CN112160969B - 用于在液体环境中旋转圆螺母的锁紧结构 - Google Patents

用于在液体环境中旋转圆螺母的锁紧结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在液体环境中旋转圆螺母的锁紧结构，推力盘(1)带有凸台端面(10)，凸台端面(10)上均布径向矩形凹槽(6)，锁紧圈(2)上带有多个锁紧齿(7)，每个锁紧齿(7)安装在推力盘(1)上的径向矩形凹槽(6)中；圆螺母(3)外圆均布轴向凹槽(5)，锁紧圈(2)上的内环面(8)沿径向与圆螺母(3)的轴向凹槽(5)配装。本发明的锁紧结构在液体环境中旋转，锁紧结构可靠且同时具有不损伤推力盘表面、降低水力摩擦损耗、减少使冷却水产生压力脉动和避开旋转冷却水对锁紧结构的流致振动等特点。

Description

用于在液体环境中旋转圆螺母的锁紧结构
技术领域
本发明涉及一种用于在液体环境中旋转圆螺母的锁紧结构。
背景技术
三代屏蔽式核电主泵是核岛一回路中的关键设备，功能是运送反应堆一回路高温、高压、高辐射的冷却剂，为反应堆提供冷却剂压头和流量。该主泵配有屏蔽式电机，屏蔽式电机转子完全密封在容器压力边界里面，可以实现带辐射性冷却剂的零泄露，安全性得到保证。由于屏蔽式电机完全密封转子不外露，为测量转子转速，在电机底部端盖装有将速度传感器，速度传感器通过端盖孔插入到转子轴头端，同时转子轴头端装有圆螺母。
圆螺母有以下几个功能：下推力盘和下飞轮主要固定作用来自其过盈配合，圆螺母作为备用锁紧装置；圆螺母还包含四个速度传感器触发装置，向速度传感器提供脉冲信号；圆螺母可以起到保护转子轴头作用，避免速度传感器意外对转子刮伤甚至严重事故导致整个转子报废。
试验后需要拆机检验及圆螺母更换需求，因此圆螺母不能焊接到转子上。正常使用中，圆螺母在电机高速运动产生的震动和冷却剂压力、温度变化等各种因素影响下，可能会发生自行松动，直至脱落。电机工作运行之中，如发生松动或脱落，会造成十分严重的后果。不仅会使机械设备意外停车，不能正常使用，甚至会损坏机械部件，造成严重的核安全事故。
因此圆螺母的锁紧非常重要，屏蔽式电机内充满高温、高压的旋转冷却水，锁紧结构湿模态固有频率应避开旋转冷却水的脉动频率；圆螺母安装在轴头一端，旋紧后端面与受压件推力盘接触，推力盘与推力轴承瓦块组成一队摩擦副，为保证推力盘正常工作，锁紧结构不能对推力盘表面造成损伤；锁紧结构随电机高速旋转产生水力摩擦损耗，锁紧结构尽可能降低水力摩擦损耗，同时锁紧结构自身尽可能减少使冷却水产生压力脉动。
常用的紧固件种类分为两大类：垫圈和挡圈。其中平垫圈只是扩大接触面积，改善螺母与被连接件的受力状态，不起紧固作用。弹簧垫圈、内外齿锁紧垫圈等防松垫圈依靠螺母的预紧力咬紧被支撑体连接面，起到紧固作用，但损伤推力盘工件表面且电机高速运动产生的震动和冷却剂压力、温度变化使圆螺母松动的可能；双孔止动垫圈需要两个螺母时才起作用；单耳止动垫圈、外舌止动垫圈功能类似，需要耳部结构弯曲扣紧被连接件边缘，速度传感器螺母外侧为圆形，没有平面与其配合且大角度折弯可能出现问题如裂纹。
挡圈作用是在轴上将零件进行定位、锁紧或止动。螺钉、锥销锁紧等切制挡圈通过螺钉、锥销等将挡圈固定在轴上，螺钉、锥销长时间旋转存在脱落的可能性；而弹性挡圈主要用于限制轴向移动。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种用于在液体环境中旋转的圆螺母的锁紧结构，锁紧结构在液体水环境中旋转，并在避开旋转冷却水的脉动频率、不损伤推力盘表面、降低水利摩擦损耗、减少压力脉动的前提下，提供足够的防松性能。本发明的技术方案为：一种用于在液体环境中旋转圆螺母的锁紧结构，推力盘(1)带有凸台端面(10)，凸台端面(10)上均布径向矩形凹槽(6)，锁紧圈(2)上带有多个锁紧齿(7)，每个锁紧齿(7)安装在推力盘(1)上的径向矩形凹槽(6)中；锁紧圈(2)上的内环面(8)与圆螺母(3)上的外圆面(11)间隙配合，圆螺母(3)的端面(12)与推力盘(1)的凸台端面(10)压装配合；圆螺母(3)外圆均布轴向凹槽(5)，锁紧圈(2)上的内环面(8)沿径向与圆螺母(3)的轴向凹槽(5)配装。
锁紧圈(2)为薄片结构，锁紧圈(2)上的锁紧齿个数为4个，径向矩形凹槽(6)深度大于锁紧齿(7)的厚度。
圆螺母(3)上均布的轴向半圆凹槽(5)的个数为12个，推力盘(1)在凸台端面(10)处均布径向矩形凹槽(6)个数为4个。
本发明工作原理：
推力盘(1)表面带有的凸台端面(10)将推力盘(1)分为外圈配合推力轴承工作区和内圈配合圆螺母(3)锁紧受压区，可防止锁紧结构对推力盘(1)工作面造成损伤，推力盘(1)的圆盘面(4)工作与推力轴承配合，推力盘(1)的凸台端面(10)受压与圆螺母(3)的端面(12)接触。
推力盘(1)的凸台端面(10)上均布径向矩形凹槽(6)，径向矩形凹槽(6)为通槽，锁紧齿(7)嵌入径向矩形凹槽(6)中，锁紧圈(2)上的内环面(8)与圆螺母(3)上的外圆面(11)的窄间隙使圆螺母(3)更易旋转拧紧，旋紧的圆螺母(3)端面(12)与推力盘(1)的凸台端面(10)接触压紧；锁紧圈(2)的锁紧齿(7)在径向矩形凹槽(6)不受推力盘(1)的凸台端面(10)挤压，圆螺母(3)端面(12)与推力盘(1)的凸台端面(10)直接接触有利于分散表面压力；径向向内挤压锁紧圈(2)的外环面(9)使锁紧圈(2)的内环面(8)与圆螺母(3)的轴向凹槽(5)压紧配合，锁紧结构安装完成。推力盘(1)的径向矩形凹槽(6)通过锁紧齿(7)限制锁紧圈(2)的圆周转动，锁紧圈(2)的内环面(8)陷入到圆螺母(3)的轴向凹槽(5)进一步限制圆螺母(3)的圆周转动，达到了锁紧目的。
锁紧圈(2)均布4个矩形锁紧齿(7)，每个锁紧齿(7)都有足够强度抵抗圆螺母(3)产生的松动转矩，4个锁紧齿(7)可提供足够的强度余量。锁紧圈(2)的内环面(8)与圆螺母(3)12个半圆凹槽(5)压紧配合，更加可靠的锁紧圆螺母(3)。
屏蔽式电机内充满液体水，锁紧圈(2)上的内环面(8)与圆螺母(3)上的外圆面(11)存在窄间隙，窄间隙冷却水导致锁紧圈(2)在冷却水中湿模态固有频率下降，锁紧圈(2)与圆螺母(3)的12个接触位置可以明显提高锁紧杯(2)在冷却水中湿模态固有频率，避开冷却水在此区域的脉动频率，避免流致振动引起锁紧圈(2)损坏。
锁紧圈(2)的圆形环面及锁紧圈(2)上的内弯矩形锁紧齿(7)隐蔽在推力盘(1)的凸台端面(10)上均布径向矩形凹槽(6)中，有利于锁紧结构旋转时降低水力摩擦损耗，同时减少对冷却水产生压力脉动。
本发明具有的技术效果：
本发明锁紧结构所处环境为液体中，所处位置为推力轴承工作区域，所处状态为随着电机转子长时间旋转，本发明的显著特点在于：
锁紧结构锁紧性能可靠，锁紧圈(2)结构简单，生产制造工艺成熟。
锁紧安装过程操作方便，安装过程中锁紧圈(3)自动固定在径向矩形凹槽(6)中，不需人工把持锁紧圈(3)；圆螺母(3)安好后，即可向内挤压锁紧圈(2)，没有对齐锁舌、吊耳等过程。
圆螺母(3)端面(12)与推力盘(1)的凸台端面(10)直接接触有利于分散表面压力，锁紧圈(2)的锁紧齿(7)不受压，不会对推力盘(1)的凸台端面(10)和圆螺母(3)的端面(12)造成损伤。
锁紧圈(2)为圆形结构并且锁紧齿(7)内弯置于径向凹槽(10)中，可以有效降低水力摩擦损耗并减少旋转过程中使冷却水产生压力脉动，避免造成其他零部件流致振动。
锁紧结构的圆形表面及对称结构有利于转子的动平衡。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明锁紧圈示意图；
图3为本发明推力盘示意图
图4本发明圆螺母剖面示意图；
具体实施方式
如图1所示，一种用于在液体环境中旋转圆螺母的锁紧结构，锁紧结构由锁紧圈2、圆螺母3和推力盘1组成。如图3所示，推力盘1带有凸台端面10，凸台端面10上均布径向矩形凹槽6。锁紧圈2上带有多个锁紧齿7，每个锁紧齿7安装在推力盘1上的径向矩形凹槽6中，如图2所示。锁紧圈2上的内环面8与圆螺母3上的外圆面11间隙配合，圆螺母3的端面12与推力盘1的凸台端面10压装配合；圆螺母3外圆均布轴向凹槽5，通过在轴向凹槽位置径向挤压锁紧圈2的外环面9，使锁紧圈2上的内环面8沿径向与圆螺母3的轴向凹槽5配装。
如图2所示，锁紧圈2为薄片结构，锁紧圈2上的锁紧齿个数为4个，径向矩形凹槽6深度大于锁紧齿7的厚度。
如图3和图4所示，螺母3上均布的轴向半圆凹槽5的个数为12个，推力盘1在凸台端面10处均布径向矩形凹槽6个数为4个。

Claims (2)

1.一种用于在液体环境中旋转圆螺母的锁紧结构，其特征是：推力盘（1）带有凸台端面（10），凸台端面（10）上均布径向矩形凹槽（6），锁紧圈（2）上带有多个锁紧齿（7），每个锁紧齿（7）安装在推力盘（1）上的径向矩形凹槽（6）中；锁紧圈（2）上的内环面（8）与圆螺母（3）上的外圆面（11）间隙配合，圆螺母（3）的端面（12）与推力盘（1）的凸台端面（10）压装配合；圆螺母（3）外圆均布轴向凹槽（5），锁紧圈（2）上的内环面（8）沿径向与圆螺母（3）的轴向凹槽（5）配装，锁紧圈（2）为薄片结构，锁紧圈（2）上的锁紧齿个数为4个，径向矩形凹槽（6）深度大于锁紧齿（7）的厚度。
2.根据权利要求1所述的一种用于在液体环境中旋转圆螺母的锁紧结构，其特征是：圆螺母（3）上均布的轴向半圆凹槽（5）的个数为12个，推力盘（1）在凸台端面（10）处均布径向矩形凹槽（6）个数为4个。
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