[发明专利]离心式压气机叶轮锁紧结构

说明书

技术领域

本发明涉及离心式压气机叶轮与主轴锁紧结构。

背景技术

压气机叶轮与主轴锁紧的结构形式决定了转子运转的可靠性。尤其是直径350mm以上的叶轮，因为离心力与转速成抛物线增加关系。叶轮质量的微小增加，就会使转子高速时离心力急剧增大，叶轮内孔变形增大，极易造成叶轮松动，导致振动增加，转子不稳定。因此，通常适用于小直径叶轮与主轴锁紧的结构，对于大直径叶轮不适用。目前，常见的叶轮与主轴锁紧结构有带键衬套或带缩颈衬套与主轴锁紧。前者的衬套与主轴是间隙配合，主轴伸出叶轮前端，采用压紧圈将衬套和叶轮轴向压紧。这种连接方式没有考虑叶轮两端内孔同心性，在高速运转时不稳定，振动大。后者的衬套与主轴是过盈配合，主轴短，衬套伸出叶轮前端，通过内六角螺钉在衬套缩颈处连接紧固。这种锁紧方式解决了转子不稳定问题。但是，这种连接方式同样没有考虑叶轮两端内孔同心性，还限定了螺钉的紧固力，同时对叶轮轴向没有约束，容易造成叶轮窜动。尤其是对于直径大的叶轮，风险更大。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种结构紧凑、叶轮振动幅值降低、工作的可靠性高的离心式压气机叶轮锁紧结构。

本发明采用的技术方案是，离心式压气机叶轮锁紧结构，包括：叶轮、锥面衬套、台阶压盖、主轴，锥面衬套安装于叶轮置中心的通孔内并与叶轮的通孔过盈配合；锥面衬套内孔采用锥面结构并与主轴锥度过盈配合，锥面衬套与衬套由前至后由间隙配合逐渐变为过盈配合；锥面衬套前端与台阶压盖采用台阶配合，所述台阶压盖与锥面衬套相配合的外圆柱面采用锥度结构，锥面衬套与台阶压盖相顶触的接触面也为锥度结构；所述主轴前端伸出台阶压盖并与台阶压盖轴向紧固。台阶压盖内孔与主轴配合，叶轮与主轴保持同轴。

所述锥面衬套与台阶压盖采用直径1:30至1:50的锥度配合；所述锥面衬套与主轴采用直径1:50至1:150的锥度过盈配合。

本发明的有益效果是对于直径大的叶轮，尤其是轮径大于350mm的叶轮，能增强叶轮旋转中心与结构中心一致，能减小叶轮偏心距，工作平稳。改变了锥面衬套原来的圆柱形内孔结构，改变了台阶压盖原来平面结构，从而加强了叶轮旋转稳定性，降低了叶轮振动幅值，保证叶轮工作的可靠性。

附图说明

图1为本发明的叶轮与主轴连接的结构示意图。

图中标记为：1-叶轮，2-锥面衬套，3-台阶压盖，4-自锁螺母，5-台阶压盖结，6-衬套的锥面，7-主轴。

具体实施方式

如图1所述，本发明适用于轮径350mm以上叶轮与主轴7连接，结构包括：叶轮1、主轴7、锥面衬套2、台阶压盖3、自锁螺母4。锥面衬套2前端与台阶压盖3采用台阶配合，锥面衬套2内孔与加长的主轴7锥度过盈配合。叶轮1置于锥面衬套2外并与锥面衬套2过盈配合。

锥面衬套2与主轴端面轴向限定，具体结构如下，主轴前端穿过台阶压盖3中心通孔伸出，同时台阶压盖外圆与锥面衬套2配合，台阶压盖内孔与主轴7配合，保证叶轮中心与主轴中心一致，最后用自锁螺母4将叶轮1轴向锁紧固定于台阶压盖3。台阶压盖3与锥面衬套2采用1:30-1:50的台阶间隙配合；锥面衬套2与主轴7直径采用1:100至1:200的台阶过盈配合。

台阶压盖3外径采用台阶结构与锥面衬套2配合，台阶压盖内孔与主轴7配合，叶轮1小端依靠该台阶压盖3轴向调心，这样取消了常规的叶轮小端面自由状态，使叶轮小端面与大端面中心与主轴中心一致，能保证叶轮1旋转中心与结构中心一致，有利于增强叶轮转动的平稳性；还能减小叶轮偏心距，使得轴承受力均匀，延长轴承使用寿命；同时，有助于叶轮动平衡达到很高的精度等级，降低振动能量和噪声，有利于营造良好的工作环境；另外，台阶压盖3外形可以设计成流线型，引导气流流动，减小流动损失，提高压气机效率；尤其对大直径叶轮不但本身质量重，离心力、轴向力也很大，叶轮1两端的内孔同心度对稳定性影响更大。

锥面衬套2内孔采用锥面结构6，改变了锥面衬套2原来的直筒形内孔结构；锥面衬套2与台阶压盖3锥度加工，台阶压盖3外径采用锥面结构，改变了台阶压盖3原来平面结构，且台阶压盖3内径采用圆柱面结构；从而防止叶轮1偏心、加强了叶轮1旋转稳定性，降低了叶轮振动幅值，保证叶轮工作的可靠性。

实施方式一：

叶轮1直径为375mm，台阶压盖3锥度小端外径36mm，台阶压盖3与锥面衬套2直径1:30的锥度过渡配合，锥面衬套2与主轴7直径采用1:100的锥度过盈配合。采用M18的自锁螺母4锁紧主轴7，通过转子试验转速28500r/min以内运转试验稳定运转，振动幅值0.01mm以内。