核主泵轉子部件及其端面齒連接結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及核主泵轉子部件軸向連接的連接技術，具體涉及一種核主泵轉子部件及其端面齒連接結構。
【背景技術】
[0002]目前，泵、壓縮機、航空發動機、燃起輪機的轉子部件的各零件間的連接通常采用鍵連接、熱套連接、法蘭連接的形式。
[0003]核電站核I級反應堆冷卻劑泵(簡稱主泵)，主泵轉子部件各零件之間，如葉輪與泵軸之間、泵軸與飛輪之間、泵軸與聯軸器之間、聯軸器與電機軸之間，現有技術大都采用鍵連接、熱套連接、法蘭連接的形式。
[0004]鍵連接結構具體為:兩零件為間隙配合，連接形式為非剛性連接，需要在軸類及其配合的零件上開設鍵槽，零件上鍵槽區域存在著無法消除應力集中，當傳遞大扭矩和在交變載荷的作用下，隨著運行時間的加長易造成軸類零件裂紋的發生直至斷裂失效；此外間隙配合的兩零件易造成磨蝕甚至咬死，解體后復裝動平衡的重復性差、對中的重復性差。優點是能保證瞬態下扭矩的傳遞。
[0005]熱套連接具體為:兩零件為過盈配合，連接形式屬于剛性連接，裝配工藝復雜，需要制冷和/或加熱才能裝配，現場裝配和拆卸極不方便。解體后復裝動平衡的重復性差、對中的重復性差，無法保證瞬態下扭矩的傳遞。優點是配合的兩零件沒有裂紋和磨蝕的風險。
[0006]法蘭連接具體為:配合的兩零件連接形式為剛性連接，優點是能保證瞬態下扭矩的傳遞、對中的重復性好(但每次需更換連接螺栓)。其缺點在于，法蘭配合處軸尺寸較大，兩配合零件需要整體鉆孔并精鉸孔，大型零件加工困難，連接需使用特制螺栓，螺栓傳遞扭矩和承受剪切力、彎矩，極易失效。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型提供一種核主泵轉子部件及其端面齒連接結構，優化核主泵轉子上兩配合零件的軸向連接形式，解決轉子部件因解體后復裝動平衡的重復性差、對中的重復性差和消除裂紋和磨蝕的風險，以及在使用現場拆裝困難的情況。
[0008]為實現上述目的，本實用新型提供一種端面齒連接結構，其特點是，該端面齒連接結構設置于的兩個連接件之間的連接面處，該端面齒連接結構包含:分別設置于需連接的兩個連接件的連接面上的第一連接結構和第二連接結構；
[0009]上述第一連接結構和第二連接結構上設有相互匹配的端面齒；
[0010]上述第一連接結構或第二連接結構上的端面齒相互間呈夾角排布。
[0011]上述第一連接結構或第二連接結構上的端面齒呈環形排布。
[0012]上述端面齒相互間緊密排列或間隔設置。
[0013]上述端面齒的齒面設為楔形結構。
[0014]上述端面齒的齒形角設為60度、或90度、或120度。
[0015]上所述端面齒的齒面無涂覆耐磨和硬化涂層。
[0016]上述端面齒連接結構設置于核主泵轉子部件中需連接的部件之間的連接面處。
[0017]上述第一連接結構與第二連接結構的端面齒相互嚙合后，每個端面齒的齒頂與該齒頂對應的凹槽的底部之間留有間隙。
[0018]一種核主泵轉子部件，上述核主泵轉子部件包含依次軸向連接的葉輪、泵軸、泵側聯軸器、中間聯軸節、電機側聯軸器；其特點是，葉輪、泵軸、泵側聯軸器、中間聯軸節、電機側聯軸器兩兩之間的連接處設有上述的端面齒連接結構。
[0019]每個上述端面齒連接結構的第一連接結構和第二連接結構上設有相對應螺孔，螺孔中設有拉緊螺栓。
[0020]本實用新型核主泵轉子部件及其端面齒連接結構和現有技術的核主泵轉子部件及其連接技術相比，其優點在于，本實用新型采用一種端面齒連接結構，通過設置于連接面上的端面齒相互嚙合，對連接件之間進行定位，該端面齒連接結構可用于核主泵轉子部件中連接件之間的連接定位；具有可靠的傳遞大扭矩-自鎖特點；采用端面齒對中，所有轉子部件精確定中心，即使這些部件徑向膨脹量不同時也可保證所有零件的同心度；若軸向固定螺栓的預緊力由于溫度發生了變化，轉子的軸對稱性不受影響；轉子現場可以拆裝，而不需要再做動平衡；端面齒結構重量輕，熱慣性好，允許快速啟動；轉子部件剛度大，臨界轉速高。
【附圖說明】
[0021]圖1為核主泵轉子部件的截面圖；
[0022]圖2為本發明核主泵轉子部件上端面齒連接結構的設置示意圖；
[0023]圖3為本發明端面齒連接結構的示意圖；
[0024]圖4為本發明端面齒連接結構的端面齒的示意圖；
[0025]圖5為本發明端面齒連接結構嚙合后側面展開圖；
[0026]圖6為核主泵轉子部件的中葉輪拉緊螺栓的連接示意圖；
[0027]圖7為核主泵轉子部件的中聯軸器拉緊螺栓的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖，進一步說明本發明的具體實施例。
[0029]如圖1所示，核電站核I級反應堆冷卻劑泵的轉子部件包含有軸向連接的葉輪101、泵軸103、泵側聯軸器105、中間聯軸節106和電機側聯軸器107。葉輪101與泵軸103之間通過葉輪拉緊螺栓102固定連接，泵軸103與泵側聯軸器105之間通過聯軸器拉緊螺栓104固定連接。
[0030]如圖2并結合圖1所示，葉輪101與泵軸103之間的第一連接面201、泵軸103與泵側聯軸器105之間的第二連接面202、泵側聯軸器105與中間聯軸節106之間的第三連接面203、中間聯軸節106與電機側聯軸器107之間的第四連接面204，相互緊密貼合。
[0031]本實用新型的特點在于，第一連接面201、第二連接面202、第三連接面203和第四連接面204處分別設有端面齒連接結構，并通過該端面齒連接結構實現自鎖、精確分度、高重復精度和自動對中。
[0032]如圖3并結合圖4所示，為一種端面齒連接結構的實施例，端面齒連接結構包含:分別設置于需連接的兩個連接件的連接面上的第一連接結構301和第二連接結構302。第一連接結構301和第二連接結構302上設有相互匹配的端面齒303 ;該第一連接結構301或第二連接結構302上的端面齒303相互間呈夾角排布。
[0033]本實施例中，端面齒連接結構的第一連接結構301或第二連接結構302上的端面齒303呈環形排布。
[0034]進一步的，端面齒303相互間可以緊密排列或間隔設置。本實施例中端面齒303采用緊密排列并形成環形結構，以配合核電站核I級反應堆冷卻劑泵的轉子部件截面的圓形結構。
[0035]如圖3并結合圖6和圖7所示，本實施例中，每個端面齒連接結構的第一連接結構301和第二連接結構302上設有相對應螺孔，螺孔中用于設置拉緊螺栓，例如葉輪拉緊螺栓102或聯軸器拉緊螺栓104。實際應用中，核主泵轉子部件中兩個需連接的連接件之間的軸向連接形式通常可以采用兩種:一種是分布螺栓預緊布置形式；另一種是單個中心螺栓預緊布置形式。
[0036]如圖5所示，端面齒的齒面為楔形或錐形結構，齒形角γ可以采用任意角度，通常可選60°、或90°、或120°。楔形或錐形的表面有助于實現圓周力的強制傳遞，能傳遞大扭矩，使得軸向連接螺栓，例如葉輪拉緊螺栓102和聯軸器拉緊螺栓104，只須承受很小的軸向預緊力。
[0037]齒面具有較高的承載百分比，連接后的兩零件無相對運動，即無點蝕，抗磨損性高。優化的端面齒幾何形狀，能自動定心，可達到較低的軸向與徑向跳動。
[0038]另外，第一連接結構與第二連接結構的端面齒相互嚙合后，每個端面齒的齒頂與該齒頂對應的凹槽的底部之間留有間隙。
[0039]本實施例中，端面齒可以通過銑削和磨削形成在核電站核I級反應堆冷卻劑泵的轉子部件各個零件的端面上。齒面無需特殊耐磨和硬化涂層，通過兩齒副的嚙合方式來傳遞扭矩，嚙合后兩零件連接面上端面齒的楔形或錐形面重合并沒有相對運動，齒面傾角形成軸向作用力，嚙合在一起時，加載足夠螺栓預緊力，端面齒會相互支撐，這意味著端面齒不會彎曲。
[0040]盡管本實用新型的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本實用新型的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本實用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實用新型的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
【主權項】
1.一種端面齒連接結構，其特征在于，該端面齒連接結構設置于的兩個連接件之間的連接面處，該端面齒連接結構包含:分別設置于需連接的兩個連接件的連接面上的第一連接結構(301)和第二連接結構(302)； 所述第一連接結構(301)和第二連接結構(302 )上設有相互匹配的端面齒(303 ); 所述第一連接結構(301)或第二連接結構(302)上的端面齒(303)相互間呈夾角排布。
2.如權利要求1所述的端面齒連接結構，其特征在于，所述第一連接結構(301)或第二連接結構(302)上的端面齒(303)呈環形排布。
3.如權利要求2所述的端面齒連接結構，其特征在于，所述端面齒(303)相互間緊密排列或間隔設置。
4.如權利要求1或2所述的端面齒連接結構，其特征在于，所述端面齒(303)的齒面設為楔形結構。
5.如權利要求1或2所述的端面齒連接結構，其特征在于，所述端面齒(303)的齒形角設為60度、或90度、或120度。
6.如權利要求1或2所述的端面齒連接結構，其特征在于，所述端面齒(303)的齒面無涂覆耐磨和硬化涂層。
7.如權利要求1或2所述的端面齒連接結構，其特征在于，所述端面齒連接結構設置于核主泵轉子部件中需連接的部件之間的連接面處。
8.如權利要求1或2所述的端面齒連接結構，其特征在于，所述第一連接結構(301)與第二連接結構(302)的端面齒(303)相互嚙合后，每個端面齒(303)的齒頂與該齒頂對應的凹槽的底部之間留有間隙。
9.一種核主泵轉子部件，所述核主泵轉子部件包含依次軸向連接的葉輪(101)、泵軸(103)、泵側聯軸器(105)、中間聯軸節(106)、電機側聯軸器(107);其特征在于，所述葉輪(101)、泵軸(103)、泵側聯軸器(105)、中間聯軸節(106)、電機側聯軸器(107)兩兩之間的連接處設有如權利要求1至8中任意一項權利要求所述的端面齒連接結構。
10.如權利要求9所述核主泵轉子部件，其特征在于，每個所述端面齒連接結構的第一連接結構(301)和第二連接結構(302)上設有相對應螺孔，螺孔中設有拉緊螺栓。
【專利摘要】本實用新型公開一種端面齒連接結構，該端面齒連接結構設置于的兩個連接件之間的連接面處，該端面齒連接結構包含：分別設置于需連接的兩個連接件的連接面上的第一連接結構和第二連接結構；第一連接結構和第二連接結構上設有相互匹配的端面齒；第一連接結構或第二連接結構上的端面齒相互間呈夾角排布。本實用新型通過設置于連接面上的端面齒連接結構相互嚙合，對連接件進行對中，實現傳遞大扭矩和轉子部件精確定中心，即使部件徑向膨脹量不同時也可保證所有零件的同心度；若軸向固定螺栓的預緊力由于溫度發生了變化，轉子的軸對稱性不受影響；轉子現場可以拆裝，而不需要再做動平衡；端面齒結構重量輕，熱慣性好，允許快速啟動。
【IPC分類】F04D29-04, F04D29-18
【公開號】CN204591773
【申請號】CN201520066869
【發明人】李天斌, 盧熙寧, 錢衛東
【申請人】上海電氣凱士比核電泵閥有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年1月30日