CN112751453A - 一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构，包括转子支架与大轴的接合圆柱面上布设的若干扭矩键，所述扭矩键包括成一体结构的矩形键和圆柱销，矩形键与转子支架内径侧的键槽相配合，圆柱销与大轴外圆柱面上的销孔相配合，所述扭矩键通过固定螺栓固定连接于大轴上；所述矩形键两侧分别打入楔形键并与转子支架内径侧的键槽紧密配合；所述扭矩键的矩形键通过止动螺栓将压板钉紧固定于矩形键，将矩形键、楔形键锁定于转子支架的键槽内；所述止动螺栓与压板的接触面设置止动垫片。本发明的优点为：结构设计合理，实现承载巨大扭矩并无需额外承受飞逸工况下转动部件的巨大离心力，保证大容量结构得以实现。

Description

一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构

技术领域

本发明涉及水轮发电机技术领域，具体涉及一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构。

背景技术

卧式水轮发电机的转子支架轮毂与大轴单独加工，合体时通过螺栓连接，同时需要在圆周方向紧密配合，根据转子结构的不同采用轴向销或径向销传递转子支架轮毂与大轴之间的巨大周向扭矩。转子支架与大轴之间传递扭矩的联接结构形式是结构设计的关键点，直接影响到机组运行的稳定性及可靠性。目前的主要连接形式有：①铰制螺栓连接；②销套结构；③径向销连接。

第一种铰制螺栓和第二种销套结构，如图1所示，为平行于轴线且贯穿转子支架与大轴法兰的圆柱销，该结构在内径侧限制了转动部件的径向自由变形，适用于飞逸离心力不是很大情况下的转子支架结构，尤其适用于中小容量卧式水轮发电机组厚板磁轭圈的T形转子中心体结构；转子支架与大轴需要组合后加工或需用模板配加工，该种结构不仅加工成本大，而且加工工期长。第三种径向销结构，如图2所示，为位于垂直于轴线方向、大轴和转子支架法兰接合面处，径向销虽然可以承受巨大扭矩，但只适用于需要磁轭叠片、带有磁轭立筋的转子支架，与铰制螺栓和销套结构相比，整个机组的材料、加工、安装成本以及加工安装工期也大大增加，转子支架与大轴需要组合后加工或需要用模板配加工。这三种结构形式具有相似性：传递扭矩的剪切作用面是垂直于大轴轴线方向的、与转子支架连接的接合面；转子支架与大轴必须组合在一起再加工或者模板配加工联接用孔。

随着现代卧式水轮发电机的容量不断增大，转子支架尺寸越来越大，加工难度也大大增加了。采用厚板磁轭圈结构时，铰制螺栓或销套结构在转子中心体内径侧限制了转动部件的径向自由变形，在飞逸工况下，将承受磁极、磁轭圈和转子中心体的巨大离心力（约为额定工况的10倍左右），从而产生非常大的剪切应力。特别对于单机容量4万千瓦以上的灯泡机组，飞逸工况下产生的剪切应力巨大，需要大幅增加螺栓的数量和直径，致使其布置非常困难，导致结构复杂化，甚至结构上无法实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构设计合理、实现承载巨大扭矩并无需额外承受飞逸工况下转动部件的巨大离心力、保证大容量结构得以实现的卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构，包括转子支架与大轴的接合圆柱面上布设的若干扭矩键。

进一步地，所述扭矩键包括成一体结构的矩形键和圆柱销，矩形键与转子支架内径侧的键槽相配合，圆柱销与大轴外圆柱面上的销孔相配合，所述扭矩键通过固定螺栓固定连接于大轴上。

进一步地，所述矩形键两侧分别打入楔形键并与转子支架内径侧的键槽紧密配合。

进一步地，所述扭矩键的矩形键通过止动螺栓将压板钉紧固定于矩形键，将矩形键、楔形键锁定于转子支架的键槽内。

进一步地，所述止动螺栓与压板的接触面设置止动垫片。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构，通过采用包括成一体结构的矩形键和圆柱销以及固定螺栓、楔形键、压板、止动螺栓、止动垫片的结构，实现承载大型卧式水轮发电机组额定运行时的巨大扭矩，并且转子支架和大轴连轴法兰均无需额外承受飞逸工况下转动部件的巨大离心力，保证大容量结构得以实现。

附图说明

图1是现有技术中铰制螺栓或销套连接结构示意图。

图2是现有技术中径向销连接结构示意图。

图3是本发明的扭矩传递结构的连接示意图。

图4是本发明的扭矩传递结构的A-A剖面示意图。

图5是本发明的扭矩传递结构的立体结构示意图。

图6是本发明的扭矩传递结构的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细的描述。

一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构，如图6所示，包括转子支架1与大轴2的接合圆柱面上布设的若干扭矩键3。如图3、4、5所示，所述扭矩键3为键与销合为一体的组合结构，包括成一体结构的矩形键31和圆柱销32，矩形键31与转子支架1内径侧的键槽相配合，圆柱销32与大轴2外圆柱面上的销孔相配合，所述扭矩键3通过固定螺栓4固定连接于大轴2上。转子支架1与大轴2组合在一起后不需要再加工或模板配加工，只需要在转子支架1内径侧单独加工矩形键槽，在大轴2上单独加工圆柱销孔。所述矩形键31两侧分别打入楔形键5并与转子支架1内径侧的键槽紧密配合。所述扭矩键3的矩形键31通过止动螺栓6将压板7钉紧固定于矩形键31，将矩形键31、楔形键5锁定于转子支架1的键槽内。所述止动螺栓6与压板7的接触面设置止动垫片8。

如图3、4、5所示，本发明的扭矩传递结构的安装方式如下：在转子支架1与大轴2之间安装扭矩键3，先将扭矩键3一端的圆柱销32与大轴2法兰外圆柱面上的销孔配合，配合紧密但又可以相对转动；扭矩键3另一端的矩形键31与转子支架1内径侧的键槽配合；若键槽与大轴2销孔之间存在圆周方向分布角度的微小差异，可以通过转动圆柱销32来适应；通过固定螺栓4将扭矩键3固定连接于大轴2上，然后吊入带有转子支架1的发电机转子，把转子支架1法兰面慢慢地水平靠近卧着的大轴2法兰面，通过连接螺栓把转子支架1与大轴2进行初步把紧；检查、调整转子支架1与大轴2的同心度，直至同心度达到预定要求，再把紧连接螺栓。扭矩键3其中一端的矩形键31的两侧与键槽形成楔形面，可以通过在两侧打入楔形键5，与键槽楔紧；扭矩键3的圆柱销32放入大轴2的销孔后，若因角度差异圆柱销32微小转动或是安装调整而引起扭矩键3的矩形键31与转子支架1上键槽两侧的间距不同，可通过两侧楔形键5的打入长度进行调整楔紧；预装后根据实配尺寸截断楔形键5的小头端多余长度，再逐步均匀地打紧扭矩键3两侧的楔形键5，根据要求预留的长度截断楔形键5大头的多余长度。使用止动螺栓6和止动垫片8把压板7固定在扭矩键3上端的矩形键31上且径向顶牢转子支架1，从而防止两侧的楔形键5脱开，同时减小压板7自身离心力的应力。

本发明的扭矩传递结构，分布在大轴2法兰外圆柱面上，增大了分布半径，减小了因传递巨大扭矩而产生的剪切力；使得转子中心体相对于大轴2在半径方向上可以自由滑动，从而在飞逸工况下，转动部件的巨大离心力全部由转子中心体自身承受，不会作用到扭矩键3上，保证了机组的安全稳定运行；只需在转子支架1上单独加工键槽，以及在大轴2上单独加工圆柱销孔，扭矩键3组合结构的各个工件也在工厂内加工，无需进行转子支架1和大轴2组合加工或配加工；提高了适用性，降低了加工成本，降低了加工和安装调整的难度，提高了工作效率，缩短了工期。

以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (5)

1.一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构，其特征在于：包括转子支架与大轴的接合圆柱面上布设的若干扭矩键。

2.根据权利要求1所述的一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构，其特征在于：所述扭矩键包括成一体结构的矩形键和圆柱销，矩形键与转子支架内径侧的键槽相配合，圆柱销与大轴外圆柱面上的销孔相配合，所述扭矩键通过固定螺栓固定连接于大轴上。

3.根据权利要求2所述的一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构，其特征在于：所述矩形键两侧分别打入楔形键并与转子支架内径侧的键槽紧密配合。

4.根据权利要求3所述的一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构，其特征在于：所述扭矩键的矩形键通过止动螺栓将压板钉紧固定于矩形键，将矩形键、楔形键锁定于转子支架的键槽内。

5.根据权利要求4所述的一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构，其特征在于：所述止动螺栓与压板的接触面设置止动垫片。

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