[发明专利]一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构

说明书

本发明提供一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构，包括转子支架与大轴的接合圆柱面上布设的若干扭矩键，所述扭矩键包括成一体结构的矩形键和圆柱销，矩形键与转子支架内径侧的键槽相配合，圆柱销与大轴外圆柱面上的销孔相配合，所述扭矩键通过固定螺栓固定连接于大轴上；所述矩形键两侧分别打入楔形键并与转子支架内径侧的键槽紧密配合；所述扭矩键的矩形键通过止动螺栓将压板钉紧固定于矩形键，将矩形键、楔形键锁定于转子支架的键槽内；所述止动螺栓与压板的接触面设置止动垫片。本发明的优点为：结构设计合理，实现承载巨大扭矩并无需额外承受飞逸工况下转动部件的巨大离心力，保证大容量结构得以实现。

技术领域

本发明涉及水轮发电机技术领域，具体涉及一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构。

背景技术

卧式水轮发电机的转子支架轮毂与大轴单独加工，合体时通过螺栓连接，同时需要在圆周方向紧密配合，根据转子结构的不同采用轴向销或径向销传递转子支架轮毂与大轴之间的巨大周向扭矩。转子支架与大轴之间传递扭矩的联接结构形式是结构设计的关键点，直接影响到机组运行的稳定性及可靠性。目前的主要连接形式有：①铰制螺栓连接；②销套结构；③径向销连接。

第一种铰制螺栓和第二种销套结构，如图1所示，为平行于轴线且贯穿转子支架与大轴法兰的圆柱销，该结构在内径侧限制了转动部件的径向自由变形，适用于飞逸离心力不是很大情况下的转子支架结构，尤其适用于中小容量卧式水轮发电机组厚板磁轭圈的T形转子中心体结构；转子支架与大轴需要组合后加工或需用模板配加工，该种结构不仅加工成本大，而且加工工期长。第三种径向销结构，如图2所示，为位于垂直于轴线方向、大轴和转子支架法兰接合面处，径向销虽然可以承受巨大扭矩，但只适用于需要磁轭叠片、带有磁轭立筋的转子支架，与铰制螺栓和销套结构相比，整个机组的材料、加工、安装成本以及加工安装工期也大大增加，转子支架与大轴需要组合后加工或需要用模板配加工。这三种结构形式具有相似性：传递扭矩的剪切作用面是垂直于大轴轴线方向的、与转子支架连接的接合面；转子支架与大轴必须组合在一起再加工或者模板配加工联接用孔。

随着现代卧式水轮发电机的容量不断增大，转子支架尺寸越来越大，加工难度也大大增加了。采用厚板磁轭圈结构时，铰制螺栓或销套结构在转子中心体内径侧限制了转动部件的径向自由变形，在飞逸工况下，将承受磁极、磁轭圈和转子中心体的巨大离心力（约为额定工况的10倍左右），从而产生非常大的剪切应力。特别对于单机容量4万千瓦以上的灯泡机组，飞逸工况下产生的剪切应力巨大，需要大幅增加螺栓的数量和直径，致使其布置非常困难，导致结构复杂化，甚至结构上无法实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构设计合理、实现承载巨大扭矩并无需额外承受飞逸工况下转动部件的巨大离心力、保证大容量结构得以实现的卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种卧式水轮发电机的转子支架与大轴的扭矩传递结构，包括转子支架与大轴的接合圆柱面上布设的若干扭矩键。

进一步地，所述扭矩键包括成一体结构的矩形键和圆柱销，矩形键与转子支架内径侧的键槽相配合，圆柱销与大轴外圆柱面上的销孔相配合，所述扭矩键通过固定螺栓固定连接于大轴上。

进一步地，所述矩形键两侧分别打入楔形键并与转子支架内径侧的键槽紧密配合。

进一步地，所述扭矩键的矩形键通过止动螺栓将压板钉紧固定于矩形键，将矩形键、楔形键锁定于转子支架的键槽内。

进一步地，所述止动螺栓与压板的接触面设置止动垫片。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：