CN216922227U - 透平叶轮与轴的联接结构 - Google Patents
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Abstract
一种透平叶轮与轴的联接结构，包括透平叶轮和轴，透平叶轮设有轴孔，轴伸入轴孔中，其特点在于，轴与透平叶轮的轴孔采用型面连接，轴孔与轴的结合面的截面廓形为非圆，截面的廓形曲线为等距曲线或内摆线。本实用新型的透平叶轮与轴的联接结构无应力集中源，承载能力强，振动小，装配拆卸方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及透平机械，尤其涉及透平叶轮与轴的联接结构。
背景技术
透平机械是现代工业中重要的核心设备，随着国内乙烯、炼油、天然气、化肥等流程工业的生产装置的机组容量不断扩大，对透平机械的一大要求是功率密度不断提高。由于透平主机的功率不断提高，其转子轴径、转速、级数等特征参数也会相应增大，由此带来密封、轴承线速度过大的问题，因此，在材料强度、转子动力学允许的范围内，减小轴径成为轴系设计中一个重要的研究方向。
在透平转子轴系中制约轴径减小的一大障碍是轴毂的连接方式设计。传统的轴毂连接方式多采用键联接，其动力系统的传递以平键或花键形式来实现。大量的实践证明，虽然平键或花键制造技术相对成熟，广泛应用于轴毂联接中，但在传递大扭矩、大功率、重载荷时，存在以下缺点：
(1)考虑到强度问题时，由于键槽的存在而必须增大传动轴的轴颈，同时也会增加材料的使用；
(2)当键联接传递动力时，键槽带来的截面突然变化和尖点产生应力集中；
(3)由于轴孔之间的间隙使轴毂之间产生离心力，在工作中产生振动。使机械的使用寿命缩短。
由于上述缺陷的存在，使得键联接在这些机械装备中使用会经常因疲劳失效，不能承受冲击载荷。与此同时，轴毂联接中最先发生损坏的位置常常位于键及键槽部位，给机械设备的拆装及维修带来了不便。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种透平叶轮与轴的联接结构，其无应力集中源，承载能力强，振动小，装配拆卸方便。
本实用新型实施例的一种透平叶轮与轴的联接结构，包括透平叶轮和轴，透平叶轮设有轴孔，轴伸入轴孔中，其特点在于，轴与透平叶轮的轴孔采用型面连接，轴孔与轴的结合面的截面廓形为非圆，截面的廓形曲线为等距曲线或内摆线。
本实用新型至少具有以下优点和特点：
1、本实用新型实施例的透平叶轮与轴采用型面连接，结合面的截面的廓形曲线的光顺性好，没有键槽和尖角，无应力集中源；
2、与键联接相比，在同等结构尺寸下，承载能力具有显著优势；
3、本实用新型实施例的透平叶轮与轴的结合面采用过渡配合或小间隙配合，保证良好的对中性，转子动平衡精度高，旋转过程中轴系振动小；
4、装配拆卸方便。
附图说明
图1示出了本实用新型实施例的透平叶轮与轴的联接结构的剖视示意图。
图2示出了本实用新型实施例的轴的立体示意图。
图3示出了本实用新型实施例的叶轮的立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
请参考图1至图3。根据本实用新型一实施例的透平叶轮与轴的联接结构，包括透平叶轮1、轴2以及连接限位组件。
透平叶轮1设有轴孔10，轴2伸入轴孔10中。轴2与透平叶轮1的轴孔10采用型面连接，轴孔10与轴2的结合面的截面廓形为非圆，截面的廓形曲线为等距曲线或内摆线。
直角坐标系中等距曲线上的点(x，y)关于参数自变量
的参数方程为：
式中：
e——波动分量的幅值，称为偏心量；
R1——等距曲线的平均半径；
N——等距曲线的边数。
直角坐标系中内摆线曲线上的点(x，y)关于参数自变量T的参数方程为：
式中：
R——太阳轮半径；
r——行星轮半径；
n——行星轮自转角位移与公转角位移的比值。
图2和图3分别示出了轴2的结合面2a以及轴孔10的结合面10a，结合面2a和结合面10a为柱面。轴2与透平叶轮1通过结合面2a、结合面10a装配在一起。在其它的实施例中，结合面2a和结合面10a为锥面。轴2与透平叶轮1之间的扭矩传递可通过型面廓形上数个凸出部实现。由于没有键槽和尖角，因此无应力集中源，承载能力也得以提高。
在本实施例中，轴2与轴孔10之间的配合形式采用过渡配合或间隙配合，有利于充分发挥承载能力，降低轴系振动，提高转子动平衡精度。
连接限位组件与轴2相连，并抵接透平叶轮1的前端。在本实施例中，连接限位组件包括螺纹拉杆31、锁紧螺母32及压盖33。螺纹拉杆31穿过压盖33，螺纹拉杆31的一端伸入轴2的内部，并与轴2螺旋连接。为此，轴2的端面开设有与螺纹拉杆31相配合的螺纹孔20。锁紧螺母32与螺纹拉杆31的另一端螺旋连接，并将压盖33锁紧在透平叶轮1的轮毂11的前端面上，实现轴2与叶轮1的联接。
螺纹拉杆的锁紧可采用螺栓拉伸器来实现，有利于准确控制预紧力大小，减小安装过程对转子动平衡的干扰。
轴2设有轴肩21，轴肩21抵接透平叶轮1的后端，起到轴向定位的作用。在本实施例中，透平叶轮1的轮毂11的后端面设有环形台阶面111，轴肩21抵接环形台阶面111。
本实用新型实施例将型面连接技术应用到透平机械中，与传统键联接方式相比，其在传扭能力、轴系振动、转子动平衡等方面均具有显著优势。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种透平叶轮与轴的联接结构，包括透平叶轮和轴，所述透平叶轮设有轴孔，所述轴伸入所述轴孔中，其特征在于，所述轴与所述透平叶轮的轴孔采用型面连接，所述轴孔与所述轴的结合面的截面廓形为非圆，截面的廓形曲线为等距曲线或内摆线。
2.如权利要求1所述的透平叶轮与轴的联接结构，其特征在于，所述轴与所述轴孔之间为过渡配合或间隙配合。
3.如权利要求1所述的透平叶轮与轴的联接结构，其特征在于，所述透平叶轮与轴的联接结构包括连接限位组件，所述连接限位组件与所述轴相连，并抵接所述透平叶轮的前端；
所述轴设有轴肩，所述轴肩抵接所述透平叶轮的后端。
4.如权利要求3所述的透平叶轮与轴的联接结构，其特征在于，所述透平叶轮的轮毂的后端面设有环形台阶面，所述轴肩抵接所述环形台阶面。
5.如权利要求3所述的透平叶轮与轴的联接结构，其特征在于，所述连接限位组件包括螺纹拉杆、锁紧螺母及压盖；
所述螺纹拉杆穿过所述压盖，螺纹拉杆的一端伸入所述轴的内部，并与所述轴螺旋连接；
所述锁紧螺母与所述螺纹拉杆的另一端螺旋连接，并将压盖锁紧在所述透平叶轮的轮毂的前端面上。
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|---|---|---|---|---|
| CN113446066A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-28 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | 透平叶轮与轴的联接结构 |
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