CN113586515A - 一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构 - Google Patents

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Abstract

一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，包括叶轮、轴盘、主轴，所述轴盘内圆周加工有空槽，空槽中周向均匀布置有加强筋。与现有的技术相比，本发明的有益效果是：1)本发明采用内部镂空的轴盘设计，达到对大型双吸式离心风机降重的目的。2)轴盘的轴向尺寸＝1/3叶轮的轴向尺寸，该设计可以使叶轮的重量均匀的分散在主轴上，提高风机整体的刚度和抗弯能力。3轴盘圆弧R1和R2采用与离心叶轮前盘加工所在圆(曲率半径R0)同心拟合的设计方法，减少流道损失，实现流道内的流线入口处等截径90°弧度光滑转向。4)本发明设计新颖、结构紧凑，方便拆卸、易于更换、安全可靠。

Description

一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构
技术领域
本发明涉及离心通风机领域，尤其涉及一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构。
背景技术
众所周知，双吸式风机相比单吸式风机，流量系数Q更大，因此能够提供相对单吸风机更大的气体流量，特别适用于诸多大流量气体需求的行业领域。
目前，行业内的双吸式离心风机均采用单轴双支撑“F”型式布置，由于其具有两个单独的进气箱及双侧吸气的叶轮(相对单吸，叶轮变宽)结构，转子的轴向尺寸变大，往往出现的情况是，风机机号越大，转子的轴向尺寸越大。而大机号转子的轴向尺寸变大就会产生诸如振动大，噪声大等运行缺点。而更为普遍的情况，设备无法正常开机或运行非正常停机，影响生产。这是因为，假设主轴的抗弯截面模量一定，主轴(双支撑结构)的跨距越短，叶轮重量越轻，主轴弯曲产生的静挠度就越小，转子运转时的不平衡量就越小，转子的临界转速就越大，转子运行的稳定性越好。显然，双吸式大流量的风机结构导致的转子轴向尺寸变大与转子运行稳定性是相互矛盾的两个方面。
那么，在转子轴向尺寸一定的情况下，只有进行叶轮的降重、主轴的抗弯设计，才能有效的解决转子运行稳定性问题。一方面，叶轮的减重设计不但可以减小主轴因弯曲产生的静挠度提高转子运行的稳定性，还可以使转子回转力矩GD2随之减小，降低启动电机的功率和缩短风机的启动时间，这对大型风机来说是极为重要的。然而，叶轮的疲劳强度、风机性能、材料成型、焊接工艺及制造成本大幅限制了叶轮降重设计效能；另一方面，主轴的抗弯设计与主轴的抗弯模量息息相关，抗弯模量越大意味着主轴的圆截面直径越大，主轴的圆截面直径越大导致主轴和转子越重，导致转子回转力矩GD2随之变大，所以，主轴结构本身的抗弯设计也受到掣肘。
发明内容
本发明的目的是提供一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，在不改变原有风机主体结构设计的前提下，通过降重、抗弯的转子结构设计，解决了上面赘述的技术难点，平衡了大型双吸式风机转子轴向尺寸变大和转子安全可靠运行的两个方面矛盾。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，包括叶轮、轴盘、主轴，所述轴盘内圆周加工有空槽，空槽中周向均匀布置有加强筋。
所述空槽宽度＝0.3L1～0.5L1，L1为轴盘轴向尺寸。
所述加强筋为与所述空槽凹形相适配的板条状，所述加强筋的厚度37.5mm≤t5≤70mm。
所述加强筋的个数为n，5≤n≤8。
所述轴盘的轴向尺寸L1，0.3L0≤L1≤0.5L0，L0为叶轮的轴向尺寸。优选，轴盘的轴向尺寸L1＝1/3L0。
所述轴盘两侧的圆弧R1和R2与叶轮前盘加工圆弧所在圆(曲率半径为R0)进行同心拟合。
所述轴盘与主轴为键连接，所述轴盘的一侧通过螺栓连接定位环，所述轴盘与定位环相互连接在主轴上的凸台的两侧。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明采用内部镂空的轴盘设计，达到对大型双吸式离心风机降重的目的。
2)轴盘的轴向尺寸＝1/3叶轮的轴向尺寸，该设计可以使叶轮的重量均匀的分散在主轴上，提高风机转子的刚度和抗弯能力。
3)轴盘圆弧R1和R2采用与离心叶轮前盘加工所在圆(曲率半径R0)同心拟合的设计方法，减少流道损失，实现流道内的流线入口处等截径90°弧度光滑转向。
4)本发明设计新颖、结构紧凑，方便拆卸、易于更换、安全可靠。
附图说明
图1是本发明大型双吸式风机降重抗弯转子结构的主剖视图。
图2是本发明的内部镂空的轴盘的结构主视图。
图3是本发明的内部镂空的轴盘的结构侧剖视图。
图4是本发明的轴盘圆弧R1、R2的流道拟合及计算的主视图。
图5是定位环的结构主剖视图。
图6是本发明中的不等厚中盘的结构主视图。
图7是本发明中的不等厚中盘的剖视图。
图中：1-叶轮、2-主轴、21-平键Ⅰ、22-凸台、23-平键Ⅱ、3-轴盘、31-键槽、4-定位环、5-叶轮与轴盘连接螺栓、6-螺母、7-轴盘与定位环连接螺栓、8-主联轴器、9-加强筋、10-不等厚中盘、11-前盘、12-叶片、13-空槽。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细说明，但本发明的实施范围不仅仅限于下述的实施例。
见图1-图7，一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，包括叶轮1、轴盘3、主轴2，所述轴盘3内圆周加工有空槽13，空槽13中周向均匀布置有加强筋9。
所述空槽13宽度＝0.3L1～0.5L1，L1为轴盘3轴向尺寸，优选空槽13宽度＝1/3L1。
所述加强筋9为与所述空槽13凹形相适配的板条状，所述加强筋9的厚度37.5mm≤t5≤70mm。加强筋9的轴向尺寸＝1/3L1，同于空槽宽度。
所述加强筋9的个数为n，5≤n≤8。
所述轴盘3的轴向尺寸L1，0.3L0≤L1≤0.5L0，L0为叶轮的轴向尺寸。优选，轴盘3的轴向尺寸L1＝1/3L0。
所述轴盘3两侧的圆弧R1和R2与前盘11加工圆弧所在圆(曲率半径为R0)进行同心拟合。
所述轴盘3与主轴2为键(平键Ⅰ21)连接，所述轴盘3的一侧通过螺栓连接定位环4，所述轴盘3与定位环4相互连接在主轴2上的凸台22的两侧。
见图1、图6、图7，离心叶轮1包括前盘11、叶片12、不等厚中盘10，叶轮1的前盘11、叶片12分别通过焊接方式固定在不等厚中盘10上。见图6、图7，不等厚中盘10采用中间厚边缘薄的圆盘结构，薄板的厚度为t(25≤t≤35,mm)，厚板的厚度1.5t≤t1≤2t，优选t1＝1.66t；不等厚中盘10薄板的外径为D0，厚板的外径为D3，不等厚中盘10在直径为D4、D5的圆周方向上均匀设置多个圆孔。叶轮进口直径(也称叶轮内径)为D1(15≤D1≤25.5,dm)，出口直径(也称叶轮外径)为D2(25≤D2≤35,dm)，有D2≤D0≤1.1D2，优选D0＝1.01D2，0.5D2≤D3≤0.65D2，优选D3＝0.54D2，0.45D2≤D4≤0.6D2，优选D4＝0.47D2，0.4D2≤D5≤0.55D2，优选D5＝0.43D2。
见图1-图3，轴盘3内部采用镂空加强筋结构，减轻了转子的重量，降低了转子的飞轮矩(回转力矩)，同时，也减小了大尺寸叶轮1及轴盘3整体对主轴2的最大弯矩。
叶轮1宽度(轴向长度)为L0，0.6≤L0/D2≤0.72，“镂空”轴盘3的轴向尺寸为L1，0.3L0≤L1≤0.5L0，优选L1＝1/3L0，实现大尺寸叶轮对主轴的载荷沿主轴轴向均匀分布的防弯设计，从而实现减小转子静挠度的目的。
轴盘3内部有周向空槽13，空槽最大直径为D8，空槽中圆周方向上均匀设置有n个加强筋9，5≤n≤8。加强筋9的厚度尺寸t5，1.5t≤t5≤2t，优选t5＝1.5t，加强筋9(空槽13)的轴向尺寸为1/3L1。轴盘3在直径为D6的圆周方向上还均匀设置有多个螺纹孔。轴盘3还设置有两处尺寸一致的键槽31，此键槽31轴向尺寸为1/3L1，厚度尺寸b及深度尺寸h按国家标准键槽之规定，主轴相同位置也设置有键槽，键槽尺寸设计按与键槽31相配合的平键21的公差尺寸，同样，优选国家标准键槽尺寸规格。轴盘3所在的径向尺寸为D10的轴肩面穿过叶轮不等厚中盘内孔，通过叶轮与轴盘连接螺栓5和螺母6将轴盘3与离心叶轮1连接一体。主轴2穿过轴盘3及离心叶轮1，移动主轴2直到轴盘3的端面顶住主轴2的凸台22上的轴肩面，无法轴向串动，主轴的两支撑端分别位于叶轮1的两侧。轴盘3与主轴2通过平键21周向固定。
轴盘3尺寸2t≤t2≤2.5t，优选t2＝2t；2t≤t3≤3t，优选t3＝2.33t；3t≤t4≤4t，优选t4＝3.3t；0.24D2≤D6≤0.3D2，优选D6＝0.24D2；D7为加强筋的内圆周尺寸，0.22D2≤D7≤0.28D2，优选D7＝0.25D2；D8为加强筋的外圆周尺寸，0.28D2≤D8≤0.34D2，优选D8＝0.31D2；0.5D2≤D9≤0.6D2，优选D9＝0.52D2；0.35D2≤D10≤0.48D2，优选D10＝0.38D2；0.25D2≤D11≤0.35D2，优选D11＝0.28D2。
见图4，轴盘3圆弧R1和R2采用与离心叶轮前盘加工圆弧所在圆(曲率半径为R0)同心拟合的设计方法，减少流道损失，实现流道内的流线入口处等截径90°弧度光滑转向。采用与前盘加工圆弧所在圆(曲率半径为R0)同心，半径差值为0.5D1的圆弧拟合R1后加工光滑过度圆角R’，(100≤R’≤300,mm)。同理，采用与前盘加工圆弧所在圆(曲率半径为R0)同心，半径差值为0.5D1的圆弧上拟合R2并加工圆角，R1＝R0+0.5D1，R2＝R0+0.5D1,300≤R0≤700mm,R0的圆心坐标(x,y)。另，10≤R3≤50,mm(R3为空槽处的加工圆角)。
见图5，定位环4在直径为D6的圆周方向上均匀设置多个圆孔，定位环4穿过主轴2，移动定位环4直到定位环4的内环面顶住主轴2的凸台22上的轴肩面，无法轴向串动。轴盘与定位环连接螺栓7穿过定位环4上的圆孔旋入轴盘3设置的螺纹孔中，将定位环4与轴盘3连接在一起，并通过主轴2上的凸台22将定位环4与轴盘3轴向固定；主轴联轴器8通过平键Ⅱ23与主轴2安装到位。

Claims (8)

1.一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，包括叶轮、轴盘、主轴，其特征在于，所述轴盘内圆周加工有空槽，空槽中周向均匀布置有加强筋。
2.根据权利要求1所述的一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，其特征在于，所述空槽宽度＝0.3L1～0.5L1，L1为轴盘轴向尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，其特征在于，所述加强筋为与所述空槽凹形相适配的板条状，所述加强筋的厚度37.5mm≤t5≤70mm。
4.根据权利要求1-3其中任意一项所述的一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，其特征在于，所述加强筋的个数为n，5≤n≤8。
5.根据权利要求1所述的一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，其特征在于，所述轴盘的轴向尺寸L1，0.3L0≤L1≤0.5L0，L0为叶轮的轴向尺寸。
6.根据权利要求5所述的一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，其特征在于，所述轴盘的轴向尺寸L1＝1/3L0。
7.根据权利要求1所述的一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，其特征在于，所述轴盘两侧的圆弧R1和R2与叶轮前盘加工圆弧所在圆进行同心拟合。
8.根据权利要求1所述的一种大型双吸式风机降重抗弯转子结构，其特征在于，所述轴盘与主轴为键连接，所述轴盘的一侧通过螺栓连接定位环，所述轴盘与定位环相互连接在主轴上的凸台的两侧。
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