【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空航天，尤其涉及一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置。
技术介绍
1、随着航天活动大量增加，航天发射数量快速增长，廉价、快速、可重复使用的飞行器已成为迫切需求，因此，大范围变推力、可重复使用发动机成为各国研制的新方向。发动机变推力意味着涡轮大范围变工况，从而带来轴向力变化、方向改变的问题，因此解决转子轴向力自平衡成为关键技术之一。同时为了避免变工况时过转子临界转速带来振动大的问题，还需要突破高转速刚性转子设计。
2、目前，国内液体火箭发动机涡轮泵均采用单间隙平衡活塞、成对轴承结构实现转子的移动，进而调整轴向力，双轴承复杂，轴向尺寸较长，导致转子临界转速低，无法实现刚性转子设计；另外，单间隙平衡活塞轴向调节范围小，灵敏度低，无法满足高频率大范围变工况的需求。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术提出一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，是为了解决大范围变工况涡轮泵转子结构复杂、轴系尺寸长、轴向力调节灵敏度低以及轴承冷却介质泄漏量大的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是：一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，包括螺杆、诱导轮、压紧螺母、轴、离心轮、平衡活塞、挡板、环座、壳体、轴承、液封轮、压板、轴套、涡轮盘及大螺母；
3、轴承分别安装在轴的轴肩两侧，轴承装在壳体中心孔两端的安装槽内；离心轮通过轴肩一侧的离心轮安装花键安装在轴上，离心轮和轴承靠压紧螺母压紧；挡板位于离心轮和壳体之间，安装在壳体一端；环座位
4、进一步的，所述轴一端开有螺杆安装孔，螺杆安装孔端口内壁面为螺杆定位面，从端部开始依次设置压紧螺母拧紧螺纹和离心轮安装花键，中部设置轴肩，另一端设置涡轮盘安装花键和大螺母拧紧螺纹。
5、进一步的，所述轴承为角接触球轴承，轴承内圈与轴的配合精度在0.01mm以内，每个轴承均设置预载波簧，预紧波簧放入挡环内，挡环分别装在壳体的两个安装槽内，位于轴承内侧，通过挡环作用在轴承外圈，实现单列轴承转子双向移动，同时保证轴承具有预载力；挡环与壳体安装间隙不大于.，用于限制转子的最大轴向位移。
6、进一步的，所述诱导轮内一端设置前定位面，与轴的配合间隙为0.01mm～0.02mm，另一端设置两个对称凸爪，用于传扭。
7、进一步的，所述离心轮中心孔两端分别设有前定位面、后定位面，其中前定位面上均内镶铝衬套，铝衬套与轴配合间隙为0.01mm～0.02mm。
8、进一步的，所述离心轮的中心孔周围开有若干均布的回流孔，压紧螺母另一端端面开有环槽和若干与环槽连通的均布的斜孔，实现轴承冷却介质的回流，压紧螺母中心孔内壁设置螺纹。
9、进一步的，所述离心轮后端面靠近外侧设置长凸肩，在靠近回流孔一侧设置短凸肩，长凸肩与挡板形成轴向间隙，间隙范围1～1.5mm，平衡活塞和离心轮短凸肩形成第二道轴向间隙，间隙范围0.1～0.6mm；离心轮、挡板、平衡活塞和壳体四者间形成平衡活塞腔，转子移动时，通过调节两个间隙控制平衡活塞腔的压力，改变作用在离心轮上的轴向力。
10、进一步的，液封轮与迷宫密封组合使用，液封轮叶片与压板的轴向间隙为1.2mm，迷宫密封具有若干个密封槽，与轴的间隙为0.15mm。
11、进一步的，所述涡轮盘与轴之间的前定位面为过盈配合，过盈量为0.005mm～0.015mm，涡轮盘一侧开有用于拆卸的若干均布的拆卸螺纹孔，且在轮盘外侧设置动平衡去重用的两个对称去重凸台，涡轮盘中心孔设置花键。
12、进一步的，诱导轮和涡轮盘采用铝合金材料。
13、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
14、(1)本专利技术的轴向可移动刚性转子装置具备双间隙平衡活塞，轴向力调节灵敏度高，可满足高频率变工况需求。
15、(2)本专利技术的轴向可移动刚性转子装置，每个支点仅使用一个轴承，同时每个轴承设置挡环和预载波簧，可实现转子的双向移动，亦可缩短轴系长度和简化结构，并具备双向轴向位移限位能力。
16、(3)本专利技术的轴向可移动刚性转子装置，通过在离心轮和压紧螺母开孔，实现泵内介质的回流，同时采用叶封轮加迷宫的组合式密封结构，减小介质泄漏量，亦可缩短悬臂，涡轮盘和诱导轮采用轻质铝合金材料，可提高临界转速，实现高转速刚性转子设计。
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1.一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，包括螺杆(1)、诱导轮(2)、压紧螺母(3)、轴(4)、离心轮(5)、平衡活塞(6)、挡板(7)、环座(8)、壳体(9)、轴承(10)、液封轮(13)、压板(14)、轴套(15)、涡轮盘(16)、大螺母(17)；
2.根据权利要求1所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，所述轴(4)一端开有螺杆安装孔(41)，螺杆安装孔(41)端口内壁面为螺杆定位面(42)，从端部开始依次设置压紧螺母拧紧螺纹(43)和离心轮安装花键(44)，中部设置轴肩(45)，另一端设置涡轮盘安装花键(46)和大螺母拧紧螺纹(47)。
3.根据权利要求2所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，所述轴承(10)为角接触球轴承，轴承(10)内圈与轴(4)的配合精度在0.01mm以内，每个轴承(10)均设置预载波簧(12)，预紧波簧(12)放入挡环(11)内，挡环(11)分别装在壳体(9)的两个安装槽内，位于轴承(10)内侧，通过挡环(11)作用在轴承(10)外圈，实现单列轴承转子双向移动，同时保证轴
4.根据权利要求3所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，所述诱导轮(2)内一端设置前定位面(21)，与轴(4)的配合间隙为0.01mm～0.02mm，另一端设置两个对称凸爪(22)，用于传扭。
5.根据权利要求4所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，所述离心轮(5)中心孔两端分别设有前定位面(51)、后定位面(52)，其中前定位面(51)上均内镶铝衬套(53)，铝衬套(53)与轴(4)配合间隙为0.01mm～0.02mm。
6.根据权利要求5所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，所述离心轮(5)的中心孔周围开有若干均布的回流孔(54)，压紧螺母(3)另一端端面开有环槽(32)和若干与环槽(32)连通的均布的斜孔(33)，实现轴承冷却介质的回流，压紧螺母(3)中心孔内壁设置螺纹(34)。
7.根据权利要求6所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，所述离心轮(5)后端面靠近外侧设置长凸肩(55)，在靠近回流孔(54)一侧设置短凸肩(56)，长凸肩(55)与挡板(7)形成轴向间隙，间隙范围1～1.5mm，平衡活塞(6)和离心轮(5)短凸肩(56)形成第二道轴向间隙，间隙范围0.1～0.6mm；离心轮(5)、挡板(7)、平衡活塞(6)和壳体(9)四者间形成平衡活塞腔，转子移动时，通过调节两个间隙控制平衡活塞腔的压力，改变作用在离心轮(5)上的轴向力。
8.根据权利要求7所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，液封轮(13)与迷宫密封组合使用，液封轮(13)叶片131与压板(14)的轴向间隙为1.2mm，迷宫密封具有若干个密封槽，与轴的间隙为0.15mm。
9.根据权利要求8所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，所述涡轮盘(16)与轴(4)之间的前定位面(161)为过盈配合，过盈量为0.005mm～0.015mm，涡轮盘(16)一侧开有用于拆卸的若干均布的拆卸螺纹孔(162)，且在轮盘外侧设置动平衡去重用的两个对称去重凸台(163)，涡轮盘(16)中心孔设置花键(164)。
10.根据权利要求9所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，诱导轮(2)和涡轮盘(16)采用铝合金材料。
...【技术特征摘要】
1.一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，包括螺杆(1)、诱导轮(2)、压紧螺母(3)、轴(4)、离心轮(5)、平衡活塞(6)、挡板(7)、环座(8)、壳体(9)、轴承(10)、液封轮(13)、压板(14)、轴套(15)、涡轮盘(16)、大螺母(17)；
2.根据权利要求1所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，所述轴(4)一端开有螺杆安装孔(41)，螺杆安装孔(41)端口内壁面为螺杆定位面(42)，从端部开始依次设置压紧螺母拧紧螺纹(43)和离心轮安装花键(44)，中部设置轴肩(45)，另一端设置涡轮盘安装花键(46)和大螺母拧紧螺纹(47)。
3.根据权利要求2所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，所述轴承(10)为角接触球轴承，轴承(10)内圈与轴(4)的配合精度在0.01mm以内，每个轴承(10)均设置预载波簧(12)，预紧波簧(12)放入挡环(11)内，挡环(11)分别装在壳体(9)的两个安装槽内，位于轴承(10)内侧，通过挡环(11)作用在轴承(10)外圈，实现单列轴承转子双向移动，同时保证轴承(10)具有预载力；挡环(11)与壳体(9)安装间隙不大于0.3，用于限制转子的最大轴向位移。
4.根据权利要求3所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，所述诱导轮(2)内一端设置前定位面(21)，与轴(4)的配合间隙为0.01mm～0.02mm，另一端设置两个对称凸爪(22)，用于传扭。
5.根据权利要求4所述的一种双间隙单轴承轴向可移动刚性转子装置，其特征在于，所述离心轮(5)中心孔两端分别设有前定位面(51)、后定位面(52)，其中前定位面(51)上均内镶铝衬套(53)，铝衬套(53)与轴(4)配合间隙为...
【专利技术属性】
技术研发人员：李铭，姜绪强，吴霖，杜家磊，涂霆，胡晓睿，李晗，郑大勇，王洪鹏，段智勇，
申请(专利权)人：北京航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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