Узел крепления рабочего колеса на валу турбомашины Советский патент 1976 года по МПК F01D5/02 

1

Изобретение относится к креплениям на валу быстровращающихся рабочих колес турбомашин, преимущественно холодильных.

Известны узлы крепления рабочих колес на валу с помощью цилиндрических втулок. В ступицу колеса запрессовывается цилиндрическая втулка с буртом, а затем колесо с втулкой надевается на вал малым зазором, обеспечивающим легкость монтажа. Но такая посадка не обеспечивает плотного соединения колеса с валом в рабочих условиях из-за значительного перемещения внутренней поверхности втулки. При посадке колеса с втулкой па вал с патятом не обеспечивается быстроразъемпость соединения..

Известный узел крепления с помощью цилиндрической втулки и радиальпых призопных штифтов, применявшихся в крупных паровых турбинах, сложен в изготовлении, а в малоразмерных роторах такой узел неосуществим.

Применяемая также посадка колеса на вал с натягом не обеспечивает легкоразъемность соединения. Кроме того, увеличиваются рабочие напряжения в колесе, что уменьшает падежпость его работы.

Крепление с помощью конических втулок решает две задачи - легкоразъемность соединения и плотную посадку во время работы. Недоста ком такого крепления являются увеличенпые размеры его вдоль оси ротора и необходимость подгонки сопрягаемых конических поверхностей.

Крепление колес на валу при помощи разрезных конических шпонок не нашло применения из-за сложности изготовления и эксплуатации.

Цель изобретения - повысить эксплуатационную надежность и упростить монтажнодемоптажные работы за счет одновременного обеспечения быстроразъемности узла крепления, плотной посадки колеса на валу при сборке и во время работы, простоты изготовления, малых осевых размеров и умеренных напряжений в колесе.

Эта цель достигается конструкцией узла крепления рабочего колеса на валу, показанной на фиг. 1, и конфигурацией цилиндрической втулки, показанной па фиг. 2.

На вал 1 надета цилиндрическая втулка 2 с буртом. На втулку посажено рабочее колесо 3. До затяжки нажимной гайки 4 между ступицей колеса и втулкой, а между втулкой и валом предусматривается небольшой радиальный зазор (2 - 4 мкм), позволяющий легко снимать втулку и диск. Между ступицей колеса и буртом втулки выполнен осевой зазор.

Для возможности создания по краям втулки нагрузки в виде изгибающих моментов,

равномерно распределенных по окружности, на внутренней поверхности втулки выполнена радиальная выточка, образующая по краям втулки посадочные пояски 5, торцовые поверхности 6 которых выполнены криволинейными, например сферическими или коническими, с малым углом конусности. Высота поясков выбирается из условия реализации расчетной величины моментов, угол конуса (радиус сферы) выбирается таким образом, чтобы обеспечить требуемую осевую деформацию втулки при затяжке гайки.

При затягивании гайки уменьшается осевой зазор между буртой и ступицей, а втулка деформируется так, что зазоры по наружной и внутренней поверхности втулки выбираются, а затем при дальнейшем затягивании образуется плотный контакт (натяг) втулки со ступицей и валом. Величины натягов и, соответственно, дополнительные напряжения в колесе могут регулироваться за счет величины осевого зазора между буртом втулки и ступицей.

Передача крутящего момента при работе

узла осуществляется за счет плотного прижатия торцовых поверхностей или путем установки шпонки, например торцовой.

Формула изобретения

Узел крепления рабочего колеса на валу турбомашины, преимущественно холодильной, содержащий цилиндрическую втулку с буртом, размещенную между ступицей колеса и валом, и нажимную гайку, отличающийс я тем, что, с целью повыщения эксплуатационной надежности и упрощения монтажнодемонтажных работ, втулка выполнена с радиальной выточкой на внутренней поверхности, образующей по краям втулки посадочные выступы, торцовые поверхности которых имеют криволинейную форму, например сферическую или коническую, а между ступицей колеса и буртом втулки выполнен осевой зазор, уменьщающийся при затягивании гайки с получением под действием изгибающих моментов плотного контакта втулки со ступицей и валом.

(

- ,б

Фиг. 2