CN220960577U - 一种涡轮转子套件超转破裂试验工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，包括第一转接段、第二转接段和第三转接段；所述第一转接段的底部设置有键齿盲孔；第二转接段设有通孔，且通孔分为内径不等的三段，通孔自第二转接段的顶端到第二转接段的底端分别为内径依次减小的第一段通孔、第二段通孔和第三段通孔；第三转接段放置在所述第一通孔内，且第三转接段底部抵顶在所述第一段通孔与第二段通孔形成的台阶壁处；第三转接段的中心处设有第四通孔；键齿盲孔的孔内设有内键齿；第四通孔内设有内螺纹。无需精确计算螺栓孔和螺纹的起始位置，即可轻松实现第一转接段的键齿盲孔与第四通孔的对齐。这项改进显著提高了设计和装配的效率，同时容许了较大的加工误差。

Description

一种涡轮转子套件超转破裂试验工装

技术领域

本实用新型涉及超转破裂试验工装技术领域。具体地说是一种涡轮转子套件超转破裂试验工装。

背景技术

涡轮转子超转破裂试验工装是用于连接试验台的主轴法兰与客户提供的涡轮转子套件。

在涡轮转子超转破裂试验中，需要对工装部件与涡轮转子套件进行装配，公差带来的振动是影响试验的关键因素，由于所述公差的存在，涡轮转子套件和工装之间的装配方法尤为重要。

在现有技术中，如图11所示，所述工装部件分为第一转接段(键齿传动)和第二转接段(螺纹吊装)，装配时先将第二转接段套装在涡轮转子套件上，然后按一定旋向旋转至合适位置，随后将第二转接段和涡轮转子套件通过涡轮转子套件的键齿装配到第一转接段上，最后通过螺栓将第一转接段、第二转接段相连接，完成工装与涡轮转子套件装配。

第二转接段的螺纹起始点、第一转接段键齿盲孔以及第二转接段的螺栓孔之间的相对位置对于超转破裂试验工装与涡轮转子套件的成功装配至关重要。即使能够计算出第二转接段的螺纹的起始点并确保第一转接段的键齿盲孔与第二转接段的螺栓孔的同轴性，但由于实际机床加工中形位公差的存在，这导致了超转破裂试验工装的设计和装配过程变得更加复杂和困难。这种情况进一步影响了工装的结构稳定性，并且可能导致试验结果的不准确。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种实现试验的顺利进行、提高试验效率、保证试验结果准确性的涡轮转子套件超转破裂试验工装。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，包括第一转接段、第二转接段和第三转接段；所述第一转接段的底部设置有键齿盲孔；所述第二转接段设有通孔，且所述通孔分为内径不等的三段，所述通孔自第二转接段的顶端到第二转接段的底端分别为内径依次减小的第一段通孔、第二段通孔和第三段通孔；所述第三转接段放置在所述第一段通孔内，且所述第三转接段底部抵顶在所述第一段通孔与所述第二段通孔形成的台阶壁处；所述第三转接段顶部与所述第二转接段顶端的端面平齐或低于所述第二转接段顶端的端面；第三转接段的中心处设有第四通孔；所述键齿盲孔、第四通孔、第一段通孔、第二段通孔和第三段通孔同轴；所述键齿盲孔的孔内设有内键齿；所述第四通孔内设有内螺纹；所述键齿盲孔孔内的内键齿能够与涡轮转子套件顶部的外键齿啮合配合；所述第四通孔的内螺纹能够与涡轮转子套件的外螺纹螺纹连接；第一转接段与第二转接段固定连接。

上述一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，第三转接段上设有安装孔，通过特制扳手在安装孔处将所述第三转接段与涡轮转子套件依靠所述涡轮转子套件的外螺纹与第四通孔的内螺纹进行连接，第一转接段的底端的第一螺栓孔和第二转接段的顶端的第二螺栓孔通过螺栓固定连接。

上述一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，第三转接段的外表面设有沿径向的开槽，开槽的数量为2个以上，且对称分布在第三转接段的外壁上。

上述一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，，所述第三转接段内第四通孔的内螺纹的长度小于涡轮转子套件的外螺纹的长度。

上述一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，在所述第三转接段顶部与第一转接段的底端之间设有弹性垫片。

上述一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，第三转接段为自锁式螺母。

本实用新型的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1、第一转接段与涡轮转子套件之间采用内外键齿结构啮合进行密切配合，用于传递结构力的同时，第一转接段的键齿盲孔还能约束转子套件的径向移动，同时实现了周向扭矩的传递。

第三转接段通过其内螺纹结构与涡轮转子套件的外螺纹进行螺纹连接，遵循特定的螺纹规格。

最后，第二转接段的第一段通孔与第二段通孔形成台阶对第三转接段的轴向位置进行了约束，并与涡轮转子套件实现了密切配合，以提高防震性能。

本申请的试验工装对涡轮转子套件进行轴向和径向自由度的约束。

2、第三转接段内第四通孔的内螺纹的长度小于涡轮转子套件的外螺纹的长度，防止第三转接段在内螺纹终止线处锁死，从而避免对涡轮转子套件造成损坏。

3、在进行超转速和破裂试验时，根据转速不同，可调整第二转接段与第三转接段的紧配合程度。在较低转速情况下，第二转接段与第三转接段可以采用间隙配合方式，以方便安装，并确保第一转接段的键齿盲孔与第三转接段的第四通孔(第三转接段嵌入到第二转接段的第一段通孔内)在对齐时能够旋转以确保涡轮转子套件与第一转接段之间的键齿和键槽对应配合起来并安装到位，同时采取措施防止第三转接段松动。而在较高转速情况下，在第三转接段设置径向的开槽，使第三连接段在高速旋转状态下“径向形变量增加”而实现“第三连接段与第二连接段之间过盈配合”，从而可以在加工第三连接段的时候使其与第二连接段贴合即可，便于安装，提高防震性能，起到防止第三转接段松动的作用，并同样对第三转接段位置进行防松处理。

4、对第三转接段进行改进，实现防止松动：在第三转接段的开口处设置弹性垫片，抵顶在第一转接段和第三转接段之间，从而防止松动；或者选用自锁式螺母作为第三转接段，可以将第三转接段与第二转接段锁死，防止从动。

5、本申请的超转破裂试验工装，无需精确计算螺栓孔和螺纹的起始位置，即可轻松实现第一转接段的键齿盲孔与嵌入到第二转接段内的第三转接段的第四通孔的对齐。这项改进显著提高了设计和装配的效率，同时容许了较大的加工误差。

6、超转破裂工装系统确保在关键位置上与涡轮转子套件之间实现了紧密配合。这一关键特性在超转和破裂试验中显著提高了试验结果的准确性。

附图说明

图1本实用新型涡轮转子套件超转破裂试验工装的结构示意图；

图2本实用新型第一转接段的结构示意图；

图3是图2中第一转接段的E-E剖面图；

图4本实用新型第二转接段的剖面结构示意图；

图5本实用新型第二转接段的左视图；

图6本实用新型第三转接段的剖面结构示意图；

图7本实用新型第三转接段的左视图；

图8本实用新型涡轮转子套件超转破裂试验工装与涡轮转子套件的装配示意图；

图9本实用新型涡轮转子套件超转破裂试验工装与涡轮转子套件的立体转配示意图，右侧为局部放大图；

图10本实用新型第三转接段外壁开槽旋转模拟图；

图11现有技术中超转破裂试验工装的示意图。

图中附图标记表示为：1-第一转接段；2-第二转接段；3-第三转接段；4-第四通孔；5-涡轮转子套件；6-键齿盲孔；7-第一螺栓孔；8-第二螺栓孔；9-通孔；9-1-第一段通孔；9-2-第二段通孔；9-3-第三段通孔；10-安装孔；。

具体实施方式

现有技术中进行超转破裂试验的涡轮转子套件同时含有键齿结构、螺纹结构；在键齿结构处进行传扭、在螺纹结构处进行吊装。故传统的超转破裂试验工装结构至少需要两个部件，且在第一转接段底部留有键齿盲孔(键齿传动)，在第二转接段(螺纹吊装)顶部留有螺栓孔，从而使两个部件相连接，完成工装的传扭吊装作用。

因此在涡轮转子超转破裂试验中，需要对工装部件与涡轮转子套件进行装配，公差带来的振动是影响试验的关键因素，由于所述公差的存在，涡轮转子套件和工装之间的装配方法尤为重要。

在本申请的实施例中，进行改进。

具体的涡轮转子套件超转破裂试验工装，包括第一转接段1、第二转接段2和第三转接段3；即在现有技术的基础上增加了第三转接段3。

如图2和图3所示，所述第一转接段1的底部设置有键齿盲孔6；所述键齿盲孔6的孔内设有内键齿。

如图4和图5所示，所述第二转接段2设有通孔9，且所述通孔9分为内径不等的三段，所述通孔9自第二转接段2的顶端到第二转接段2的底端分别为内径依次减小的第一段通孔9-1、第二段通孔9-2和第三段通孔9-3。第二段通孔9-2的孔径略大于第三段通孔9-3的孔径，实现第三段通孔9-3与涡轮转子套件5转轴的外壁过盈配合或者紧配合，减少晃动，而略大的第二段通孔9-2可以减少第三段通孔9-3过盈配合或者紧配合的长度，从而可以便于涡轮转子套件5顺利的进入到通孔9内，使涡轮转子套件5的安装更加顺利。

如图1所示，所述第三转接段3放置在所述第一通孔9-1内，且所述第三转接段3底部抵顶在所述第一段通孔9-1与所述第二段通孔9-2形成的台阶壁处；所述第三转接段3顶部与所述第二转接段2顶端的端面平齐或低于所述第二转接段2顶端的端面；

如图6和图7所示，第三转接段3的中心处设有第四通孔4；所述第四通孔4内设有内螺纹。第三转接段3上设有安装孔10，通过特制扳手在安装孔10处将所述第三转接段3与涡轮转子套件5依靠所述涡轮转子套件5的外螺纹与第四通孔4的内螺纹进行连接；安装孔10作用在于将涡轮转子套件5安装在第三转接段3上。

如图1所示，所述键齿盲孔6、第四通孔4、第一段通孔9-1、第二段通孔9-2和第三段通孔9-2同轴。

如图8所示，所述键齿盲孔6孔内的内键齿能够与涡轮转子套件5顶部的外键齿啮合配合；所述第四通孔4的内螺纹能够与涡轮转子套件5的外螺纹螺纹连接；即第三转接段3充当了螺母，第四通孔4的内螺纹与涡轮转子套件的外螺纹可以螺纹连接，实现螺纹吊装；第三转接段3的底部可以紧密的贴合在第一段通孔9-1与所述第二段通孔9-2形成的台阶处，这样使得第一段通孔9-1与第二段通孔9-2形成台阶可与涡轮转子套件实现紧密配合。

第一转接段1的底端的第一螺栓孔7和第二转接段2的顶端的第二螺栓孔8通过螺栓连接。

所述第三转接段3内第四通孔4的内螺纹的长度小于涡轮转子套件5的外螺纹的长度。以防止第三转接段3在螺纹终止线处锁死，从而避免对转子套件造成损坏。

在进行超转速和破裂试验时，根据转速不同，可调整第二转接段与第三转接段的紧配合程度。

在较低转速情况下，第二转接段与第三转接段可以采用间隙配合方式，以方便安装，并确保第一转接段的键齿盲孔与第三转接段的第四通孔在对齐时能够旋转，以确保涡轮转子套件与第一转接段之间的键齿和键槽对应配合起来并安装到位，同时采取措施防止第三转接段松动。

而在较高转速情况下，第二转接段与第三转接段之间的过盈配合，以提高防震性能，起到防止第三转接段松动的作用；或者为了便于装配，在第三转接段外表面设置径向的开槽，使第三连接段在高速旋转状态下“径向形变量增加”而实现“第三连接段与第二连接段之间过盈配合”，从而可以在加工第三连接段的时候使其与第二连接段贴合即可，也可以提高防震性能；同时第二转接段第一段通孔底部台阶处与涡轮转子套件的抵顶，同样可以提高防震性能，同时需要对第三转接段位置进行防松处理。

具体的装配方法如下：

(A)将涡轮转子套件5的顶端自第二转接段2的底端进入到通孔9内；涡轮转子套件5插入到通孔9内，第三段通孔9-3与涡轮转子套件5的转轴壁紧配合或者过盈配合；第二段通孔9-2的孔径略大于第三段通孔9-3的孔径，实现第三段通孔9-3与涡轮转子套件5转轴的外壁过盈配合或者紧配合，减少晃动，略大的第二段通孔9-2可以便于涡轮转子套件5的安装。

(B)将第三转接段3与涡轮转子套件5的连接，并将第三转接段3嵌入到第二转接段2的第一段通孔9-1内；

利用特制扳手在安装孔10内将第三转接段3的第四通孔4的内螺纹与涡轮转子套件5转轴外壁的外螺纹进行螺纹连接，同时将连接好的第三转接段3放置到第二转接段2的第一段通孔9-1内，且第三转接段2的底部抵顶在第一段通孔9-1与第二段通孔9-2形成的台阶壁处；并确保第三转接段2的第四通孔4与第二转接段2的通孔9同轴。

(C)将涡轮转子套件5顶端的外键齿与第一转接段1底部键齿盲孔6的内键齿进行啮合配合连接；

涡轮转子套件5的转轴带动第三转接段3在第一段通孔9-1转动，使得涡轮转子套件5顶端的外键齿与第一转接段1底部键齿盲孔6的内键齿进行啮合配合，将涡轮转子套件5顶端插入到第一转接段1底部键齿盲孔6内；

(D)第一转接段1与二转接段2进行螺栓连接；将第一转阶段1的底端的第一螺栓孔7和第二转接段2的顶端的第二螺栓孔8通过螺栓连接。

实施例2，第三转接段开槽

在第三转接段3的外壁设有沿径向的开槽3-1，开槽3-1的数量为2个以上，且对称分布在第三转接段3的外壁上。

高转速要求第三连接段与第二连接段之间过盈配合、但安装的时候过盈配合不方便安装，相比现有技术的安装难度降低有限。

开槽可以使第三连接段在高速旋转状态下“径向形变量增加”而实现“第三连接段与第二连接段之间过盈配合”，从而可以在加工第三连接段的时候使其与第二连接段贴合即可，这样便于安装。

如图10所示，采用数值模拟手段，发现对第三转接段的外壁进行径向开槽后，其旋转状态下，径向形变量增加。这种改进有助于在工装加工中消除形位误差，实现更紧密的配合。

实施例3、防松动处理

当第三转接段的第四通孔内的内螺纹长度不足时，会出现第三转接段在第一端通孔内的转动或晃动，从而造成松动。

方法一、可以在所述第三转接段3顶部与第一转接段1的底端之间设有弹性垫片，使得弹性垫片可以抵顶在第一转接段1的底端和三转接段3顶部之间，从而防止第三转接段转动或者晃动，消除形位公差的影响，以确保连接的可靠性。

方法二、或者第三转接段3可以使用自锁式螺母，消除形位公差的影响，以确保连接的可靠性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，其特征在于，包括第一转接段(1)、第二转接段(2)和第三转接段(3)；所述第一转接段(1)的底部设置有键齿盲孔(6)；所述第二转接段(2)设有通孔(9)，且所述通孔(9)分为内径不等的三段，所述通孔(9)自第二转接段(2)的顶端到第二转接段(2)的底端分别为内径依次减小的第一段通孔(9-1)、第二段通孔(9-2)和第三段通孔(9-3)；所述第三转接段(3)放置在所述第一段通孔(9-1)内，且所述第三转接段(3)底部抵顶在所述第一段通孔(9-1)与所述第二段通孔(9-2)形成的台阶壁处；所述第三转接段(3)顶部与所述第二转接段(2)顶端的端面平齐或低于所述第二转接段(2)顶端的端面；第三转接段(3)的中心处设有第四通孔(4)；所述键齿盲孔(6)、第四通孔(4)、第一段通孔(9-1)、第二段通孔(9-2)和第三段通孔(9-3)同轴；所述键齿盲孔(6)的孔内设有内键齿；所述第四通孔(4)内设有内螺纹；所述键齿盲孔(6)孔内的内键齿能够与涡轮转子套件(5)顶部的外键齿啮合配合；所述第四通孔(4)的内螺纹能够与涡轮转子套件(5)的外螺纹螺纹连接；第一转接段(1)与第二转接段(2)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，其特征在于，第三转接段(3)上设有安装孔(10)，通过特制扳手在安装孔(10)处将所述第三转接段(3)与涡轮转子套件(5)依靠所述涡轮转子套件(5)的外螺纹与第四通孔(4)的内螺纹进行连接，第一转接段(1)的底端的第一螺栓孔(7)和第二转接段(2)的顶端的第二螺栓孔(8)通过螺栓固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，其特征在于，第三转接段(3)的外表面设有沿径向的开槽(3-1)，开槽(3-1)的数量为2个以上，且对称分布在第三转接段(3)的外壁上。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，其特征在于，所述第三转接段(3)内第四通孔(4)的内螺纹的长度小于涡轮转子套件(5)的外螺纹的长度。

5.根据权利要求1所述的一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，其特征在于，在所述第三转接段(3)顶部与第一转接段(1)的底端之间设有弹性垫片。

6.根据权利要求1所述的一种涡轮转子套件超转破裂试验工装，其特征在于，第三转接段(3)为自锁式螺母。