CN105626838A - 一种轴心高度可调的齿轮箱支撑结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴心高度可调的齿轮箱支撑结构。具体内容为：对于由齿轮箱和多级叶轮机械集成的机组，采用支架对齿轮箱中分面附近位置进行支撑，支撑位置接触面采用滑销结构，齿轮箱下箱体的底面与支架的底板采用导向立板配合，并在支架上布置换热管路和温度传感器。本发明旨在方便地控制各个齿轮轴的轴心在运行过程中的偏移量，能够使各轴心高度几乎不随箱体温度的变化而改变，减少热膨胀对机组的影响，提高机组运行的稳定性和能量转换效率，适用于各类齿轮箱式叶轮机械机组。

Description

一种轴心高度可调的齿轮箱支撑结构
技术领域
本发明涉及一种变速及功率传递系统中的齿轮箱，具体地说是一种轴心高度可调的齿轮箱支撑结构。
背景技术
近年来，由齿轮箱与多级叶轮机械集成的机组应用广泛，结构型式多种多样，一般由至少一台叶轮机械(包括透平、压缩机、泵等)、一台齿轮箱、一台发电机(或其它动力机械)组成，齿轮箱包括至少一个中分面，每级叶轮机械至少包括一传动轴，各传动轴均通过轴承布置在中分面上。
上述齿轮箱与多级叶轮机械集成的机组运行时，齿轮箱内部充满温度较高的油雾，使得箱体以其底面为基准面向高度方向膨胀，对于大功率、大尺寸的具有双中分面的齿轮箱，其上中分面的转子轴心冷热态高度差可超过2mm(假设箱体温度上升80℃，上中分面高度2.5m)，而叶轮机械和发电机的转子轴心冷热态偏差一般不超过0.5mm，因此，当叶轮机械或发电机的转子与齿轮箱的齿轮轴通过联轴器联接，且运转时轴系两侧转子中心偏差较大时，联轴器便不能很好地对轴系的偏心量进行补偿，若以热态轴心为对中标准时，则冷态对中偏差大，机组启动困难或者无法启动，若以机组冷态启动为对中标准时，机组运行时的热态轴心偏差可能导致轴系出现较大的振动或无法运行。因此，需要采用一种新的齿轮箱支撑结构来满足具有类似运行特点的机组要求。
发明内容
为了解决由于热膨胀导致齿轮箱式叶轮机械转子轴心偏差大而影响机组运行稳定性的问题，本发明提出了一种轴心高度可调的齿轮箱支撑结构，该齿轮箱支撑结构适用于齿轮箱与多级叶轮机械集成的机组中，可以解决由于热膨胀导致齿轮箱转子与叶轮机械或发电机转子轴心偏差大而影响机组运行稳定性的问题，使齿轮箱式机组中轴系两侧转子的对中条件更好，提高机组的稳定性和能量转换效率，具有广阔的应用前景。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：
一种轴心高度可调的齿轮箱支撑结构，适用于齿轮箱式机组，所述齿轮箱式机组包括齿轮箱和多级叶轮机械，所述齿轮箱至少包括一齿轮箱下箱体和一齿轮箱上箱体，至少在所述齿轮箱下箱体和齿轮箱上箱体之间的接触面形成一中分面，每级叶轮机械至少包括一传动轴，各传动轴均通过轴承布置在所述中分面上，其特征在于：所述齿轮箱通过其位于所述中分面附近位置处的支撑搭子被支撑于齿轮箱支架上，各支撑搭子的下底面与齿轮箱支架的支撑位置的上表面之间采用滑销结构配合，所述齿轮箱下箱体的底面与齿轮箱支架的底板之间采用导向立板配合，用以确定齿轮箱死点的横向位置，并保证齿轮箱下箱体可以向底面和转子轴向方向自由膨胀，并在齿轮箱支架上布置换热管路。
齿轮箱由支架对其箱体中分面附近位置(搭子的下表面)进行支撑，运行时箱体温度升高，以支撑中分面为基准向高度方向的两侧热膨胀，轴心高度的变化取决于支架与箱体接触面所在的位置，该结构中齿轮箱体与支架的接触面较少，箱体的热量只有少部分通过导热形式传递给支架，因此支架温升低、高度变化小。
优选地，所述齿轮箱还包括一齿轮箱中箱体，所述齿轮箱中箱体和齿轮箱上箱体之间的接触面形成上中分面，所述齿轮箱中箱体和齿轮箱下箱体之间的接触面形成下中分面，所述上、下中分面上分别布置至少一根传动轴，所述齿轮箱通过其位于所述上中分面或下中分面附近位置处的支撑搭子被支撑于齿轮箱支架上。
进一步地，所述滑销结构包括一导向键，所述导向键一端与位于支撑搭子下底面的搭子键槽间隙配合，导向键的另一端与齿轮箱支撑架支撑位置上表面的键槽过盈配合，保证齿轮箱体温度升高时可以沿着滑销结构中的导向键横向自由膨胀。
进一步地，下箱体的底面与支撑架的底板采用导向立板过盈配合，用以确定齿轮箱死点的横向位置，并保证下箱体可以向底面自由膨胀，所述导向立板的横向安装位置可根据需要进行调整。
进一步地，所述齿轮箱支架上布置的换热管路用于控制齿轮箱支架的温度，使其满足整个机组设计和运行的对中要求，所述换热管路通过其外表面的翅片焊接在齿轮箱支架上，所述换热管路内部通有液体对齿轮箱支架进行冷却或加热，翅片同时用于增强换热效果。
进一步地，所述齿轮箱支架的金属表面上布置有温度传感器，用于测量齿轮箱支架的温度，信号反馈给控制系统，进而调整所述换热管路内部换热流体的流量、温度参数。
优选地，所述齿轮箱具有至少一根输入轴、一根输出轴，其输入轴与向心式、轴流式或混流式叶轮相联，输出轴与发电机或其它动力机械相联。
在其他的实施例中，作为一种简化的结构，本发明的轴心高度可调的齿轮箱支撑结构也可以是如下的结构：齿轮箱通过其位于所述中分面附近位置处的支撑搭子被支撑于齿轮箱支架上，所述齿轮箱下箱体的底面与齿轮箱支架的底板之间采用导向立板配合，用以确定齿轮箱死点的横向位置，并保证齿轮箱下箱体可以向底面和转子轴向方向自由膨胀，并在齿轮箱支架上布置换热管路。
上述具有中分面支撑、换热及滑销结构的齿轮箱，其齿轮轴的轴心高度可调，适用于具有1～2个中分面的齿轮箱式叶轮机械机组的设计。本发明的优点与有益效果为：
1.将齿轮箱的支撑位置设置在中分面附近，可以有效地减小由于热膨胀造成的齿轮箱转子与叶轮机械或发电机转子轴心的偏差，提高机组运行的稳定性。
2.支撑位置的滑销结构和齿轮箱底面的导向立板相互配合，可以任意调节齿轮箱的横向死点位置，使得机组的各个轴系的对中基准设计可以更加灵活。
3.齿轮箱采用支架后，其下箱体结构可以优化为接近倒梯形，减小箱体内紊流空间及鼓风损失；此外，轴系两侧转子对中度的提高也可以减小由于振动偏大造成的机械损耗，因此该结构的应用可以提高齿轮箱式叶轮机械机组的能量转换效率。
4.该支撑结构与采用复杂的液压、连杆控制机构相比，具有结构简单、可靠性高的优点，在保证轴心控制比较准确的情况下，故障率低。
附图说明
图1为具有不同中分面个数及支撑方式的齿轮箱结构示意图；
图2为另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构、技术方案作进一步的具体描述，给出一个实施例。
图1示出了几种典型的齿轮箱结构，其中，图1(A)示出的齿轮箱支撑结构中，齿轮箱包括上箱体1、下箱体2，在齿轮箱下箱体2和齿轮箱上箱体1之间的接触面形成一中分面3，每级叶轮机械至少包括一传动轴，各传动轴均通过轴承布置在中分面3上，齿轮箱于其中分面3附近位置支撑于齿轮箱支架上。图1(B)、(C)示出的齿轮箱结构分别具有两个中分面，齿轮箱中箱体m和齿轮箱上箱体1之间的接触面形成上中分面3，齿轮箱中箱体m和齿轮箱下箱体2之间的接触面形成下中分面3，图1(B)中的齿轮箱通过其位于下中分面附近位置处的支撑搭子被支撑于齿轮箱支架上，图1(C)中的齿轮箱通过其位于上中分面附近位置处的支撑搭子被支撑于齿轮箱支架上。图1中，齿轮箱支架包括筋板8和底板9，图1(A)～(C)的各齿轮箱支撑结构中，齿轮箱下箱体2的底面与齿轮箱支架的底板9之间采用导向立板结构(图1中未示出)配合，用以确定齿轮箱死点的横向位置，并保证齿轮箱下箱体可以向底面和转子轴向方向自由膨胀，并在齿轮箱支架上布置换热管路。运行时箱体温度升高，两个齿轮箱体分别以上、下中分面为基准向高度方向的两侧热膨胀。
如图2所示，作为另一个实施例，本发明的轴心高度可调的齿轮箱支撑结构，适用于齿轮箱式机组，图2中示出了一台具有单中分面的齿轮箱，包括上箱体1、下箱体2、齿轮4、齿轮轴、联轴器、主要由筋板8和底板9构成的齿轮箱支架、齿轮箱与支架底板配合的导向立板结构10、支架的换热管路11、下箱体下底面与支架上表面配合的滑销结构30、支架上布置的温度传感器22等。
齿轮箱的上箱体1和下箱体2之间的接触面为中分面3，齿轮箱体的下底面为7。中分面上布置了3根齿轮轴，各输入轴的一端由齿轮箱体穿出，联接透平(或压缩机)，输出轴的一端由齿轮箱体穿出，联接发电机或其它动力机械，各输入、输出轴平行布置。
齿轮箱的支架主要由支撑筋板8、底板9组成，支撑位置位于中分面附近搭子的下表面，运行时整个齿轮箱体以中分面为基准向高度方向的两侧热膨胀。上箱体1与下箱体2采用螺栓紧固，下箱体2与支架采用滑销结构30配合，其中，导向键20与下箱体2的搭子键槽为间隙配合，导向键20与支架的键槽21为过盈配合，保证齿轮箱体温度升高时可以沿着滑销系统中的导向键横向自由膨胀。
齿轮箱体的下底面7与支架的底板采用导向立板结构10过盈配合，用以确定齿轮箱死点的横向位置，下箱体向底面和轴向方向自由膨胀不受过盈配合的影响，该导向立板的横向安装位置可根据实际需要进行调整。
支架上布置有换热管路11，内充液体对支架进行冷却或加热，用于控制支架的温度，换热管外表面可以设置翅片以增强换热效果。支架金属表面布置有温度传感器22，其温度信号用于调节支撑架的温度，即调整转子轴心高度，使其满足轴系的对中要求。
齿轮轴轴心高度变化取决于支架与下箱体接触面所在的位置，支架只接收了少量箱体传递的热量，其高度变化很小，此外，本实施例还通过管路中的液体对支架进行冷却，可以更好地控制各个齿轮轴的轴心偏移量。
滑销结构30、导向立板结构10共同配合保证齿轮箱横向热膨胀的合理性，设计者也可以通过改变结构10的横向位置对齿轮箱的横向死点进行调整。
上述内容完成了一个具有单中分面支撑、换热及滑销结构、3根齿轮轴的齿轮箱，可以有效地控制齿轮箱各转子轴心在运行过程中的偏移量，保证了机组运行的稳定性。本发明实施例的结构适用于各类齿轮箱式叶轮机械机组，特别是具有2个中分面的大功率、大尺寸的机组。
通过上述实施例，完全有效地实现了本发明的目的。该领域的技术人员可以理解本发明包括但不限于附图和以上具体实施方式中描述的内容。虽然本发明已就目前认为实用且优选的实施例进行说明，但应知道，本发明并不限于所公开的实施例，任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (8)

1.一种轴心高度可调的齿轮箱支撑结构，适用于齿轮箱式机组，所述齿轮箱式机组包括齿轮箱和多级叶轮机械，所述齿轮箱至少包括一齿轮箱下箱体和一齿轮箱上箱体，至少在所述齿轮箱下箱体和齿轮箱上箱体之间的接触面形成一中分面，每级叶轮机械至少包括一传动轴，各传动轴均通过轴承布置在所述中分面上，其特征在于：所述齿轮箱通过其位于所述中分面附近位置处的支撑搭子被支撑于齿轮箱支架上，各支撑搭子的下底面与齿轮箱支架的支撑位置的上表面之间采用滑销结构配合，所述齿轮箱下箱体的底面与齿轮箱支架的底板之间采用导向立板配合，用以确定齿轮箱死点的横向位置，并保证齿轮箱下箱体可以向底面和转子轴向方向自由膨胀，并在支架上布置换热管路。
2.根据权利要求1所述的齿轮箱支撑结构，其特征在于：所述齿轮箱还包括一齿轮箱中箱体，所述齿轮箱中箱体和齿轮箱上箱体之间的接触面形成上中分面，所述齿轮箱中箱体和齿轮箱下箱体之间的接触面形成下中分面，所述上、下中分面上分别布置至少一根传动轴，所述齿轮箱通过其位于所述上中分面或下中分面附近位置处的支撑搭子被支撑于齿轮箱支架上。
3.根据权利要求1所述的齿轮箱支撑结构，其特征在于：所述滑销结构包括一导向键，所述导向键一端与位于支撑搭子下底面的搭子键槽间隙配合，导向键的另一端与齿轮箱支撑架支撑位置上表面的键槽过盈配合，保证齿轮箱体温度升高时可以沿着滑销结构中的导向键横向自由膨胀。
4.根据权利要求1所述的齿轮箱支撑结构，其特征在于：下箱体的底面与支撑架的底板采用导向立板过盈配合，用以确定齿轮箱死点的横向位置，并保证下箱体可以向底面自由膨胀，所述导向立板的横向安装位置可根据需要进行调整。
5.根据权利要求1所述的齿轮箱支撑结构，其特征在于：所述齿轮箱支架上布置的换热管路用于控制齿轮箱支架的温度，使其满足整个机组设计和运行的对中要求，所述换热管路通过其外表面的翅片焊接在齿轮箱支架上，所述换热管路内部通有液体对齿轮箱支架进行冷却或加热，翅片同时用于增强换热效果。
6.根据权利要求1所述的齿轮箱支撑结构，其特征在于：所述齿轮箱支架的金属表面上布置有温度传感器，用于测量齿轮箱支架的温度，信号反馈给控制系统，进而调整所述换热管路内部换热流体的流量、温度参数。
7.根据权利要求1所述的齿轮箱支撑结构，其特征在于：所述齿轮箱具有至少一根输入轴、一根输出轴，其输入轴与向心式、轴流式或混流式叶轮相联，输出轴与发电机或其它动力机械相联。
8.一种轴心高度可调的齿轮箱支撑结构，适用于齿轮箱式机组，所述齿轮箱式机组包括齿轮箱和多级叶轮机械，所述齿轮箱至少包括一齿轮箱下箱体和一齿轮箱上箱体，至少在所述齿轮箱下箱体和齿轮箱上箱体之间的接触面形成一中分面，每级叶轮机械至少包括一传动轴，各传动轴均通过轴承布置在所述中分面上，其特征在于：所述齿轮箱通过其位于所述中分面附近位置处的支撑搭子被支撑于齿轮箱支架上，所述齿轮箱下箱体的底面与齿轮箱支架的底板之间采用导向立板配合，用以确定齿轮箱死点的横向位置，并保证齿轮箱下箱体可以向底面和转子轴向方向自由膨胀，并在支架上布置换热管路。
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