核主泵转子部件及其端面齿连接结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及核主泵转子部件轴向连接的连接技术，具体涉及一种核主泵转子部件及其端面齿连接结构。
【背景技术】
[0002]目前，泵、压缩机、航空发动机、燃起轮机的转子部件的各零件间的连接通常采用键连接、热套连接、法兰连接的形式。
[0003]核电站核I级反应堆冷却剂泵(简称主泵)，主泵转子部件各零件之间，如叶轮与泵轴之间、泵轴与飞轮之间、泵轴与联轴器之间、联轴器与电机轴之间，现有技术大都采用键连接、热套连接、法兰连接的形式。
[0004]键连接结构具体为:两零件为间隙配合，连接形式为非刚性连接，需要在轴类及其配合的零件上开设键槽，零件上键槽区域存在着无法消除应力集中，当传递大扭矩和在交变载荷的作用下，随着运行时间的加长易造成轴类零件裂纹的发生直至断裂失效；此外间隙配合的两零件易造成磨蚀甚至咬死，解体后复装动平衡的重复性差、对中的重复性差。优点是能保证瞬态下扭矩的传递。
[0005]热套连接具体为:两零件为过盈配合，连接形式属于刚性连接，装配工艺复杂，需要制冷和/或加热才能装配，现场装配和拆卸极不方便。解体后复装动平衡的重复性差、对中的重复性差，无法保证瞬态下扭矩的传递。优点是配合的两零件没有裂纹和磨蚀的风险。
[0006]法兰连接具体为:配合的两零件连接形式为刚性连接，优点是能保证瞬态下扭矩的传递、对中的重复性好(但每次需更换连接螺栓)。其缺点在于，法兰配合处轴尺寸较大，两配合零件需要整体钻孔并精铰孔，大型零件加工困难，连接需使用特制螺栓，螺栓传递扭矩和承受剪切力、弯矩，极易失效。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型提供一种核主泵转子部件及其端面齿连接结构，优化核主泵转子上两配合零件的轴向连接形式，解决转子部件因解体后复装动平衡的重复性差、对中的重复性差和消除裂纹和磨蚀的风险，以及在使用现场拆装困难的情况。
[0008]为实现上述目的，本实用新型提供一种端面齿连接结构，其特点是，该端面齿连接结构设置于的两个连接件之间的连接面处，该端面齿连接结构包含:分别设置于需连接的两个连接件的连接面上的第一连接结构和第二连接结构；
[0009]上述第一连接结构和第二连接结构上设有相互匹配的端面齿；
[0010]上述第一连接结构或第二连接结构上的端面齿相互间呈夹角排布。
[0011]上述第一连接结构或第二连接结构上的端面齿呈环形排布。
[0012]上述端面齿相互间紧密排列或间隔设置。
[0013]上述端面齿的齿面设为楔形结构。
[0014]上述端面齿的齿形角设为60度、或90度、或120度。
[0015]上所述端面齿的齿面无涂覆耐磨和硬化涂层。
[0016]上述端面齿连接结构设置于核主泵转子部件中需连接的部件之间的连接面处。
[0017]上述第一连接结构与第二连接结构的端面齿相互啮合后，每个端面齿的齿顶与该齿顶对应的凹槽的底部之间留有间隙。
[0018]一种核主泵转子部件，上述核主泵转子部件包含依次轴向连接的叶轮、泵轴、泵侧联轴器、中间联轴节、电机侧联轴器；其特点是，叶轮、泵轴、泵侧联轴器、中间联轴节、电机侧联轴器两两之间的连接处设有上述的端面齿连接结构。
[0019]每个上述端面齿连接结构的第一连接结构和第二连接结构上设有相对应螺孔，螺孔中设有拉紧螺栓。
[0020]本实用新型核主泵转子部件及其端面齿连接结构和现有技术的核主泵转子部件及其连接技术相比，其优点在于，本实用新型采用一种端面齿连接结构，通过设置于连接面上的端面齿相互啮合，对连接件之间进行定位，该端面齿连接结构可用于核主泵转子部件中连接件之间的连接定位；具有可靠的传递大扭矩-自锁特点；采用端面齿对中，所有转子部件精确定中心，即使这些部件径向膨胀量不同时也可保证所有零件的同心度；若轴向固定螺栓的预紧力由于温度发生了变化，转子的轴对称性不受影响；转子现场可以拆装，而不需要再做动平衡；端面齿结构重量轻，热惯性好，允许快速启动；转子部件刚度大，临界转速高。
【附图说明】
[0021]图1为核主泵转子部件的截面图；
[0022]图2为本发明核主泵转子部件上端面齿连接结构的设置示意图；
[0023]图3为本发明端面齿连接结构的示意图；
[0024]图4为本发明端面齿连接结构的端面齿的示意图；
[0025]图5为本发明端面齿连接结构啮合后侧面展开图；
[0026]图6为核主泵转子部件的中叶轮拉紧螺栓的连接示意图；
[0027]图7为核主泵转子部件的中联轴器拉紧螺栓的连接示意图。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图，进一步说明本发明的具体实施例。
[0029]如图1所示，核电站核I级反应堆冷却剂泵的转子部件包含有轴向连接的叶轮101、泵轴103、泵侧联轴器105、中间联轴节106和电机侧联轴器107。叶轮101与泵轴103之间通过叶轮拉紧螺栓102固定连接，泵轴103与泵侧联轴器105之间通过联轴器拉紧螺栓104固定连接。
[0030]如图2并结合图1所示，叶轮101与泵轴103之间的第一连接面201、泵轴103与泵侧联轴器105之间的第二连接面202、泵侧联轴器105与中间联轴节106之间的第三连接面203、中间联轴节106与电机侧联轴器107之间的第四连接面204，相互紧密贴合。
[0031]本实用新型的特点在于，第一连接面201、第二连接面202、第三连接面203和第四连接面204处分别设有端面齿连接结构，并通过该端面齿连接结构实现自锁、精确分度、高重复精度和自动对中。
[0032]如图3并结合图4所示，为一种端面齿连接结构的实施例，端面齿连接结构包含:分别设置于需连接的两个连接件的连接面上的第一连接结构301和第二连接结构302。第一连接结构301和第二连接结构302上设有相互匹配的端面齿303 ;该第一连接结构301或第二连接结构302上的端面齿303相互间呈夹角排布。
[0033]本实施例中，端面齿连接结构的第一连接结构301或第二连接结构302上的端面齿303呈环形排布。
[0034]进一步的，端面齿303相互间可以紧密排列或间隔设置。本实施例中端面齿303采用紧密排列并形成环形结构，以配合核电站核I级反应堆冷却剂泵的转子部件截面的圆形结构。
[0035]如图3并结合图6和图7所示，本实施例中，每个端面齿连接结构的第一连接结构301和第二连接结构302上设有相对应螺孔，螺孔中用于设置拉紧螺栓，例如叶轮拉紧螺栓102或联轴器拉紧螺栓104。实际应用中，核主泵转子部件中两个需连接的连接件之间的轴向连接形式通常可以采用两种:一种是分布螺栓预紧布置形式；另一种是单个中心螺栓预紧布置形式。
[0036]如图5所示，端面齿的齿面为楔形或锥形结构，齿形角γ可以采用任意角度，通常可选60°、或90°、或120°。楔形或锥形的表面有助于实现圆周力的强制传递，能传递大扭矩，使得轴向连接螺栓，例如叶轮拉紧螺栓102和联轴器拉紧螺栓104，只须承受很小的轴向预紧力。
[0037]齿面具有较高的承载百分比，连接后的两零件无相对运动，即无点蚀，抗磨损性高。优化的端面齿几何形状，能自动定心，可达到较低的轴向与径向跳动。
[0038]另外，第一连接结构与第二连接结构的端面齿相互啮合后，每个端面齿的齿顶与该齿顶对应的凹槽的底部之间留有间隙。
[0039]本实施例中，端面齿可以通过铣削和磨削形成在核电站核I级反应堆冷却剂泵的转子部件各个零件的端面上。齿面无需特殊耐磨和硬化涂层，通过两齿副的啮合方式来传递扭矩，啮合后两零件连接面上端面齿的楔形或锥形面重合并没有相对运动，齿面倾角形成轴向作用力，啮合在一起时，加载足够螺栓预紧力，端面齿会相互支撑，这意味着端面齿不会弯曲。
[0040]尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1.一种端面齿连接结构，其特征在于，该端面齿连接结构设置于的两个连接件之间的连接面处，该端面齿连接结构包含:分别设置于需连接的两个连接件的连接面上的第一连接结构(301)和第二连接结构(302)； 所述第一连接结构(301)和第二连接结构(302 )上设有相互匹配的端面齿(303 ); 所述第一连接结构(301)或第二连接结构(302)上的端面齿(303)相互间呈夹角排布。
2.如权利要求1所述的端面齿连接结构，其特征在于，所述第一连接结构(301)或第二连接结构(302)上的端面齿(303)呈环形排布。
3.如权利要求2所述的端面齿连接结构，其特征在于，所述端面齿(303)相互间紧密排列或间隔设置。
4.如权利要求1或2所述的端面齿连接结构，其特征在于，所述端面齿(303)的齿面设为楔形结构。
5.如权利要求1或2所述的端面齿连接结构，其特征在于，所述端面齿(303)的齿形角设为60度、或90度、或120度。
6.如权利要求1或2所述的端面齿连接结构，其特征在于，所述端面齿(303)的齿面无涂覆耐磨和硬化涂层。
7.如权利要求1或2所述的端面齿连接结构，其特征在于，所述端面齿连接结构设置于核主泵转子部件中需连接的部件之间的连接面处。
8.如权利要求1或2所述的端面齿连接结构，其特征在于，所述第一连接结构(301)与第二连接结构(302)的端面齿(303)相互啮合后，每个端面齿(303)的齿顶与该齿顶对应的凹槽的底部之间留有间隙。
9.一种核主泵转子部件，所述核主泵转子部件包含依次轴向连接的叶轮(101)、泵轴(103)、泵侧联轴器(105)、中间联轴节(106)、电机侧联轴器(107);其特征在于，所述叶轮(101)、泵轴(103)、泵侧联轴器(105)、中间联轴节(106)、电机侧联轴器(107)两两之间的连接处设有如权利要求1至8中任意一项权利要求所述的端面齿连接结构。
10.如权利要求9所述核主泵转子部件，其特征在于，每个所述端面齿连接结构的第一连接结构(301)和第二连接结构(302)上设有相对应螺孔，螺孔中设有拉紧螺栓。
【专利摘要】本实用新型公开一种端面齿连接结构，该端面齿连接结构设置于的两个连接件之间的连接面处，该端面齿连接结构包含：分别设置于需连接的两个连接件的连接面上的第一连接结构和第二连接结构；第一连接结构和第二连接结构上设有相互匹配的端面齿；第一连接结构或第二连接结构上的端面齿相互间呈夹角排布。本实用新型通过设置于连接面上的端面齿连接结构相互啮合，对连接件进行对中，实现传递大扭矩和转子部件精确定中心，即使部件径向膨胀量不同时也可保证所有零件的同心度；若轴向固定螺栓的预紧力由于温度发生了变化，转子的轴对称性不受影响；转子现场可以拆装，而不需要再做动平衡；端面齿结构重量轻，热惯性好，允许快速启动。
【IPC分类】F04D29-04, F04D29-18
【公开号】CN204591773
【申请号】CN201520066869
【发明人】李天斌, 卢熙宁, 钱卫东
【申请人】上海电气凯士比核电泵阀有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年1月30日