低振动屏蔽泵转子的制作方法

1.本发明涉及屏蔽泵技术领域，尤指一种低振动屏蔽泵转子。


背景技术：

2.随着舰艇用离心泵对振动噪声的指标日趋严格，相较于采用机械密封和滚动轴承的离心泵，屏蔽泵因采用滑动轴承，且整个转子浸没在所输送介质中，在避免滚动轴承产生高频振动的同时，其输送介质还能吸收部分高频振动，所以，在高频振动方面具有明显优势。
3.但是，屏蔽泵在低频(主要是1倍轴频、1/2轴频和2倍轴频)振动方面却处于劣势。而影响屏蔽泵低频振动的主要因数是转子的动平衡，常规屏蔽泵转子的动平衡方面存在如下不足：
4.1、转子结构的不对称设计，使得转子初始动不平衡量较大；
5.2、屏蔽泵在水力和振动调试过程中需反复拆装叶轮，常规屏蔽泵转子因结构和装配精度限制，造成拆装前后转子的动平衡不一致；
6.3、采用增重方式实现干态转子的动平衡校准后，使得转子结构局部凸起严重，当屏蔽泵转子运转时与输送介质相互作用，对转子形成外力干扰，进而造成转子的湿态动不平衡量增大，最终导致屏蔽泵低频振动大；
7.4、常规屏蔽泵转子只能进行干态动平衡校准，无法开展“在线动平衡”调试，即无法完成湿态动平衡校准。
8.因此，如何对现有技术中存在的技术缺陷进行改进，一直是本领域普通技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

9.本发明的目的是提供一种低振动屏蔽泵转子，具有较好的动平衡，且能够保证屏蔽泵在调试过程中叶轮拆装前后转子动平衡的一致性。
10.本发明提供的技术方案如下：
11.一种低振动屏蔽泵转子，其特征在于，包括：
12.转子本体及设于所述转子本体前端的叶轮；
13.所述转子本体包括主轴及依次套设于所述主轴的第一轴承组件、转子组件和第二轴承组件；
14.所述叶轮设于所述主轴靠近所述第一轴承组件的一端，且所述第一轴承组件和所述第二轴承组件相互远离的一端分别装有第一锁紧件和第二锁紧件；
15.当所述转子本体和所述叶轮一起转动时，所述第一锁紧件和所述第二锁紧件挤压于所述转子本体两端。
16.在一些实施方式中，所述第一锁紧件和所述第二锁紧件均为螺母；及
17.所述第一锁紧件的螺纹旋向和所述第二锁紧件的螺纹旋向相反，且所述主轴对应
所述第一锁紧件和所述第二锁紧件处分别设有与所述第一锁紧件和所述第二锁紧件相配合的外螺纹。
18.在一些实施方式中，所述第一锁紧件远离所述第一轴承组件的一端留有加工余量；
19.和/或
20.所述第二锁紧件的数量为两个，依次设于所述第二轴承组件远离所述转子组件的一端；
21.和/或
22.所述第一锁紧件设有可施加拧紧扭矩的作用孔，所述作用孔的数量为两个，且沿所述第一锁紧件中心轴线对称分布。
23.在一些实施方式中，所述转子组件包括转子铁芯、套设于所述转子铁芯的屏蔽套及分别固连于所述转子铁芯两端的第一盖板和第二盖板；
24.所述第一盖板设于所述转子铁芯朝向所述第一轴承组件的一端，且朝向所述第一轴承组件延伸有第一凸台，所述第二盖板设于所述转子铁芯朝向所述第二轴承组件的一端，且朝向所述第二轴承组件延伸有第二凸台；及
25.所述第二凸台朝向所述第二轴承组件的一端设有若干调试孔，若干所述调试孔环绕所述第二凸台均匀间隔设置。
26.在一些实施方式中，所述第一轴承组件包括第一推力盘及设于所述第一推力盘远离所述转子组件一端的第一轴套，及所述第二轴承组件包括第二推力盘及设于所述第二推力盘远离所述转子组件一端的第二轴套；
27.所述第一推力盘、所述第一轴套和所述主轴共同设有一用于容纳键的第一安装工位，及所述第二推力盘、所述第二轴套及所述主轴设有共同设有一用于容纳键的第二安装工位。
28.在一些实施方式中，所述第一安装工位和所述第二安装工位沿所述主轴中心轴线呈180度对置。
29.在一些实施方式中，所述第一轴套和所述第二轴套与所述主轴均为过渡配合；
30.和/或
31.所述第一轴套和所述第二轴套内侧壁均设有至少一环形凸台。
32.在一些实施方式中，所述叶轮经一锁紧螺钉固定于所述主轴前端，所述主轴设有与所述锁紧螺钉相适配的螺纹孔；
33.所述叶轮和所述主轴共同设有至少一用于容纳键的第三安装工位。
34.在一些实施方式中，所述第三安装工位的数量为两个，且沿所述主轴中心轴线对称分布；
35.和/或
36.所述叶轮与所述主轴为间隙配合，且配合间隙不大于0.01mm。
37.在一些实施方式中，所述锁紧螺钉为内六角平圆头螺钉；
38.和/或
39.所述锁紧螺钉和所述叶轮之间设有防松垫圈，且所述防松垫圈呈轴对称结构。
40.本发明的技术效果在于：
41.1、本专利中，通过设置第一锁紧件和第二锁紧件，将第一轴承组件和第二轴承组件固定，使得第一轴承组件、转子组件和第二轴承组件呈组合式结构。如此，当用户拆装叶轮时，第一轴承组件和第二轴承组件与主轴不会发生相对位置变动，再结合控制叶轮轴孔与主轴的配合间隙、提高第一锁紧件左端面与主轴的垂直度，从而极大地减少了叶轮拆装前后屏蔽泵转子动平衡量的变化。而且，第一锁紧件和第二锁紧件在转动时能挤压于转子本体两端，不会松脱，使得该屏蔽泵转子的结构强度更高，且稳定性更好。此外，第一锁紧件和第二锁紧件挤压于转子本体两端，还能避免第一轴承组件和第二轴承组件在转动过程中发生位置偏移，动平衡状态更加稳定。
42.2、本专利中，通过设置第一凸台和第二凸台，使得用户能够通过削减该第一凸台和第二凸台来进行动平衡校准。相较于原有技术中通过增设配重块来进行动平衡校准，本专利采用的去重方式有效地降低了低振动屏蔽泵转子因增重而产生的湿态动不平衡量。此外，本专利中，通过设置第二凸台，并在第二凸台上设置均匀间隔分布的调试孔，使得用户能够通过向调试孔加装螺钉配重来实现对低振动屏蔽泵的在线动平衡调试，从而进一步降低了该屏蔽泵的低频振动。
43.3、本专利中，通过设置多个轴对称及沿主轴中心轴线呈180度对置的结构，极大地降低了屏蔽泵转子的初始动不平衡量，同时，消除了因叶轮内部流场扰动所产生的低频水力振动。
附图说明
44.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
45.图1是常见的屏蔽泵的结构示意图；
46.图2是现有技术中屏蔽泵转子的结构示意图；
47.图3是本发明所提供的低振动屏蔽泵转子的结构示意图；
48.图4是本发明所提供的第一轴套的结构示意图；
49.图5是本发明所提供的第一锁紧件的立体结构示意图；
50.图6是本发明所提供的第二盖板的局部剖切的立体结构示意图。
51.附图标号说明：
52.100、转子本体；110、主轴；120、第一轴承组件；121、第一推力盘；122、第一轴套；130、转子组件；131、转子铁芯；132、屏蔽套；133、第一盖板；1331、第一凸台；134、第二盖板；1341、第二凸台；1342、调试孔；140、第二轴承组件；141、第二推力盘；142、第二轴套；150、第一锁紧件；151、作用孔；160、第二锁紧件；170、环形凸台；
53.200、叶轮；
54.300、键；
55.400、锁紧螺钉；
56.500、防松垫圈；
57.601、轴承座；602、调整垫圈；603、金属衬套。
具体实施方式
58.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具
体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本技术。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
59.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
60.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
61.还应当进一步理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
62.在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
63.在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本发明的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。
64.另外，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用以区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
65.根据本发明提供的一个具体实施例，参见图1至图6，一种低振动屏蔽泵转子，具体可包括转子本体100及设于该转子本体100前端的叶轮200。其中，转子本体100包括主轴110及依次套设于主轴110的第一轴承组件120、转子组件130和第二轴承组件140。此时，叶轮200设于主轴110靠近第一轴承组件120的一端，且第一轴承组件120和第二轴承组件140相互远离的一端分别装有第一锁紧件150和第二锁紧件160。当转子本体100和叶轮200一起转动时，第一锁紧件150和第二锁紧件160挤压于转子本体100两端。
66.本实施例中，通过设置第一锁紧件150和第二锁紧件160，将第一轴承组件120和第二轴承组件140固定，使得第一轴承组件120、转子组件130和第二轴承组件140呈组合式结构。如此，当用户拆装叶轮200时，第一轴承组件120和第二轴承组件140与主轴110不会发生相对位置改变，使得转子本体100的动平衡状态不变。而且，第一锁紧件150和第二锁紧件160在转动时能挤压于转子本体100两端，不会松脱，使得该低振动屏蔽泵转子的结构强度更高，且稳定性更好。此外，第一锁紧件150和第二锁紧件160挤压于转子本体100两端，还能避免第一轴承组件120和第二轴承组件140在转动过程中发生位置偏移，动平衡状态更加稳定。
67.具体地，参见图5，第一锁紧件150和第二锁紧件160均为外表面呈圆柱面的螺母，
且第一锁紧件150的螺纹旋向和第二锁紧件160的螺纹旋向相反。此时，主轴110对应第一锁紧件150和第二锁紧件160处分别设有与第一锁紧件150和第二锁紧件160相配合的外螺纹。
68.一般来说，运转时的低振动屏蔽泵转子从叶轮200所在的一端观察，应呈逆时针旋转，可理解为左旋，此时，为避免第一锁紧件150在转动过程中发生松脱，第一锁紧件150的螺纹朝向应为右旋，即采用正牙螺纹的螺母。相对地，若从远离叶轮200的一端观察，则呈顺时针旋转，可理解为右旋，此时，为避免第二锁紧件160在转动过程中发生松脱，第二锁紧件160的螺纹朝向应为左旋，即采用反牙螺纹的螺母。而且，该设置还能使得第一锁紧件150和第二锁紧件160在转动的过程中越来越拧紧于转子本体100，从而使得第一轴承组件120和第二轴承组件140在转动过程中不易发生位置偏移，动平衡状态更加稳定且结构强度高。
69.当然，在实际生产中，若运转时的低振动屏蔽泵转子从叶轮200所在的一端观察呈顺时针旋转，那么，第一锁紧件150的螺纹朝向应为左旋，即采用反牙螺纹的螺母；第二锁紧件160的螺纹朝向应为右旋，即采用正牙螺纹的螺母。
70.具体地，第一锁紧件150远离第一轴承组件120的一端留有加工余量，用于调节叶轮200与轴承座601之间的间隙，使之满足设计要求。
71.原有技术中，参见图1及图2，常会在叶轮200和第一轴承组件120之间设置单个或多个调整垫圈602，用于调节叶轮200与轴承座601之间的间隙。但调整垫圈602大多很薄且容易变形，再加上单个零件制造精度的限制，难以保证叶轮200安装后，该叶轮200端面与主轴110的垂直度，更无法保证叶轮200拆装前后屏蔽泵转子动平衡的一致性，从而影响低振动屏蔽泵转子的低频振动。
72.对此，本实施例取消调整垫圈602，通过第一锁紧件150预留的加工余量来调节叶轮200与轴承座601之间的间隙，能极大地提高第一锁紧件150与主轴110的垂直度，进而保证叶轮200端面与主轴110的垂直度，从而有效降低了屏蔽泵转子因制造和装配误差而产生的初始动不平衡量，还能保证叶轮拆装前后动平衡的一致性。
73.具体地，通过第一锁紧件150预留的加工余量来调节叶轮200与轴承座601之间的间隙，具体可包括如下步骤：
74.s1、确定加工量：先通过屏蔽泵整机(不含泵体)试装，实测出叶轮200与对应轴承座601之间的间隙，实测间隙与设计间隙的差值，该差值即为第一锁紧件150的加工量；
75.s2、拆卸屏蔽泵，取出转子本体100；
76.s3、将转子本体100装于机床，顶夹主轴110两端设置的中心孔，找正中心轴线，根据s1确定的加工量，将第一锁紧件150的端面加工到位。
77.进一步地，第二锁紧件160的数量为两个，依次设于第二轴承组件140远离转子组件130的一端，如此，能够进一步有效地避免因第二锁紧件160在转动过程中发生松脱而造成的第二轴承组件140的位置偏移，动平衡状态更加稳定。
78.更进一步地，参见图5，第一锁紧件150设有可施加拧紧扭矩的作用孔151，该作用孔151的数量为两个，且沿第一锁紧件150中心轴线对称分布，使得整个转子本体100的重心能落于主轴110的中心轴线，从而基本消除了零件结构不对称而产生的初始动不平衡量。此外，本实施例通过设置作用孔151，使得用户更容易将第一锁紧件150拧紧于第一轴承组件120，安装方便、快捷。
79.值得注意的是，第二锁紧件160除螺纹旋向不同之外，其余结构应与第一锁紧件
150结构相近，对此，第二锁紧件160也应设有两个可施加拧紧扭矩的作用孔151，且两作用孔151沿第二锁紧件160中心轴线对称分布。
80.在实际生产中，上述所提到的作用孔151可为圆孔或矩形孔，也可改为任意形状的开槽，在此不作限制，均在本发明的保护范围之内。当然，若设置开槽以形成上述的作用孔151，那么，开槽应设于第一锁紧件150和第二锁紧件160相互远离的一侧。
81.具体地，参见图3及图6，转子组件130包括转子铁芯131、套设于转子铁芯131的屏蔽套132及分别固连于转子铁芯131两端的第一盖板133和第二盖板134。第一盖板133设于转子铁芯131朝向第一轴承组件120的一端，且朝向第一轴承组件120延伸有第一凸台1331。相对地，第二盖板134设于转子铁芯131朝向第二轴承组件140的一端，且朝向第二轴承组件140延伸有第二凸台1341。其中，第二凸台1341朝向第二轴承组件140的一端设有若干调试孔1342，若干调试孔1342环绕第二凸台1341均匀间隔设置。
82.本实施例中，参见图2及图3，通过设置第一凸台1331和第二凸台1341，使得用户能够通过削减该第一凸台1331和第二凸台1341来进行动平衡校准。相较于原有技术中通过增设配重块来进行动平衡校准，本专利采用的去重方式有效地降低了低振动屏蔽泵转子因增重而产生的湿态动不平衡量。其中，在操作空间允许的情况下，优先采用第一凸台1331端面和第二凸台1341端面去重的方法进行动平衡校准。
83.此外，参见图6，本专利中，通过在第二凸台1341上设置均匀间隔分布的调试孔1342，使得用户能够通过向调试孔1342加装螺钉配重来实现对低振动屏蔽泵的在线动平衡调试，从而进一步降低了低振动屏的低频振动。若调试孔1342的数量越多，那么，在线动平衡调试的调节精度也越高，所以，调试孔1342的数量一般不少于8个。
84.具体地，通过向调试孔1342加装螺钉配重来实现对低振动屏蔽泵的在线动平衡调试，具体可包括如下步骤：
85.s1、对第二盖板134的多个调试孔1342进行编号和标记，用同一个螺钉依次拧入不同编号的调试孔1342，并整机测试屏蔽泵的轴频振动；
86.s2、根据测试结果确定轴频振动最小时所对应的调试孔1342编号，并进行记录；
87.s3、在该调试孔1342处拧入不同长度的螺钉，并整机测试屏蔽泵的轴频振动；
88.s4、根据整机轴频振动测试结果，确定轴频振动最小时所对应的螺钉长度，将该螺钉拧入所记录的调试孔1342中，调试完成。
89.具体地，参见图3，第一轴承组件120包括第一推力盘121及设于第一推力盘121远离转子组件130一端的第一轴套122，及第二轴承组件140包括第二推力盘141及设于第二推力盘141远离转子组件130一端的第二轴套142。值得注意的是，第一推力盘121、第一轴套122和主轴110共同设有一用于容纳键300的第一安装工位，及第二推力盘141、第二轴套142及主轴110设有共同设有一用于容纳键300的第二安装工位。
90.本实施例中，通过在第一安装工位和第二安装工位内装设键300，使得第一轴承组件120和第二轴承组件140能够和主轴110同步转动，保证了低振动屏蔽泵转子在运转过程中的结构稳定。
91.具体地，第一推力盘121和第一轴套122设有第一开槽和第二开槽，第一开槽和第二开槽相连通，共同形成第一槽位。此时，主轴110对应第一槽位处设有第二槽位，第一槽位和第二槽位共同形成用于放置键300的第一安装工位。相对地，第二推力盘141和第二轴套
142设有第三开槽和第四开槽，第三开槽和第四开槽相连通，共同形成第三槽位。此时，主轴110对应第三槽位处设有第四槽位，第三槽位和第四槽位共同形成用于放置键300的第二安装工位。
92.值得注意的是，参见图3，第一推力盘121和第二推力盘141除第一开槽及第三开槽外，应均呈轴对称结构。相对地，第一轴套122和第二轴套142除第二开槽及第四开槽外，应均呈轴对称结构。
93.优选地，参见图2及图3，第一安装工位和第二安装工位沿主轴110中心轴线呈180度对置。原有技术中，常用的低振动屏蔽泵转子，其各个零部件之间均采用单键300连接，同时，为了加工方便，用于放置键300的安装工位一般都会设置在同一方向上。如此，容易导致低振动屏蔽泵转子因零部件结构不对称产生较大的初始动不平衡量。而本实施例中，第一安装工位和第二安装工位沿主轴110中心轴线呈180度对置，使得整个转子本体100的重心能落于转子本体100的轴心，从而有效地消除了原有技术中因结构不对称而产生的初始动不平衡量。
94.此外，原有技术中，还会在第一轴套122与主轴110之间，及第二轴套142与主轴110之间设置金属衬套603。但因为原有技术常用的第一轴套122和第二轴套142一般由碳化硅或石墨制成，与金属衬套603的膨胀系数不同，所以第一轴套122和金属衬套603之间，及第二轴套142和金属衬套603之间必须采用间隙配合，以防温度升高时，第一轴套122、第二轴套142及金属衬套603因受热膨胀的程度不同而损坏零件。但该设置在一定程度上影响第一轴套122与主轴110之间，及第二轴套142与主轴110之间的同轴度，产生初始动不平衡量。
95.对此，本实施例中，第一轴套122和第二轴套142均采用金属材料制成，无需额外设置金属衬套603，在一方面，有效地降低了轴套与轴装配的同轴度偏差；在另一方面，舍去了金属衬套603，使得第一轴套122和第二轴套142的外径能有所减小。如此，在相同的转速下，第一轴套122和第二轴套142外表面的线速度会相应地较小，从而降低了第一轴套122和第二轴套142的磨损，提高了其使用寿命。
96.具体地，第一轴套122和第二轴套142外表面均呈圆柱面，且第一轴套122和第二轴套142外表面两端均留有包边，包边中间则热喷涂碳化钨或其他耐磨涂层。
97.此时，第一轴套122与主轴110之间，及第二轴套142与主轴110之间可为过渡配合，在保证第一轴套122和第二轴套142可拆装更换的条件下，进一步提高了第一轴套122与主轴110之间，及第二轴套142与主轴110之间的同轴度，从而有效地降低了转子的初始动不平衡量。
98.更进一步地，参见图4，第一轴套122和第二轴套142内侧壁均设有至少一环形凸台170，以便于第一轴套122和第二轴套142能够更好地适应第一轴套122、第二轴套142及主轴110的热胀冷缩，在避免零件损坏的同时，保证了第一轴套122与主轴110之间，及第二轴套142与主轴110之间的同轴度，结构设置合理，且实用性强。
99.在一个具体实施例中，参见图3，叶轮200经一锁紧螺钉400固定于主轴110前端，该锁紧螺钉400的螺纹旋向应与第一锁紧件150的螺纹旋向相一致。此时，主轴110设有与锁紧螺钉400相适配的螺纹孔。其中，叶轮200和主轴110共同设有至少一用于容纳键300的第三安装工位。
100.本实施例中，通过在第三安装工位内装设键300，使得叶轮200和主轴110能够同步
转动，保证了低振动屏蔽泵转子在运转过程中的结构稳定。
101.优选地，参见图2及图3，第三安装工位的数量为两个，且沿主轴110中心轴线对称分布。原有技术中，常用的低振动屏蔽泵转子，其各个零部件之间均采用单键300连接，而本实施例中，叶轮200与主轴110采用对称的双键300进行连接，使得叶轮200的重心能落于主轴110的中心轴，从而有效地消除了原有技术中因结构不对称而产生的初始动不平衡量。
102.当然，在实际生产中，第三安装工位的数量还可为三个或四个，甚至更多，能环绕主轴110均匀间隔设置即可，在此不一一赘述，均在本发明的保护范围之内。
103.具体地，上述所有实施例中，键300和对应的安装工位均采用正常联结，区别于原有技术中常用的低振动屏蔽泵转子所采用的松联结，可在保证可拆装的前提下，有效地避免键300在拆装过程中零件与主轴110产生方位角度的变动，进而保证了本专利所提供的低振动屏蔽泵转子拆装前后其动平衡的一致性。
104.进一步地，叶轮200与主轴110为间隙配合，且配合间隙不大于0.01mm，在保证叶轮200与主轴110的同轴度的同时，还能满足叶轮200经常拆装的需求。
105.其中，锁紧螺钉400为内六角平圆头螺钉，且锁紧螺钉400和叶轮200之间设有呈轴对称结构的防松垫圈500，如din25201双叠自锁垫圈。本实施例通过设置防松垫圈500，可避免锁紧螺钉400在转动过程中发生松脱，保证了低振动屏蔽泵转子的稳定运行。此外，锁紧螺钉400和防松垫圈500均呈轴对称结构，在一方面，使得整个低振动屏蔽泵转子的重心位于主轴110中心轴，消除了该低振动屏蔽泵转子因零部件结构不对称而产生的较大的初始动不平衡量；在另一方面，避免了叶轮200内部流场因非对称结构而发生周期性扰动，进而消除了低振动屏蔽泵转子因叶轮200内部流场扰动所产生的低频水力振动。
106.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
107.应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。