一种高速轻质叶轮及转子制造技术

本发明专利技术公开了一种高速轻质叶轮及转子，属于叶轮机械的技术领域。其包括第一分体和第二分体，所述第一分体包括第一轮毂、第一轮盘和第一叶片，所述第二分体包括第二轮毂、第二轮盘和第二叶片，所述第一轮盘和第二轮盘沿轴向的两端分别为顶端面和底端面，所述顶端面的半径小于底端面，所述第一轮盘的顶端面与第二轮盘的底端面外径一致，所述第一轮盘的顶端面处的第一叶片与第二轮盘的底端面处的第二叶片对应衔接。本发明专利技术具有改善叶轮应力集中的情况，满足转子动力学，实现其在高温环境下高速运行。运行。运行。

【技术实现步骤摘要】
一种高速轻质叶轮及转子


[0001]本专利技术涉及一种高速轻质叶轮及转子，属于叶轮机械的


技术介绍

[0002]随着现代透平机械的发展，气浮轴承和电磁轴承的投入使用，透平机械有了能达到高转速的前提条件，用户也对效率提出更高要求。目前，为达到用户要求，气动设计处理后存在转速高、叶轮尺寸大的问题，尤其在涡轮发电等热能回收利用的项目中，还存在高温环境这一运行条件，这就导致叶轮在高温高转速的条件下，其强度及转子动力学没法满足要求，或者说，在达到高效率的前提下，叶轮的尺寸、转速及温度难以达到统一，呈现此消彼长的状态。特别是在高温条件下，叶轮采用的高温合金材料密度大、重量重，较大的自重会导致其在转动中受到的应力增大，超出材料的许用应力，要解决这一问题，需要对叶轮进行减重以降低应力集中，但减重会导致叶轮的结构变弱，对应的叶轮强度也受到影响，本来就难以承受其所受到应力的强度进一步受到削弱，难以实现叶轮在尺寸、转速和温度上的兼顾。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高速轻质叶轮及转子。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高速轻质叶轮，包括第一分体和第二分体，所述第一分体包括第一轮毂、第一轮盘和第一叶片，所述第二分体包括第二轮毂、第二轮盘和第二叶片，所述第一轮盘和第二轮盘沿轴向的两端分别为顶端面和底端面，所述顶端面的半径小于底端面，所述第一轮盘的顶端面与第二轮盘的底端面外径一致，所述第一轮盘的顶端面处的第一叶片与第二轮盘的底端面处的第二叶片对应衔接。
[0005]进一步的，所述第一轮毂沿其轴向的长度与第二轮毂沿其轴向长度的比值为1：1～3。
[0006]进一步的，所述第一轮毂沿其轴向的长度不小于5mm。
[0007]进一步的，所述第一轮盘和第二轮盘上均开设有的减重槽，所述第一轮盘开设于顶端面上的减重槽与第二轮盘开设于底端面上的减重槽位置对应。
[0008]进一步的，所述第一轮盘底端面和第二轮盘的顶端面上均开设有减重槽，所述减重槽的中心偏向第一轮盘或第二轮盘的外周。
[0009]进一步的，所述第一轮盘上的减重槽侧壁为双曲面或半椭球面。
[0010]进一步的，所述第一轮盘上的减重槽沿轴向的厚度为2～10mm。
[0011]进一步的，所述第二轮盘底端面上的减重槽包括朝向第二轮毂的第一侧面和朝向第二叶片的第二侧面，所述第二侧面或第二侧面的切线与第二轮盘底端面的夹角不大于第二叶片的叶底轮廓线与第二轮盘底端面的夹角。
[0012]进一步的，所述第一叶片朝向第一轮盘顶端面一端的端面与叶顶型线的夹角不超过90
°
。
[0013]本专利技术的另一个目的是提供一种转子，包括主轴和如上述的叶轮，所述主轴上套设有用于固定叶轮的螺母。
[0014]本专利技术的有益效果是：1）通过将叶轮主体分为第一分体和第二分体，分散和降低叶轮的整体质量，第一分体和第二分体在其旋转过程中，主要受自身旋转离心力的影响，在旋转离心力作用下，在第一分体和第二分体截面上均产生拉伸应力和弯曲应力，两者综合形成最终受到的综合应力。其中，弯曲应力使得第一分体和第二分体的外圆环受拉，内圆环受压，导致整个截面上受到的应力并不均匀，最大的切向应力产生在第一分体和第二分体的内径处，即轮毂的内侧。在将叶轮主体分体为两部分后，第一分体和第二分体各自受到的离心力相应减小，从而实现对其受到应力的降低，从而在满足转子动力学的前提下，大大改善叶轮的应力集中情况。
[0015]2）通过在第一分体和第二分体上靠近轮盘外周方向上进行减重，使第一分体和第二分体的重心向其中心移动，这样在不改变转速的情况下，其平均直径降低，进而第一分体和第二分体的圆周速度得以降低，故其所受的切向应力也相应减小，达到降低应力的目的，也有利于降低了减重对叶轮强度的影响。
[0016]3）通过将叶轮安装在主轴上，并通过在叶轮的端头设置螺母实现对第一分体和第二分体的固定，使第一分体的顶端面对应紧贴在第二分体的底端面上，利用第一分体和第二分体相对主轴的过盈量以及端头螺母的压紧，实现对叶轮的定位，使第一分体和第二分体在主轴上作为一个整体同步转动。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例一的结构示意图。
[0018]图2为本专利技术实施例一第一分体的结构示意图。
[0019]图3为本专利技术实施例二的结构示意图。
[0020]图4为本专利技术对比例一的剖面应力图。
[0021]图5为本专利技术对比例一的底端面应力图。
[0022]图6为本专利技术对比例二的剖面应力图。
[0023]图7为本专利技术对比例二的底端面应力图。
[0024]图8为本专利技术实施例一第一分体的剖面应力图。
[0025]图9为本专利技术实施例一第一分体的底端面应力图。
[0026]图10为本专利技术实施例一第二分体的剖面应力图。
[0027]图11为本专利技术实施例一第二分体的底端面应力图。
[0028]图12为本专利技术实施例一第二分体顶端面及第二叶片应力图。
[0029]图中，1、第一分体；11、第一轮毂；12、第一轮盘；13、第一叶片；2、第二分体；21、第二轮毂；22、第二轮盘；23、第二叶片；3、顶端面；4、底端面；5、减重槽；6、主轴；7、螺母。
具体实施方式
[0030]下面将结合实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域
技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]实施例一如图1和图2所示，本实施例提供一种技术方案：一种高速轻质叶轮，包括第一分体1和第二分体2，其中，第一分体1包括第一轮毂11、第一轮盘12和第一叶片13，第一轮毂11、第一轮盘12和第一叶片13可一体成型，第二分体2包括第二轮毂21、第二轮盘22和第二叶片23，第二轮毂21、第二轮盘22和第二叶片23也可一体成型。其中，第一轮盘12和第二轮盘22的结构呈类圆台形，第一叶片13和第二叶片23分别设置在第一轮盘12和第二轮盘22的外周曲面上，第一轮盘12和第二轮盘22沿轴向的两端分别为顶端面3和底端面4，顶端面3的半径小于底端面4，即第一轮盘12和第二轮盘22的顶端面3为较小端面，底端面4为较大端面，且第一轮盘12的顶端面3与第二轮盘22的底端面4外径一致，在使用时，将第一轮盘12的顶端面3与第二轮盘22的底端面4抵接，使第一分体1和第二分体2组合形成叶轮结构。同时，第一轮盘12的顶端面3处的第一叶片13与第二轮盘22的底端面4处的第二叶片23对应衔接，即第一分体1与第二分体2组合后，第一叶片13与第二叶片23能够组成一个整体。
[0032]如图1和图2所示，为了确保第一分体1和第二分体2的强度及对叶轮所受应力的分散，本实施例第一轮毂11沿其轴向的长度与第二轮毂21沿其轴向长度的比值为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速轻质叶轮，其特征在于：包括第一分体(1)和第二分体(2)，所述第一分体(1)包括第一轮毂(11)、第一轮盘(12)和第一叶片(13)，所述第二分体(2)包括第二轮毂(21)、第二轮盘(22)和第二叶片(23)，所述第一轮盘(12)和第二轮盘(22)沿轴向的两端分别为顶端面(3)和底端面(4)，所述顶端面(3)的半径小于底端面(4)，所述第一轮盘(12)的顶端面(3)与第二轮盘(22)的底端面(4)外径一致，所述第一轮盘(12)的顶端面(3)处的第一叶片(13)与第二轮盘(22)的底端面(4)处的第二叶片(23)对应衔接。2.根据权利要求1所述的一种高速轻质叶轮，其特征在于：所述第一轮毂(11)沿其轴向的长度与第二轮毂(21)沿其轴向长度的比值为1：1～3。3.根据权利要求1所述的一种高速轻质叶轮，其特征在于：所述第一轮毂(11)沿其轴向的长度不小于5mm。4.根据权利要求1所述的一种高速轻质叶轮，其特征在于：所述第一轮盘(12)和第二轮盘(22)上均开设有的减重槽(5)，所述第一轮盘(12)开设于顶端面(3)上的减重槽(5)与第二轮盘(22)开设于底端面(4)上的减重槽(5)位置对应。5.根据权利要求4所述的一种高速轻质叶轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：代中燕，张学锋，李清林，钟明桥，孙逍遥，汪小堪，
申请(专利权)人：势加透博成都科技有限公司，
类型：发明
国别省市：