Узел крепления колеса турбомашины на валу
! (») 478138 .
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61), Зависимое от авт.свид-ва .1 (51) М. Кл.
F 01 F 01а 5/04 F 25ь 11/00 (22) Заявлено 10.05.73 (21) 1914171/24-6 с присоединением заявки №Гасударственный намнтет Сааета Министраа СССР па делам нзоаретений н открытий (32)Приоритет (53) УДК 621 515. . 002. 73 (088. 8) Опубликовано 25.07. 75.Бюллетень № 27 Дата опубликования описания 25.07 75 (?2) Авторы изобретения А. М. Горбунов и И. E. Орлов ь, { -{- г" Г{. -," т{тт рту (71) Заявитель (54) УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ КОЛЕСА ТУРБОМАШИНЫ НА ВАЛУ Изобретение относится к холодильной технике, в частности к турбохолодильникам дпя охлаждения воздуха Известны узлы крепления колес на валу, содержащие размещенную в ступице колеса пару втулок с сопряженными коническими ; поверхностями. Целью изобретения является повышение зксплуатационной надежности, а также обеспечение надежного соединения колеса с ва- 1О лом при длинной ступице и облегчение разборки такого соединения. Для этого наружная втупка выполнена с нродольным разрезом и подпружинена в аксиапьном направлении тарельчатой пружи- И ной, а внутренняя втулка выполнена из теплоизоляционного материала, налример керамики. Причем втулки выполнены с ут лом конусности, либо больше угла самотор.-. можения при сопряжении двух поверхностей, g{) о например под углом 26 без смазки и под о углом 13 со смазкой поверхностей сопряжения, либо меньше угла самоторможения 1 при скольжении по одной поверхности, нао пример под углом 10 без смазки или под ра 2 углом 5 со смазкой поверхностей сопряже-. ния. С противоположной стороны колесаможет быть установлена дополнительная пара конических втулок с тарельчатыми пружинами, либо втулки выполнены секционными и тарельчатые пружины установлены B каждой секции. На фиг. схематически изображен оптесываемый узел крепления колеса на валу с одной парой -конических втулок. на фиг. 2узел крепления на валу колеса с длинной ступицей при помощи двух симметрично расположенных пар конических втулок; на фиг. 3 — узел крепления колеса с длинной стуштцей на валу при секционном вьшопньнии пар конических втулок и тарельчатых пружин на фиг. 4 — наружная коническая втулка, вид с торца; на фиг. 5 - то же, продольный разрез. Узел крепления колеса 1 на валу 2 содержит размещенную в ступице 3 коническую пару, состоящую из разрезанной по образующей наружной втулки 4 и сопряженной с ней внутренней втулки 5, подпружиненную одной или несколькими тарепьчатыми 47 пружинами 6 расположенными во втулке 7, прижатой к . торцу колеса 1 стяжной гайкой 8 с тарельчатой пружиной 9 или без нее, Для уменьшения жесткости наружной конической втулки 4 и обеспечения свободного передвижения ее вдоль оси вала2 под воздействием тарельчатьех пружин 6 на втулке 4 выполнены продольные пазы 1О (фиг. 4). Для той же цели при сборке узла крепления колеса 1 на валу 2 выполнен зазор 11 (фиг. 1 и 2), величина которого превышает максимально возможную величину продольного перемещения наружной втулки 4 на всех режимах работы машины, Для компенсации разницы в тепловом расширении вала 2 и внутренней металлической или пластмассовой конической втулки 5, возникающей при нагреве узла крепления колес в процессе работы машины, а также для устранения монтажного зазора между втулкой 5 и валом 2 втулка 5 разрезана по образующей подобно наружной втулке 4. При изготовлении втулки 5 из теплоизоляционного материала достигается дополнительный эффект уменьшения интенсивности теплопередачи от горячего колеса компрессора к валу, а через него— к подшипниковой опоре, что имеет существенное значения для турбохоподийьных машин, так как ведет к снижению температуры нагрева и соответственно к увеличению срока службы подшипниковой опоры. Угол конуса при вершине сопряженных конических поверхностей каждой пары втулок, в зависимости от условий эксплуатации, монтажа и демонтажа колес на валу, выбирают следующим образом. Для обеспечения возвратно-иос тупательного скольжения наружной втулки 4 по двум поверхностям (внешней цилиндрической и внутренней конической), требукьщегося для возврата этой втулки в иоходное положение при прекращении вращения и остывания нагревающегося в процессе работы колеса 1, а также для облегчения демонтажа колеса, соединенного с валом двумя симметрично расположенными разнонаправленными парами втулок 4 и 5 (фиг. 2), угол конусности выполняют несколько большим; угла самоторможения при сопряжении двух поо верхностей, например под углом 26 без о смазки и под углом 13 со смазкой поверхностей сопряжения. В этом случае дополнительные,. радиальные растягивающие напряжения в колесе 1 под воздействиаксиальной 13, на торповерхности радиальные ступиды 3 (состоящая из зафиксированной шпонкой 12 на валу 2 втулки новой обращенной к колесу 1 которой выполнены, например, насечки, врезающиеся в торец 8 ем аре ты пру 6 и втулок 4 и 5 имеют минимальную величину, причем величина этих дополнительных напряжений пс стоянна на всех режимах работы машины, а том числе и прн ее остановке, При необходимости выполнения узла креп- пения колеса на валу в минимальных радиальных габаритах, например в случае недостаточности толщины стенки ступицы 3, угол конусности выполняют несколько меньше угла самоторможения при скольжении по одной (конической) поверхности, например о под угпом 10 без смазки или под углом о 5 при наличии смазки на сопряженных поверхностя . втулок 4 и 5. При такой конуоностп наружиая втулка 4 при прекращении вращения колеса в исходное положение не возвращается и в ступице 3 невращаюшегося колеса 1 остаеотся радиальные напряжэепея, соответствующие напряжениям, имеющим место при горячей (прессовой) посадке кс чеса 1 на вал 2. В этом случае коническая пара втулок 4 и 5 выполняет, также как и во всех ос еельееьех случаях крепления колеса на валу, свои основные функции". предотвращает радиальный сдвиг быст ро враиеающегося колоса 1 относительно оси вращения при увеличении диаметра отверстия в ступице 3 под воздействием центробежных сил н возникающей по этой причине разбалансировки вращающегося ротора, а также облегчает демонтаж колеса 1 и обеспечивает возможность съема его без порчи (задира) поверхности вала 2, При снятии колеса 1 с вала 2 скольжение происходит только по коеиеческой иоверхиости, что обусеееевеееевает выбор угла коееусееости (10 и 5 ), Угол наклона и копи ееской поверхности ..ары втулок 4 н 5 равен половине угла коиуса ирн вершине н составляет в зависимости от наличия смазки соответственно о о 13 и 6 3О при первом креецееееии (с автоматическим возвращением втупки 4 в нО» о о ходное положение) ееибо 5 и 2 30 нри втором варианте крепления. 1 Для облегчения разборки соединения ва.ла 2 с колесом 1, имеющим длинную ступиееу втулки 4 и 5 выееол1еены секционными (фиг. 3) и тарельчатые пружины 6 предусмотрены в каждой секции. Для предотвращения возможиости проворота колеса 1 относительно вала 2 ирн наличии больших крутящих моментов может быть применена конструкция,, показанная на фиг. 1 и 3, колеса 1 при затягивании гайки 8 на валу 2. При быстром вращении диаметр ступицы 3 колеса 1 увеличивается, а ее длина несколько уменьшается, что ослабляет, первоначальную величину затяжки на валу 2. колеса 1, втулки 7, шпонки 12 и мо жет создать опасность проворота колеса 1 относительно втулки 13. йля предотвращения этого в проточке на торце гайки 8 размещена тарельчатая пружина 9, обеспе 16 чивающая постоянство заданной величины затяжки деталей, укрепленных на валу 2. Сила пружины 9 должна в несколько раз превосходить силу пружин 6 и быть близ кой или равной величине осевого усилия, 15 создаваемого гайкой 8 при затяжке тарированным ключом. В процессе раскрутки ротора машины до рабочего числа оборотов колесо 1 рас° тягивается центробежной силой в радиаж 29 ном направлении, при этом диаметр осево ro отверстия ступицы 3 увеличивается. В .образующийся зазор между цилиндрическими поверхностями отверстия ступицы 3 и втулки 4 последняя автоматически проталкивается пружиной 6, что сохраняет концентричность положения колеса 1 относительно оси вала и предотвращает разбалансировку ротора по причине радиального смешения колеса на рабочих числах о6оротов. При прекращении вращения втулка4 возвращается в исходное положение, если угол конусности сопряженных поверхностей втулок 4 и 5 больше угла самоторможения, либо, остается во вдвинутом (затянутом) состоянии, если угол конусности меньше угла самоторможения. Предмет изобретении ф) 1. Узел крепления колеса турбомашины иа валу, преимущественно в высокообороч 18 6 ной турбохолодильной машине, содержащий размещенную в ступице колеса пару втулок с сопряженными коническими поверхностями, отличаю щ ийся тем,что,с целью повышения эксплуатационной надежности, наружная втулка выполнена с продольным разрезом и подпружинена в аксиальном направлении тарельчатой пружиной. 2. Узел. по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что. внутренняя втулка выполнена из теплоизоляционного материала, например керамики. 3. Узел по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что втулки выполнены с углом конусности, большим угла самоторможения при сопряжении дв х поверхностей, например под углом 26 без смазки и под уго лом 13 со смазкой поверхностей сопряжени я. 4, Узел по и. 1, о т л и ч а ю щ и й,i с я тем, что втулки выполнены с углом конусности, меньшим угла самоторможения при скольжении по одной поверхности, нао пример под углом 10 без смазки или под о углом 5 со смазкой поверхностей сопряжения. 5. Узел по пп. 14, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения надежного соединения колеса с валом при длинной ступице, с противоположной стороны колеса установлена дополнительная пара конических втулок с тарельчатыми; пружинами. 6. Узел по пп. 1-4, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью облегчения разборки соединения вала с колесом, имеющим длинную ступицу, втулки выполнены секционными и тарельчатые пружины óñ тановлены в каждой секции. 478118 /$0 Изл. М 259 твр л 619 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета .Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, 1l3035, Раушская наб., 4 Заказ Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24 Составитель р данвпов Редактор E.Kðàâöoâà Техред И.Карапдашова корректо Л.Браух:ыпм
