JPH0260841B2 - - Google Patents

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JPH0260841B2
JPH0260841B2 JP55170595A JP17059580A JPH0260841B2 JP H0260841 B2 JPH0260841 B2 JP H0260841B2 JP 55170595 A JP55170595 A JP 55170595A JP 17059580 A JP17059580 A JP 17059580A JP H0260841 B2 JPH0260841 B2 JP H0260841B2
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JP
Japan
Prior art keywords
sleeve
shaft
divided
rotor shaft
journal
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP55170595A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5794118A (en
Inventor
Keiichi Tsucha
Katsukuni Kuno
Toshimi Tan
Masahiro Kobayashi
Kazu Kobayashi
Kazuhiko Ueda
Seishin Kirihara
Takatoshi Yoshioka
Masao Shiga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Hitachi Ltd filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
Priority to JP17059580A priority Critical patent/JPS5794118A/ja
Priority to EP81305662A priority patent/EP0053515B1/en
Priority to US06/326,351 priority patent/US4426162A/en
Priority to DE8181305662T priority patent/DE3171734D1/de
Publication of JPS5794118A publication Critical patent/JPS5794118A/ja
Publication of JPH0260841B2 publication Critical patent/JPH0260841B2/ja
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、12%クロムよりなり、かつジヤーナ
ル部に軸受特性向上のためのスリーブを有するロ
ータシヤフトに係り、特に軸端に設けられている
カツプリングがシヤフトと一体に形成されたこの
種ロータシヤフトに関する。
従来、蒸気タービンロータ高中圧部材料として
は、高温度においてクリープ特性の優れている12
%クロム合金鋼が用いられている。しかし12%ク
ロム鋼は、軸受特性、特に摩擦特性が悪いために
軸受メタルが焼付き、ジヤーナル部が損傷する恐
れがある。このため一般には第1図に示すよう
に、軸受3に面した部分、すなわちジヤーナル部
2に低合金鋼製スリーブ4を焼ばめする構造をと
つている。しかし、この構造では、スリーブ4を
焼ばめするためにその組立ての間係からカツプリ
ング5もロータ1に焼ばめする構造とする必要が
ある。
しかしながら、このカツプリング5を焼ばめ構
造とした場合、図示したようにこの焼ばめ部分か
ら、き裂7が発生する危険性が有り実用的ではな
い。よつてこの種ロータシヤフトにおいては、カ
ツプリング部5はロータ1と一体化した構造とす
ることがぜひ必要である。このカツプリング一体
型ロータでそのジヤーナル部にスリーブを形成す
るには、一つの考えとしてジヤーナル部2に軸受
特性のよい溶着金属を溶接肉盛するか、あるいは
溶射する方法が考えられるが、この溶接肉盛では
その肉盛部に割れが発生しやすく、また溶射では
ジヤーナル部に曲げが働いたときに溶射部がはが
れるなどの欠点があり実用的でない。
もう一つの考えとして、予めスリーブを周方向
に分割しておき、そしてこの分割スリーブをロー
タシヤフト上で溶接などにより一体化する方法も
考えられる。このものであると製作も容易であり
現実的ではあるが、反面スリーブの分割部におけ
る結合強度の問題、すなわちスリーブにはロータ
シヤフトの回転にもとづく遠心力が作用するわけ
であるが、この遠心力による応力が最も弱体とな
りがちな結合部に引張力として作用し、結合部よ
りスリーブが破損する恐れがあつた。
本発明はこれにかんがみなされたもので、その
目的とするところは、カツプリングがロータシヤ
フトと一体型で、かつ分割型のスリーブを用いた
場合であつても、充分遠心力に耐え得るこの種ス
リーブを有するロータシヤフトを提供するにあ
る。
すなわち本発明は、予め分割されている分割ス
リーブの、その分割部の内周面に、軸方向にのび
かつ径方向に突出した突出部を形成し、 かつシヤフトのジヤーナル部には、前記スリー
ブの突出部が嵌合される溝を軸方向に伸延させて
設け、 さらに、このシヤフトのジヤーナル部に隣接し
た部分には、前記スリーブの軸方向長さより長
く、かつジヤーナル部より径が小さい細径部を設
け、前記分割されたスリーブのシヤフトへの嵌合
を、この細径部よりジヤーナル部へ移動させて行
うようになし所期の目的を達成するようにしたも
のである。
以下図を用いて本発明の一実施例を述べる。
尚、本発明が対象とするタービンロータは、ク
ロムを10〜14%含んだロータを総称して12%クロ
ム鋼製ロータと表わしていることを断わつてお
く。
第2図に示すように、スリーブ4は、円筒状の
ものが2分割され、そしてその分割面には、はめ
合い部9となる凸部9aと凹部9bがそれぞれ設
けられている。はめ合い部となる凸部9a、凹部
9bの形状は、スリーブ4が径方向に分離しない
ようなダデテイル形状にする。
又スリーブ4の分割面の内周側、すなわちはめ
合い部9の内周側の面には軸方向に伸延し、かつ
径方向(内側へ向う)突出部11a,11bがそ
れぞれ設けられている。
一方ロータシヤフトのジヤーナル部には、第3
図及び第4図に示すように、ジヤーナル2の軸対
称位置に溝10がそれぞれ設けられている。そし
てこの溝10に前記スリーブの突出部11a,1
1bが嵌合するように、スリーブを、ジヤーナル
部2にはめ合わせるわけである。この場合、重要
なことは、第5図に示されているように、ジヤー
ナル部2とカツプリング5との間に、分割されて
いるスリーブを組立てる細径部が設けられている
ことである。
すなわち、この軸部の径dは、ジヤーナル部2
の径Dより数mm小さく形成されており、この部分
で分割(ここでは2分割)されたスリーブどうし
を組み立ててジヤーナル2側に移動はめ合せるよ
うにするのである。こうすることによつてたとえ
カツプリングが一体型のものであつてもスリーブ
は一つの円環状のスリーブ4となり従来のスリー
ブと、同じ機能を持たせることができる。またさ
らに前述した溝10と突出部11a,11bとの
はめ合いはこの細径部よりスリーブを移動させる
ことにより行なわれるが、この溝と突出部とのは
め合いによりスリーブ4の合せ目にかかる遠心力
はこのはめ合い部が負い、スリーブの結合部に生
ずる引張応力を充分減ずることができるのであ
る。
尚、このスリーブ4のジヤーナル部2への固着
に際し、ジヤーナル2に取付けた後に前記スリー
ブ4のはめ合い部9をスリーブ外周からロール等
によるめ、はめ合い部でのガタを無くしてから
スリーブ4を外周加工により真円に仕上げるよう
にすると良好である。
また上記構造にすると、ジヤーナル部2に溝1
0を設けたことによる応力集中が懸念されるが、
これは従来のロータシヤフトにキー溝を設けたこ
とと同等であり、また、ジヤーナル部2に作用す
る応力も小さいため特に問題はない。
スリーブ4の材料としては、低合金鋼(クロ
ム・モリブデン・バナジウム鋼)を用いた。これ
は、低合金鋼は12%クロム鋼に比べ熱伝導率が約
30%高いため、回転中の温度上昇が小さく、従つ
てスリーブ4と軸受3との間の凝着摩擦を起こし
にくい利点があるからである。このことは実験に
よつても確認した。実験は、12%クロム鋼とクロ
ム・モリブデン・バナジウム低合金鋼製のロータ
とを製作し、軸受への給油中に微小な異物を混入
させることによつて、ジヤーナル2への損傷を調
べた。第6図および第7図はそれぞれ、12%クロ
ム鋼製ロータおよび低合金鋼製ロータにおける異
物混入後ある時間回転させた後の、ジヤーナルの
表面粗さを示すもので、明らかに第7図に示す低
合金鋼の方が12%クロム鋼より耐摩耗性が良いこ
とがわかる。
また、分割されたスリーブをシヤフト上で連結
する手段として、前述した如く、スリーブ4の分
割面にダブテイル形状のはめ合い9を設ける代わ
りに、溶接によりこれらを連結することもでき
る。この溶接による方法は、スリーブ同志のはめ
合い部の複雑な形状を加工する必要もなく、簡単
にスリーブを固着できるという利点がある。
尚、本発明において、クロム鋼製ロータシヤフ
トの材料には、重量%でCo:0.1〜0.3%、Si:0.6
%以下、Mn:0.4〜1.5%、Ni:1.2%以下、Cr:
10〜14%、Mo:0.5 1.5%、V:0.05〜0.5%、
Mb:0.02〜0.15%、N:0.04〜0.1%を含む全マ
ルテンサイト組織を有する鍛鋼が好ましい。
また、スリーブの低合金鋼には、重量%で、
Cr:0.2〜2.25%、Mo:0.2〜1%を含む全ベーナ
イト鋼が好ましい。更にV:0.05〜0.5%を含む
ベーナイト鋼が好ましい。
以上説明してきたように、本発明は予め分割さ
れているスリーブのその分割部の内周面に、軸方
向にのびかつ径方向に突出した突出部を形成し、 かつシヤフトのジヤーナル部には、前記スリー
ブの突出部が嵌合される溝を軸方向に伸延させて
設け、 さらにシヤフトのジヤーナル部に隣接した部分
には、前記スリーブの軸方向長さより長く、かつ
ジヤーナル部より径が小さい細径部を設け、前記
分割されたスリーブのシヤフトへの嵌合を、この
細径部よりジヤーナル部へ移動させて行うように
なしたから、スリーブの分割端部は、スリーブに
設けられている突出部がジヤーナル部の溝に掛合
し、この部分で遠心力は受けられるので、スリー
ブの合せ目にかかるスリーブの遠心力による引張
力は軽減され、したがつて充分遠心力に耐え得る
この種ロータシヤフトを得ることができる。
また前述したようにジヤーナルに隣接して細径
部があることから、たとえカツプリングシヤフト
と一体のものであつても所定の圧力をもつた前記
スリーブの取付けが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のスリーブおよびカツプリング
を焼ばめした12%クロム鋼製ロータを示す断面
図、第2図は、本発明の一実施例である12%クロ
ム鋼製ロータに取付けるスリーブの正面図、第3
図は、本発明の一実施例であるロータシヤフトの
ジヤーナル形状を示すロータシヤフト側面図、第
4図は第3図の−線に沿う断面図、第5図は
ロータシヤフトとスリーブの関係を示す断面図、
第6図,第7図はそれぞれ、12%クロム鋼製ジヤ
ーナルと低合金製ジヤーナルの表面粗さを示す線
図である。 1…ロータ、2…ジヤーナル部、3…軸受、4
…スリーブ、5…カツプリング、6…カツプリン
グボルト、8…動翼、9…はめ合い部、9a…凸
部、9b…凹部、10…溝、11a…突出部、1
1b…突出部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 クロム鋼よりなり、かつ端部にカツプリング
    が一体に形成されたシヤフトと、 該シヤフトのジヤーナル部に、軸受特性向上の
    ために嵌合されたスリーブとを備え、 前記スリーブが予め周方向に分割されており、
    その分割スリーブ同志がシヤフト上で結合一体化
    されるように形成されたロータシヤフトにおい
    て、 前記分割スリーブの分割部に、径方向内側に突
    出し、かつ軸方向にのびた突出部を形成し、 かつ前記シヤフトのジヤーナル部には、前記ス
    リーブの突出部が嵌合される溝を軸方向に伸延さ
    せて設け、 さらに該シヤフトのジヤーナル部に隣接した部
    分には、前記スリーブの軸方向長さより長く、か
    つジヤーナル部より径が小さい細径部を設け、前
    記分割されたスリーブを、この細径部よりジヤー
    ナル部へ移動させてシヤフトへ嵌合させるように
    したことを特徴とするロータシヤフト。 2 前記スリーブの分割部の突出部及び前記ロー
    タシヤフトのジヤーナル部の嵌合溝を夫々タブテ
    ール状に形成したことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のロータシヤフト。 3 前記スリーブの分割部の接合面を溶着金属に
    より固着することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のロータシヤフト。 4 前記スリーブは重量%でCr:0.2〜2.25%,
    Mo:0.2〜1%を含む全ベーナイト鋼よりなる低
    合金鋼であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のロータシヤフト。 5 前記スリーブは重量%でCr:0.2〜2.25%、
    Mo:0.2〜1%、Vi0.05〜0.5%を含むベーナイト
    鋼よりなる低合金鋼であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のロータシヤフト。
JP17059580A 1980-12-02 1980-12-02 Rotor shaft Granted JPS5794118A (en)

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EP81305662A EP0053515B1 (en) 1980-12-02 1981-12-01 Rotor shaft
US06/326,351 US4426162A (en) 1980-12-02 1981-12-01 Rotor shaft
DE8181305662T DE3171734D1 (en) 1980-12-02 1981-12-01 Rotor shaft

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JPS5794118A JPS5794118A (en) 1982-06-11
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