JPS59141800A - 回転機械の焼嵌め用スリ−ブ - Google Patents

回転機械の焼嵌め用スリ−ブ

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JPS59141800A
JPS59141800A JP59004230A JP423084A JPS59141800A JP S59141800 A JPS59141800 A JP S59141800A JP 59004230 A JP59004230 A JP 59004230A JP 423084 A JP423084 A JP 423084A JP S59141800 A JPS59141800 A JP S59141800A
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JP
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sleeve
shaft
flexibility
hub
shrink
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JP59004230A
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ダニエル・ジヨ−ジ・トンプソン
シウ−キ−・チヤン
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転軸上に回転部材を取付ける技術であって
、その回転部材が回転軸に関して軸方向に移動するのを
阻＋ＬＬ、焼嵌めに起因する熱応力を減少させるための
方法に関する。
回転機械は通常羽根車のハブ、ディスクあるいはリング
のような構成要素を含み、それ°らは円形断面の軸上に
焼嵌めされる。これらの焼嵌めされる構成要素が、発電
プラントのガスもしくは蒸気タービンにおいて燃焼ガス
移送に用いられる誘引高温ガスファンのような高温高速
回転機械の始動あるいは停止時に起こり得るような回転
速度の大きな変化あるいは大きな過渡的な温度変動に起
因する周期的な過酷な負荷変動を受けると、これらの焼
成め要素は時としてその軸上を移動することがある。そ
の大きな理由は、焼成め要素と軸とが主として大きな過
渡的な温度変動により異なる熱膨張費特性を示すことに
ある。従って、例えば高温の燃焼ガスを扱う遠心ファン
を考えると、そのファンが作動のため周囲温度で始動さ
れると、ファンウィールとハブの温度はそのハブが取付
けられる軸の温度より大きい速度で１−昇する。また、
ファンが停止されると、そのウィールとハブの温度はそ
の軸の温度より速い速度で降下する。かかる状態の下で
軸と焼成め要素との間で駆動（ｒａｔｃｈｅｔｉｎｇ）
が生じると、材料の摩損、不平衡、振動及び不心合とい
うような問題が生じ“る。
前述した駆動現象は１時として焼成め要素が過渡的な温
度変動時のある時点において緩く（あるいはそれに近い
状態）になったことを示すものと考えられている。しか
しながら、分析の結果、その駆動は焼成め要素と軸の間
の界面における相互的な移動あるいはスリップにより生
じ、この駆動はその過渡的な温度変動全体にわたりその
焼成め要素が比較的固い嵌め合い状態にある時も生じる
ことかめ要素の膨張に抗する摩擦力がその軸に関する焼
成め要素の予想される高い温度における膨張係数に起因
する力に少なくとも等しいかそれより大きくなるよう充
分な半径方向の力を与えるように数学的に計算されるこ
とに注意されたい。
本発明の主要目的は、上述した種類の機械において経験
される駆動の生じる度合を少なくとも減少する構成を提
供することにある。
本発明によれば、軸と焼成め要素との間に剪断柔軟性を
含む種々の方向における柔軟性を有する少なくとも１個
のスリーブが配設され、これによりその応力の大きさが
制御される。ある場合には、そのスリーブはその焼成め
要素と軸との間の接触表面における軸方向剪断応力に対
する柔軟性が半径方向の柔軟性より大きいように作られ
る。また他の実り例では、そのスリーブは少なくとも軸
方向における柔軟性がそのスリーブを囲む外側部材の軸
方向の柔軟性より大きいように作られる。
本発明は、種々の態様で実施できるが、その−例はスリ
ーブに特定の幾何学的形状を与えるか、あるいは異方性
を有する材料を用いて、設計通りの所望の異なる柔軟性
が得られるようにする。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説
明する。
第１図は、従来技術を用いて、大きい回転軸ｌｅ上に焼
成めされた対向ハブ１２及び１４によりその軸上に取付
けられた遠心ファンウィールを示す。そのハブは、ディ
スク型のウィールプレート１６を支持し、そのプレート
の外側周部分にはファンブレード１８が取付けられてい
る。図示のウィールは二重幅、二重インレット（ｄｏｕ
ｂ　ｌｅ−ｗｉ　ｄｔｈ、ｄｏｕｂｌｅ　　１ｎｌｅｔ
　　ｔｙｐ＋）型であるが、本発明はかかるハブが１個
だけ存在し中央プレー）１６がパックプレートである単
一、単一インレット型のファンにも適応可能である。
図示した特定のウィールでは、ハブ１２は軸方向に延び
るルート部分２０を有し、その内側周面にはその両側の
軸方向端部にある脚２４及び２６により画定される応力
除去のための環状空間２２が形成される。
かかるウィールの製造に際して、その ウィールの動作環境において測定された過渡的温度変動
に対して適当な摩擦力を得るに必要な脚２４．２６と軸
ｌＯの間の半径方向力は、ハブと軸の間に働く異なる膨
張係数による力に起因してその脚と軸とが相対的に移動
しないように計算して決定される。次いで周囲温度にお
ける脚の内径が軸の外径に関連して決定される。周囲温
度において、この内径は軸の外径より小さくする。その
後、軸を低温に維持して周方向において収縮させ、同時
した後両者を嵌合し、それらが周囲温度番こ。戻った時
に焼成め状態が生じる。
第２図は、前述した駆動現象を多少誇張した態様で示す
。／＼ブ２０はウィールが作動停止して周囲温度になり
、その後高温の燃焼力スを移送すべく作動された時に生
じる大きな過渡的温度変動を受けるものを仮定する。そ
のウィールは軸１０よりも速く加熱される。
そのハブの膨張係数のため、その／ｈブは半径方向及び
軸方向において膨張するが、点線２８はその膨張後の態
様を誇張した形で示す。
この例において、ハブの脚２６はこの膨張が生じる間静
１Ｌ状態にあるが脚２４は軸に関してスリップすると仮
定する。焼成めによる半し 径方向の力と、脚２４１び軸１０の間の摩擦係数が、脚
２４の軸に沿う軸方向の膨張に抗と、ハブは点線２８で
示す位置に関して移動する。かくして、軸に関するハブ
のスリップ現象において最も重要なパラメータは、内側
表面における剪断応力と通常応力の相対的な大きさ及び
、それらの比率とその表面における摩擦係数との鎗突関
係である。したがって、剪断応力と通常応力の相対的な
大きさを制御する機械的な方法を用いると、焼成め要素
の駆動の問題を解消できるか、あるいは少なくとも軽減
することが可能である。
本発明に従ってこの作用効果を得るための装置は、第３
図において幾分概略的に示すように、焼成め要素２１と
軸ｌＯの間に介装した焼成めスリーブあるいはリング要
素３０より成るパッドであり、これらの要素３０の各々
は剪断柔軟性を含む軸方向、半径方向、及び円周方向に
おける柔軟性を持つように設計されており、かくして剪
断及び通常°応力の相対的な大きさだけでなくその応力
の大きさ自体を制御して焼成め要素の駆動を惹起する機
構を制御することが可能となる。更に、スリーブあるい
はリング３０により固有振動数を調節し、焼成め公差を
小さくすることができる場合もある。ここで用いた柔軟
性という用語は通常の用法と同様、こわさく５ｔｉｆｆ
ｎｅｓｓ）の逆数を表わす。
本発明の一実施例では、軸ｌＯとハブ２１の わ４間の接触表面において軸方向の剪断応力を受ける時
の各焼成め要素３０の柔軟性を、ハブ自身の実際の剪断
応力よる柔軟性よりも大きくすることが行なわれる。ス
リーブ３０は、半径方向あるいは通常の“柔軟性がハブ
の柔軟性と同じであるかどうかに関係なく接触表面の軸
方向の剪断応力を除去する効果を有する。軸方向剪断応
力が大きすぎて摩擦力がそれに負ける時スリップが起こ
るため、軸方向の剪断応力を減少させるとスリップも減
少し、その結果駆動が減ることになる。任意にケえられ
た機械的形状及び予想される負荷に対して、スリーブは
軸方向のスリップを完全になくすことができるほど充分
に軸方向の剪断応力を除去すべく軸方向剪断応力下にお
いて充分に柔軟性があるよう設計される。ある場合に適
切そあると考えられるスリップを減少させる１つの方法
は、全ての方向における柔軟性を元のハブと比較して一
様に減少させることである。ある特定の機械のスリーブ
設計に際して考慮しなければならないファクタは、吸収
する必要のある異なる膨張の大きさ、温度分布に対する
スリーブの相互的影響（スリーブのあるものは温度差を
有意に増加させ、そのため＋ｂｖ張係数の差異による熱
膨張も増加するため）、そしてスリーブの振動特性に対
する影響である。
第４図は、マトリックス３４内の補強要素より成る複合
材料を概略的に示したものである０図示の補強要素の数
は、一定方向におけるこわさの程度を表わし、それは柔
軟性の逆数である。従ちて、軸方向に延びる３つの要素
３４は円周方向に延びる４つの要素３６より大きい柔軟
性を与え、それらはまた半径方向に延びる６つの要素３
８より大きい柔軟性を与える。この図は概略的なもので
あり、かかる複合材料の実際の様相は非常に異なるもの
である。
本発明の他の実施例では、スリーブはその幾何学的形状
を設計することにより、スリップを避けるため軸方向に
おいて適切な柔軟性を有し、また一方必要な程度の半径
方向及び円周方向の柔軟性を持つよう、に作られている
。第５図では、その１つの幾何学的形状である波形リン
グ４０が示され、それにはその部分部分においてスリッ
ト４２が形成されて所望の柔軟性が得られる。
もう１つの幾何学的形状を示す第６図によれば、多数の
スティールリング４４が組み立てられてスリーブを形成
する。これらのリングはそれぞれ別個のリングを重ねて
層状にしたものかあるいは単一のスティールの螺旋より
成り、点線４６で示すスリーブの脚が螺旋の端部を示す
。
第７図は、第２図と同様な概略図であるが、本発明の装
置により如何にしてスリップが阻止されるかを示す、そ
こでは大きい軸剪断方向の柔軟性のため、ハブ２１が点
線２８のところに軸方向に膨張してもその接触表面にお
いてスリップが生じない。
現在好ましいとされる装置では、スリーブ３０上にｐい
てハブ２１が強力な焼嵌めにより取付けられ、スリーブ
３０と軸ｌＯの間の焼嵌めは多少軽いものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の原理を適用することのできる高温ガ
ス用の従来型二重幅、二重インレット遠心ファンウィー
ルの一部破断図であ、　　る。 第２図は、第１図のファンウィールの軸とハブの一部を
示す断片図であり、駆動の問題を説明するためのもので
ある。 第３図は、第２図々同様であるが本発明の実施例に従っ
てハブと軸の間にスリーブを配設したものを示す。 第４図は、スリーブの一実施例を構成するに適当な異方
性複合材料の概略図である。 第５図は１本発明の一実施例により必要な特性が得られ
る幾何学的形状のスリーブを示す断片図である。 第６図は、所望の特性を持つスリーブの別の形状を示す
斜視図である。 第７図は、ハブと軸の断片的部分を示す本発明により所
望の結果が得られる態様を説明するものである。 ｌＯ・・・・・・軸 ２１・・・・・・ハブ ３０・・・・・・スリーブ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、駆動軸とその上に焼嵌めされる半径方向外側の回転
    部材を有し、大きな速度変化及び過渡的温度変動により
    過酷な周期的負荷変動を受け、る環境で作動される機械
    において、少なくとも１個のスリーブが前記駆動軸と駆
    動される前記回転部材間に介装され、そのスリーブが少
    なくとも軸方向において半径方向　３より大きい柔軟性
    を有することを特徴とする、前記駆動軸に関する前記被
    駆動部材の駆動を最小限に抑える装置。 ２、前記スリーブは補強要素とマトリックスの複合材料
    より成ることを特徴とする前記第１項記載の装置。 ３、前記補強要素は軸方向において周方向より大きい柔
    軟性を与え、かつ周方向において半径方向より大きい柔
    軟性を与えることを特徴とする前記第２項記載の装置。 ４、前記スリーブは前記軸を囲む層状の金属リングより
    成ることを特徴とする前記第１項記載の装置。 ５、前記層状の金属リングは螺旋体を形成することを特
    徴とする前記第４項記載の装置。 ６、前記スリーブはスリット付きの波形リングであるこ
    とを特徴とする前記第１項記載の装置。
JP59004230A 1983-01-13 1984-01-11 回転機械の焼嵌め用スリ−ブ Pending JPS59141800A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US06/457,787 US4479735A (en) 1983-01-13 1983-01-13 Shrink fit sleeve for rotating machinery
US457787 1983-01-13

Publications (1)

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JPS59141800A true JPS59141800A (ja) 1984-08-14

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ID=23818083

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JP (1) JPS59141800A (ja)
KR (1) KR840007268A (ja)
AU (1) AU558976B2 (ja)
BR (1) BR8400120A (ja)
ES (1) ES528822A0 (ja)
GB (1) GB2133500B (ja)
IT (1) IT1183709B (ja)
MX (1) MX157670A (ja)
ZA (1) ZA839507B (ja)

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