CN103174509B - 一种内燃机发电机组变速传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内燃机发电机组变速传动系统，包括至少一个变速箱、第一弹性联轴器、第二弹性联轴器、冷却风扇和转速传感器，所述变速箱设于发动机飞轮与发电机输入轴之间，所述第一弹性联轴器连接所述变速箱与所述发动机飞轮，所述第二弹性联轴器连接所述变速箱与所述发电机输入轴，所述冷却风扇设于发动机所在侧的轴上，所述转速传感器设于发电机所在侧的轴上。本发明的有益效果是：提供了一套完整的发电机组动力传动方案，有效解决了实际应用中变速、减振、转速控制、轴系对中和安装等问题。

Description

一种内燃机发电机组变速传动系统

技术领域

本发明涉及内燃机，具体涉及一种内燃机发电机组变速传动系统。

背景技术

内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。内燃机的分类方式有很多种，按其燃料的不同可分为汽油机，柴油机和燃气发动机等；根据内燃机转速又可分为：低速机(<300r/min)、中速机(300～1000r/min)、高速机(>1000r/min)。内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、起动性能好的特点在工业生产和改善人们生活方式方面应用非常广泛。各种车辆，工程机械，船舶，小型发电站等大多采用内燃机作为动力。

现今人们开发和设计的内燃机因为其燃料、运动结构以及控制方式的不同又可细分为很多种类。但由于每一款内燃机的运动结构和影响燃烧的各项参数的不同，其所适用的产品都不尽相同。换句话说，不同形式的内燃机发挥最大最优性能时的转速范围都是不一样的。比如考虑一款内燃机是否能应用于发电机组时，就需要考虑最好能在发动机的效率最高（单位功率油耗最低）的转速区间得到应用，这样其使用效益才是最高的，但与此同时发动机最好也能发挥出其最大的机械功率，这样设计出的发电机组就同时满足购置成本和使用效益的最大化。

世界上交流电的频率一般有50Hz和60Hz种，我国统一使用50Hz交流电，这就要求在我国应用的发电机组只能是50Hz的。由交流发电机的转速计算公式：n=(2f/p)×60，此公式中的f为频率，p为电机的极数。根据发电机的构造原理，其极数只能是2，4，6，8…等偶数，所以算出其对应的发电机转速为：3000rpm,1500rpm,1000rpm,750rpm,…。从中可以看出电机的极数越多，其工作转速就越低。一般大容量的发电机均为转磁极式，即发电机的转子部分为磁极，其由励磁绕组通以直流电产生，所以发电机的极数也即转子的磁极数。由于2极电机的一些结构缺点（比如说磁极绕组端部较长而铁心扼部较厚），所以一般功率稍大（大于10kW）的交流发电机都采用4极或4极以上的结构。换句话说就是发电机的输入转速一般为1500转/分钟，或者更低。而且，由于用电设备，特别是国家电网对发电机频率的严格要求限制，发电机组如果用内燃机作为原动力时，就要求内燃机转速平稳且近似恒定的运行在1500rpm或者1000rpm等转速上。

但不同设计的内燃机，其在最佳工况（某设计转速下发动机能发挥最大功率，同时油耗也相对最低）时的转速却并不正好在1500,1000,750等几个点，甚至许多优秀的发动机的最佳工况转速比1500rpm高很多。而这些发动机只有在高转速时才能发挥各自的绝对优势，比如说单位质量的功率很大、运行可靠等。所以，如果仅仅因为其最佳工况下的转速不能满足要求而不能在发电机组上得到应用，这也是一种人类技术能力上的浪费。

中国专利CN102574457A公开了一种内燃机(1)的发电机(3)所用的发电机驱动系统，所述发电机驱动系统具有牵引机构传动件，该牵引机构传动件包括牵引机构(5)，牵引机构(5)经发电机工作轮(6)引导，发电机工作轮(6)用于驱动发电机(3)。依据本发明，发电机(3)这样构成并进行电气接线，即：使发电机(3)可以暂时作为马达运行，以及发电机(3)与发电机工作轮(6)或曲轴皮带轮(7)与曲轴(8)经超越离合器(4)联接，该超越离合器这样构造，即：使发电机(3)在其作为马达运行的框架内超越发电机工作轮(6)，或在考虑到传动比的情况下超越曲轴(8)。与本申请相比，同此专利的具体结构存在较大的差别。

中国专利CN101915298A公开了一种通过内燃机皮带传动机构驱动发电机的装置，用于连接发电机和内燃机皮带传动机构，包括以能相对于安置在轴(3)上的轮毂(2)扭转的方式引导的皮带轮(1)，其中，设置在皮带轮(1)与轮毂(2)之间的至少一个弹簧元件将皮带轮(1)和轮毂(2)弹性地相互连接，以传递转动运动，并且在此在皮带轮(1)与轮毂(2)之间的相对扭转相应于起作用的扭转刚度来实现，其中，另外，将至少一个弹簧元件关于皮带轮(1)和/或轮毂(2)以限定的运动余隙(s)来安置，以便允许在第一区域(I)内通过运动余隙(s)以低扭转刚度进行所述相对扭转，而在第二区域(II)内能够通过至少一个弹簧元件产生高扭转刚度。此专利通过内燃机皮带带动驱动发电机，这与本申请包括变速箱、联轴器、转速传感器等结构以实现发电机组的变速传动，两者在结构和所要解决的技术问题上都存在明显的区别。

发明内容

针对现有的内燃机发电机传动存在的上述问题，本发明提供一种让某些优良的发电机能应用到发电机组上的完整的内燃机发电机组变速传动系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种内燃机发电机组变速传动系统，包括至少一个变速箱、第一弹性联轴器、第二弹性联轴器、冷却风扇和转速传感器，所述变速箱设于发动机飞轮与发电机输入轴之间，所述第一弹性联轴器连接所述变速箱与所述发动机飞轮，所述第二弹性联轴器连接所述变速箱与所述发电机输入轴，所述冷却风扇设于发动机所在侧的轴上，所述转速传感器设于发电机所在侧的轴上。

上述内燃机发电机组变速传动系统，其中，所述变速箱与所述发动机飞轮连接处设有喇叭状开口并安设加强筋，且所述变速箱与所述发动机飞轮连接处的外壳上的高低位置分别钻孔用以散热。

上述内燃机发电机组变速传动系统，其中，所述变速箱与发电机连接的壳体设置为套筒状，且所述变速箱与所述发电机连接处设有较大开口，所述开口上覆盖防护网。

上述内燃机发电机组变速传动系统，其中，所述第一弹性联轴器选用方便盲式安装的联轴器，并与所述变速箱通过花键连接。

上述内燃机发电机组变速传动系统，其中，所述第二弹性联轴器选用可拆分的联轴器，所述第二弹性联轴器的两部分分别安装于所述变速箱轴上与所述发电机轴上。

上述内燃机发电机组变速传动系统，其中，所述冷却风扇由空间要求可设置在发电机侧的轴上，但若所述变速箱的自然风冷效果能达到要求，或者所述变速箱配置了强制机油冷却系统（外置水冷或空冷散热器）时则不需要安装所述冷却风扇。

本发明的变速传动系统的安装顺序为：1、在变速箱输出轴上安装转速信号轮和在变速箱输出端壳体上安装转速传感器；2、分别套装变速箱输出轴和发电机输入轴上的联轴器部分（此联轴器可以分为两部分安装）；3、对接变速箱输出轴和发电机输入轴上的两部分联轴器，且同时观察变速箱壳体法兰面与发电机端面的贴合情况，注意一定要让这两者间的台阶结合面正确嵌入匹配后才能锁紧法兰面连接螺栓；4、打开变速箱的通风罩，锁紧法兰轴向定位螺钉；5、装入变速箱输入轴上的小风扇，并锁紧固定螺丝；6、把弹性联轴器装上发动机飞轮并锁紧连接螺钉；7、将装配好的发电机与变速箱整体吊起，让其轴伸外花键靠近并感觉插进飞轮上的弹性联轴器内花键后，进一步推进让变速箱输入端法兰面与发动机飞轮壳安装台阶面正确贴合后，锁紧螺栓固定；8、安装发动机与发电机的底脚减震器；9、把此发电机组整体放置到事先准备好的发电机组底架上，最后固定减震器螺栓。

由于采用了上述技术，上述技术方案与现有技术相比具有的积极效果是：

提供了一套完整的发电机组动力传动方案，有效解决了实际应用中变速、减振、转速控制、轴系对中和安装等问题。

附图说明

图1是本发明一种内燃机发电机组变速传动系统的纵向剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示本发明一种内燃机发电机组变速传动系统的纵向剖视图，主要包括弹性联轴器4，小风扇5，通风口6，变速箱7，转速传感器10，信号轮18，散热及安装操作孔11，平键弹性联轴器12。变速箱7为一级平行轴直齿轮啮合的结构，这两齿轮轴分别称为输入齿轮轴19和输出齿轮轴8，变速箱7的轴和齿轮为一个整体零件，即在毛配件上加工出台阶轴和齿轮。该变速箱7的壳体采用图示方向的左右两半铸造件合体安装。每个齿轮轴的两侧分别坐落在滚柱轴承上，这两个轴承又分别安装在两齿轮箱壳体上对应的一个盲孔轴承座和一个通孔轴承座上。齿轮及轴承都采用机油飞溅润滑。变速箱7壳体上设计有机油液位镜，透气孔和放油孔，加油孔则可以利用透气孔代替，即需要加油时把透气帽拆卸下来后添加机油。齿轮轴的两个通孔轴承座端面上配置橡胶密封环和轴承盖。

进一步的，本发明实施案例选择了新型柴油发动机，该发动机为水平对置气缸，所以动力输出飞轮的中心位置较低，这样本发明实例中的变速箱7就被选择为平行轴高低布置，且发动机比发电机轴心位置低的装配关系。其实，根据不同的发动机和发电机选用情况，也可以将此变速箱7上下翻转装配，当然其润滑冷却系统及其相关附件也需要根据实际需要同步调整位置。

进一步的，转速传感器10一般应该设置在发电机侧的轴上。其目的是监测发电机输入轴的转速。此项是否需要应按照发电机组控制器的转速控制方案以及发动机转速传感器的匹配情况而定。因为如果发电机组的控制器能够实时获得发动机转速，且其能够实时将该转速转换计算为发电机转速的话，则允许不装配该转速传感器10，再或者该发电机组只用于单机运行，不并机更不需要并网运行的话，也可以不安装此转速传感器10。

进一步的，变速箱7选用了平行轴直齿轮变速箱，只要考虑材料成本，也可以选用斜齿轮，且可将其设计为行星齿轮结构形式。同样为了降低成本，该发明中齿轮箱被设计为湿式油底壳飞溅润滑和自然风冷结构，这点也可根据实际传动功率变化和使用环境的不同改用干式油底壳强制润滑和散热器冷却。

进一步的，变速箱7的左半箱体与发动机飞轮连接处设计为喇叭口形状，并在最上方和对称剖面两侧设计加强筋。在此喇叭口高低位置处开设通风孔6，变速箱7喇叭口与发动机飞轮壳合拢形成的空间装设弹性联轴器4和小风扇5。其中小风扇5的叶片轮毂套装在齿轮轴上，并且采用径向螺钉孔定位。弹性联轴器4与输入齿轮轴19为花键连接。变速箱7的喇叭口壳体按发动机飞轮壳尺寸设计为配对的止口法兰面连接。

进一步的，变速箱7的右侧箱体为一个筒状结构。该筒状结构与发电机端面合拢形成一个空间，此空间内主要装配有平键弹性联轴器12、速度传感器10及信号轮18。其装配关系为信号轮18的轮毂套入变速箱7的输出齿轮轴8的轴根部，采用径向螺钉孔径向定位。转速传感器10，通过固定在变速箱7端面上的小支架安装和固定。平键弹性联轴器12可以拆分为两部分，分别通过平键与变速箱7的输出齿轮轴8和发电机输入轴实现连接和固定。此变速箱7的筒状壳体上需要开设通风安装孔，建议上下各开一个，且需要用可拆卸的防护网覆盖。与另外半个壳体一样右侧的变速箱7壳体的设计也应该与发电机的止口相匹配。

进一步的，如图示的内燃机发电机组采用了与机组底架的弹性支撑连接方式，其主要作用是减少震动和噪音。实际上应用此减速传动系统的发电机组也可选用与公共底架进行刚性连接，但刚性安装时需要考虑热膨胀的影响，其它连接方式不在本发明中叙述。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的申请专利范围，所以凡运用本发明说明书及图示内容所做出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种内燃机发电机组变速传动系统，其特征在于，包括至少一个变速箱、第一弹性联轴器、第二弹性联轴器、冷却风扇和转速传感器，所述变速箱设于发动机飞轮与发电机输入轴之间，所述第一弹性联轴器连接所述变速箱与所述发动机飞轮，所述第二弹性联轴器连接所述变速箱与所述发电机输入轴，所述冷却风扇设于发动机所在侧的轴上，所述转速传感器设于发电机所在侧的轴上；所述变速箱与发电机连接的壳体设置为套筒状，且所述变速箱与所述发电机连接处设有较大开口，所述开口上覆盖防护网；

所述变速箱与所述发动机飞轮连接处设有喇叭状开口并安设加强筋，且所述变速箱与所述发动机飞轮连接处的外壳上的高低位置分别钻孔用以散热。

2.如权利要求1所述内燃机发电机组变速传动系统，其特征在于，所述第一弹性联轴器选用方便盲式安装的联轴器，并与所述变速箱通过花键连接。

3.如权利要求1所述内燃机发电机组变速传动系统，其特征在于，所述第二弹性联轴器选用可拆分的联轴器，所述第二弹性联轴器的两部分分别安装于所述变速箱轴上与所述发电机轴上。