專利名稱：一種渦輪泵轉(zhuǎn)子徑向限位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可以減小渦輪泵剛性轉(zhuǎn)子的徑向位移的限位裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)渦輪泵工作在富氧環(huán)境中時(shí)，轉(zhuǎn)子和靜子的碰磨可能引起渦輪泵災(zāi)難性的破 壞。因此，控制渦輪泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的徑向位移對(duì)渦輪泵可靠工作是至關(guān)重要的。現(xiàn)有渦輪泵為了避免轉(zhuǎn)子和靜子的碰磨，主要采用的是在軸承外環(huán)布置彈簧的結(jié) 構(gòu)，這時(shí)彈簧布置在兩個(gè)徑向軸承外環(huán)之間，以達(dá)到減小轉(zhuǎn)子徑向位移的目的。但這種結(jié)構(gòu) 都是在三軸承支撐的柔性轉(zhuǎn)子上采用。當(dāng)渦輪泵轉(zhuǎn)子是由兩軸承支撐剛性轉(zhuǎn)子時(shí)，渦輪泵轉(zhuǎn)子主要由徑向承力軸承1、開(kāi) 槽彈簧2、轉(zhuǎn)子3和止推軸承4組成。轉(zhuǎn)子支撐點(diǎn)采用徑向承力軸承1和止推軸承4，都是 深溝球軸承。兩個(gè)軸承均存在軸向和徑向游隙。轉(zhuǎn)子3在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于軸向力的作用，止推 軸承4的滾珠會(huì)與滾道兩點(diǎn)接觸。徑向承力軸承1由于主要承受徑向力，并且外環(huán)是自由 約束的，因此，它不可能阻止轉(zhuǎn)子的徑向位移和跳動(dòng)。徑向位移大小等于軸承的徑向游隙。所以，必須采取措施限制渦輪泵轉(zhuǎn)子的徑向位移。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種渦輪泵轉(zhuǎn)子徑向限位裝置，其解決了現(xiàn)有渦輪泵轉(zhuǎn)子 徑向限位裝置只能應(yīng)用于柔性轉(zhuǎn)子，不能適用于剛性轉(zhuǎn)子的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種渦輪泵轉(zhuǎn)子徑向限位裝置，其特殊之處在于包括設(shè)置在渦輪泵轉(zhuǎn)子徑向承 力軸承1和止推軸承4之間且被外殼壓向徑向承力軸承1的開(kāi)槽彈簧2，所述開(kāi)槽彈簧2包 括至少三個(gè)同軸連接的筒狀彈簧圈，所述相鄰的彈簧圈間通過(guò)多個(gè)圓周均布的支板連接， 所述彈簧圈兩側(cè)的支板從軸向看交錯(cuò)分布。上述相鄰彈簧圈間設(shè)置有兩個(gè)支板。上述開(kāi)槽彈簧2的端面軸向壓縮量為〃 ^^‘，其中R-寬度為b和厚度為h的彈簧圈的平均半徑；η-彈簧圈端面支板數(shù)量；i_工作圈圈數(shù)；B = ^E-彈簧圈截面抗彎曲剛度；E-彈性模量；丨=v丨^&無(wú)量綱系數(shù)；”I.-系數(shù)；C-彈簧圈橫截面抗扭剛度。[0019]本實(shí)用新型的技術(shù)效果為1、本實(shí)用新型在不明顯改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的情況下，通過(guò)在徑向承力軸承外環(huán)布置一 個(gè)開(kāi)槽彈簧，達(dá)到減小轉(zhuǎn)子徑向位移和保證徑向承力軸承工作條件的目的。2、本實(shí)用新型減小轉(zhuǎn)子徑向位移的同時(shí)，也能有效降低轉(zhuǎn)子跳動(dòng)。3、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠。本實(shí)用新型在現(xiàn)有渦輪泵轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)上只增 加一個(gè)開(kāi)槽彈簧，對(duì)其它部件沒(méi)有影響；而且彈簧的結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，容易加工和裝配。在 彈簧的設(shè)計(jì)時(shí)，只要充分的考慮變工況的影響，合理的選擇彈簧的剛度和壓縮量以及軸承 預(yù)載荷，該結(jié)構(gòu)均能可靠的工作。另外，在軸承外環(huán)施加軸向力可以改善軸承的工作環(huán)境， 提高軸承的可靠性。4、本實(shí)用新型不僅適用于各種渦輪泵，而且，在其它旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域也具有很強(qiáng)的 適用性。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是開(kāi)槽彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)記如下1-徑向承力軸承，2-開(kāi)槽彈簧，3-轉(zhuǎn)子，4-止推軸承，21-彈簧圈， 22-支板，23-開(kāi)口槽。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型渦輪泵轉(zhuǎn)子及開(kāi)槽彈簧的布局參見(jiàn)圖1，在殼體和徑向承力軸承1外 圈之間安裝一個(gè)開(kāi)槽彈簧。本實(shí)用新型的工作原理為了減小渦輪泵轉(zhuǎn)子的徑向位移和保證徑向承力軸承工作條件，可以在徑向承力 軸承1上施加足夠大的軸向力。本實(shí)用新型根據(jù)轉(zhuǎn)子工作環(huán)境，計(jì)算徑向承力軸承所需軸 向力，然后依據(jù)軸向力計(jì)算設(shè)計(jì)開(kāi)槽彈簧，通過(guò)在徑向軸承外環(huán)布置一個(gè)開(kāi)槽彈簧，使得轉(zhuǎn) 子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承外環(huán)始終承受一個(gè)足夠的軸向力。徑向承力軸承1承受的軸向力足夠大時(shí)， 所有滾珠與內(nèi)外圈滾道始終保持兩點(diǎn)接觸狀態(tài)，徑向軸承的徑向游隙被吃掉，這時(shí)轉(zhuǎn)子的 徑向位移最小，達(dá)到減小轉(zhuǎn)子徑向位移的目的。本實(shí)用新型開(kāi)槽彈簧的計(jì)算首先，根據(jù)徑向承力軸承1受力情況計(jì)算需施加的軸向力。計(jì)算方法如下表1各參數(shù)說(shuō)明 續(xù)表1各參數(shù)說(shuō)明 Fr = mxARxco2 = 4157N ；Foc = FrXtg α = 1271Ν ；Ffw= APbXSfw= 1158Ν；Fh = F。c+F 余量-F 軸承=2073N ；由于渦輪氧泵轉(zhuǎn)子存在軸向竄動(dòng)，并且軸向竄動(dòng)的位移量受竄動(dòng)方向、軸承游隙 等因素的影響，這就直接改變了開(kāi)槽彈簧2的受力狀態(tài)。如果由于竄動(dòng)，開(kāi)槽彈簧2變形增 大或減小，使徑向承力軸承1受力過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)對(duì)徑向承力軸承1的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生不良的后 果。如果受力過(guò)大，軸承變形、發(fā)熱甚至損壞；如果受力過(guò)小，則彈簧起不到阻止軸承徑向位 移的作用。因此，合理的選擇開(kāi)槽彈簧2的剛度是十分重要的。為了實(shí)現(xiàn)給徑向承力軸承1外環(huán)施加合理的軸向力，需設(shè)計(jì)一種彈簧。這種開(kāi)槽 彈簧2應(yīng)有合理的剛度和小的結(jié)構(gòu)尺寸，并且要有很高的可靠性。根據(jù)徑向承力軸承1所 需軸向力，彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程如下彈簧端面軸向位移 式中R-寬度為b和厚度為h的彈簧圈的平均半徑；η-彈簧圈端面切口槽或支板數(shù)量；i_工作圈圈數(shù)；[
二Ε-彈簧圈截面抗彎曲剛度[0048]E-彈性模量；[0049] ν= I -系數(shù)；C-彈簧圈橫截面抗扭剛度；S-支板寬度；支板的最大折算應(yīng)力 對(duì)矩形截面彈簧來(lái)說(shuō)，η = 2,泊桑系數(shù)μ = 0. 3時(shí)，系數(shù)υ，X，ξ和k的數(shù)值可 以從表2中選取表 2 方案計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3 表 權(quán)利要求一種渦輪泵轉(zhuǎn)子徑向限位裝置，其特征在于包括設(shè)置在渦輪泵轉(zhuǎn)子徑向承力軸承(1)和止推軸承(4)之間且被外殼壓向徑向承力軸承(1)的開(kāi)槽彈簧(2)，所述開(kāi)槽彈簧(2)包括至少三個(gè)同軸連接的筒狀彈簧圈，所述相鄰的彈簧圈間通過(guò)多個(gè)圓周均布的支板連接，所述彈簧圈兩側(cè)的支板從軸向看交錯(cuò)分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪泵轉(zhuǎn)子徑向限位裝置，其特征在于所述相鄰彈簧圈間 設(shè)置有兩個(gè)支板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪泵轉(zhuǎn)子徑向限位裝置，其特征在于所述開(kāi)槽彈簧 (2)的端面軸向壓縮量為 ，其中 R-寬度為b和厚度為h的彈簧圈的平均半徑； η-彈簧圈端面支板數(shù)量； i-工作圈圈數(shù)； 彈簧圈截面抗彎曲剛度； E-彈性模量； 無(wú)量綱系數(shù)； v＝B/C－系數(shù)；C-彈簧圈橫截面抗扭剛度。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種渦輪泵轉(zhuǎn)子徑向限位裝置，包括設(shè)置在渦輪泵轉(zhuǎn)子徑向承力軸承和止推軸承之間且被外殼壓向徑向承力軸承的開(kāi)槽彈簧，開(kāi)槽彈簧包括至少三個(gè)同軸連接的筒狀彈簧圈，相鄰的彈簧圈間通過(guò)多個(gè)圓周均布的支板連接，彈簧圈兩側(cè)的支板從軸向看交錯(cuò)分布。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有渦輪泵轉(zhuǎn)子徑向限位裝置只能應(yīng)用于柔性轉(zhuǎn)子，不能適用于剛性轉(zhuǎn)子的技術(shù)問(wèn)題。本實(shí)用新型具有有效降低轉(zhuǎn)子跳動(dòng)、提高軸承的可靠性的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F04D29/28GK201666272SQ20092031845
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者宣統(tǒng), 李向陽(yáng), 李惠敏, 李昌奐, 王曉鋒, 苗旭升, 韓飛, 黃智勇 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第六研究院第十一研究所