大型雙吸式風機降重抗彎轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

488 編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng) 來源：鞍山鋼峰風機有限責任公司

2024-04-08 13:18:09

權(quán)利要求書： 1.一種大型雙吸式風機降重抗彎轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括葉輪、軸盤、主軸，其特征在于，所述軸盤內(nèi)圓周加工有空槽，空槽中周向均勻布置有加強筋；

所述空槽寬度=0.3L1～0.5L1，L1為軸盤軸向尺寸；

所述加強筋為與所述空槽凹形相適配的板條狀，所述加強筋的厚度37.5mm≤t5≤70mm；

所述加強筋的個數(shù)為n，5≤n≤8；

所述軸盤的軸向尺寸L1=1/3L0，L0為葉輪的軸向尺寸；

所述軸盤兩側(cè)的圓弧R1和R2與葉輪前盤加工圓弧所在圓進行同心擬合；

離心葉輪前盤加工圓弧所在圓曲率半徑為R0，葉輪進口直徑為D1，采用與前盤加工圓弧所在圓同心，半徑差值為0.5D1的圓弧擬合R1后加工光滑過度圓角R’，100≤R’≤300mm；采用與前盤加工圓弧所在圓同心，半徑差值為0.5D1的圓弧上擬合R2并加工圓角，R1=R0+0.5D1，R2=R0+0.5D1，300≤R0≤700mm；10≤R3≤50mm，R3為空槽處的加工圓角；

所述軸盤與主軸為鍵連接，所述軸盤的一側(cè)通過螺栓連接定位環(huán)，所述軸盤與定位環(huán)相互連接在主軸上的凸臺的兩側(cè)。

說明書：一種大型雙吸式風機降重抗彎轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及離心通風機領(lǐng)域，尤其涉及一種大型雙吸式風機降重抗彎轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。背景技術(shù)[0002] 眾所周知，雙吸式風機相比單吸式風機，流量系數(shù)Q更大，因此能夠提供相對單吸風機更大的氣體流量，特別適用于諸多大流量氣體需求的行業(yè)領(lǐng)域。[0003] 目前，行業(yè)內(nèi)的雙吸式離心風機均采用單軸雙支撐“F”型式布置，由于其具有兩個單獨的進氣箱及雙側(cè)吸氣的葉輪(相對單吸，葉輪變寬)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子的軸向尺寸變大，往往出現(xiàn)的情況是，風機機號越大，轉(zhuǎn)子的軸向尺寸越大。而大機號轉(zhuǎn)子的軸向尺寸變大就會產(chǎn)生諸如振動大，噪聲大等運行缺點。而更為普遍的情況，設(shè)備無法正常開機或運行非正常停機，影響生產(chǎn)。這是因為，假設(shè)主軸的抗彎截面模量一定，主軸(雙支撐結(jié)構(gòu))的跨距越短，葉輪重量越輕，主軸彎曲產(chǎn)生的靜撓度就越小，轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時的不平衡量就越小，轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速就越大，轉(zhuǎn)子運行的穩(wěn)定性越好。顯然，雙吸式大流量的風機結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子軸向尺寸變大與轉(zhuǎn)子運行穩(wěn)定性是相互矛盾的兩個方面。[0004] 那么，在轉(zhuǎn)子軸向尺寸一定的情況下，只有進行葉輪的降重、主軸的抗彎設(shè)計，才能有效的解決轉(zhuǎn)子運行穩(wěn)定性問題。一方面，葉輪的減重設(shè)計不但可以減小主軸因彎曲產(chǎn)2

生的靜撓度提高轉(zhuǎn)子運行的穩(wěn)定性，還可以使轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)力矩GD隨之減小，降低啟動電機的功率和縮短風機的啟動時間，這對大型風機來說是極為重要的。然而，葉輪的疲勞強度、風機性能、材料成型、焊接工藝及制造成本大幅限制了葉輪降重設(shè)計效能；另一方面，主軸的抗彎設(shè)計與主軸的抗彎模量息息相關(guān)，抗彎模量越大意味著主軸的圓截面直徑越大，主軸

2

的圓截面直徑越大導(dǎo)致主軸和轉(zhuǎn)子越重，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)力矩GD隨之變大，所以，主軸結(jié)構(gòu)本身的抗彎設(shè)計也受到掣肘。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種大型雙吸式風機降重抗彎轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，在不改變原有風機主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提下，通過降重、抗彎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計，解決了上面贅述的技術(shù)難點，平衡了大型雙吸式風機轉(zhuǎn)子軸向尺寸變大和轉(zhuǎn)子安全可靠運行的兩個方面矛盾。[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：[0007] 一種大型雙吸式風機降重抗彎轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括葉輪、軸盤、主軸，所述軸盤內(nèi)圓周加工有空槽，空槽中周向均勻布置有加強筋。[0008] 所述空槽寬度＝0.3L1～0.5L1，L1為軸盤軸向尺寸。[0009] 所述加強筋為與所述空槽凹形相適配的板條狀，所述加強筋的厚度37.5mm≤t5≤70mm。

[0010] 所述加強筋的個數(shù)為n，5≤n≤8。[0011] 所述軸盤的軸向尺寸L1，0.3L0≤L1≤0.5L0，L0為葉輪的軸向尺寸。優(yōu)選，軸盤的軸向尺寸L1＝1/3L0。[0012] 所述軸盤兩側(cè)的圓弧R1和R2與葉輪前盤加工圓弧所在圓(曲率半徑為R0)進行同心擬合。[0013] 所述軸盤與主軸為鍵連接，所述軸盤的一側(cè)通過螺栓連接定位環(huán)，所述軸盤與定位環(huán)相互連接在主軸上的凸臺的兩側(cè)。[0014] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：[0015] 1)本發(fā)明采用內(nèi)部鏤空的軸盤設(shè)計，達到對大型雙吸式離心風機降重的目的。[0016] 2)軸盤的軸向尺寸＝1/3葉輪的軸向尺寸，該設(shè)計可以使葉輪的重量均勻的分散在主軸上，提高風機轉(zhuǎn)子的剛度和抗彎能力。[0017] 3)軸盤圓弧R1和R2采用與離心葉輪前盤加工所在圓(曲率半徑R0)同心擬合的設(shè)計方法，減少流道損失，實現(xiàn)流道內(nèi)的流線入口處等截徑90°弧度光滑轉(zhuǎn)向。[0018] 4)本發(fā)明設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)緊湊，方便拆卸、易于更換、安全可靠。附圖說明[0019] 圖1是本發(fā)明大型雙吸式風機降重抗彎轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的主剖視圖。[0020] 圖2是本發(fā)明的內(nèi)部鏤空的軸盤的結(jié)構(gòu)主視圖。[0021] 圖3是本發(fā)明的內(nèi)部鏤空的軸盤的結(jié)構(gòu)側(cè)剖視圖。[0022] 圖4是本發(fā)明的軸盤圓弧R1、R2的流道擬合及計算的主視圖。[0023] 圖5是定位環(huán)的結(jié)構(gòu)主剖視圖。[0024] 圖6是本發(fā)明中的不等厚中盤的結(jié)構(gòu)主視圖。[0025] 圖7是本發(fā)明中的不等厚中盤的剖視圖。[0026] 圖中：1?葉輪、2?主軸、21?平鍵Ⅰ、22?凸臺、23?平鍵Ⅱ、3?軸盤、31?鍵槽、4?定位環(huán)、5?葉輪與軸盤連接螺栓、6?螺母、7?軸盤與定位環(huán)連接螺栓、8?主聯(lián)軸器、9?加強筋、10?不等厚中盤、11?前盤、12?葉片、13?空槽。具體實施方式[0027] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做詳細說明，但本發(fā)明的實施范圍不僅僅限于下述的實施例。[0028] 見圖1?圖7，一種大型雙吸式風機降重抗彎轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括葉輪1、軸盤3、主軸2，所述軸盤3內(nèi)圓周加工有空槽13，空槽13中周向均勻布置有加強筋9。[0029] 所述空槽13寬度＝0.3L1～0.5L1，L1為軸盤3軸向尺寸，優(yōu)選空槽13寬度＝1/3L1。[0030] 所述加強筋9為與所述空槽13凹形相適配的板條狀，所述加強筋9的厚度37.5mm≤t5≤70mm。加強筋9的軸向尺寸＝1/3L1，同于空槽寬度。[0031] 所述加強筋9的個數(shù)為n，5≤n≤8。[0032] 所述軸盤3的軸向尺寸L1，0.3L0≤L1≤0.5L0，L0為葉輪的軸向尺寸。優(yōu)選，軸盤3的軸向尺寸L1＝1/3L0。[0033] 所述軸盤3兩側(cè)的圓弧R1和R2與前盤11加工圓弧所在圓(曲率半徑為R0)進行同心擬合。[0034] 所述軸盤3與主軸2為鍵(平鍵Ⅰ21)連接，所述軸盤3的一側(cè)通過螺栓連接定位環(huán)4，所述軸盤3與定位環(huán)4相互連接在主軸2上的凸臺22的兩側(cè)。[0035] 見圖1、圖6、圖7，離心葉輪1包括前盤11、葉片12、不等厚中盤10，葉輪1的前盤11、葉片12分別通過焊接方式固定在不等厚中盤10上。見圖6、圖7，不等厚中盤10采用中間厚邊緣薄的圓盤結(jié)構(gòu)，薄板的厚度為t(25≤t≤35,mm)，厚板的厚度1.5t≤t1≤2t，優(yōu)選t1＝1.66t；不等厚中盤10薄板的外徑為D0，厚板的外徑為D3，不等厚中盤10在直徑為D4、D5的圓周方向上均勻設(shè)置多個圓孔。葉輪進口直徑(也稱葉輪內(nèi)徑)為D1(15≤D1≤25.5,dm)，出口直徑(也稱葉輪外徑)為D2(25≤D2≤35,dm)，有D2≤D0≤1.1D2，優(yōu)選D0＝1.01D2，0.5D2≤D3≤

0.65D2，優(yōu)選D3＝0.54D2，0.45D2≤D4≤0.6D2，優(yōu)選D4＝0.47D2，0.4D2≤D5≤0.55D2，優(yōu)選D5＝

0.43D2。

[0036] 見圖1?圖3，軸盤3內(nèi)部采用鏤空加強筋結(jié)構(gòu)，減輕了轉(zhuǎn)子的重量，降低了轉(zhuǎn)子的飛輪矩(回轉(zhuǎn)力矩)，同時，也減小了大尺寸葉輪1及軸盤3整體對主軸2的最大彎矩。[0037] 葉輪1寬度(軸向長度)為L0，0.6≤L0/D2≤0.72，“鏤空”軸盤3的軸向尺寸為L1，0.3L0≤L1≤0.5L0，優(yōu)選L1＝1/3L0，實現(xiàn)大尺寸葉輪對主軸的載荷沿主軸軸向均勻分布的防彎設(shè)計，從而實現(xiàn)減小轉(zhuǎn)子靜撓度的目的。

[0038] 軸盤3內(nèi)部有周向空槽13，空槽最大直徑為D8，空槽中圓周方向上均勻設(shè)置有n個加強筋9，5≤n≤8。加強筋9的厚度尺寸t5，1.5t≤t5≤2t，優(yōu)選t5＝1.5t，加強筋9(空槽13)的軸向尺寸為1/3L1。軸盤3在直徑為D6的圓周方向上還均勻設(shè)置有多個螺紋孔。軸盤3還設(shè)置有兩處尺寸一致的鍵槽31，此鍵槽31軸向尺寸為1/3L1，厚度尺寸b及深度尺寸h按國家標準鍵槽之規(guī)定，主軸相同位置也設(shè)置有鍵槽，鍵槽尺寸設(shè)計按與鍵槽31相配合的平鍵21的公差尺寸，同樣，優(yōu)選國家標準鍵槽尺寸規(guī)格。軸盤3所在的徑向尺寸為D10的軸肩面穿過葉輪不等厚中盤內(nèi)孔，通過葉輪與軸盤連接螺栓5和螺母6將軸盤3與離心葉輪1連接一體。主軸2穿過軸盤3及離心葉輪1，移動主軸2直到軸盤3的端面頂住主軸2的凸臺22上的軸肩面，無法軸向串動，主軸的兩支撐端分別位于葉輪1的兩側(cè)。軸盤3與主軸2通過平鍵21周向固定。[0039] 軸盤3尺寸2t≤t2≤2.5t，優(yōu)選t2＝2t；2t≤t3≤3t，優(yōu)選t3＝2.33t；3t≤t4≤4t，優(yōu)選t4＝3.3t；0.24D2≤D6≤0.3D2，優(yōu)選D6＝0.24D2；D7為加強筋的內(nèi)圓周尺寸，0.22D2≤D7≤0.28D2，優(yōu)選D7＝0.25D2；D8為加強筋的外圓周尺寸，0.28D2≤D8≤0.34D2，優(yōu)選D8＝0.31D2；

0.5D2≤D9≤0.6D2，優(yōu)選D9＝0.52D2；0.35D2≤D10≤0.48D2，優(yōu)選D10＝0.38D2；0.25D2≤D11≤

0.35D2，優(yōu)選D11＝0.28D2。

[0040] 見圖4，軸盤3圓弧R1和R2采用與離心葉輪前盤加工圓弧所在圓(曲率半徑為R0)同心擬合的設(shè)計方法，減少流道損失，實現(xiàn)流道內(nèi)的流線入口處等截徑90°弧度光滑轉(zhuǎn)向。采用與前盤加工圓弧所在圓(曲率半徑為R0)同心，半徑差值為0.5D1的圓弧擬合R1后加工光滑過度圓角R’，(100≤R’≤300,mm)。同理，采用與前盤加工圓弧所在圓(曲率半徑為R0)同心，半徑差值為0.5D1的圓弧上擬合R2并加工圓角，R1＝R0+0.5D1，R2＝R0+0.5D1,300≤R0≤700mm,R0的圓心坐標(x,y)。另，10≤R3≤50,mm(R3為空槽處的加工圓角)。

[0041] 見圖5，定位環(huán)4在直徑為D6的圓周方向上均勻設(shè)置多個圓孔，定位環(huán)4穿過主軸2，移動定位環(huán)4直到定位環(huán)4的內(nèi)環(huán)面頂住主軸2的凸臺22上的軸肩面，無法軸向串動。軸盤與定位環(huán)連接螺栓7穿過定位環(huán)4上的圓孔旋入軸盤3設(shè)置的螺紋孔中，將定位環(huán)4與軸盤3連接在一起，并通過主軸2上的凸臺22將定位環(huán)4與軸盤3軸向固定；主軸聯(lián)軸器8通過平鍵Ⅱ23與主軸2安裝到位。