[发明专利]大型变截面无键连接的合金钢惯性储能飞轮

权利要求书

1.一种大型变截面无键连接的合金钢惯性储能飞轮，其特征在于，包括飞轮(1)和芯轴(2)，飞轮(1)为轴对称的合金钢飞轮，其对称轴左右两侧均为H型截面，飞轮(1)中部为轮毂(14)，轮毂(14)内侧包括上圆柱孔(141)和下圆柱孔(142)，上圆柱孔(141)和下圆柱孔(142)的轴心线位于同一条直线OO’上，且下圆柱孔(142)的半径比上圆柱孔(141)的半径小50～70％，轮毂(14)左右两侧由内至外依次为轮辐(13)和轮缘(12)；

芯轴(2)为阶梯轴，由上至下依次为第一圆轴(21)、第二圆轴(25)、第三圆轴(22)和第四圆轴(26)，其中第一圆轴(21)、第二圆轴(25)、第三圆轴(22)和第四圆轴(26)的轴心线位于直线OO’上，且半径依次减小；

飞轮(1)与芯轴(2)为立式轴系，采用无键连接方式配合；芯轴(2)第一圆轴(21)的下部与飞轮(1)的上圆柱孔(141)过盈配合，芯轴(2)第三圆轴(22)的上部与飞轮(1)的下圆柱孔(142)过盈配合，从而使得飞轮(1)与芯轴(2)在旋转状态下不松脱、定位精准，但不传递扭矩；

m个第一圆柱销孔(145)和n个第一螺栓孔(144)分别均匀分布在上圆柱孔(141)到下圆柱孔(142)的轴向过渡台阶(143)上，芯轴(2)的第二圆轴(25)下侧平台上设置m个第二圆柱销孔(23)与第一圆柱销孔(145)一一配合，以及n个第二螺栓孔(24)与第一螺栓孔(144)一一配合；采用m个圆柱销(3)，每个圆柱销(3)安装于第一圆柱销孔(145)和第二圆柱销孔(23)内，与飞轮(1)和芯轴(2)过渡配合，以连接飞轮(1)和芯轴(2)，并传递扭矩；轮毂(14)下侧设有压环(5)，采用n个螺栓(4)，每个螺栓(4)依次穿过压环(5)、第一螺栓孔(144)与第二螺栓孔(24)，并紧固于飞轮(1)和芯轴(2)上，用以飞轮(1)和芯轴(2)的轴向连接，以及将飞轮(1)的重力载荷传递给芯轴(2)，同时将压环(5)固定在飞轮(1)上，防止圆柱销(3)脱落；其中，4≤m≤8，4≤n≤8。

2.根据权利要求1所述一种大型变截面无键连接的合金钢惯性储能飞轮，其特征在于，轮缘(12)上、下侧开有燕尾槽(11)，燕尾槽(11)内放置质量平衡块。

3.根据权利要求1所述一种大型变截面无键连接的合金钢惯性储能飞轮，其特征在于，轮辐(13)的厚度小于轮缘(12)和轮毂(14)的厚度，轮缘(12)的厚度和轮毂(14)侧缘的厚度分别为200～400mm，轮辐(13)的厚度为100～300mm，且轮辐(13)的上侧面(131)和下侧面(132)与轮缘(12)内侧面的连接处为圆弧过渡，以及其上侧面(131)和下侧面(132)与轮毂(14)外侧面的连接处为圆弧过渡。

4.根据权利要求3所述一种大型变截面无键连接的合金钢惯性储能飞轮，其特征在于，轮辐(13)的径向宽度和厚度均由内至外依次减小。

5.根据权利要求1所述一种大型变截面无键连接的合金钢惯性储能飞轮，其特征在于，轴向过渡台阶(143)上侧平面比轮辐(13)的下侧面(132)低15～20mm。

6.根据权利要求1所述一种大型变截面无键连接的合金钢惯性储能飞轮，其特征在于，第二圆轴(25)比第一圆轴(21)小2～3mm，第四圆轴(26)比第三圆轴(22)小5～10mm。

7.根据权利要求1所述一种大型变截面无键连接的合金钢惯性储能飞轮，其特征在于，两处过盈配合的过盈量通过计算确定，过盈设计值分别为额定转速下，轮毂(14)的上圆孔(141)与下圆孔(142)的变形量。

8.根据权利要求1所述一种大型变截面无键连接的合金钢惯性储能飞轮，其特征在于，m＝n，且第一圆柱销孔(145)和第一螺栓孔(144)的中心均匀间隔地分布在同一个圆上，该圆的圆心位于直线OO’上。

9.根据权利要求1所述一种大型变截面无键连接的合金钢惯性储能飞轮，其特征在于，飞轮(1)的外直径为1000～2000mm，质量为1200～9800kg，材料拉伸强度在800MPa以上。

10.根据权利要求1所述一种大型变截面无键连接的合金钢惯性储能飞轮，其特征在于，飞轮(1)额定转速为2400～4800r/min，储能为20～160MJ。