一种高速流体动力机械制造技术

本实用新型专利技术涉及一种转速在6000rpm以上，尤其是转速在7000rpm～20000rpm之间的高速流体动力机械，其包括驱动电机和转子，转子包括驱动电机转轴和对流体做功的旋转叶轮，所述旋转叶轮直接安装在驱动电机的转轴上，且所述旋转叶轮采用无键连接方式，在径向上通过热压方式与驱动电机转轴过盈定位在一起，轴向上被锁紧结构压紧顶靠在转轴的一径向凸缘上。本实用新型专利技术通过将旋转叶轮直接安装在驱动电机的转轴上，大大提高了传动效率，同时还使本实用新型专利技术的转子拆卸过程相对简单，叶轮与转轴的同轴度好、密封性好、振动小等效果。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

High speed fluid power machine

The utility model relates to a speed of more than 6000rpm, especially in 7000rpm ~ 20000rpm speed high speed fluid power machine, which comprises a driving motor and the rotor, the rotor includes a drive motor shaft and the rotating impeller fluid to work, the rotating impeller mounted directly on the motor shaft, and the rotating impeller keyless connection, by pressing the interference location together with the driving motor shaft in the radial direction and the axial direction by locking structure pressing against a radial flange on the shaft. The utility model uses the rotating impeller mounted directly on the motor shaft, greatly improve the transmission efficiency, and the utility model of the rotor disassembly process is relatively simple, the impeller and the shaft concentricity, good sealing performance, small vibration effect.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高速流体动力机械的转子,尤其是一种转速在6000rpm以上的高速流体动力机械(如转速在IOOOOrpm以上的高转速离心式压缩机)的转子。
技术介绍
目前高速流体动力机械尤其是空调领域的高速离心压缩机，大都通过增速齿轮将转速提高到设计转速，带动叶轮旋转对来流气体做功，从而提高气体压力。这种常规的压缩机结构存在以下不足:(I)由于带有中间齿轮增速箱，增加了压缩机的机械损失，从而增大压缩机功耗，影响机组性能；(2)齿轮箱的存在大大增大压缩机的外形结构，使得箱体显得庞大、笨重，成本也随之增加；(3)由于离心压缩机的转速很高，齿轮增速过程噪音非常大，因此常规离心机的噪音普遍为93分贝左右，使得其在工程应用中需要额外增加隔音措施，导致工程成本增加；(4)常规离心压缩机所用电机为三相异步电机，电机效率最高为94%左右，若想在电机上进一步提高能效，难度非常大；(5)常规离心压缩机的变频属低转速变频范畴，即:在普通的三相异步电机上增加变频器方式，此方式相对于定频方式虽然可以提高部分负荷性能，但由于齿轮传动机构的存在，带来机械传动损失，特别在部分负荷时比较明显，因此部分负荷性能提升空间也受到制约。为此，本技术提出将叶轮直接装配于电机轴上，以避免中间齿轮增速箱所带来的上述问题，但由此会带来以下问题:1、由于电机轴的一部分需要安装叶轮，因此造成电机轴的悬臂段比较长，使得由自重产生的静挠度增大，轴的刚性受到影响；2、由于叶轮由高速电机轴直接带动，叶轮与电机轴的安装要求大大提高，因此选择怎样的加工、安装方式才能使叶轮与转子在高速旋转过程中保持高的同心度和旋转精度以及高的强度，不发生振动和断裂现象非常重要；3、在高转速下，如何保证叶轮与转轴之间的安装同时能达到较高的密封效果以避免叶轮损失及级间损失也很重要。而在现有技术中鉴于拆装方便叶轮与转轴大都通过键实现连接，键连接面的加工表面质量要求较高，同时，工作时受力不均匀，容易出现应力集中，通过实验我们发现，尤其转速在IOOOOrpm以上的高速流体动力机械，力主要集中在键根部和键槽根部，使叶轮承载能力降低，导致工作时叶轮极易疲劳失效，不能承受冲击载荷，并且经常出现键被压蚀、折断、键槽变形及滚键现象，由此出现叶轮与转轴之间产生偏心、增大附加不平衡现象等情况，严重影响高速流体动力机械的工作性能，这种现象尤其转速在IOOOOrpm以上的高速离心式压缩机上显得更为严重。由上述现有技术可以看出，如何提供一种既能实现高效传动又能实现安全的转子是本领域亟待解决的技术问题
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的上述问题，本技术的主要目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种转速在6000rpm以上，尤其是转速在7000rpm 20000rpm之间的高速流体动力机械，其包括驱动电机和转子，转子包括驱动电机转轴和对流体做功的旋转叶轮，其特征在于:所述旋转叶轮直接安装在驱动电机的转轴上，且所述旋转叶轮采用无键连接方式，在径向上通过热压方式与驱动电机转轴过盈定位在一起，轴向上被锁紧结构压紧顶靠在转轴的一径向凸缘上。进一步，所述旋转叶轮为多级叶轮，在该多级叶轮之间设置有定位衬套，该定位衬套一方面通过过盈定位方式固定在所述电机的转轴上，另一方面其前、后端面与其相邻的叶轮轮毂之间形成能够传递顶紧力矩的第二力矩传递面。进一步，所述多级叶轮的位于前端的一级叶轮与所述锁紧结构之间形成有第一力矩传递面，所述多级叶轮的位于后端的末级叶轮与所述转轴及其径向凸缘之间形成有第三力矩传递面。进一步，所述第一和/或第二力矩传递面和/或第三力矩传递面具有一定的坡度，优选的，所述坡度在7度到25度之间；和/或所述第一和/或第二力矩传递面和/或第三力矩传递面具有增大摩擦作用力效果的凸凹配合结构。进一步，所述定位衬套的前端面形成第一轴向凸缘，与其相邻的叶轮的轮毂的内周面实现径向的压紧配合；进一步优选的，所述第一轴向凸缘与其相邻的叶轮的轮毂之间的压紧配合为过盈配合；进一步优选的，所述定位衬套的后端面形成第二轴向凸缘，该第二轴向凸缘与其相邻的叶轮的轮毂的内周面为间隙配合；进一步优选的，所述定位衬套的外圆周面形成有利于改善流体进入其后叶轮的流动的圆弧过渡段，该圆弧过渡段与其相邻的叶轮的轮毂之间相切连接。进一步，所述锁紧结构为设置在转子上的位于一级叶轮入口端侧的锁紧螺母，通过该锁紧螺母向所述多级叶轮与定位轴套施加顶紧力矩；优选的，所述锁紧螺母气流入口侧的外表面具有与气流进气方向相适配的流线形状，优选的，所述锁紧螺母的外圆周面形成有利于流体进入一级叶轮做功的圆弧过渡段，该圆弧过渡段与其相邻的一级叶轮的轮毂之间相切连接；进一步优选的，所述锁紧螺母气流入口侧的外表面为圆弧面；进一步优选的，所述锁紧螺母气流入口侧的外表面的前端形成具有一定导流作用的导流肋或导流槽。进一步，所述锁紧螺母与一级叶轮之间还设有增大力接触面积的定位垫片；优选的，所述定位垫片形成有轴向的插伸面和径向的力矩传递面，所述轴向的插伸面与一级叶轮的轮毂的内周面配合在一起，所述径向的力矩传递面一侧与一级叶轮的后端面作用在一起，另一侧与所述锁紧螺母作用在一起接受并传递所述锁紧螺母施加的顶紧力矩，所述定位垫片与一级叶轮之间形成所述第一力矩传递面。进一步，所述各个力矩传递面利用作用面之间的摩擦力传动，摩擦系数为0.10 0.35之间，优选的，离锁紧螺母越远，力矩传递面摩擦系数越大；优选的，所述多级叶轮采用铝合金，所述转轴采用锻钢，摩擦系数为0.25。进一步，所述叶轮与转轴之间、叶轮与定位衬套之间、定位衬套与转轴之间过盈配合的过盈定位量均为0.01 0.02mm，加热后装配所需间隙按配合直径的H7/g6选取，其中H7指配合直径的上偏差，g6指配合直径的下偏差，所述叶轮与定位衬套、叶轮与转轴间的过盈配合直径A均大致在30 60mm之间。进一步，所述叶轮为两级叶轮或大于2级的多级叶轮，优选的该多级叶轮同向串联安装在驱动电机转轴的一端。进一步，所述高速流体动力机械为高速离心式压缩机。进一步，所述旋转叶轮为多级叶轮，所述锁紧结构安装在多级叶轮的一级叶轮前端，多级叶轮之间设有定位衬套，叶轮与锁紧结构之间、该定位衬套与其左右相邻的叶轮之间均形成能够传递顶紧力矩的力矩传递面，使得所述多级叶轮可以在锁紧结构施加的顶紧力矩的作用下借助力矩传递面沿轴向被压紧在所述转轴的径向凸缘上，优选的，所述锁紧结构为锁紧螺母。进一步，所述叶轮、定位衬套采用铝合金，转轴采用锻钢。进一步，所述高速流体动力机械为高速离心式压缩机，优选的，所述高速离心式压缩机为叶轮与驱动电机转轴直接安装的直联式，所述驱动电机转轴为悬臂式，所述叶轮安装在驱动电机转轴的悬臂端。本技术通过将旋转叶轮直接安装在驱动电机的转轴上，大大提高了传动效率，且由于无键连接，旋转叶轮在径向上通过热压方式与驱动电机转轴过盈定位在一起，轴向上被锁紧结构压紧顶靠在转轴的径向凸缘上，避免了由于键的设置使得转子受力主要集中在键根部和键槽根部，使叶轮承载能力降低，工作时叶轮极易疲劳失效，不能承受冲击载荷，发生键被压蚀、折断、键槽变形及滚键现象，叶轮与转轴之间产生偏心、不平衡、振动等现象的发生，同时还使本技术的转子拆卸过程相对简单，叶轮与转轴的同轴度好、密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转速在6000rpm以上的高速流体动力机械，其包括驱动电机和转子，转子包括驱动电机转轴和对流体做功的旋转叶轮，其特征在于：所述旋转叶轮直接安装在驱动电机的转轴上，且所述旋转叶轮采用无键连接方式，在径向上通过热压方式与驱动电机转轴过盈定位在一起，轴向上被锁紧结构压紧顶靠在转轴的一径向凸缘上。

【技术特征摘要】
1.一种转速在6000rpm以上的高速流体动力机械，其包括驱动电机和转子，转子包括驱动电机转轴和对流体做功的旋转叶轮，其特征在于:所述旋转叶轮直接安装在驱动电机的转轴上，且所述旋转叶轮采用无键连接方式，在径向上通过热压方式与驱动电机转轴过盈定位在一起，轴向上被锁紧结构压紧顶靠在转轴的一径向凸缘上。2.如权利要求1所述的高速流体动力机械，其特征在于:所述旋转叶轮为多级叶轮，在该多级叶轮之间设置有定位衬套，该定位衬套一方面通过热压方式以过盈定位方式固定在所述电机的转轴上，另一方面其前、后端面与其相邻的叶轮轮毂之间形成能够传递顶紧力矩的第二力矩传递面。3.如权利要求2所述的高速流体动力机械，其特征在于:所述多级叶轮的位于前端的一级叶轮与所述锁紧结构之间形成有第一力矩传递面，所述多级叶轮的位于后端的末级叶轮与所述转轴及其径向凸缘之间形成有第三力矩传递面。4.如权利要求3所述的高速流体动力机械，其特征在于:所述第一和/或第二力矩传递面和/或第三力矩传递面具有一定的坡度；和/或所述第一和/或第二力矩传递面和/或第三力矩传递面具有增大摩擦作用力效果的凸凹配合结构。5.如权利要求4所述的高速流体动力机械，其特征在于:所述第一和/或第二力矩传递面和/或第三力矩传递面的坡度在7度到25度之间。6.如权利要求2-5任一项所述的高速流体动力机械，其特征在于:所述定位衬套的前端面形成第一轴向凸缘，与其相邻的叶轮的轮毂的内周面实现径向的压紧配合。7.如权利要求6所述的高速流体动力机械，其特征在于，所述第一轴向凸缘与其相邻的叶轮的轮毂之间的压紧配合为过盈配合。8.如权利要求6所述 的高速流体动力机械，其特征在于所述定位衬套的后端面形成第二轴向凸缘，该第二轴向凸缘与其相邻的叶轮的轮毂的内周面为间隙配合。9.如权利要求6所述的高速流体动力机械，其特征在于所述定位衬套的外圆周面形成有利于改善流体进入其后叶轮的流动的圆弧过渡段，该圆弧过渡段与其相邻的叶轮轮毂之间相切连接。10.如权利要求3-5任一项所述的高速流体动力机械，其特征在于:所述锁紧结构为设置在转子上的位于一级叶轮入口端侧的锁紧螺母，通过该锁紧螺母向所述多级叶轮与定位轴套施加顶紧力矩。11.如权利要求10所述的高速流体动力机械，其特征在于，所述锁紧螺母的外圆周面形成有利于流体进入一级叶轮做功的圆弧过渡段，该圆弧过渡段与其相邻的一级叶轮的轮毂之间相切连接。12.如权利要求10所述的高速流体动力机械，其特征在于，所述锁紧螺母气流入口侧的外表面具有与气流进气方向相适配的流线形状。13.如权利要求12所述的高速流体动力机械，其特征在于，所述锁紧螺母气流入口侧的外表面为圆弧面。14.如权利要求13所述的高速流体动力机械，其特征在于，所述锁紧螺母气流入口侧的外表面的前端形成具有一定导流作用的导流肋或导流槽。15.如权利要求10所述的高速流体动力机械，其特征在于:所述锁紧螺母与一级叶轮之间还设有增大力接触面积的定位垫片，所述定位垫片形成有轴向的插伸面和径向的力矩传递面，所述轴向的插伸面与一级叶轮的轮毂的内周面配合在一起，所述径向的力矩传递面一侧与一级叶轮的后端面作用在一起，另一侧与所述锁紧螺母作用在一起接受并传递所述锁紧螺母施加的顶紧力矩，所述定位垫片与一级叶轮之间形成所述第一力矩传递面。16.如权利要求2-5任一项所述的高速流体动力机械，其特征在于:所述各个力矩传递面利用作用面之间的摩擦力传动，摩擦系数为0.10 0.35之间。17.如权利要求16所述的高速流体动力机械，其特征在于，离锁紧螺母越远，所述各个力矩传递面摩擦系数越大。18.如权利要求16所述的 高速流体动力机械，其特征在于，所述多级叶轮采用铝合金，所述转轴采用锻钢，摩擦系数为0.25。19.如权利要求6所述的高速流体动力机械，其特征在于:所述各个力矩传递面利用作用面之间的摩擦力传动，摩擦系数为0.10 0.35之间。20.如权利要求10所述的高速流体动力机械，其特征在于:所述各个力矩传递面利用作用面之间的摩擦力传动，摩擦系数为0.10 0.35之间。21.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华，张治平，钟瑞兴，蒋楠，蒋彩云，谢蓉，傅鹏，闫秀兵，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：实用新型
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