SU1642078A1 - Ротор турбомашины - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  повышени  надежности креплени  деталей на валу и упрощени  монтажно демонтажных операций. Фиксаци  деталей 2 в окружном направлении осуществл етс  за счет расшир ющихс  вкладышей 3, расположенных в расточках 4 и имеющих больший коэффициент объемного расширени , чем материал детали 2, Осева  фиксаци  детали 2 осуществл етс  распорными втулками 7, 8 и прижимной гайкой 5, котора  стопоритс  от отворачивани  отгибной шайбой, выполненной за одно целое с гайкой в виде кольцевого бурта. При нагреве детали 2 вкладыши 3 расшир ютс  и надежно фиксируют деталь, при остывании же деталь 2 свободно может быть сн та с вала 1. 7 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к конструкци м узлов креплени  деталей на валу, и может быть использовано, в частности, дл  креплени  рабочих колес турбомашин на валу.

Цель изобретени  - повышение надежности креплени  детали на валу и упрощение монтажно-демонтажных операций.

На фиг. 1 изображена конструкци  ротора турбомашины, общий вид, с фиксируемым элементом в виде упорного гребн  подшипника скольжени ; на фиг.2 - то же, с фиксируемой деталью в виде рабочего колеса; на фиг.З - вид А на фиг.2; на фиг.4 - фиксируема  деталь с установочными вкладышами , продольный разрез; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.4; на фиг.6 - фиксируема  деталь с распорной втулкой, продольный разрез; на фиг.7 - сечение В-В на фиг.6; на фиг.8 - фиксируема  деталь с закрытыми с торца установочными вкладышами, продольный разрез; на фиг.9 - то же, с установочными вкладышами, закрепленными в расточках на поверхности вала; на фиг. 10 - то же, с установочн ыми вкладышами, разме- щенными в сквозных радиальных расточках; на фиг.11 - сечение Г-Г на фиг. 10.

Ротор турбомашины содержит вал 1 с фиксируемой на нем деталью 2, установочные расшир ющиес  вкладыши 3, размещенные между валом 1 и деталью 2 в расточках 4, прижимную гайку 5, навернутую на вал 1, и стопорную отгибную шайбу 6.

Ротор снабжен дополнительным стопорным элементом в виде двух расположенных между деталью 2 и гайкой 5 распорных втулок 7, 8, на одной из которых выполнена коническа  9, а на другой - сферическа  10 поверхности, контактирующие между собой . При этом установочные вкладыши 3 изготовлены из материала с коэффициентом объемного расширени , большим, чем у материала фиксируемой детали 2, а стопорна  отгибна  шайба 6 выполнена за одно

О Јь К О VI 00

целое с гайкой 5 в виде кольцевого бурта, отделенного от гайки 5 проточкой 11. В вале 1 напротив бурта выполнен р д расположенных по окружности монтажных лунок 12,

Расточки 4 под вкладыши 3 могут быть выполнены в фиксируемой детали 2 или в вале 1 (фиг.9). Расточки 4 в фиксируемой детали 2 могут быть выполнены осевыми, а распорна  втулка 7, контактирующа  с деталью 2, может быть снабжена со стороны детали 2 упругим элементом 13 и в зоне расположени  вкладышей 3 расширительной камерой 14, диаметральные размеры которой превышают диаметральные размеры расточек 4 под вкладыши 3 в детали 2. Расточки 4 могут быть также выполнены сквозными радиальными и снабжены регулирующими элементами 15, установленными на периферии расточек 4 с возможностью радиального перемещени  (фиг. 10). Расточки 4 в поперечном сечении могут иметь одну из следующих форм; пр моугольную, полукруглую , серповидную или форму ласточкина хвоста.

Распорные втулки 7, 8 могут быть выполнены за одно целое или с деталью 2 (фиг. 10), или с гайкой 5 (фиг.1, 2).

Монтаж и работа ротора турбомэшины осуществл етс  следующим образом.

На вал 1 турбомашины в нагретом состо нии устанавливаютс  фиксируема  деталь 2, например, рабочее колесо или упорный гребень осевого подшипника, которые при остывании жестко скрепл ютс  с валом 1 по какой-либо из прессовых посадок . При этом в профилированные расточки 4 помещаютс  установочные вкладыши 3, а фиксаци  детали 2 от осевого перемещени  осуществл етс  с помощью стопорных втулок 7 и 8 и прижимной гайки 5, Стопорение прижимной гайки 5 на валу 1 осуществл етс  посредством отгибной стопорной шайбы 6 с кольцевым буртом посредством отгиба бурта в одну из монтажных лунок 12, при этом торцы отгибаемых поверхностей бурта заход т за торцовые поверхности лунок 12, преп тствуют окружному и осевому переме- щению прижимной гайки 5. Крут щий момент , возникающий в процессе работы турбомашины и стрем щийс  повернуть гайку 5 относительно вала 1, воспринимаетс  буртом. При этом благодар  наличию демпфирующей проточки 11 между гайкой 5 и шайбой 6 исключаетс  деформаци  резьб на рабочем участке как гайки 5, так и вала 1. Кроме того, в процессе работы турбомашины наличие демпфирующей проточки 11 исключает прослабление зат жки резьбового соединени , так как возникающие колебани  гас тс  перемычкой между гайкой 5 и

шайбой 6, что позвол ет повысить надежность стопорени  и улучшить эксплуатационные качества ротора турбомашины.

При по влении дефектов на кольцевой

поверхности бурта в результате многократных отгибов ее в одну и ту же лунку 12 при многократных разборках ротора, может быть использована соседн   поверхность бурта, расположенна  напротив следующей

0 или через несколько лунок 12, что увеличивает многократность использовани  стопорной шайбы 6.

Демпфированию колебаний ротора турбомашины и сопутствующему ослаблению

5 стопорени  фиксируемых деталей 2 на валу

1преп тствует также выполнение взаимодействи  распорных втулок 7 и 8 между собой по конической 9 и сферической 10 поверхност м, что позвол ет компенсиро0 вать осевые колебани  при перемещении конуса по сфере.

При вращении ротора происходит нагрев фиксируемых деталей 2, например рабочих колес, в результате повышени 

5 температуры в процессе сжати  газа или же трени  упорного гребн  осевого подшипника об упорные колодки. Кроме того, с выходом турбомашины на рабочие параметры ослабление центрирующей посадки фикси0 руемой детали 2 на валу 1 происходит помимо теплового расширени  еще и за счет действи  центробежных сил, причем на участках сопр жени  фиксируемой детали 2 с валом 1 образуетс  зазор. Под воздействи5 ем тепла от нагретых фиксируемых деталей

2прогреваетс  материал установочных вкладышей 3, расположенных в профилированных расточках 4, которые под воздействием тепла расшир ютс  и оказывают

0 силовое действие на центрирующую поверхность вала 1. Равномерно обжима  по окружности вал 1, материал вкладышей 3 не дает возможности радиально сместитьс  фиксируемой детали 2 относительно оси

5 вращени  вала 1 и, таким образом, точность центрировани  соединени  на рабочих режимах турбомашины не нарушаетс .

Узлы ротора турбомашины необходимо периодически осматривать и ремонтиро0 вать.

При этом фиксируемые детали 2 демонтируютс . В процессе эксплуатации центрирующа  посадка фиксируемых деталей 2 с валом 1 изнашиваетс  и соединение ослаб5 л етс , за счет чего к первоначальным погрешност м добавл ютс  дополнительные биени  фиксируемых деталей 2 на рабочих режимах турбомашины. В конструкции ротора турбомашины фиксируемые детали 2 на валу 1 могут быть заведомо установлены

на валу 1 по переходной посадке, улучшающей услови  сборочно-разборочных операций, а точность центрировани  обеспечиваетс  расшир ющимс  материалом вкладышей 3, что повышает надежность работы ротора турбомашины на всех режимах его работы.

Установка вкладышей в сквозных радиальных расточках 4 позвол ет несколько уменьшить осевые габариты элементов фиксации , а наличие на периферии расточек 4 регулирующих элементов 15 в виде винтов позвол ет установить фиксируемые детали 2 с заранее заданным нат гом, величина которого определ етс  расчетным путем, а также позвол ет производить балансировку вала 1 в сборе с фиксируемыми элементами за счет неравномерного обжати  центрирующей поверхности вала 1 по окружности и смещени  фиксируемых деталей 2 на рабочем режиме в положение минимального дисбаланса, величина которого также может быть определена расчетом в процессе балансировки.

После остановки машины материал вкладышей 3 в профилированных расточках 4 остывает совместно со всеми детал ми ротора турбомашины. Уменьша сь в объеме , материал вкладышей 3 возвращаетс  в исходное положение, освобожда  таким образом вал 1 от силового воздействи , и в этом положении фиксируемые детали 2 легко демонтируютс  с вала 1. При этом выполнение поперечного сечени  расточек 4 в виде ласточкина хвоста благодар  наличию в них боковых наклонных поверхностей способствует лучшему условию возвращени  остывающего материала вкладышей 3 в исходное состо ние, обеспечивает снижение износа как материала вкладышей 3, так и центрирующих поверхностей вала 1 при сборочно-разборочных операци х ротора турбомашины.

Выполнение профилированных расточек 4 на цилиндрической поверхности вала 1 целесообразно по услови м прочности фиксируемых деталей 2, поскольку прочность вала 1 более высока , кроме того, выполнение расточек 4 на валу 1, особенно кольцевых, более технологично. При остывании материала вкладышей 3 и вала 1 последний уменьшаетс  в размерах, что улучшает услови  сборочно-разборочных операций.

Дл  предотвращени  по влени  чрезмерных напр жений в центрирующем соединении фиксируемой детали 2 с валом 1 из-за нагрева материала вкладышей 3 и, следовательно, излишнего увеличени  в объеме предусмотрено одну из распорных втулок 7 выполн ть с упругим элементом 13

и расширительной камерой 14. При увеличении объема материала вкладышей 3 последние расшир ютс  в сторону камеры 14 до упора в элемент 13, который сжимаетс , дава  возможность осевого перемещени  удлин ющегос  материала вкладышей 3, и, таким образом, обеспечивает допустимые напр жени  в центрирующих соедине. и х фиксируемых деталей 2 с валом 1.

Таким образом, конструкци  ротора турбомашины обеспечивает достижение положительного технико-экономического эффекта в результате повышени  надежности за счет улучшени  вибрационных характеристик ротора путем обеспечени  центрировани  фиксируемых деталей на валу на рабочих режимах машины, улучшени  сборочно-разборочных операций за счет применени  переходных посадок в соединении

фиксируемой детали с валом, повышени  долговечности соединени  фиксируемой детали с валом за счет меньшего его износа с применением переходных посадок, повышени  надежности фиксации стопорными

элементами за счет их многократного использовани .

Claims (8)

1. Ротортурбомашины, содержащий вал с фиксируемой на нем деталью, установочные расшир ющиес  вкладыши, размещенные между валом и деталью в расточках, прижимную гайку, навернутую на вал, и стопорную отгибную шайбу, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  надежности креплени  детали и упрощени  монтаж- но-демонтажных операций, он снабжен дополнительным стопорным элементом в

виде двух расположенных между деталью и гайкой распорных втулок, на одной из которых выполнена коническа , а на другой - сферическа  поверхности, контактирующие между собой, при этом установочные вкладыши изготовлены из материала с коэффициентом объемного расширени , большим, чем у материала фиксируемой детали, а стопорна  отгибна  шайба выполнена за одно целое с гайкой в виде кольцевого бурта,

отделенного от гайки проточкой, при этом в вале напротив бурта выполнены р д расположенных по окружности монтажных лунок.

2.Ротор по п.1, отличающийс  тем, что расточки под вкладыши выполнены

в фиксируемой детали.

3.Ротор по п.1,отличающийс  тем, что расточки под вкладыши выполнены в вале.

4.Ротор по п.2, отличающийс  тем, что расточки выполнены осевыми.

5.Ротор по п.4, отличающийс  тем; что распорна  втулка, контактирующа  с деталью, снабжена со стороны детали упругим элементом и в зоне расположени  вкладышей расширительной камерой, диаметральные размеры которой превышают диаметральные размеры расточек под вкладыши в детали.

6.Ротор по п.2, отличающийс  тем, что расточки выполнены сквозными радиальными и снабжены регулирующими элементами, установленными на перифе0

рии расточек с возможностью радиального перемещени .

7.Ротор по п.4, отличающийс  тем, что расточки в поперечном сечении выполнены пр моугольной или полукруглой, или серповидной формы, или в форме ласточкиного хвоста.

8.Ротор по п. 1,отличающийс  тем, что одна из распорных втулок выполнена за одно целое деталью, или с гайкой.

Фиг. 2

фиг.З

7 глй

810ZWI

Фиг. 8

7 i 10 в

шш$

Фиг. 10 Я

Г

Г

г-г

фиг. 11