一种涡轮泵转子径向限位装置的制作方法

专利名称：一种涡轮泵转子径向限位装置的制作方法技术领域：本实用新型涉及一种可以减小涡轮泵刚性转子的径向位移的限位装置。 背景技术：当涡轮泵工作在富氧环境中时，转子和静子的碰磨可能引起涡轮泵灾难性的破 坏。因此，控制涡轮泵转子转动时的径向位移对涡轮泵可靠工作是至关重要的。现有涡轮泵为了避免转子和静子的碰磨，主要采用的是在轴承外环布置弹簧的结 构，这时弹簧布置在两个径向轴承外环之间，以达到减小转子径向位移的目的。但这种结构 都是在三轴承支撑的柔性转子上采用。当涡轮泵转子是由两轴承支撑刚性转子时，涡轮泵转子主要由径向承力轴承1、开 槽弹簧2、转子3和止推轴承4组成。转子支撑点采用径向承力轴承1和止推轴承4，都是 深沟球轴承。两个轴承均存在轴向和径向游隙。转子3在运转时，由于轴向力的作用，止推 轴承4的滚珠会与滚道两点接触。径向承力轴承1由于主要承受径向力，并且外环是自由 约束的，因此，它不可能阻止转子的径向位移和跳动。径向位移大小等于轴承的径向游隙。所以，必须采取措施限制涡轮泵转子的径向位移。发明内容本实用新型目的是提供一种涡轮泵转子径向限位装置，其解决了现有涡轮泵转子 径向限位装置只能应用于柔性转子，不能适用于刚性转子的技术问题。本实用新型的技术方案为一种涡轮泵转子径向限位装置，其特殊之处在于包括设置在涡轮泵转子径向承 力轴承1和止推轴承4之间且被外壳压向径向承力轴承1的开槽弹簧2，所述开槽弹簧2包 括至少三个同轴连接的筒状弹簧圈，所述相邻的弹簧圈间通过多个圆周均布的支板连接， 所述弹簧圈两侧的支板从轴向看交错分布。上述相邻弹簧圈间设置有两个支板。上述开槽弹簧2的端面轴向压缩量为〃 ^^‘，其中R-宽度为b和厚度为h的弹簧圈的平均半径；η-弹簧圈端面支板数量；i_工作圈圈数；B = ^E-弹簧圈截面抗弯曲刚度；E-弹性模量；丨=v丨^&无量纲系数；”I.-系数；C-弹簧圈横截面抗扭刚度。[0019]本实用新型的技术效果为1、本实用新型在不明显改变转子结构的情况下，通过在径向承力轴承外环布置一 个开槽弹簧，达到减小转子径向位移和保证径向承力轴承工作条件的目的。2、本实用新型减小转子径向位移的同时，也能有效降低转子跳动。3、本实用新型结构简单、安全可靠。本实用新型在现有涡轮泵转子的结构上只增 加一个开槽弹簧，对其它部件没有影响；而且弹簧的结构也比较简单，容易加工和装配。在 弹簧的设计时，只要充分的考虑变工况的影响，合理的选择弹簧的刚度和压缩量以及轴承 预载荷，该结构均能可靠的工作。另外，在轴承外环施加轴向力可以改善轴承的工作环境， 提高轴承的可靠性。4、本实用新型不仅适用于各种涡轮泵，而且，在其它旋转机械领域也具有很强的 适用性。图1是本实用新型的结构示意图；图2是开槽弹簧的结构示意图；附图标记如下1-径向承力轴承，2-开槽弹簧，3-转子，4-止推轴承，21-弹簧圈， 22-支板，23-开口槽。具体实施方式本实用新型涡轮泵转子及开槽弹簧的布局参见图1，在壳体和径向承力轴承1外 圈之间安装一个开槽弹簧。本实用新型的工作原理为了减小涡轮泵转子的径向位移和保证径向承力轴承工作条件，可以在径向承力 轴承1上施加足够大的轴向力。本实用新型根据转子工作环境，计算径向承力轴承所需轴 向力，然后依据轴向力计算设计开槽弹簧，通过在径向轴承外环布置一个开槽弹簧，使得转 子运转时轴承外环始终承受一个足够的轴向力。径向承力轴承1承受的轴向力足够大时， 所有滚珠与内外圈滚道始终保持两点接触状态，径向轴承的径向游隙被吃掉，这时转子的 径向位移最小，达到减小转子径向位移的目的。本实用新型开槽弹簧的计算首先，根据径向承力轴承1受力情况计算需施加的轴向力。计算方法如下表1各参数说明 续表1各参数说明 Fr = mxARxco2 = 4157N ；Foc = FrXtg α = 1271Ν ；Ffw= APbXSfw= 1158Ν；Fh = F。c+F 余量-F 轴承=2073N ；由于涡轮氧泵转子存在轴向窜动，并且轴向窜动的位移量受窜动方向、轴承游隙 等因素的影响，这就直接改变了开槽弹簧2的受力状态。如果由于窜动，开槽弹簧2变形增 大或减小，使径向承力轴承1受力过大或过小，都会对径向承力轴承1的运转产生不良的后 果。如果受力过大，轴承变形、发热甚至损坏；如果受力过小，则弹簧起不到阻止轴承径向位 移的作用。因此，合理的选择开槽弹簧2的刚度是十分重要的。为了实现给径向承力轴承1外环施加合理的轴向力，需设计一种弹簧。这种开槽 弹簧2应有合理的刚度和小的结构尺寸，并且要有很高的可靠性。根据径向承力轴承1所 需轴向力，弹簧设计计算过程如下弹簧端面轴向位移 式中R-宽度为b和厚度为h的弹簧圈的平均半径；η-弹簧圈端面切口槽或支板数量；i_工作圈圈数；[ 二Ε-弹簧圈截面抗弯曲刚度[0048]E-弹性模量；[0049] ν= I -系数；C-弹簧圈横截面抗扭刚度；S-支板宽度；支板的最大折算应力 对矩形截面弹簧来说，η = 2,泊桑系数μ = 0. 3时，系数υ，X，ξ和k的数值可 以从表2中选取表 2 方案计算结果见表3 表 权利要求一种涡轮泵转子径向限位装置，其特征在于包括设置在涡轮泵转子径向承力轴承(1)和止推轴承(4)之间且被外壳压向径向承力轴承(1)的开槽弹簧(2)，所述开槽弹簧(2)包括至少三个同轴连接的筒状弹簧圈，所述相邻的弹簧圈间通过多个圆周均布的支板连接，所述弹簧圈两侧的支板从轴向看交错分布。2.根据权利要求1所述的涡轮泵转子径向限位装置，其特征在于所述相邻弹簧圈间 设置有两个支板。3.根据权利要求1或2所述的涡轮泵转子径向限位装置，其特征在于所述开槽弹簧 (2)的端面轴向压缩量为 ，其中 R-宽度为b和厚度为h的弹簧圈的平均半径； η-弹簧圈端面支板数量； i-工作圈圈数； 弹簧圈截面抗弯曲刚度； E-弹性模量； 无量纲系数； v＝B/C－系数；C-弹簧圈横截面抗扭刚度。专利摘要本实用新型涉及一种涡轮泵转子径向限位装置，包括设置在涡轮泵转子径向承力轴承和止推轴承之间且被外壳压向径向承力轴承的开槽弹簧，开槽弹簧包括至少三个同轴连接的筒状弹簧圈，相邻的弹簧圈间通过多个圆周均布的支板连接，弹簧圈两侧的支板从轴向看交错分布。本实用新型解决了现有涡轮泵转子径向限位装置只能应用于柔性转子，不能适用于刚性转子的技术问题。本实用新型具有有效降低转子跳动、提高轴承的可靠性的优点。文档编号F04D29/28GK201666272SQ20092031845公开日2010年12月8日 申请日期2009年12月24日 优先权日2009年12月24日发明者宣统, 李向阳, 李惠敏, 李昌奂, 王晓锋, 苗旭升, 韩飞, 黄智勇 申请人:中国航天科技集团公司第六研究院第十一研究所