一种新型超高速联轴器的制作方法

本发明涉及高速旋转机械技术领域，尤其是涉及一种新型超高速联轴器。

背景技术：

高速联轴器在实际使用过程中，一般是将两个传动部件连接在一起，弥补系统中存在的结构形变和偏差等行为，实现部件间的动力工艺与运转。在旋转机械中广泛应用，如：燃气轮机、涡轮发电机、某些压缩机等动力设备。

对于高速(如：25,000rpm以下)设备，现有常用的联轴器有膜片式联轴器和波纹管联轴器。然而随着转速的提高(25,000rpm以上)，设备对转子动平衡和转子振动要求不断增加。

联轴器连接于转子上，联轴器的生产误差或装配误差易造成转子转动时产生不平衡量，各微段的质心不严格处于回转轴线上)，不平衡量会引起转子的横向振动，并使转子受到不必要的动载荷，这不利于转子正常运转。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：膜片式联轴器主要是刚性结构由于其自身的动平衡和振动模态无法满足高速要求，鲜有用于超高速设备。波纹管式联轴器由于其自身是弹簧结构对于弥补高速状态下的轴向、径向和角向误差有很好的作用；但是其成本高，另外超高速(80,000rpm以上)工况下其弹簧结构变形存在的动平衡问题、阻尼小等问题，也制约了其应用。尤其是对于超高速设备：如微型燃气轮机、小型涡轮发动机和空气箔片轴承支承的某些设备(如：超临界co2发电系统)，其速度高(最高可达100,000rpm以上)，动平衡要求高、抗振要求高，对于此工况下能满足要求的联轴器现有市场基本是一片空白。

且上述膜片式联轴器和波纹管式联轴器均为一个整体，与转子连接高速运转时普遍存在动平衡问题、阻尼小问题，现有的联轴器难以适应超高速工况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型超高速联轴器，以解决现有技术中存在的超高转速下联轴器易存在动平衡问题、且阻尼小，影响使用；本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种新型超高速联轴器，包括箔片盘，所述箔片盘内存在有沿其径向设置的箔片组；

所述箔片盘的数量为两个，其包括用于与第一转子轴可拆卸连接的第一箔片盘和用于与第二转子轴可拆卸连接的第二箔片盘，所述第一箔片盘和所述第二箔片之间可拆卸连接有用于传递力矩的拉杆部；或，

所述箔片盘的数量为一个，所述箔片盘与其中一转子轴的端部一体成型，且与另一转子轴可拆卸连接。

优选的，所述拉杆部与所述第一箔片盘和所述第二箔片盘同轴设置。

优选的，所述箔片盘的数量为两个时，两个所述箔片盘的结构均相同，其包括：

同轴设置并相连接的外环和内环，所述箔片组连接并固定于所述外环和所述内环上；

所述外环上设置有用于与转子轴可拆卸连接的锁紧孔位；

所述内环和/或所述外环上设置有沿其轴向设置的销钉以用于传递力矩。

优选的，所述拉杆部的两端均连接有锁紧螺栓以将所述拉杆部的两端固定于所述第一箔片盘和所述第二箔片盘的所述内环上。

优选的，所述箔片盘为一环状且所述箔片盘与其中一转子轴的端部一体成型且两者同轴设置；

所述箔片盘上设置有与另一转子轴连接的锁紧孔位。

优选的，所述箔片组的长度等于所述箔片盘的外径。

优选的，所述箔片组中箔片的数量为多个。

优选的，所述箔片组的相邻两箔片之间设置有耐磨涂层以增加箔片变形时的库仑摩擦力。

优选的，所述箔片组的箔片为片状结构或波形结构。

优选的，所述箔片组的相邻两箔片之间设置有弹性垫片和/或金属丝网。

本发明提供的一种新型超高速联轴器，与现有技术相比，具有如下有益效果：箔片盘中的箔片组沿其径向设置，由于其自身厚度很薄，具有很高的韧性，因此在超高速联轴器中极大的提高了其传动过程中的阻尼性能；上述联轴器中包含的两种结构，至少一个箔片盘能与其中一转轴可拆卸连接，使得箔片盘在与相应转子安装前能够通过预安装做好动平衡处理，确保动平衡精度等级，减少联轴器在运转时的动平衡问题；

且其中一种结构中的第一箔片盘、拉杆部和第二箔片盘将设备转子系统分为三段，中间联轴器箔片盘支承唯一部件——拉杆部，为简单的刚性转子结构，提升了联轴器的柔性，避免了联轴器振动模态对设备转子系统的影响。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。

图1为本发明新型超高速联轴器第一种实施例的剖面结构示意图；

图2为箔片盘第一种实施例的剖面结构示意图；

图3为箔片盘第一种实施例的侧视图；

图4为箔片盘与转子轴连接结构示意图；

图5为箔片第一种实施例的结构示意图；

图6为箔片第二种实施例的结构示意图；

图7为箔片第三种实施例的结构示意图；

图8为本发明新型超高速联轴器第二种实施例的剖面结构示意图；

图9为本发明新型超高速联轴器第二种实施例的立体结构示意图。

图中：1、第一箔片盘；2、拉杆部；3、第二箔片盘；4、转子轴；5、一体转子轴；6、一体式箔片盘；10、箔片组；

11、外环；12、第一压盘圆环；13、第一销钉；14、第一螺钉；15、内环；16、第二压盘圆环；17、第二销钉；18、第二螺钉；21、左锁紧螺栓；23、右锁紧螺栓；41、锁紧孔位；101、第一箔片；102、第二箔片；103、耐磨涂层；104、第一波形箔片；105、第二波形箔片；107、弹性垫片；108、金属丝网。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提供了一种新型超高速联轴器，包括箔片盘，其中，箔片盘的结构可参见图1、图2及图8所示，箔片盘内存在有沿其径向设置的箔片组；箔片组内的箔片质薄且具有很好的柔韧性，能够增强联轴器运转时的阻尼性能。

在本发明中提供了两种实施例的超高速联轴器，具体如下：

实施例1，

本实施例中的超高速联轴器，参见图1-图4所示，图1为本发明新型超高速联轴器第一种实施例的剖面结构示意图；图2为箔片盘第一种实施例的剖面结构示意图；图3为箔片盘第一种实施例的侧视图；图4为箔片盘与转子轴连接结构示意图；

该联轴器具有上述结构的箔片盘，且箔片盘的数量为两个，其包括用于与第一转子轴可拆卸连接的第一箔片盘1和用于与第二转子轴可拆卸连接的第二箔片盘3，第一箔片盘1和第二箔片之间可拆卸连接有用于传递力矩的拉杆部2，如图1中所示。

具体的，参见图1，第一箔片盘1与中间拉杆部2通过左锁紧螺栓21紧固、第二箔片盘3与中间拉杆部2通过右锁紧螺栓23紧固。

由于上述两个箔片盘均与两个转子轴可拆卸连接，且两个箔片盘与拉杆部2可拆卸连接，因此在对该超高速联轴器进行安装前，可进行预安装以便于提前进行动平衡处理。

两个高速转子，根据高速设备相关要求，对转子残余不平衡有严格标准，在两个转子做动平衡过程中，将第一箔片盘1和第二箔片盘3分别安装在第一转子轴和第二转子轴上，分别对其做动平衡处理，使带有相应箔片盘的转子均满足动平衡等级要求。另外，对拉杆部2单独做动平衡处理，使其满足动平衡要求。通过对上述三部分分别进行动平衡处理，使得联轴器能够大大减小在高度运转时的动平衡问题；经过此种动平衡处理方案，联轴器连接的两段转子轴和拉杆部2均满足动平衡要求，两个转子(转子轴)与联轴器中的拉杆部2形成了通过箔片组10柔性连接的三段转子。

为了联轴高速运转时候的动平衡，作为可选地实施方式，拉杆部2与第一箔片盘1和第二箔片盘3同轴设置。

其中，第一箔片盘1和第二箔片盘3分别与第一转子轴和第二转子轴相连接，箔片组10支承起中间拉杆部2，形成三段转子轴结构(将拉杆部2视为转子轴)。

其中，联轴器结构的中间拉杆的被两端弹性箔片组10支承起来。因此联轴器的振动模态完全决定于中间拉杆部2。而拉杆部2设计成刚性，其弯曲模态比较高，高于转子的工作转速，另外由于联轴器弹性支承的部件数量少且只有唯一的一个拉杆部2，其模态简单，从而避免了联轴器的振动模态影响到连接的转子系统。

作为可选地实施方式，参见图1和图4所示，箔片盘的数量为两个时，两个箔片盘的结构均相同，其包括：

同轴设置并相连接的外环11和内环15，箔片组10连接并固定于外环11和内环15上；

外环11上设置有用于与转子轴4可拆卸连接的锁紧孔位41(如图4所示)；

内环15和/或外环11上设置有沿其轴向设置的销钉以用于传递力矩(如图1所示)。

作为可选地实施方式，参见图1所示，为了便于拉杆部2与两端的箔片盘可拆卸连接，拉杆部2的两端均连接有锁紧螺栓以将拉杆部2的两端固定于第一箔片盘1和第二箔片盘3的内环15上。

参见图1所示，具体的，箔片盘的核心部件箔片组10被外环11和内环15与第一压盘圆环12和第二压盘圆环16通过第一螺钉14和第二螺钉18紧固在一起，内外圆环中间均设有传递力矩用的第一销钉13和第二销钉17，且上述销钉的数量可设置多个并沿箔片盘的径向布置。

紧固后的第一箔片盘1、第二箔片盘3，将箔片组10与内环15、外环11形成一体。

本实施例的超高速联轴器，在进行安装时可根据以下步骤操作：

1、联轴器在安装之前需要与安装的相应转子预先安装在一起，第一箔片盘1与第一转子轴相连，第二箔片盘3与第二转子轴相连，第一箔片盘1和第二箔片盘3上均设置有锁紧孔位41，锁紧孔位41内可设置螺钉将箔片盘和相应转子紧固。

2、转子轴4做动平衡处理过程需要与第一箔片盘1或者第二箔片盘3连接在一起，最终形成箔片盘与相应转子轴4动平衡成一体结构(如图4所示)。

3、做完动平衡处理之后拆卸锁紧孔位41内的螺钉，将第一箔片盘1、第二箔片盘3和拉杆部2通过左锁紧螺栓21和右锁紧螺栓23紧固在一起。紧固后的联轴器整体再根据动平衡处理的安装固定位置和对应顺序将联轴器紧固在转子上。

实施例2

本实施例中的超高速联轴器，参见图8、图9所示，图8为本发明新型超高速联轴器第二种实施例的剖面结构示意图；图9为本发明新型超高速联轴器第二种实施例的立体结构示意图。

该联轴器同样包括上述箔片盘，该实施例中的联轴器由于同样具备上述箔片盘，故具有阻尼性能好的优点。

与实施例1不同的是，本实施例中的联轴器中，箔片盘的数量为一个，箔片盘为与其中一转子轴的端部一体成型的一体式箔片盘6，且与另一转子轴可拆卸连接。

其中，一个箔片盘可以与相应一端转子轴设计成一体式结构，如图8所示，一体转子轴5的端部与一体式箔片盘6一体成型，由于一体成型的结构，同样能够缓解联轴器在高速运转中的动平衡较差的问题。同样，该一体式箔片盘6可通过锁紧螺栓等与另一转子轴4可拆卸连接。

在该实施例中，箔片盘的结构也可以进行简化设计，如图8所示，该箔片盘为一环状，且箔片盘与其中一转子轴的端部一体成型且两者同轴设置；箔片盘上设置有与另一转子轴连接的锁紧孔位。

实施例3

除此之外，为了进一步提高两实施例中联轴器的阻尼性能，本实施例中对箔片组10进行了改进。

为了尽可能提高箔片盘的阻尼性能，作为可选地实施方式，参见图1和图2所示，箔片组10的长度等于箔片盘的外径。

作为可选地实施方式，箔片组10中箔片的数量为多个。其中箔片层数n可以根据应用工况的不同设计成不同的数量。

作为可选地实施方式，箔片组10的相邻两箔片之间设置有耐磨涂层103以增加箔片变形时的库仑摩擦力。

箔片结构相邻第一箔片101和第二箔片102之间增加镀层材料耐磨涂层103，可增加箔片变形时的库仑摩擦力。

作为可选地实施方式，箔片组10的箔片为片状结构(如图1、图2、图5所示)或波形结构(如图6所示)。如图6所示，第一波形箔片104和第二波形箔片105对称设置。

其中，波形结构的箔片可以增加箔片组10的弹性，从而提高联轴器高速状态下的轴向、径向和角向的公差补偿作用。

作为可选地实施方式，箔片组10的相邻两箔片之间设置有弹性垫片107和/或金属丝网108以增加箔片盘的阻尼特性。

本实施例中，其中连接两个转子轴和联轴器拉杆部2的箔片组10可以设计成片状结构，在两相邻的箔片之间通过喷涂阻尼性涂层增加箔片之间的库仑摩擦力，以此增加联轴器工作中的阻尼特性。也可以通过设计箔片之间和增加阻尼原件来提高箔片组10的弹性支撑性能和阻尼特性。

本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：

1、联轴器的第一种实施例中，该新型超高速联轴器包括第一箔片盘、第二箔片盘和中间拉杆部，首先为超高速设备提供了一种联轴传动方案；(实施例1)

2、通过分别将两箔片盘与相应转子安装前做好动平衡处理的方案确保动平衡精度等级；

3、通过设计联轴器的弹性箔片结构，增加箔片间库仑摩擦力和增加阻尼材料的方案提升联轴器联轴传动过程中的阻尼特性；

4、联轴器的第一种实施例中，通过中间弹性箔片结构将设备转子系统分为三段，中间联轴器箔片支承唯一部件——拉杆部，设计成简单的刚性转子结构，提升了联轴器的柔性和避免了联轴器振动模态对设备转子系统的影响。

在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。