JPS599541A - 自動調芯付タ−ビンデイスク回転試験装置 - Google Patents

自動調芯付タ−ビンデイスク回転試験装置

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JPS599541A
JPS599541A JP11685882A JP11685882A JPS599541A JP S599541 A JPS599541 A JP S599541A JP 11685882 A JP11685882 A JP 11685882A JP 11685882 A JP11685882 A JP 11685882A JP S599541 A JPS599541 A JP S599541A
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JP
Japan
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turbine disk
shaft
disk
inner hole
hole
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JP11685882A
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Mitsuo Teranishi
寺西 光夫
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/025Fixing blade carrying members on shafts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タービンディスク回転試験装置の改良に係シ
、ディスクとシャフトとの芯を自動調節し、回転速度を
よυ速くできるようにしたタービンディスクの回転試験
装置に関する。
タービンディスクの先端部には、ターピンフV−ドが取
付けられ、高速回転で使用される。
従って実際の使用状態においては、ディスクφ体よシも
重量が大となり、且つ回転直径(ブレードの先端〕も大
きくなるので、回転体のアンバランスによる振動の発生
とか、遠心力に対する強度等、運転中の信頼性確認のた
めの試験が行なわれる。
又遠心力に対するディスクの強度を強化するために、回
転試験装置によって、ディスクを高速回転させ、ディス
ク材の内部に残留応力を与え、この残留応力と運転中遠
心力によって発生する圧縮応力とを相殺して、ディスク
にかかる内部応力を軽減することが行なわれる。
この原理についてさらに詳しく説明する。
第1図に示すように、内孔径dを有する直径りの円板全
高速回転させた場合、遠心力によって内孔径dが大きく
なる。
この現象は、ちょうど、内孔dにシャフトを圧入して内
孔径di大さくするのと同じように、遠心力によって、
円板の半径方向に圧縮力がかかるために現われる。
この応力分布を、円板のある一点をとって示せば、曲線
Aのようになり、内孔に最も近い部分が最大となり、円
板の外周に近い程小さくなる。
この圧縮応力を、円板の材料内部に残留応力として残せ
は、この残留応力は、円板回転中に内孔径dを大キくシ
ようとする圧縮応力に抗して、内孔径di小さくする方
向に#I′@、圧縮応力と残留応力とが相殺されて、実
質上円板に圧縮応力がかかつていない状態となり、遠心
力に対する強度を強化することができる。
この関係を第2図に示す。図において、0点は、第1図
で示すように、内孔のある点であり、y@は、上記0点
會原点として円板の半径方向の圧縮応力軸であり、X1
ll+は0点を圧縮応力0とした圧縮応力軸である。又
曲線Aは、円板の回転によって発生する応ツバ曲線Bは
、残留応力であり、この内応力は、y#lt境にして、
円板回転中は相反する方向に作用し合い、円板には、曲
線Cのような応力がかかることになる。
上記の残留応力は、材料の弾性限・外内ではその材料に
与えることができず、材料の降伏点において付与される
ものである。
従って円板に残留応力を与えるためには、円板を超高速
回転させ、円板材料の降伏点まで圧縮応力を与える必要
がある。
従来のタービンディスクの回転試験装置は、第3図及び
第4図に示す構造であった。
即ち、第3図に示す従来の回転試験装置は、タービンデ
ィスク1の内孔にシャフト2全焼き嵌めし、ブツシュ3
及び皿バネ4を介して、ナツト5によシ締付け、タービ
ンディスク1をシャフト2に固定していた。
この回転試験装置において、タービンディスク1を高速
回転させた場合、遠心力によって、タービンディスク1
の内孔が大きくなって、シャフト2との固定状態が緩み
、タービンディスク1と、シャフト2との間のN8が保
持されなくなり、アンバランスを生じて、振動が発生す
る。
又シャフト2をタービンディスク1に同芯状に焼き嵌め
するのはむずかしく、高精度にN8にすることが困難で
ある。その結果、タービンディスクを高速回転させた場
合、アンバランスを助長し、振動が発生した。
このような理由により、本装置では、ディスク外径が1
500mの場合を例にすれば、3000 RPM以上に
回転金玉げることができず、タービンディスクに残留応
力を付与することができないという欠点があった。
次に第4図に示す従来の回転試験装置は、シャフト2に
薄肉のコーン形状部2af設け、このコーン形状部2a
に、タービンディスク1をボルト7とナツト8によって
固定していた。
このように構成することによって、タービンディスク1
の遠心力によって発生する変形に対して、コーン形状部
2at−変形追従させ、タービンディスクlとシャフト
2のN8を保持するようにしていた。
しかしながら、シャフトの1緻が大となり、特に大型の
タービンディスクにあっては、回転体の総重量の増加が
問題となる。
即ち、高速回転において、大きな回転体重量を支持し、
高速回転させた場合、アンバランスによる振動に対する
、支持部の強度上の問題や、駆動動力の問題があり、高
速回転の速度には限界がある。又、コーン形状部2aと
タービンディスクlとの接続部近傍において、大きな遠
心力が発生するため、コーン形状部2aの強度に問題が
あり、可能な最高回転速度が決ってしまう。
例えば、タービンディスクの外径が15001111 
%ボルト7のピッチ円径が1000mの場合、最高回転
速度は、5000RPMとなる。
この為、タービンディスクには、充分なる残留応力を付
与することができないという欠点があった。
又、タービンディスクを加熱或は冷却して試験をするこ
とがあシ、このような場合は、コーン形状部によって、
タービンディスクの上半を覆ってしまうので、効率よく
均一に加熱或は冷却することができないという欠点がお
った。
本発明は、上記従来の欠点を解決し友、超高速回転可能
な、タービンディスク回転試験装置を提供せんとするも
のである。
即ち本発明は、タービンディスクの内孔両側に抽鉢状の
テーバ孔全形成し、一方シャフトの一端に前記内孔の両
側に形成したテーパ孔に嵌合する円錐状の突出部を設け
、このシャツトラタービンディスクの内孔に挿通ずると
共に、シャフトの他方に円錐状に成形したブツシュを嵌
入し、このブツシュとシャフトに設けた円錐状の突出部
との間に、デーパ孔の面圧力によってタービンディスク
を挾持し、タービンディスクが高速回転して内孔が大き
くなっても、テーパ孔の面によってタービンディスクを
挾持し、且つシャフトとの同意全保持するようにしたこ
とを特徴とする。
以下本発明の実施例について説明する。以下説明に当っ
て、先ず本実施例の概要について第6図を用いて説明す
る。
図において、タービンディスク1の内孔14の両側に、
摺鉢状のテーパ孔13が形成されている。
一方シャフト2の一端には、前記内孔140両側に形成
したテーパ孔13に嵌合する円錐状の突出部12を設け
、このシャフト2を内孔14に挿通して円錐状の突出部
12とテーパ孔13とを嵌合させると共に、シャフト2
の他方に、円錐状に成形したブツシュ3全嵌入し、この
ブツシュ3と、突出部2との間に、テーパ孔13の面圧
力によってタービンディスク1全挟持し、上記面圧力は
、皿バネ4と球面座金6を介して、ナツト5を締付ける
ことによって与えられるようにしたものである。
このように構成することによって、タービンディスク1
が回転し、内孔14が大きくなっても、皿ハネ14の弾
性力によって、テーパ孔13に、円錐状の突出部12と
ブツシュ3が押し込まれ、タービンディスク1金シヤフ
ト2に挟持固定すると共に、この両者間の同芯を保持し
、アンバランスによる振動をなくして、タービンディス
ク1を高速回転させるようにし、残留応力を付加するよ
うにしたものである。
以下その詳細をさらに詳しく説明する。第5図は、回転
試験装置の概要を示したものである。
図において、タービンディスク1は、シャフト2に固定
され、このシャフト2は、駆動タービン9に接続されて
いる。この駆動タービン9は、フレーム10の上に固定
され、フレーム10は、タービンディスク1の外側を包
み込んで基礎11上に固定されている。
第6図は、タービンディスク1とシャフト2の固定をさ
らに峰しく示したものである。
図において、タービンディスク1の中心に内孔14が穿
設されている。この内孔14の両側には、遣鉢状のテー
パ孔13が形成されている。シャフト2の一端には、テ
ーパ孔13に嵌合する円錐状の突出部12が設けられて
いる。3はブツシュであシ、テーパ孔13に嵌合するよ
うに円錐形に成形されている。4は皿バネ、6は球面座
金であり、ナツト5の締付力は、球面座金6を介して皿
バネに均等に伝えられ、皿バネ40弾性力によって、(
9) ブツシュ3は、均等な力で押し付けられる。
つまり、タービンディスクlは、テーパ孔13に嵌合す
る突出部12とブツシュ3によって、皿バネ4の弾性力
で挾持され、内孔14に挿通した軸2に固定されている
。又内孔14部において、シャフト2の直径は、内孔よ
りも小さくなっており、環状の隙間をもたせている。
以上のように構成した本実施例の作用金欠に説明する。
先ず、タービンディスク1は、シャフト2を介して、駆
動タービン9により回転させられる。この回転速度は、
回転試験の目的に応じ、・5000〜20000RPM
の範囲で回転制御しながら行なわれる。
タービンディスク1が高速回転させられると、遠心力に
より、内孔14の内径が大きくなる。このような場合、
内孔14の両側に形成した抽鉢状のテーパ孔13におい
て、シャフト2の一端に設けた突出部12とブツシュ3
との嵌合面が滑りながら、皿バネ40弾性力によって、
テーパ孔13(10) に押込まれる。
このように、内孔14の広がりに応じて、突出部12と
ブツシュ3が、テーバ孔13内に押込まれ、タービンデ
ィスク1をシャフト2に固定保持すると同時に、タービ
ンディスク1とシャフト2の芯を同芯状に合せる。
又逆に、回転速度が遅くなり、内孔14の内径が小さく
なっても、テーパ孔13とブツシュ3及び突出部12と
の間の嵌合面で滑りながら、ブツシュ3と突出部12は
テーパ孔13から押し出される。
このように、内孔14の内径の変化に応じ、タービンデ
ィスク1の固定状態を保持しながら、同時に芯合せ全自
動的に行なう。
以上詳述した通り本発明の回転装置によれば、内孔の両
側に摺鉢状のテーパ孔を形成し、とのテーパ孔にシャフ
トに設けた突出部とブツシュを嵌合させ、タービンディ
スクを挾持するようにしたので、遠心力によって変化す
る内孔の内径に対し、タービンディスクをシャフトに固
定保持すると同(11) 時に自動調芯することができ、タービンディスクを高速
回転させてもアンバランスによる振動は発生しない。
このことからタービンディスクに降伏点まで圧縮荷重を
かけ、残留応力を付与させることができ、高速回転によ
り発生する遠心力に対し、タービンディスクの強度を強
化させることができる。
このように、回転装置の振動の問題を解決し、回転試験
の目的に合った回転速度をもって、タービンディスクの
回転試験全確実に行なって、回転試験の信頼性を向上さ
せると共に、タービンディスクの強度強化を行ない、タ
ービンディスク自体の信頼性も向上させるなど多大な効
果を有する。
さらには、従来の焼き嵌めや、ボルト締めによるタービ
ンディスクの固定手段に比べ、組立解体が簡単であり、
又タービンディスクの加熱冷却も容易であp1操作性の
向上をもたらす外、装置自体全小型化することができ、
その結果駆動動力が少なくて済み、経済性の点でも、大
多な効果を有する。
(12)
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、円板を高速回転させたとき、遠心
力によって円板に圧縮応力が動く状態と残留応力との関
係を説明する九めに示した図、第3図及び第4図は従来
例であり、第3図は焼き嵌めによって、又第4図はボル
ト締めによって、タービンディスクをシャフトに固定し
た部分組立断面図、第5図及び第6図は本発明の実施例
であp1第5図は装置全体の概略を、又第6図はタービ
ンディスクとシャフトの固定部公金それぞれ縦断面して
示した図でああ。 1・・・タービンディスク、2・・・シャフトs 4 
+・・皿バネ、5・・・ナツト、6・・・球面座金、1
2・・・突出部、13・・・テーパ孔、14・・・内孔
。 代理人 弁理士 秋本正実 (13) 茅l 巨 ■ 羊2目 び 第 3 国 第 4 目 奉 5  口 奉 6  図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、タービンディスクの内孔の両側に捕鉢状のテーバ孔
    を形成し、一方シャフトの一端に前記タービンディスク
    に形成したテーバ孔に嵌合する円錐状の突出部を設け、
    該シャフトをタービンディスクの内孔に挿通して円錐状
    の突出部とテーバ孔を嵌合させると共に、シャフトの他
    方に円錐状に成形したブツシュを嵌入し、該ブツシュと
    シャフトに設けた円錐状の突出部との間に、テーバ孔の
    面圧力によって、タービンディスクを挾持したこと1−
    特徴とする自動調芯付タービンディスク回転試験装置。
JP11685882A 1982-07-07 1982-07-07 自動調芯付タ−ビンデイスク回転試験装置 Granted JPS599541A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11685882A JPS599541A (ja) 1982-07-07 1982-07-07 自動調芯付タ−ビンデイスク回転試験装置

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11685882A JPS599541A (ja) 1982-07-07 1982-07-07 自動調芯付タ−ビンデイスク回転試験装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS599541A true JPS599541A (ja) 1984-01-18
JPH0153737B2 JPH0153737B2 (ja) 1989-11-15

Family

ID=14697367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11685882A Granted JPS599541A (ja) 1982-07-07 1982-07-07 自動調芯付タ−ビンデイスク回転試験装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS599541A (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5482779A (en) * 1977-11-23 1979-07-02 Glazier William J Method and device for kinetically changing eccentric position of rotary member

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5482779A (en) * 1977-11-23 1979-07-02 Glazier William J Method and device for kinetically changing eccentric position of rotary member

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JPH0153737B2 (ja) 1989-11-15

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