导轮外花键相匹配的内花键，所述离心轮与诱导轮通过花键连接；
所述转子加工与诱导轮内螺纹相匹配的外螺纹，所述转子与诱导轮通过螺纹连接。
以上为本发明的基本结构，基于该基本结构，本发明还做出以下优化限定：
进一步的，为了避免诱导轮在旋转时螺纹松弛，本发明诱导轮与转子之间的螺纹副拧紧方向与涡轮泵工作时旋转方向相同。
再进一步的，为提高装配精度和传递扭矩性能，本发明所述的诱导轮与离心轮之间的花键连接采用渐开线花键。
再进一步的，为了进一步缩小连接结构的轴向尺寸，本发明诱导轮的外花键与内螺纹在诱导轮末端的轴向位置相同。
本发明与常规的连接结构相比的优点在于：
1、本发明省略了常规设计中的辅助零件及工艺槽(孔)，设计方案大幅简化。采用本发明后，涡轮泵轴系结构更加紧凑，节省了设计空间，减轻了涡轮泵质量，对涡轮泵小型化设计十分有利。
2、本发明的连接结构在高转速、小扭矩工作条件下，转动平稳，安全可靠。
3、本发明的连接结构可实现装配环节一步到位，省略了多个零件的装配、施加力矩及锁紧防松等环节，提高了装配效率和装配质量。
附图说明
图1为本发明的诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构示意图；
图2为涡轮泵中常规的诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构示意图；
其中附图标记为：1-诱导轮，2-离心轮，3-转子，4-诱导轮锁紧螺母，5-锁片，6-第一平键，7-离心轮锁紧螺母，8-第二平键。
具体实施方式
以下结合本发明的原理对本发明进行详细说明。
本发明的原理是：上面级火箭发动机涡轮泵流量很小，功率很低，但其设计转速又很高(可达60000r/min)，所以涡轮泵轴系的扭矩很小，通常不超过10N·m，而诱导轮与转子之间的螺纹拧紧力矩一般为30～35N·m。针对这种小扭矩的工作条件，本发明以诱导轮为设计核心，通过在诱导轮末端外部加工外花键，末端内部加工内螺纹的方式，使其具备同时与离心轮和转子连接的功能。该连接方式在高转速、小扭矩工作条件下，转动平稳，安全可靠，且螺纹副拧紧方向与涡轮泵工作时旋转方向相同，可避免螺纹连接因高速旋转产生松弛。
如图1所示，本发明为一种简单可靠的诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构，它由诱导轮1、离心轮2和转子3组成。对比图1和图2可知，本发明较常规设计省略了诱导轮锁紧螺母4、锁片5、第一平键6、离心轮锁紧螺母7和第二平键8五种零件，同时省略了键槽、螺母锁紧槽等工艺槽(孔)，整个连接结构更加简单紧凑。
本发明中的诱导轮1为整个连接结构的核心零件，它与离心轮2之间采用花键连接，与转子3之间采用螺纹连接。本发明的连接结构在装配时，通过专用工装对离心轮2施加力矩，力矩通过花键传递至诱导轮1，带动诱导轮1旋转并将其拧紧固定于转子3上，与此同时，诱导轮1底面将离心轮2压紧固定于转子3上，从而实现了装配环节一步到位。对比图2中常规连接结构的装配，本发明的装配过程省略了多个零件的装配、施加力矩及锁紧防松等环节，提高了装配效率和装配质量。本发明的连接结构适用于小尺寸、低功率、高转速的上面级火箭发动机涡轮泵，具有较为广阔的应用前景。

Claims (4)

1.一种诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构，所述诱导轮(1)、离心轮(2)、转子(3)同轴设置，其特征在于：
所述诱导轮(1)的末端外部加工外花键，末端内部加工带内螺纹的盲孔；
所述离心轮(2)加工与诱导轮(1)外花键相匹配的内花键，所述离心轮(2)与诱导轮(1)通过花键连接；
所述转子(3)加工与诱导轮(1)内螺纹相匹配的外螺纹，所述转子(3)与诱导轮(1)通过螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构，其特征在于：
所述诱导轮(1)与转子(3)之间的螺纹副拧紧方向与涡轮泵工作时旋转方向相同。
3.根据权利要求1所述的一种诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构，其特征在于：
所述的诱导轮(1)与离心轮(2)之间的花键连接采用渐开线花键。
4.根据权利要求1-3之任一权利要求所述的一种诱导轮、离心轮、转子之间的连接结构，其特征在于：
所述诱导轮(1)的外花键与内螺纹在诱导轮末端的轴向位置相同。
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