CN103115129A - 大功率齿轮调速装置 - Google Patents

Abstract

一种大功率齿轮调速装置，所述装置包括前置增速齿轮副，液力偶合器，调速装置，复合主泵系统，电动辅助泵、液压油路系统、电路控制系统，其特征在于：所述前置增速齿轮副是由相啮合的安装在输入轴上的增速大齿轮、安装在增速小齿轮轴上的小齿轮构成的人字齿轮增速传动机构；所述液力偶合器包括泵轮、涡轮、涡轮套，所述泵轮与增速小齿轮轴相连，所述涡轮与输出轴相连；所述复合主泵系统采用立式行星齿轮泵做主润滑泵，离心泵做工作泵，由输入轴带动的齿轮副驱动。该装置具有整体结构紧凑，高效节能，操作灵活、安装方便等优点。

Description

大功率齿轮调速装置

技术领域

本发明型涉及一种由高速齿轮传动、液力偶合器及其控制系统等组成的机电液复合传动装置，用于电厂给水泵、风机、磨煤机，石化工业的泵和压缩机以及化学工业的压缩机、离心泵等设备，尤其适用于超临界和超超临界火力发电机组。

背景技术

对于大型机械设备而言，调速装置可以使设备运行在良好的工作状态，不仅能够大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击，延长关键零部件的使用寿命，同时还能大大缩短电动机启动电流的冲击时间，减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响，从而节约电能并延长电动机和工作的工作寿命。此外，通过使用调速装置，在电动机的选型上将有可能选用功率较小的电动机，因而既能够节电也能够减少不必要的设备投资。

目前，调速传动装置正在向大功率、高速、高可靠性方向发展。我国在高参数、大功率、高可靠性调速装置方面与国外先进水平差距很大。国内液力偶合器技术成熟的大多为小功率的，而且国内掌握设计生产技术的企业太少，影响了行业技术水平的提高和生产成本的降低。目前，我国的超临界和超超临界机组所采用的齿轮调速传动装置几乎全部依赖进口，设备进口成本高、采购周期长，维修服务和零部件更换困难。

大功率齿轮调速装置将改变目前国内完全依赖进口的被动局面，提高我国电力、煤炭及其他行业装备的制造能力和技术水平，促进我国齿轮行业产品结构调整，推动行业技术进步及科技产业的发展。

发明内容

本发明型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种适用于大型机械设备，尤其适用于超临界和超超临界火力发电机组的大功率机电液复合传动装置——大功率齿轮调速装置。

本发明型的目的可通过下述技术方案来实现：

本发明型的大功率齿轮调速装置，所述装置包括前置增速齿轮副，液力偶合器，调速装置，复合主泵系统，电动辅助泵、液压油路系统、电路控制系统；所述前置增速齿轮副是由相啮合的安装在输入轴上的增速大齿轮、安装在增速小齿轮轴上的小齿轮构成的人字齿轮增速传动机构；所述液力偶合器包括泵轮、涡轮、涡轮套，所述泵轮与增速小齿轮轴相连，所述涡轮与输出轴相连；所述复合主泵系统采用立式行星齿轮泵做主润滑泵，离心泵做工作泵，由输入轴带动的齿轮副驱动。

本发明型中所述的前置增速齿轮副采用高可靠度/高功率密度齿轮传动设计技术，轮齿精密修型技术；所述增速大齿轮以固接的方式安装在输入轴上，通过滑动轴承Ⅰ和滑动轴承Ⅱ支撑在箱体上；增速小齿轮轴通过滑动轴承Ⅲ和滑动轴承Ⅳ支撑在箱体上；滑动轴承采用分体剖分式，便于安装；输入轴轴端采用机械密封形式，输入端盖通过螺栓固定在箱体上；所述与涡轮相连的输出轴通过滑动轴承Ⅴ和滑动轴承Ⅵ支撑在箱体上，滑动轴承同样采用分体剖分式；增速小齿轮轴和输出轴上分别固定有承受泵轮及涡轮轴向力的推力轴承Ⅰ和推力轴承Ⅱ。

所述调速装置采用电动执行器控制伸缩导管式进出口同时调节的复合调速方式，所述电动执行器与电动执行器悬臂、调速连杆、勺管铰接在一起，勺管套和油缸固定在排油腔体上 ；调节座、调节杠杆、连接杆、阀芯铰接在一起；调节座上的滚轮在勺管上的型槽中滚动；阀套装在阀体中；改变勺管的伸缩程度从而改变液力偶合器中的充液率达到输出转速无极调速的目的，建立勺管位置—油量—输出转速—输出功率的数学模型，起到节能的作用。

本发明型中所述电动辅助泵固定在下箱体上，采用大螺旋角小顶隙斜齿齿轮泵，确保在开机前各个轴承、齿轮等摩擦面得到充分的润滑，提高使用寿命。

本发明型中所述液压油路系统包括工作油路和润滑油路两部分，分别设置有冷却装置；润滑油路采用双筒过滤器；油路系统中设置安全装置，各轴承及油路中设置有测温传感器。

本发明中所述增速小齿轮轴和输出轴上分别固定有承受泵轮及涡轮轴向力的推力轴承Ⅰ和推力轴承Ⅱ。

所述前置增速齿轮副由一对或多对齿轮副组成。

 本发明型的有益效果如下：

由于本发明型采用了高参数、高可靠性齿轮副的设计技术，通过对液体传动及其控制系统的攻关和系统的综合优化设计，实现机械传动和液体传动的有机结合，进而实现对工作机械转速和功率的精确无级控制,具有大功率、高转速、高可靠性，结构紧凑、操作灵活、高效节能等优点。

附图说明

图1是本发明型的主视图。

图2是本发明型的工作原理图。

图3是图1中复合主泵系统局部视图。

图4是图1中泵轮涡轮轴线剖视图。

图5是图1中调速装置图。

图6是本发明型的油路系统图。

图1～图6中序号：1 输入轴，2 输入端盖，3 输入端密封环Ⅰ，4 输入端密封环Ⅱ,5 滑动轴承Ⅰ，6 增速大齿轮，7 滑动轴承Ⅱ，8 差压控制阀，9 接线盒，10 小齿轮副，11 锥齿轮副，12 双筒过滤器，13 下箱体，14 电动辅助泵（辅助润滑系统），15 输出端盖，16 输出端密封环Ⅰ，17输出端密封环Ⅱ，18输出轴（涡轮轴），19滑动轴承Ⅵ,20 推力轴承Ⅱ，21 勺管，22调速装置，23 涡轮套，24 滑动轴承Ⅴ,25 涡轮，26 泵轮，27 叶片盖板，28 滑动轴承Ⅳ,29 仪表架，30 增速小齿轮，31 滑动轴承Ⅲ,32增速小齿轮轴（泵轮轴），33 推力轴承Ⅰ，34 泵轮轴端盖，35 测温传感器，36 行星润滑主泵，37 离心泵，38 工作油路，39 上箱体，40 进油腔体，41 排油腔体，42 润滑油路，43 油箱，44 输入端回油管,45 电动执行器，46 电动执行器悬臂，47调速连杆，48 油缸，49 调节座，50 调节杠杆，51 滚轮，52 勺管套，53 连接杆，54 阀套，55 阀芯，56 阀体

具体实施方式

本发明型以下结合实施例（附图）作进一步描述：

    如图1、2所示，本发明型主要包括前置增速齿轮副、液力偶合器，调速装置，复合主泵系统，电动辅助泵、液压油路系统、电路控制系统等；所述的前置增速齿轮副为人字齿齿轮传递形式，主电机带动输入轴1旋转，增速大齿轮6热装在输入轴1上，通过装配过盈量保证其与输入轴1一起传递扭矩，然后与增速小齿轮30相啮合起到增速的作用；齿轮采用高可靠度、高功率密度传动设计技术，如轮齿精密修型等技术；增速大齿轮6通过滑动轴承Ⅰ5和滑动轴承Ⅱ7支撑在箱体上，增速小齿轮轴32通过滑动轴承Ⅲ31和滑动轴承Ⅳ28支撑在箱体上；滑动轴承采用分体剖分式，便于安装；输入轴1轴端采用机械密封形式，输入端盖2通过螺栓固定在箱体上，工作时大部分的润滑油通过箱体内部的回油孔回到了油箱43中，小部分进入到输入端密封环Ⅱ4和输入端密封环Ⅰ3之间的润滑油可以通过输入端密封环Ⅱ4上的孔回到油箱43，极少部分甩到输入端盖2上的润滑油，可以通过端盖2上的外接回油管44回到油箱43，输入端盖2和输入端密封环Ⅰ3上安装有O型圈。

所述的液力偶合器由泵轮26、涡轮25和涡轮套23组成，泵轮26和涡轮套23通过螺栓连接，泵轮26背部装有叶片盖板27，泵轮26和涡轮25之间留有一定的间隙；偶合器采用桃形型腔，型腔内均布有叶片，泵轮26和涡轮25的叶片相差1片；泵轮26与泵轮轴（增速小齿轮轴）32通过螺栓连接，涡轮25与涡轮轴（输出轴）18通过螺栓连接；液力偶合器工作时，工作液体会对泵轮26和涡轮25产生较大的轴向力，而且轴向力的方向随工作情况的不同而改变，这个力分别由泵轮轴32上的推力轴承Ⅰ33和涡轮轴18上的推力轴承Ⅱ20承受；涡轮轴18通过滑动轴承Ⅴ24和滑动轴承Ⅵ19支撑在箱体上，滑动轴承Ⅴ24和滑动轴承Ⅵ19同样采用剖分式。涡轮轴（输出轴）18轴端同输入端一样采用机械密封形式，输出端盖15通过螺栓固定在箱体上，工作时大部分的润滑油通过箱体内部的回油孔回到了油箱43中，小部分进入到输出端密封环Ⅰ16和输出端密封环Ⅱ17之间的润滑油可以通过输处端密封环Ⅰ16上的孔回到油箱43，极少部分甩到输出端盖15上的润滑油，可以通过端盖15上的内部油路回到油箱43，输出端盖15和输出端密封环Ⅱ17上安装有O型圈。

所述的调速装置22为复合调节式结构，采用电动执行器控制伸缩导管式进出口同时调节的方式。由电动执行器45、电动执行器悬臂46、调速连杆47、油缸48、勺管套52、勺管21、调节座49、滚轮51、调节杠杆50、连接杆53、阀套54、阀芯55、阀体56组成。电动执行器45带动电动执行器悬臂46和调速连杆47运动控制勺管21的开度，开度变大时，充液率增加，循环流量加大，输出转速增大；勺管套51和油缸48固定在排油腔体41上。电动执行器悬臂46在一定的范围内往复转动，勺管即可在0-100%之间运动，实现了勺管的出口调节。在勺管21开度变化的同时，勺管21上预先开设的型槽带动调节座49上的滚轮51转动，带动铰接在调节座49上的调节杠杆50摆动，铰接在另一端的连接杆52随之动作，带动阀芯54在开有特殊形状进油孔的阀套53中运动，、不同的阀芯位置进口的流量也不同，在循环流量需要加大时，进油口加大，进油流量随之增加，从而实行了进口调节。改变勺管的伸缩程度从而改变液力偶合器中的充液率达到输出转速无极调速的目的，起到节能的作用，这种调节方式，灵敏度高、精度高。本发明型建立了勺管位置—油量—输出转速—输出功率的数学模型，实现了输出转速的精确控制。

所述复合主泵系统采用立式行星齿轮泵36做主润滑泵，离心泵37做工作泵，由输入轴1带动的齿轮副驱动。更具体说：由输入轴1带动斜齿小齿轮副10，锥齿轮副11，由锥齿轮副带动立轴旋转，立轴上设置有行星润滑主泵36的太阳轮以及离心泵37；行星润滑主泵36为润滑油路提供润滑油，离心泵37为工作油路提供液压油。

电动辅助泵（辅助润滑系统）14为电动泵，由辅助电机带动一对大螺旋角小顶隙斜齿圆柱齿轮工作。齿轮调速装置启动前，先启动辅助油泵系统，泵出的润滑油经过冷却器、双筒过滤器12后进入润滑母管，经过母管上的支路对各轴承、齿轮提前润滑，以及排除工作油路中的空气，等润滑油路达到一定压力值时，主电机启动，同时行星润滑主泵36开始工作，润滑主泵36和辅助油泵系统共同工作为润滑油路提供润滑油。油路中的压力继续上升到一定值后，由差压控制器控制停止辅助油泵系统，由行星润滑主泵36为整个装置提供润滑油。

液压油路系统包括工作油路38和润滑油路42两部分；工作液压油经过流量控制阀由进油管进入进油腔体40，泵轮26背面的叶片盖板27上分布有叶片，相当于一个吸油泵，使工作油通过泵轮26上的一圈孔进入工作腔中，涡轮套23中的勺管相当于一个喷油泵，工作油通过勺管进入排油腔体41，从排油腔体41排出来的油进入排油管、工作油路冷却器，再进入到进油管路中，形成一个循环油路，在调速工作中，如果需要增加流量时，则通过离心泵37为油路补油，需要减少油量时，则通过溢流阀将多余的油泄回油箱43中。润滑油路泵出来的油先经过冷却器、双筒过滤器12进入润滑母管，润滑母管上为各轴承、齿轮分配有润滑支管；油路系统中装有安全装置，各轴承及油路中装有测温传感器。工作油路进出口、润滑油路、冷却装置进出口处都装有测压元件。

Claims (8)

1.一种大功率齿轮调速装置，所述装置包括前置增速齿轮副，液力偶合器，调速装置，复合主泵系统，电动辅助泵、液压油路系统、电路控制系统，其特征在于：所述前置增速齿轮副是由相啮合的安装在输入轴（1）上的增速大齿轮（6）、安装在增速小齿轮轴（32）上的小齿轮（30）构成的人字齿轮增速传动机构；所述液力偶合器包括泵轮（26）、涡轮（25）、涡轮套（23），所述泵轮与增速小齿轮轴（32）相连，所述涡轮与输出轴（18）相连；所述复合主泵系统采用立式行星齿轮泵（36）做主润滑泵，离心泵（37）做工作泵，由输入轴1带动的齿轮副驱动。

2.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于：所述增速大齿轮（6）以固接的方式安装在输入轴（1）上，通过滑动轴承Ⅰ(5)和滑动轴承Ⅱ（7）支撑在箱体上；增速小齿轮轴（32）通过滑动轴承Ⅲ（31）和滑动轴承Ⅳ（28）支撑在箱体上；滑动轴承采用分体剖分式，便于安装；输入轴1轴端采用机械密封形式，输入端盖（2）通过螺栓固定在箱体上。

3.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于：所述与涡轮相连的输出轴（18）通过滑动轴承Ⅴ(24)和滑动轴承Ⅵ(19)支撑在箱体上, 滑动轴承采用分体剖分式。

4.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于：所述调速装置采用电动执行器控制伸缩导管式进出口同时调节的复合调速方式，所述电动执行器(45)与电动执行器悬臂(46)、调速连杆(47)、勺管(21)铰接在一起，勺管套(51)和油缸(48)固定在排油腔体(41)上 ；调节座(49)、调节杠杆(50)、连接杆(53)、阀芯(55)铰接在一起；调节座（49）上的滚轮（51）在勺管(21)上的型槽中滚动；阀套(54)装在阀体(56)中。

5.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于：所述电动辅助泵（14）固定在下箱体上，采用大螺旋角小顶隙斜齿齿轮泵。

6.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于：所述液压油路系统包括工作油路和润滑油路两部分，分别设置有冷却装置；润滑油路采用双筒过滤器；油路系统中设置安全装置，各轴承及油路中设置有测温传感器。

7.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于：所述前置增速齿轮副由一对或多对齿轮副组成。

8.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于：所述增速小齿轮轴(32)和输出轴(18)上分别固定有承受泵轮及涡轮轴向力的推力轴承Ⅰ(33)和推力轴承Ⅱ(20)。

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