CN211343737U - 一种转轴轴向止推结构 - Google Patents

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靳普
刘慕华
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Abstract

本实用新型提供一种转轴轴向止推结构，包括：两个推力盘以及推力轴承；其中，所述两个推力盘相对设置于转轴上并和转轴共同形成一环形槽；所述推力轴承设置于所述环形槽内，所述推力轴承为空气轴承，其包括两片相对设置的轴承单元，两片轴承单元之间设置环形气腔，所述环形气腔与所述推力轴承壳体上的进气孔连通。本实用新型的推力轴承结构中，环形槽两侧的推力盘高度低，加工时车削量小、耗材少、工艺相对简单，质量分布相对均匀，转轴高度旋转时稳定性更好。

Description

一种转轴轴向止推结构
技术领域
本实用新型涉及转子动力学技术领域，尤其涉及一种转轴轴向止推结构。
背景技术
在转子系统中，通过推力轴承与推力盘配合实现转轴的轴向止推作用。现有转子系统中常用的凸式推力盘存在的问题是，推力盘与转轴一体制成，加工时，需要在整根轴料上车削加工，由于推力盘高度较大，会产生较大的车削量，浪费材料，且由于车削次数多，需要多次去应力，工艺复杂；此外，由于单个推力盘质量较重，在转轴高速运转时，会产生惯性力，造成转轴偏离轴线转动，在转子系统中即表现为转动平稳性差，震动严重。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种转轴轴向止推结构，其能够使得转子系统中的转轴运行时的稳定性更好。
本实用新型的技术方案如下：
一种转轴轴向止推结构，包括：两个推力盘以及推力轴承；
其中，所述两个推力盘相对设置于转轴上并和转轴共同形成一环形槽；
所述推力轴承设置于所述环形槽内，所述推力轴承为空气轴承，其包括两片相对设置的轴承单元，两片轴承单元之间设置环形气腔，所述环形气腔与所述推力轴承壳体上的进气孔连通。
进一步的，所述推力轴承底部和转轴的轴壁之间、所述推力轴承两片轴承单元外端面和对应的推力盘之间均具有供气体流通的间隙。
进一步的，所述环形气腔设置于其中一片轴承单元的内端面。
进一步的，所述两个推力盘中，靠轴端的推力盘设置为可拆卸式结构。
进一步的，所述两个推力盘与转轴一体成型，所述推力轴承为可沿径向面分离的轴承。
进一步的，所述可沿径向面分离的轴承通过扣合后固定的方式套在所述环形槽内的轴壁上。
本实用新型的轴承单元的“内端面”指的是两片轴承单元相对时、互相靠近的端面，“外端面”指的是二者相远离的端面。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型的推力轴承结构中，环形槽两侧的推力盘高度低，加工时车削量小、耗材少、工艺相对简单，质量分布相对均匀，转轴高度旋转时稳定性更好。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的转子系统及燃气轮机发电机组结构示意图。
图2本实用新型图1中的A位置局部放大图。
图3本实用新型图1中的B位置局部放大图。
具体实施方式
为了更好的了解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例、说明书附图对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，为本实施例提供的一种转子系统及燃气轮机发电机组结构示意图。本实施例的止推结构即应用于图1所示的转子系统及燃气轮机发电机组。应当理解，本实施例的止推结构不仅适用于图1所示的转子系统及燃气轮机发电机组，其同样适用于需要实现转轴的轴向止推作用的其它转子系统。
如图1所示，本实施例的转子系统包括转轴100，转轴100包括一体成型的第一轴段110和第二轴段120，第一轴段110的直径大于第二轴段120的直径，第一轴段110和第二轴段120的过渡处形成有台阶面130；其中，推力轴承200、第一径向轴承900、电机300依次设置于第一轴段110上，压气机500、第二径向轴承400和透平600依次设置于第二轴段120上，压气机500的一端与台阶面130抵接。
本实施例的转子系统中，转轴100通过两端的轴承(第一径向轴承900、第二径向轴承400)支撑，受力均匀，可以避免因转子轴端悬置导致的重量不平衡。
作为优选，第一径向轴承900和第二径向轴承400为空气轴承，可以是动压轴承、静压轴承或者动静压混合轴承。
作为优选，推力轴承200和电机300上设置有第一进气道P1。推力轴承200上的第一进气道与电机300上的第一进气道P1相对设置，并和压气机500的进气相通。这样既可以使得压气机500的进气更加畅通，同时压气机500的进气可以冷却电机300的定子绕组。
作为优选，电机300的电机定子和电机壳体之间还可以同时设置第二进气道P2。在进气需求量大的情况下，两个进气道(即第一进气道P1和第二进气道P2)可同时进气。这样既可以满足压气机500充足的进气，同时压气机500的进气可进一步地冷却电机的壳体、电机定子及定子绕组。
由于在转子系统中，转轴100的重量越轻越好，而转轴100的直径越小则重量越轻，但是在转子系统高速旋转过程中，对转轴100的强度又有很高的要求。为了同时考虑转子动力学特性和转轴100的强度，可将第二轴段120的轴径设置的较细，而同时在压气机500和透平600之间固定安装一加强环700，参见图3，以满足其对转子刚度的要求，同时加强环700可作为第二径向轴承400的安装轴。第二径向轴承400套设在加强环700上；第二径向轴承400上设置环形气腔，该环形气腔由燃气轮机定子上的进气口供气。
通过上述转子系统的布局，以及在推力轴承200和电机300上设置进气道，使得本实施例的转子系统结构紧凑、简单；且轴承及电机的安装不会阻挡压气机500的进气，同时转子系统的轴向尺寸可调范围大，两支撑点设置在轴端，转子系统的运转平稳性好。
本实施例的转子系统可应用于设有或不设有回热器的发电机机组。
其中，发电机机组包括：
上述转子系统，电机机匣810、燃气轮机机匣820以及燃烧室830；电机机匣810罩设于电机300的外周、燃气轮机机匣820罩设于压气机500和透平600的外周，并且与电机机匣810连接，燃烧室830与燃气轮机机匣820连接，并且燃烧室830的进气口与压气机500的排气口连接，燃烧室830的排气口与透平600的进气口连接。
作为优选，压气机500的排气口与燃烧室830的进气口之间设置有扩压器840，以进一步提高进入透平600做功的高温高压气体的压力。
本实施例的燃气轮机发电机组中，所有的轴承全部设置在电机机匣810内，这样只需保证该机匣内用于设置轴承定子的部位的加工精度即可，在装配时该机匣内用于连接轴承定子的部位通过一次装卡加工即可完成，可见，本实施例降低了燃气轮机发电机组的加工精度和装配精度，降低了成本，适合工程化批量生产。同时，本实施例的燃气轮机发电机组进气充分；由于两支点(即第一径向轴承900和第二径向轴承400)分别位于转轴100的两端，本实施例转轴100的轴向方向上尺寸可调范围较大，转轴受力均匀，燃气轮机发电机组的运转平稳性好。
本实施例所提供的轴向止推结构中，推力轴承200优选为集成式空气轴承，其既具有径向支撑作用，同时也有轴向的支撑作用。
具体地，在第一轴段110靠进气端设置两个同轴的推力盘，相对的两推力盘和转子轴壁之间形成与转轴同轴的环形槽140。推力轴承200设置在环形槽140内，推力轴承200包括左右两片相对设置的轴承单元，且两片轴承单元之间设置气腔。优选的，在其中一片轴承单元端面开设环形气腔，该环形气腔与轴承壳体上的进气孔连通。轴承壳体上的进气孔持续通气，沿两片轴承单元之间的缝隙进入轴承环形气腔，将两片轴承单元分别向两侧顶向推力盘，起到轴向止推作用。参见图2，所述推力轴承底部和转轴100的轴壁之间、所述推力轴承200的两片轴承单元外端面和对应的推力盘之间均具有供气体流通的间隙。推力轴承200内通入的气体从轴承底部向左右两边流出，左边从左侧的推力盘边缘流过、经端盖流出，右边从减压孔310中通入电机300的气腔，融入第一进气道P1通入的气体中。
为满足推力轴承200的装配要求，靠轴端的推力盘优选设置为可拆卸式，以便使推力轴承200能够进入环形槽140内；或，两个推力盘与转轴100一体成型，推力轴承200为可沿径向面分离的轴承，通过扣合后固定的方式套在环形槽140内的轴壁上。
本实施例的轴向止推结构中，环形槽140两侧的推力盘高度低，加工时车削量小、耗材少、工艺相对简单，质量分布相对均匀，转轴高度旋转时稳定性更好。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能。

Claims (6)

1.一种转轴轴向止推结构，其特征在于，包括：两个推力盘以及推力轴承；
其中，所述两个推力盘相对设置于转轴上并和转轴共同形成一环形槽；
所述推力轴承设置于所述环形槽内，所述推力轴承为空气轴承，其包括两片相对设置的轴承单元，两片轴承单元之间设置环形气腔，所述环形气腔与所述推力轴承壳体上的进气孔连通。
2.根据权利要求1所述的一种转轴轴向止推结构，其特征在于，所述推力轴承底部和转轴的轴壁之间、所述推力轴承两片轴承单元外端面和对应的推力盘之间均具有供气体流通的间隙。
3.根据权利要求1所述的一种转轴轴向止推结构，其特征在于，所述环形气腔设置于其中一片轴承单元的内端面。
4.根据权利要求1所述的一种转轴轴向止推结构，其特征在于，所述两个推力盘中，靠轴端的推力盘设置为可拆卸式结构。
5.根据权利要求1所述的一种转轴轴向止推结构，其特征在于，所述两个推力盘与转轴一体成型，所述推力轴承为可沿径向面分离的轴承。
6.根据权利要求5所述的一种转轴轴向止推结构，其特征在于，所述可沿径向面分离的轴承通过扣合后固定的方式套在所述环形槽内的轴壁上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112128236A (zh) * 2020-09-21 2020-12-25 西安电子科技大学 一种滚滑径向-滑动止推的组合轴承
WO2022105206A1 (zh) * 2020-11-18 2022-05-27 至玥腾风科技集团有限公司 平衡轴向力的多推力盘燃气轮机

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