CN203856892U - 轴承预紧装置及具有该装置的轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轴承预紧装置及具有该装置的轴，该轴承预紧装置，包括盘式圆环结构的承力盖，承力盖的端面上设置多个弹簧轴芯和多个压缩弹簧，弹簧轴芯沿承力盖轴向凸起，均匀环形排布，压缩弹簧套设于弹簧轴芯上，压缩弹簧的自由端伸出弹簧轴芯的顶端。本实用新型提供的轴承预紧装置在承力盖内设置多个弹簧，并在压环表面周向设置多个径向通孔，使得弹簧和压环同时吸收振动能量，减小振动，从而保证涡轮转子稳定工作。

Description

轴承预紧装置及具有该装置的轴

技术领域

本实用新型涉及轴承预紧领域，特别地，涉及一种轴承预紧装置及具有该装置的轴。

背景技术

燃气轮机工作时，由于气动力的作用涡轮转子轴将产生向前的轴向力。同时，涡轮转子工作于高温环境，受热后转子及其支承结构各部件的膨胀率各不相同，使得燃气轮机各部件的相对位移较初始装配时发生改变。轴承内外圈位置改变后，转子轴工况恶化，影响燃气轮机正常工作。为消除可能发生的工况恶化，高精密运转条件下的滚动轴承常需采用预紧措施。常用手段包括使用沿轴承内圈或外圈的轴线方向预先施加一恒定力。工作时该恒定力与气动产生的轴向力共同作用力使轴承的内、外圈沿轴向产生相对移动。这样一方面可消除轴承内部的游隙，另一方面又使滚动体和轴承的内、外圈紧密接触，使滚动体处于均匀的压紧状态。

在装配过程中施加这一恒定力就是对轴承的轴向力进行预紧，通过预紧使得滚动轴承工作时运动平稳，减少转动部件的振动，提高运转部件的寿命以及提高运动部件的运转精度。

如图1所示为常规方法预紧的涡轮转子轴轴承。以涡轮轴的后端轴承为例进行说明。该涡轮转子轴承预紧机构包括：涡轮轴1′、轴承盖2′、调整垫片3′、轴承座4′、锁紧螺母5′、垫圈6′和轴承7′。在涡轮轴1′的一端上，从涡轮轴1’的粗端向涡轮轴1′的远端依次套设轴承盖2′、轴承7′、垫圈6’、锁紧螺母5′。轴承7′的内圈一端卡接于涡轮轴1′的台阶面上。轴承7′的内圈另一端与垫圈6′相接。锁紧螺母5′将轴承7′内圈抵接于凸台肩上。锁紧螺母5′通过螺纹拧紧方式将轴承7′压紧在涡轮轴1′上。轴承座4′套设于轴承7′外圈的外壁上。轴承盖2′覆盖轴承座4′的端面，轴承盖2′的凸台肩卡接于轴承7′外圈的端面上。轴承座4′与轴承盖2相接面上安装调整垫片3′。轴承盖2′与轴承座4′通过螺钉固定连接。常用方法是通过改变调整垫片3′的数量，以此调整轴承盖2′的凸台肩对轴承7′的外圈的压紧力。

采用如图1所示结构对轴承进行预紧，轴承安装完毕后，轴向的预紧力固定不变。燃气轮机在运转的过程中，润滑不良、机件磨损、超负荷、操作不当、热量积聚以及其它一些异常原因，就有可能使涡轮轴过分地膨胀、伸长。而当出现前述情况时，涡轮轴的两端受轴承的约束无法自由伸缩，轴承在使用过程中就有可能出现卡死甚至烧毁的现象，严重影响燃气轮机正常工作。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种轴承预紧装置及具有该装置的轴，以解决现有技术中燃气轮机涡轮轴两端受轴承约束不能自由伸缩，在使用过程中容易出现轴承卡死甚至烧毁的技术问题。

为实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种轴承预紧装置，包括盘式圆环结构的承力盖，承力盖的端面上设置多个弹簧轴芯和多个压缩弹簧，弹簧轴芯沿承力盖轴向凸起，均匀环形排布，压缩弹簧套设于弹簧轴芯上，压缩弹簧的自由端伸出弹簧轴芯的顶端。

进一步地，承力盖还包括容纳凹槽，容纳凹槽从承力盖的端面上向外凸起形成，弹簧轴芯收容于容纳凹槽内。

进一步地，容纳凹槽包括第一挡板和第二挡板，第一挡板从承力盖圆环中部端面向外凸起形成，第二挡板从承力盖内圆圆周端面向外凸起形成，第一挡板和第二挡板相对设置围成容纳凹槽。

进一步地，承力盖还包括承力缘和多个装配孔，装配孔为通孔环形排布于承力缘上。

进一步地，装置还包括弹性压环，弹性压环的一端面抵接于压缩弹簧的自由端上；弹性压环环体上设置多个条状径向通孔作为压环孔。

根据本实用新型的另一方面还提供了一种具有上述轴承预紧装置的轴，包括涡轮转子轴、轴承和轴承座，轴承包括内圈和套设于内圈外的外圈，轴承的内圈套设于涡轮转子轴上，承力盖套设于涡轮转子轴上，压缩弹簧的自由端抵接于弹性压环的端面上。

进一步地，装置还包括弹性压环，弹性压环环体上设置多个条状径向通孔作为压环孔；弹性压环套设于涡轮转子轴上，弹性压环的一端面抵接于压缩弹簧的自由端上，弹性压环的另一端面抵接于轴承的外圈端面上。

进一步地，轴承座的内壁上从轴承座的第一端向第二端依次设置第一内孔、第二内孔和第三内孔；轴承外圈的外壁抵接于第一内孔上；弹性压环的外壁抵接于第二内孔上。

进一步地，承力盖上轴向凸设容纳凹槽，容纳凹槽的外壁抵接于第三内孔上。

进一步地，承力盖还包括承力缘和多个装配孔，装配孔为通孔环形排布于承力缘上；装配孔通过螺钉将承力盖安装于轴承座上。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的轴承预紧装置在承力盖内设置多个弹簧，并在压环表面设置多个条状径向通孔，使得弹簧和压环同时发挥缓解、吸收涡轮转子轴运转过程中震动的作用。工作时由于气动力的作用，使得涡轮转子轴有向左前移的趋势，轴承内圈也有向左移动的趋势。而轴承的外圈仍然承受弹簧及压环向右的预紧力，这种分别作用在内、外圈沿轴向相反方向的力使内、外圈产生相对移动，一方面可消除轴承内部的游隙，另一方面又同时迫使滚动体和内、外圈紧密接触，以此提高轴承的支撑刚度、补偿轴承在使用过程中产生的一定的磨损量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是现有技术轴承预紧力调节方案示意图；

图2是本实用新型优选使用状态示意图；

图3是本实用新型优选实施例弹性压环的立体结构示意图；以及

图4是本实用新型优选实施例承力盖的立体结构示意图。

图例说明：

100、涡轮转子轴；110、台阶面；200、承力盖；210、承力缘；211、装配孔；220、容纳凹槽；223、第一挡板；224、第二挡板；230、弹簧轴芯；231、压缩弹簧；300、轴承座；310、第一内孔；320、第二内孔；330、第三内孔；400、弹性压环；410、压环孔；500、轴承；600、锁紧螺母；610、垫圈。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图2所示，本实用新型提供轴承500预紧装置使用状态示意图。由图2可知，涡轮转子轴100的第一端形成一个台阶面110。轴承500套设于涡轮转子轴100的第一端。轴承500内圈的第一端面卡接于台阶面110的台阶上。轴承500内圈的第二端面设置垫圈610并通过锁紧螺母600固定安装于涡轮转子轴100上。轴承500外圈的外壁上安装轴承座300，轴承座300为轴承承力装置，轴承座300内壁上开设有第一内孔310、第二内孔320和第三内孔330。第一内孔310的直径小于第二内孔320的直径。第二内孔320的直径小于第三内孔330的直径。第一内孔310、第二内孔320和第三内孔330在轴承座300的内壁上形成两个台阶面110。轴承500的外圈外壁卡接于第一内孔310内壁上。第一内孔310、第二内孔320和第三内孔330从轴承座300的第一端向第二端依序排布。

轴承500外圈的第一端面抵接于弹性压环400的第一端面上。弹性压环400套设于涡轮转子轴100上。弹性压环400的外壁抵接于第二内孔320的内壁上。弹性压环400结构如图3所示。由图3可知，弹性压环400为内部镂空的圆环结构。弹性压环400均匀设置多个贯通弹性压环400的径向通孔作为压环孔410。每个压环孔410之间间隔设置。压环孔410为沿弹性压环400周向均布的长条状孔。通过设置压环孔410，使得弹性压环400改变以往的实心结构，使得弹性压环400在工作过程中能吸收、缓解、分散涡轮转子的振动能量，减小振动，从而保证涡轮转子稳定工作。

弹性压环400的第二端外安装有承力盖200。承力盖200套设于涡轮转子轴100上。承力盖200结构如图4所示。由图4可见，承力盖200包括承力缘210、装配孔211、弹簧轴芯230和压缩弹簧231。承力盖200为中心开有通孔的圆盘型结构，承力盖200的外缘形成承力缘210，承力缘210上均匀设置了多个贯通承力缘210的装配孔211。承力盖200通过装配孔211与轴承座300固定连接。承力缘210的内缘沿轴向凸起形成第一挡板223，承力盖200的内侧壁向轴向凸起形成第二挡板224，第一挡板223和第二挡板224相对设置且凸起方向相同。第一挡板223和第二挡板224与承力盖200围成容纳凹槽220。容纳凹槽220的底面上设置多个均匀环形排布的柱状凸起作为弹簧轴芯230。弹簧轴芯230上均套设有压缩弹簧231。

如图2所示，压缩弹簧231远离承力盖200的一端抵接于弹性压环400的第二端。容纳凹槽220的第一挡板223的外壁抵接于第三内孔330的内壁上。工作时，压缩弹簧231始终低紧弹性压环400端面，弹性压环400另一端面始终低紧轴承500外圈端面，使轴承500一直保持张紧状态。由于采用了内部镂空的弹性压环400而非传统的实心压环，弹性压环400与压缩弹簧231可同时吸收振动能量，减小转子振动。同时，采用压缩弹簧231及弹性压环400的预紧装置避免了轴承500可能的卸载，轴向负荷的变化会导致压缩弹簧231的压缩量及弹性压环400的变形量发生变化，轴承500的内外圈相对位置在使用中也会有所变化，该变化既消除了轴承500内部游隙，又迫使轴承500内的滚动体和内、外圈紧密接触，以此提高轴承500的支撑刚度、补偿轴承500在使用过程中产生的一定的磨损量。

本实用新型将涡轮轴向左的轴向气动力转化为对弹簧的压缩量及弹性压环400变形量，根据轴承500轴向负荷不同，弹簧的压缩量及弹性压环400变形量亦不同，从而自动调整对轴承500外圈的压紧力，起到了补偿作用，克服了如图1所示现有技术中轴承7’预紧装置所产生的预紧力在整个工作过程中固定不变而易造成轴承7’卡死甚至烧毁的缺陷。采用本实用新型的轴承500预紧装置能使得预紧力随工况的变化而变化。有利于减少使用时，由于各部件膨胀率的不同和温度的差异引起涡轮转子轴100轴向长度发生变化，以及由气动负荷变化导致的涡轮转子轴100发生的轴向位移等对轴承500的工作造成的不良影响。

显然，本实用新型轴承预紧装置可以根据需要安装于涡轮轴前轴承或后轴承，或者同时安装于前、后轴承。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴承预紧装置，其特征在于，包括盘式圆环结构的承力盖(200)，所述承力盖(200)的端面上设置多个弹簧轴芯(230)和多个压缩弹簧(231)，所述弹簧轴芯(230)沿所述承力盖(200)轴向凸起，均匀环形排布，所述压缩弹簧(231)套设于所述弹簧轴芯(230)上，所述压缩弹簧(231)的自由端伸出所述弹簧轴芯(230)的顶端。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述承力盖(200)还包括容纳凹槽(220)，所述容纳凹槽(220)从所述承力盖(200)的端面上向外凸起形成，所述弹簧轴芯(230)收容于所述容纳凹槽(220)内。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述容纳凹槽(220)包括第一挡板(223)和第二挡板(224)，所述第一挡板(223)从所述承力盖(200)圆环中部端面向外凸起形成，所述第二挡板(224)从所述承力盖(200)内圆圆周端面向外凸起形成，所述第一挡板(223)和所述第二挡板(224)相对设置围成所述容纳凹槽(220)。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述承力盖(200)还包括承力缘(210)和多个装配孔(211)，所述装配孔(211)为通孔，环形排布于所述承力缘(210)上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括弹性压环(400)，所述弹性压环(400)的一端面抵接于所述压缩弹簧(231)的自由端上；

所述弹性压环(400)环体上设置多个条状径向通孔作为压环孔(410)。

6.一种具有如权利要求5所述轴承预紧装置的轴，包括涡轮转子轴(100)、轴承(500)和轴承座(300)，所述轴承(500)包括内圈和套设于所述内圈外的外圈，所述轴承(500)的内圈套设于所述涡轮转子轴(100)上，

其特征在于，

所述承力盖(200)套设于所述涡轮转子轴(100)上，所述压缩弹簧(231)的自由端抵接于所述弹性压环(400)的端面上。

7.根据权利要求6所述的轴，其特征在于，所述弹性压环(400)环体上设置多个条状径向通孔作为压环孔(410)；

所述弹性压环(400)套设于所述涡轮转子轴(100)上，所述弹性压环(400)的一端面抵接于所述压缩弹簧(231)的自由端上，所述弹性压环(400)的另一端面抵接于所述轴承(500)的外圈端面上。

8.根据权利要求7所述的轴，其特征在于，所述轴承座(300)的内壁上从所述轴承座(300)的第一端向第二端依次设置第一内孔(310)、第二内孔(320)和第三内孔(330)；

所述轴承(500)外圈的外壁抵接于所述第一内孔(310)上；

所述弹性压环(400)的外壁抵接于所述第二内孔(320)上。

9.根据权利要求8所述的轴，其特征在于，所述承力盖(200)上轴向凸设容纳凹槽(220)，所述容纳凹槽(220)的外壁抵接于所述第三内孔(330)上。

10.根据权利要求9所述的轴，其特征在于，所述承力盖(200)还包括承力缘(210)和多个装配孔(211)，所述装配孔(211)为通孔环形排布于所述承力缘(210)上；

所述装配孔(211)通过螺钉将所述承力盖(200)安装于所述轴承座(300)上。