Устройство для шпоночного соединения двух вращающихся концентрических кольцевых элементов

Устройство для шпоночного соединения двух вращающихся концентрических кольцевых элементов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Ресв

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 12.07 ° 78 (21) 2644469/24-07 (51)М. КЛ.

Н 02 К 1/28

02 К 3/50 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150981. Бюллетень М 34

Дата опубликования описания 15.0981 (5З) М 6 21 . 313. 04 (088 ° 8) !

В.И.Иогансен, И.A.Êàäè-Оглы, П.И.Чашник, A.Á.Øàìñoíoâ,A.H.Øàïèðî и И.Э.Штилермаи (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШПОНОЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ

ДВУХ ВРАЩАЮЩИХСЯ КОНЦЕНТРИЧЕСКИХ

КОЛЬЦЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к электромашиностроению, а именно к конструкции шпоночного соединения двух вращающихся концентрических кольцевых элементов роторов крупных электрических машин, в частности мощных турбогенераторов.

Известно устройство для шпоночного соединения двух вращающихся концен- 10 трических кольцевых элементов ротора турбогенератора, содержащее концентрические элементы, в кольцевых пазах которых установлена пружинная кольцевая разрезная шпонка, которая имеет две контактные поверхности, перпенди- 15 кулярные продольной оси ротора, а соответственно и продольной осн соединяемых концентрических элементов, которыми являются бочка ротора и бандажное кольцо. Одной из контактных но- 20 верхностей шпонка упирается в торец накидной гайки, ввинчиваемой по резьбе во внутреннюю расточку бандажного кольца 11).

Недостатком данного устройства яв- 25 ляется то, что шпонка упирается на закрепленную резьбовым соединением деталь„а резьбовое соединение на поверхности кольцевых деталей, являясь источником больших концентраций тангенциальных растягивающих напряжений от центробежных сил, само по себе не надежно и снижает надежность шпоночного соединения.

Наиболее близким к предлагаемому является также устройство для шпоночного соединения двух вращающихся концентрических кольцевых элементов ротора электрической машины, содержащее размещенную в кольцевых пазах соединяемых элементов кольцевую разрезную шпонку с двумя конатктными поверхностями, одна из которых перпендикулярна продольной оси элементов, другая контактная поверхность шпонки и контактирующая с ней поверхность элемента выполнены коническими и располагаются под углом к продольной оси элементов. В этом устройстве шпонка составлена из сегментов, имеющих в сечении форму клина, причем шпоночный паз детали большего диаметра, которой является бандажное кольцо, соответствует профилю шпонки, а расклинивание шпонки осуществляется центробежными силами при вращении ротора (2 3

Недостатком данного устройства является наличие момента от радиальной центробежной и осевой сил, действующих на шпонку, который стремится

864434 вывернуть шпонку из паза, где oíà установлена, что снижает надежность соединения особенно для элементов,установленных с зазором относительно неподвижных фиксирующих деталей, например для крепления деталей водоподвода ротора.

Цель изобретения — повышение надежности соединения путем уравнивания моментОв фад(иальной центробежной и осевой сйл; действующих на шпанку.

Указанная цоль достйгается тем, что центр тяжести сечения шпонки вдоль продольной Оси элементов расположен вне зоны, эаключейной между кОнтакТными поверхностями.

На фиг.1 йоказано уст1 ойство дАя шпоночного соединения концейтрических бандажного кольца и бОЧки ротора; на фиг.2 - то же, для шпоночного соединения с векторной диаграммой сил, действующих на шпонку на фиг.3 — 20 устройство для шпоночного соединения концентрических водоплотной стенки камеры и торцового запирающего кольца; на фиг.4 — то же, для шпоночного соединения по фиг.3 с векторной диа- g5 граммой сил, действующих на шпонку.

Устройство для шпоночного соединения двух вращающихся концентрических кольцевых элементов, например ротора электрической машины, содержит раз- ЗО мещенную в кольцевых пазах 1 и 2 соединяемых элементов, например, бандажного кольца 3 и концентричной ему бочки 4 ротора, или водоплотной стенки

5 камеры и торцового запирающего ко- 35 льца 6, концентричных друг с другом, кольцевую разрезную шпонку 7. Шпонка имеет одну контактную поверхность 8, перпендикулярную продольной оси соединяемых элементов, и другую контактную поврехность 9, выполненную конусной и расположенную под углом к продольной оси соединяемых элементов.

Контактирующая с этой поверхностью шпонки поверхность 10 элементов 4 и 6 также выполнена конической с той 4 же конусностью. Центр тяжести С сечения шпонки вдоль продольной оси элементов расположен вне зоны 11, заключенной между контактными поверхностями 8 и 9. ЗО

При вращении ротора на шпонку действует собственная радиально направленная центробежная сила Q, равнодействующая которой приложена в центре тяжести С сечения шпоики. Кроме того, на шпонку действуют силы, приложенные на контактных поверхностях

8 и 10. Это сила 5 осевого усилия, действующего на шпонку по поверхности

8 и силы осевой реакции S и радиальной реакции О, приложенные к шпон- 60 ке на поверхности 10. Величины сил реакции определяются углом наклона конусной поверхности шпонки к про.цольной оси элементов. Конусность контактной поверхности шпонки подби- 45 рается так, что момент оТ сил S уравновешивается моментом от сил Q . B этом случае шпонка не выворачивается из паза ° Таким образом, при вращении элементов шпонка самозаклинивается и обеспечивает отсутствие относительного смещения соединяемых элементов.

Кроме того, пазы 2 наружных элементов не являются источником концентраций тангенциальных растягивающих напряжения, а центробежная сила шпонки не нагружает наружные элементы 3 и 5.

Если необходимо обеспечить минимальную глубину паза 1 на внутреннем элементе> то радиус центра тяжести сечения ШПонки должен бйть меньше радиуса точки приложения равнодействующей осевои силы S на поверхности 8 но большЕ радйуса точки приложения реакций S u Q на *овЕфхности 10. Если шпонка 7 выполнена пружинной (с одним радиальным разрезом), то сборка соединяемых элементов осуществляется следующим образом. До посадки бандажного кольца 3 на бочку ротора 4 шпонка вводится в паз 1 и там сжимается до диаметра, необходимого для беспрепятственной посадки бандажного кольца. После посадки, когда торец

12 кольца упрется в торец 13 бочки, шпонка за счет собственной упругости разжимается и заходит в паз 2 бандажного кольца. Торцовое запирающее кольцо вводится с радиальным зазором внутрь водоплотной стенки камеры до упора в буртик 14. Затем устанавливается шпонка 7, которая за счет собственной упругости разжимается и заходит в паз 2 стенки 5, контактируя со стенкой по поверхности 8, а с запирающим кольцом по поверхности 10.

Предлагаемое изобретение повышает надежность шпоночного соединения за счет уравнивания моментов, выворачивающих шпонку из паза, исключая возможность взаимного перемещения и увеличения тангенциальных растягивающих напряжений от центробежных сил в соединяемых элементах.

Формула изобретения

Устройство для шпоночного соединения двух вращающихся концентрических кольцевых элементов, например рото- ° ра электрической машины, содержащее размещенную в кольцевых пазах соединяемых элементов кольцевую разрезную шпанку с двумя контактными поверхностями, одна иэ которых перпендикулярна продольной оси элементов, другая контактная поверхность шпонки и контактирующая с ней.поверхность элемента выполнены коническими и располагаются под углом к продольной оси элементов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежнос864434

Р г

5 ц Фи.а

Составитель В.Филатов

Техред А.Бабинец Корректор Н.Швыдкая

Редактор Н.Минко

Заказ 7817/79 Тираж 733 Подписное

ВНИИПИ ГосударственНого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ти соединения путем уравнивания моментов радиальной центробежной и осевой сил, действуюШих на шпонку, центр тяжести сечения шпонки вдоль продольной оси элементов расположен вне эоны, заключенной между контактными поверхностями.

Р

Ру2.3

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 192900, кл. Н 02 К 3/50, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 472422, кл. Н 02 К 1/28, 1973.