一种提高涡轮转子临界转速的定位结构

摘要

本发明公开了一种提高涡轮转子临界转速的定位结构，所述定位结构应用于涡轮泵转子，其中，所述定位结构包括：叶轮(1)、轴(2)、第一套筒(3)、轴承(4)、第二套筒(5)以及压紧螺母(6)；所述轴(2)的第一端设置有支耳，所述叶轮的轮毂轴向包含一段圆柱轮毂；所述叶轮(1)、第一套筒(3)、轴承(4)、第二套筒(5)以及压紧螺母(6)顺次安装在所述轴(2)上，且通过所述压紧螺母(6)施加预紧力压紧固定；所述叶轮(1)的所述圆柱轮毂插入到轴(2)的支耳中，所述支耳与所述圆柱轮毂组成的嵌插结构在转动时起到限位定位的作用。本发明公开的定位结构，可以限制高转速下叶轮轮毂处的径向位移，提升转子整体刚度，提高转子临界转速。

说明书

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，尤其涉及一种提高涡轮转子临界转速的定位结构。

背景技术

涡轮泵广泛应用于航空、航天及临近空间组合发动机等领域，在发动机大推力设计指标和发动机高性能要求下，利用现有的设计和工艺水平提升涡轮泵的临界转速，对研发高性能大推力的发动机具有重要意义。叶轮、轴承等轴上零件与轴装配在一起，通过对轴端的压紧螺母施加一定的预紧力将轴上的一串零件压紧。工作状态，当转子上零件受力超过预紧力时，零件被压紧的表面会分离，整个转子刚度降低，临界转速下降。可见，目前迫切需要本领域技术人员提供一种提高涡轮泵转子的临界转速的方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：轴上零件高转速下因预紧力不足导致接触表面分离，转子刚度降低，临界转速下降。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种提高涡轮转子临界转速的定位结构，所述定位结构应用于涡轮泵转子，其中，所述定位结构包括：叶轮、轴、第一套筒、轴承、第二套筒以及压紧螺母；

所述轴的第一端设置有支耳，所述叶轮的轮毂轴向包含一段圆柱轮毂；

所述叶轮、第一套筒、轴承、第二套筒以及压紧螺母顺次安装在所述轴上，且通过所述压紧螺母施加预紧力压紧固定；所述叶轮的所述圆柱轮毂插入到轴的支耳中，所述支耳与所述圆柱轮毂组成的嵌插结构在转动时起到限位定位的作用。

优选的，所述轴的支耳与叶轮的所述圆柱轮毂存在主定位面以及副定位面，所述副定位面的第二配合间隙大于等于所述主定位面的第一配合间隙。

优选的，所述第一配合间隙根据特定工况下叶轮的变形量确定，所述第一配合间隙小于叶轮的变形量。

优选的，叶轮轮毂突出的所述圆柱轮毂的轴向长度大于或等于所述支耳副定位面的轴向长度。

优选的，工作时轴上的副定位面限制叶轮的径向变形，确保所述主定位面在工作时贴紧叶轮。

优选的，所述第一套筒中可设置第一预设部件。

优选的，所述第二套筒中可设置第二预设部件。

本申请实施例提供的提高涡轮转子临界转速的定位结构，第一方面，可以限制高转速下叶轮轮毂处的径向位移，提升转子整体刚度，提高转子临界转速；第二方面，可以减小轴端压紧螺母的必需预紧力，降低装配的操作难度，避免过大的预紧力带来的轴及轴上等零件的变形；第三方面，结构简单，可操作性强。

附图说明

图1为本发明实施例的一种提高涡轮转子临界转速的定位结构示意图。

具体实施方式

下面根据具体的实施例，结合附图针对本发明进行详细说明。应当理解，此处所述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的提高涡轮转子临界转速的定位结构应用于涡轮泵转子，如图1本发明实施例的定位结构包括：叶轮1、轴2、第一套筒3、轴承4、第二套筒5以及压紧螺母6；A、B、C是叶轮轮毂与支耳配合的三个面。第一套筒3和第二套筒5代表轴上的其他部件。

轴2的第一端设置有支耳，叶轮的轮毂轴向包含一段圆柱轮毂；

叶轮1、第一套筒3、轴承4、第二套筒5以及压紧螺母6顺次安装在轴2上，且通过压紧螺母6施加预紧力压紧固定；叶轮1的圆柱轮毂插入到轴2的支耳中，支耳与圆柱轮毂组成的嵌插结构在转动时起到限位定位的作用。

本发明带支耳的轴，与叶轮轮毂相互配合，是提高涡轮泵转子临界转速的一种新方案。如图1所示，轴上的零件按装配顺序装在轴上，轴端用压紧螺母6将轴上的一串零件压紧。在工作过程中，轴上零件中轮盘类做功零件通常作用较大的载荷，导致转子在此部位产生较大的挠曲，易出现配合端面分离的情况，叶轮1远离压紧螺母6，压紧螺母6的预紧力经过各个零件逐步衰减，传递到叶轮1时可能无法起到压紧的效果。将叶轮1的轮毂插入到轴2的支耳中，支耳可以限制高转速时由于转子挠曲引起的叶轮径向位移，防止叶轮1与轴2从配合面B处分离，造成转子整体刚度下降，临界转速降低。

在一种可选地实施例中，轴2的支耳与叶轮1的圆柱轮毂存在主定位面即C面以及副定位面即A面，副定位面的第二配合间隙大于等于主定位面的第一配合间隙。其中，主定位面与副定位面均指两个面，相互配合的零件配合面互为定位面。

第一配合间隙可根据特定工况下叶轮1的变形量确定，所述第一配合间隙小于叶轮1的变形量。

第二配合间隙过大时无法起到定位作用，合理地选取第二配合间隙可以减小压紧螺母的预紧力，降低装配的难度，提升转子的整体刚度，提高转子的临界转速。

在一种可选地实施例中，叶轮1轮毂突出的圆柱轮毂的轴向长度大于或等于支耳副定位面的轴向长度。该种结构，可保证装配时叶轮1与轴2的配合面B贴紧。

在一种可选地实施例中，工作时，轴2上的副定位面A限制叶轮1的径向变形，确保主定位面C在工作时贴紧叶轮1。使得转子整体刚度得到维持，与无支耳时相比临界转速显著提升。

在一种可选地实施例中，第一套筒3中可设置第一预设部件。

在一种可选地实施例中，第二套筒5中可设置第二预设部件。

第一预设部件、第二预设部件可由本领域技术人员根据实际需求设置，本发明实施例中对此不做具体限制。

本发明实施例中，为了提高涡轮泵转子的临界转速，在转子上受力较大处如叶轮增加径向限位结构，即在轴上通过增加支耳限制叶轮相对轴的径向变形，可防止叶轮后轮毂表面翘起，导致叶轮与轴的贴合端面的分离，从而达到提高转子刚度和临界转速的目的。不需要大量更改设计方案，就可以实现涡轮泵转子临界转速的提升，方案改动小，可操作性强。

本申请实施例提供的提高涡轮转子临界转速的定位结构，第一方面，可以限制高转速下叶轮轮毂处的径向位移，提升转子整体刚度，提高转子临界转速；第二方面，可以减小轴端压紧螺母的必需预紧力，降低装配的操作难度，避免过大的预紧力带来的轴及轴上等零件的变形；第三方面，结构简单，可操作性强。

需要说明的是，以上说明仅是本发明的优选实施方式，应当理解，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明技术构思的前提下还可以做出若干改变和改进，这些都包括在本发明的保护范围内。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。