[实用新型]一种高速风机轴系结构

说明书

本实用新型提供了一种高速风机轴系结构，包括水平设置的电机主轴和设置在电机主轴上的旋转部分；在电机主轴上设有轴肩和三组定位台阶；所述旋转部分包括锁紧单元、叶轮单元、衬套单元、轴承单元、端环单元以及铜转子，所述铜转子套设在电机主轴上且通过轴肩定位；所述旋转部分还包括平衡套单元，所述平衡套单元用于在高速风机轴系动平衡时替代叶轮单元，本实用新型的高速风机轴系结构结构简单、工艺可靠且能够有效解决现有技术中存在的电机主轴与叶轮单元连接后在高速下的接触刚度不足或动平衡失效引起的振动加剧问题。

技术领域

本实用新型涉及机械制造技术领域，具体涉及一种高速风机轴系结构。

背景技术

高速旋转机械设备被广泛应用于国防、冶金、环保和化工等领域，常见的高速旋转机械设备如各类大型风机、蒸汽压缩机、高炉鼓风机和离心压缩机等。高速旋转机械设备在我国国民经济中占有极其重要的地位。

传统的高速旋转机械设备在传动方式上多采用普通电机作为动力源，并借助增速箱系统(如皮带传动和齿轮箱传动等)实现设备旋转部分增速。然而，采用该类传动方式的旋转机械设备所能达到的最高工作转速较低、传动系统复杂、工作时振动噪声大、故障点多、维修难度大、能量消耗高、工作效率低且不利于实现无级调速。

为了实现无级调速、节能降耗、设备体积小型化以及提高旋转机械的极限工作转速，高速旋转机械设备的发展趋势是直接采用变频电源驱动的高速电机作为动力源，取代传统的普通电机和增速箱系统，即高速电机直接驱动离心叶轮。采用这种驱动方式构成的高速风机集成了机械、电气、电力电子和气动力学等各种先进技术的高度机电气一体化产品，其特点在于，将电机的功能与传统的齿轮箱等传动系统从结构上融为一体，省去了复杂的中间传动环节，具有调速范围宽、转动惯量小、工作效率高和易于实现无级调速等优点。

但是，在省去增速箱的情况下，直接通过电机主轴驱动离心叶轮，不仅要保证电机端盖与叶轮的蜗壳配对连接，还需要解决电机主轴与叶轮连接后在高速下的接触刚度不足或动平衡失效引起的振动加剧问题，常见的电机主轴与叶轮的连接方式及缺陷如下：

(1)叶轮与电机主轴采用键连接方式，键与槽的间隙配合，将破坏轴系的动平衡精度，键与叶轮轴孔弧面的局部接触，容易产生摩擦磨损，且安装的重复性不高，长期使用存在振动现象加剧；

(2)叶轮与电机主轴采用锥面连接方式，虽然保证了接触刚度，但难以保证锥面形状的精度，导致叶轮的轴向位置精度误差大，影响叶轮背面与蜗壳的装配精度，加大气流泄漏，引发异常的气动噪声，且难以采用消声器予以消除；

(3)叶轮与电机主轴还可以采用螺杆连接方式，即采用空心轴与螺杆连接，螺杆两端均设有外螺纹，空心轴的内侧壁设有内螺纹，螺杆一端的外螺纹与叶轮内部螺纹连接，螺杆另一端的外螺纹与空心轴内螺纹连接，空心轴远离螺杆的一端与电机主轴连接。这种连接方式的结构复杂、加工困难且部件加工精度匹配性差。叶轮叶片不能装夹，即便留有夹位，也极易引起装夹变形。在加工螺杆和空心轴的螺纹时，容易引起振刀，出现乱牙现象，导致叶轮的轴向位置精度误差大。若采用超精密设备加工螺杆和空心轴的螺纹，则会造成加工周期延长和加工成本增加，且难以消除叶轮的轴向位置精度误差。此外，螺杆连接方式与锥面连接方式类似，因叶轮的轴向位置精度误差大，都存在电机主轴与叶轮的接触刚度不足造成气流泄漏量大和异常气动噪声引起的振动加剧问题。

相比于传统的增速型高速风机，直驱式高速风机具有原理性优势，在结构上和工艺上都具有工业应用价值和推广价值。锥面连接和螺杆连接在结构上虽可保证电机主轴与叶轮的接触刚度，但在工艺上难以实现，进而无法保证电机主轴与叶轮的接触刚度；键槽连接方式在工艺上虽易实现，但在结构上存在不足，无法保证轴系的动平衡精度。综上所述，急需一种高速风机轴系结构以解决现有技术中存在的电机主轴与叶轮连接后在高速下的接触刚度不足或动平衡失效引起的振动加剧问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高速风机轴系结构，具体技术方案如下：