CN114000925A - 一种膨胀导向结构、膨胀导向系数计算方法及汽缸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽缸安装定位技术领域,尤其是一种膨胀导向结构、膨胀导向系数计算方法及汽缸,包括相互配合的梯形键和梯形槽,梯形键槽上设有调整组件,梯形键和梯形槽均相对于汽轮机运转轴线横向对称,本发明解决了方形键导向结构键与键槽横向间隙冷、热态变化大的问题,避免了汽缸横向偏移、转子与静子擦碰,提高了汽轮机运行安全性和可靠性,降低了维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及汽缸安装定位技术领域,具体领域为一种膨胀导向结构、膨胀导向系数计算方法及汽缸。
背景技术
汽轮机也称蒸汽透平发动机,是一种旋转式蒸汽动力装置,高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上,使装有叶片排的转子旋转,同时对外做功;
汽轮机在启动、停机过程及运行中,汽缸的温度变化很大,随着汽缸汽缸各部温度的变化,各部件将产生膨胀和收缩,为了保证汽轮机自由膨胀,以免产生过大的热引力、热变形、并且保持汽缸、转子中心一致及动静间隙符合要求,因此需要依靠滑销系统来释放汽缸等各部件的热胀影响,如下述文献中对滑销系统的解释说明:
文献1:https://wenku.so.com/d/f428be782f74d8cf24aa442957ad343d;
文献2:
http://www.360doc.com/content/19/0108/06/15711419_807366790.shtml;
现有文件中,为了保证汽缸在热胀过程中横向中心不变,在汽缸与轴承座之间设置有多个规定汽缸受热膨胀方向的导向滑销组成,导向滑销包括相互配合的导向键和键槽,导向键设于轴承座上,键槽设于汽缸上,通过这些导向滑销将引导汽缸受热膨胀,保证汽缸与其它部件相对位置尺寸变化控制在允许范围内,使汽缸膨胀时即均匀又安全,但是汽轮机在运行状态下,轴承座上的导向键温升约30到40℃,汽缸上的键槽处于高温状态,温升可达400~500℃,由于键槽横向膨胀更大,使得键槽与导向键两侧总间隙加大到0.6mm甚至更大,在管道力的作用下,汽缸可能相对轴承座横向偏移0.3mm甚至更多,导致转子与静子擦碰,造成振动过大跳机甚至造成汽轮机损坏。
因而,现有技术存在汽轮机停机状态与运行状态时,其温度的冷、热态变化,使得汽缸自由膨胀时,横向中心移动而转子与静子擦碰而造成汽轮机损坏的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种膨胀导向结构、膨胀导向系数计算方法及汽缸,使得用于汽缸安装后,在冷、热态都能够保证汽缸自由膨胀且横向中心不变。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种膨胀导向结构,包括相互配合的梯形键和梯形槽,梯形键设于汽缸上,梯形槽设于轴承座上,或梯形键设于轴承座上,梯形槽设于汽缸上,
相互配合的所述梯形键和所述梯形槽相对于汽轮机运转轴的轴线横向对称设置,且相互配合的梯形键和梯形槽之间的导向面倾斜角度与相应的汽缸和轴承座相适应,
相互配合的梯形键和梯形槽之间的两个对称的导向面间隙处分别设置有调整组件,所述调整组件包括有对称设置的两个调整键,两个调整键分别设置于梯形槽的两个导向面上,
两个调整键分别朝向梯形键的侧面与梯形键之间的间隙距离之和大于等于0.04mm,且小于等于0.08mm。
通过上述技术方案,通过梯形键与梯形槽之间的配合设置,导向面与轴线间设置夹角,保证热态时导向面之间的间隙保持不变,从而保证了汽缸能够沿着轴向和竖直向自由膨胀且横向中心保持不变,,解决了现有结构热态配合间隙变大导致汽缸横线中心偏移的问题,提高了汽轮机的安全性和运行的可靠性,降低了维护成本。
优选的,所述的调整键横截面呈L形设置,调整键的一边设置在梯形槽上,另一边设置在梯形键与梯形槽之间的间隙内。
优选的,所述调整组件还包括有螺栓,调整键通过螺栓固定在梯形槽上。
优选的,所述螺栓上设置有弹簧垫圈。
通过上述技术方案,通过调整组件的设置,保证导向面之间的间隙,精度高且容易调整。
为实现上述目的,本发明还提供如下技术方案:一种膨胀导向系数计算方法,权利要求1-4任一项所述的膨胀导向结构其梯形键与梯形槽之间的导向面倾斜角度与相应的汽缸和轴承座相适应,通过汽缸和轴承座的膨胀导向系数计算梯形键与梯形槽之间的导向面与汽轮机运转轴的轴线之间的倾角,其计算方式为:
(1)测定梯形键与梯形槽之间的两个导向面中点间距离D;
(2)测定汽缸的猫爪推力面相对死点处到导向面中点的轴向距离L;
通过上述技术方案,能够简单的计算出梯形键与梯形槽之间导向面的倾斜角度,并完整的用于汽缸和轴承座上,使得易于梯形键和梯形槽的制造,以及保证导向面汽缸和轴承座的高精度配合。
为实现上述目的,本发明还提供如下技术方案:一种汽缸,包括权利要求1至4任一项所述的膨胀导向结构,所述的膨胀导向结构应用于汽缸及轴承座上。
通过上述技术方案得到的新型汽缸与轴承座相对膨胀导向结构简单,易于制造,保证冷、热态时汽缸能沿轴向和竖直向自由膨胀且横向中心不变,解决了方形键导向结构键与键槽横向间隙冷、热态变化大的问题,避免了汽缸横向偏移、转子与静子擦碰,提高了汽轮机运行安全性和可靠性,降低了维护成本。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明所得到的新型汽缸与轴承座相对膨胀导向结构简单,易于制造,通过调整组件保证导向面之间的间隙,精度高且容易调整,导向面与轴线间设置夹角,保证热态时导向面之间的间隙保持不变,从而保证了汽缸能够沿着轴向和竖直向自由膨胀且横向中心保持不变,解决了现有结构热态配合间隙变大导致汽缸横线中心偏移的问题,提高了汽轮机的安全性和运行的可靠性,降低了维护成本。
附图说明
图1为本发明的汽缸与轴承座相对膨胀导向结构的俯视示意图;
图2为图1中的A-A截面图。
图中:梯形键槽1、梯形键2、调整组件3、汽缸猫爪4、由螺栓10、弹簧垫圈11、调整键12。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,实施例一:
提供一种技术方案:一种膨胀导向结构,包括相互配合的梯形键2和梯形槽1,梯形键2设于汽缸上,梯形槽1设于轴承座上,
相互配合的所述梯形键2和所述梯形槽1相对于汽轮机运转轴的轴线横向对称设置,且相互配合的梯形键2和梯形槽1之间的导向面倾斜角度与相应的汽缸和轴承座相适应,导向面与轴线之间的夹角预设范围由预设模型计算得到;
相互配合的梯形键2和梯形槽1之间的两个对称的导向面间隙处分别设置有调整组件,所述调整组件3包括有对称设置的两个调整键12,两个调整键12分别设置于梯形槽1的两个导向面上,所述的调整键12横截面呈L形设置,调整键12的一边设置在梯形槽1上,另一边设置在梯形键2与梯形槽1之间的间隙内,
两个调整键12分别朝向梯形键2的侧面与梯形键2之间的间隙距离之和大于等于0.04mm,且小于等于0.08mm。
实施例二:
在实施例一的结构中,可将梯形键2设于轴承座上,梯形槽1设于汽缸上,其他结构配合关系与实施例一相同。
实施例三:
如图1和2所示,实施例三为在实施例一或二的基础上增加调整组件3,梯形键2和梯形键2槽的配合面为梯型台的斜面,相互配合的斜面两两平行且有5mm的间隙,梯形槽1的导向面上设置调整组件3,其位置位于梯形键2槽的斜面中部处,调整组件3的两个调整键12分别设置于梯形槽1的两个导向面上,所述的调整键12横截面呈L形设置,调整键12的一边设置在梯形槽1上,另一边设置在梯形键2与梯形槽1之间的间隙内。
为方便调整调整键12的安装,所述调整组件3还包括有螺栓10,调整键12通过螺栓10固定在梯形槽1上。
为避免螺栓10的松动,所述螺栓10上设置有弹簧垫圈11。
实施例四:
基于实施例一至三,根据相应型号的汽轮机和对应的膨胀系数,对调整组件和其间隙范围计算,两个调整键12分别朝向梯形键2的侧面与梯形键2之间的间隙距离之和大于等于0.04mm,且小于等于0.08mm,通过间隙的精确设置,能够保证汽缸沿着轴向和竖直向自由膨胀,且横向中心与轴线偏差最小,提高膨胀导向键与汽缸和轴承之间的高精度配合以及使用过程中的稳定安全运行。
在实际生产和使用过程中,为了保证汽缸能够沿着轴向和竖直向自由膨胀且横向中心保持不变,所述的位于梯形键2槽上的调整组件3,其侧面与梯形键2之间的间隙S1和S2,所述间隙S1+S2≥0.02mm且S1+S2≤0.04mm。
通过上述技术方案,冷态安装时,通过找中心操作将轴承座与汽缸的轴线重合,再通过调整组件3来保证间隙S1和S2,当汽缸温度升高,在梯形键2与梯形键2槽的导向作用下汽缸向下自由膨胀,汽缸猫爪4受热膨胀轴向伸长,汽缸相对轴承座远离,梯形键2随着汽缸远离梯形键2槽,由于配合面与轴线有夹角,配合间隙将加大,同时梯形键2受热膨胀,使得配合间隙减小,同理,梯形键2槽受热会向汽缸方向移动,使得配合间隙减小,梯形键2槽受热膨胀,使得配合间隙加大,考虑以上因素计算配合面与轴线的夹角β,使得汽轮机在热态运行时配合间隙不变,保证了汽缸与轴承座的横向中心不会发生分离。
在实施例一至四中对于膨胀导向机构的形状设计,为了保证导向结构的梯形键与梯形键槽之间的配合间隙不变,所述导向面与轴线之间的夹角需要精确计算,因此提供一种膨胀导向系数计算方法,为了保证膨胀导向结构其梯形键与梯形槽之间的导向面倾斜角度与相应的汽缸和轴承座相适应,通过汽缸和轴承座的膨胀导向系数计算梯形键与梯形槽之间的导向面与汽轮机运转轴的轴线之间的倾角,
从冷态到热态汽缸的猫爪伸长,汽缸以猫爪推力面为相对死点远离轴承座,带动梯形键远离轴承座移动,同时梯形键也受热横向膨胀,再考虑轴承座的膨胀量,保证梯形键热态配合间隙不变,得到导向面与轴线之间夹角其计算方式为:
(1)测定梯形键与梯形槽之间的两个导向面中点间距离D;
(2)测定汽缸的猫爪推力面相对死点处到导向面中点的轴向距离L;
通过上述计算方式,即可得到膨胀导向结构在汽缸和轴承座上的设计方案。
实施例五:
一种汽缸,包括实施例一至四中所述的膨胀导向结构,所述的膨胀导向结构应用于汽缸及轴承座上。
综上所述:
通过本技术方案,本实施例提供的新型汽缸与轴承座相对膨胀导向结构简单,易于制造,能够精确的保证导向键配合面的间隙,有效的解决了冷态和热态导向键配合面间隙不能同时保证的问题,使得无论是冷态还是热态,汽缸的横向中心保持不变,提高了汽轮机的安全性和运行的可靠性,降低了维护成本。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种膨胀导向结构,其特征在于:包括相互配合的梯形键(2)和梯形槽(1),梯形键(2)设于汽缸上,梯形槽(1)设于轴承座上,或梯形键(2)设于轴承座上,梯形槽(1)设于汽缸上,
相互配合的所述梯形键(2)和所述梯形槽(1)相对于汽轮机运转轴的轴线横向对称设置,且相互配合的梯形键(2)和梯形槽(1)之间的导向面倾斜角度与相应的汽缸和轴承座相适应,
相互配合的梯形键(2)和梯形槽(1)之间的两个对称的导向面间隙处分别设置有调整组件,所述调整组件(3)包括有对称设置的两个调整键(12),两个调整键(12)分别设置于梯形槽(1)的两个导向面上,
两个调整键(12)分别朝向梯形键(2)的侧面与梯形键(2)之间的间隙距离之和大于等于0.04mm,且小于等于0.08mm。
2.根据权利要求1所述的一种膨胀导向结构,其特征在于:所述的调整键(12)横截面呈L形设置,调整键(12)的一边设置在梯形槽(1)上,另一边设置在梯形键(2)与梯形槽(1)之间的间隙内。
3.根据权利要求1或2所述的一种膨胀导向结构,其特征在于:所述调整组件(3)还包括有螺栓(10),调整键(12)通过螺栓(10)固定在梯形槽(1)上。
4.根据权利要求3所述的一种膨胀导向结构,其特征在于:所述螺栓(10)上设置有弹簧垫圈(11)。
6.一种汽缸,其特征在于:包括权利要求1至4任一项所述的膨胀导向结构,所述的膨胀导向结构应用于汽缸及轴承座上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information | ||
CB02 | Change of applicant information |
Country or region after: China Address after: 310000 No. 18, 22nd Street, Hangzhou Economic and Technological Development Zone, Hangzhou, Zhejiang Applicant after: Hangzhou Zhongneng Turbine Machinery Equipment Co.,Ltd. Address before: 310000 No. 18, 22nd Street, Hangzhou Economic and Technological Development Zone, Hangzhou, Zhejiang Applicant before: HANGZHOU CHINEN STEAM TURBINE POWER CO.,LTD. Country or region before: China |
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GR01 | Patent grant |