发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明提供了一种立式旋转机械主轴轴线测量装置,该结构采用多点传动,对轴线测量装置影响很小,可继续安全可靠地工作,提高了电动轴线测量装置的运行可靠性。
为实现上述目的,本发明采用以下技术手段:
一种立式旋转机械主轴轴线测量装置,包括:
一机架,该机架具有机架中心孔;
若干驱动装置,若干驱动装置安装在所述机架上,每个驱动装置的输出端具有驱动齿轮;
一从动齿轮,该从动齿轮设置在所述机架中心孔内,从动齿轮与每个所述驱动齿轮啮合;从动齿轮具有齿型中心孔;
及一离合盘,该离合盘设置在所述齿轮中心孔内用于和被测主轴连接;离合盘与所述从动齿轮形成键传动。
所述的离合盘包括环形结构的离合盘本体,离合盘本体中心为离合盘中心孔,离合盘本体底面上设置有用于和被测主轴端部配合凹止口。
还包括若干限位块,所述的离合盘本体底面边缘设置有若干限位凸台,所述限位块设置在被测主轴外壁用于和限位凸台配合。
所述的限位块为扇面状结构,若干限位凸台沿离合盘本体底面边缘设置,限位块设置在限位凸台一侧。
所述的从动齿轮包括从动轮本体,从动轮本体外边缘为轮齿,从动轮本体上设置有多个减重孔;从动轮本体中心为齿型中心孔。
所述的齿型中心孔壁设置有扇形槽,所述的离合盘外边缘设置有矩形槽,扇形槽和矩形槽通过键传动。
所述的键为传动键,所述传动键包括矩形部和扇形部;矩形部与离合盘矩形槽固定连接,扇形部与从动齿轮扇形槽配合传动扭矩,离合盘驱动从动齿轮到位后具有自动脱离功能,被测轴系惯性力作用不干涉本装置。
还包括弹性垫,所述扇形部受力的一侧设置有安装槽,所述弹性垫固定在安装槽上,且弹性垫的厚度大于安装槽的深度。
所述的机架包括上圆环和下圆环,上圆环和下圆环之间通过斜支撑连接,所述驱动装置安装在上圆环上。
所述的驱动装置包括减速机,减速机竖向安装在机架上,驱动齿轮安装在减速机的输出轴上。
与现有技术相比,本发明的优点为:
本发明由机架、驱动装置、驱动齿轮、从动齿轮和离合盘组成环形转动结构,从动齿轮与每个所述驱动齿轮啮合,离合盘与所述从动齿轮键连接。多点传动优势在于在其中1-2点未参与传扭矩时,其它各点还可以保证对称传力矩;二两点式桩柱结构的传扭方式往往因其加工误差或被测设备中心与轴线测量装置不同心安装时,将导致单侧一点接触,对侧1800方向另一点常常出现大小不定的间隙,单侧受力的传动方式使被测设备产生很大的偏载,引起转动不平衡,造成被测部件产生位移、转速不稳等现象,导致测量数据产生较大误差;且桩柱传动结构时的受力部位为两条线接触。由于采用多点传动,当1-2个局部点不参与传动时,对轴线测量装置影响很小,可继续安全可靠地工作,提高了电动轴线测量装置的运行可靠性。
进一步,本构件组装后,当上部局部个别键与驱动大齿轮之间结合出现缝隙时,在离合盘传动键的侧面安装有弹性垫,保证了所有键与大齿轮传动的接触良好,传动可靠,防止离合盘固定螺栓受到剪切力。
进一步,下部限位块与限位凸台配合施焊,定位准确,焊缝距离凸台内侧较远,焊接后形成的焊缝牢固可靠,不干涉凸台功能。
进一步,离合盘与轴端轴向采用普通螺栓固定,现场使用操作简便。
进一步,离合盘底部与轴端凹止口结构配合加工,保证了安装时与大轴之间的同心度。
进一步,离合盘设计时,传动键尺寸与驱动大齿轮配套,大齿轮形成的凹槽远大于键的宽度,被测设备大轴在惯性力作用下,继续向前转动时,有足够的空间保证,防止被测轴惯性作用力损害本套测量装置。
进一步,本装置所有结构均裸露使用,方便现场观察排除故障。
具体实施方式
以下结合附图及实例对本发明作进一步的详细描述:
如图1至10所述,本发明一种立式旋转机械主轴轴线测量装置,包括:
一机架1,该机架1具有机架中心孔;机架1提供支撑力。
若干驱动装置2,若干驱动装置2安装在所述机架1上,每个驱动装置2的输出端具有驱动齿轮6;驱动装置提供驱动力。
一从动齿轮3,该从动齿轮3设置在所述机架中心孔内,从动齿轮3与每个所述驱动齿轮6啮合;从动齿轮3具有齿轮中心孔31;从动齿轮3传动扭力。
及一离合盘4,该离合盘4设置在所述齿轮中心孔31内用于和被测主轴连接;离合盘4与所述从动齿轮3键连接。离合盘4与被测主轴连接,提供扭矩。
本发明应用于大型立式旋转机械设备轴线测量的传动离合装置,应用于立式大型旋转机械设备的轴线测量应用时,需要外部配套驱动装置2,使用时与驱动装置2中的大齿轮联结。一般情况应用于大中型立式水轮发电机组轴线测量中。
工作时,电动轴线测量装置安装在立式水轮发电机上部的机架1上,设备安装完成后,启动设备后,可以带动被测转子缓慢转动,被测转子旋转到位后,按下停止按钮,被测设备在惯性条件下会继续旋转一小段距离,如惯性不足,再按下反转按钮,使从动齿轮3反转一定角度度,等传动盘完全脱离转子后进行测量读取数据。读取数据时只有离合盘4固定在转子顶端,轴线测量机构与转子呈完全脱离状态,被测转子处于自由状态,各分段法兰及轴承等测点可同时读取测量数据。
其中,离合盘4包括环形结构的离合盘本体,离合盘本体中心为离合盘中心孔43,离合盘本体底面上设置有用于和被测主轴端部配合凹止口44。还包括若干限位块7,所述的离合盘本体底面边缘设置有若干限位凸台42,所述限位块7设置在被测主轴外壁用于和限位凸台42配合限位限位块7为扇面状结构,若干限位凸台42沿离合盘本体底面边缘设置,限位块7设置在限位凸台42一侧。
从动齿轮3包括从动轮本体,从动轮本体外边缘为轮齿,从动轮本体上设置有多个减重孔32;从动轮本体中心为齿轮中心孔31。齿轮中心孔31壁设置有扇形槽33,所述的离合盘4外边缘设置有矩形槽41,扇形槽33和矩形槽41通过键连接。键为传动键5,所述传动键5包括矩形部52和扇形部51;矩形部52与矩形槽41固定连接,扇形部51与扇形槽33间隙配合连接。
还包括弹性垫8,所述扇形部51的一侧设置有安装槽53,所述弹性垫8固定在安装槽53上,且弹性垫8的厚度大于安装槽53的深度。
机架1包括上圆环和下圆环,上圆环和下圆环之间通过斜支撑连接,所述驱动装置2安装在上圆环上。
驱动装置2包括减速机,减速机竖向安装在机架1上,驱动齿轮6安装在减速机的输出轴上。
实施例
本发明的一实施例的立式旋转机械主轴轴线测量装置各部分具体结构如图4-10所示,包括:传动盘1,使用45号煅钢或其它等强度材料制作;键2安装于离合盘4凹槽内,是用于外部驱动装置2的中间过渡传动部件;离合盘4配套附件螺栓,把和在离合盘4与轴端之间,限制离合盘4受到的轴向力,使离合盘4牢固固定在被测大轴轴端顶部。
该离合盘4由厚度165mm煅钢制成,上部圆周有五处凹槽,凹槽中插入五个传动键5(如图2),此键安装在离合盘4上后,外部驱动机构(通常采用带减速机构的多组电机和驱动大齿轮等部件组成)推动离合盘4,实现被测设备逐点(或连续)缓慢转动的目的。
为了降低加工制造难度,键与离合盘4两个零件分别制造;键的内侧为长方形,外侧为扇形。内侧用6个M16的螺栓安装于离合盘4键槽内,外侧扇形角度与驱动大齿轮驱动槽角度一致。外侧受力面表面设计一处65mm宽的凹槽,用于安装特殊弹性垫8,弹性垫8的弹性保证了键与驱动齿轮6配合接触良好,传递扭矩更加均匀对称。
离合盘4外沿下部设有五处凸台,凸台和离合盘4本体为一个整体,是一个将扭矩传递给大轴的部件。工作时,需要在被测部件大轴的轴端侧面与凸台配合部位配装焊接五处传动块,作为永久设施安装在大轴上,方便下次使用。
离合盘4顶部设计有8×Φ52mm、16×Φ26mm孔各两周,此孔与大轴法兰螺纹孔配合安装紧固螺栓,限制离合盘4轴向力。离合盘4底部与大轴顶部配套设计有定位凹止口44,凹止口44起到离合盘4与大轴中心同心定位作用。
传动键5在外部驱动大齿轮的作用下传递扭矩,待设备转动到位后,在被测设备惯性带动下可实现自动分离;也可以操作驱动装置逆向转动一定角度,实现离和盘与驱动齿轮6的分离,装置运行时,离合盘4传动键5与大齿轮(设计有5处42°键槽)凹槽配合;当外部驱动电机等装置转动后,带动大齿轮旋转,推动离合盘4,将旋转力矩传递给大轴,待被测设备旋转到位后,操作按钮,停止驱动电机工作;由于被测设备具有一定的惯性,将带动离合盘4继续向前转动一定距离,离合盘4及键将在大扇形槽内向前继续转动一定角度,从而实现离合盘4与驱动大齿轮之间的自动分离。
离合盘4传动键5侧面安装的弹性垫8,弹性垫8为特殊设计,具有一定厚度和弹性,工作时与大齿轮之间贴和紧密,能够自动弥补机械零件加工造成的误差,从而保证齿轮与离合盘4之间传递扭矩各点受力均匀对称,工作更加可靠。
传动键5及与其配套的大齿轮等装置均设计为多点传动,经查询国内外其它的设计,均为180°两点传动。多点传动优势在于在其中1-2点未参与传扭矩时,其他各点还可以保证对称传力矩;二两点式桩柱结构的传扭方式往往因其加工误差或被测设备中心与轴线测量装置不同心安装时,将导致单侧一点接触,对侧1800方向另一点常常出现大小不定的间隙,单侧受力的传动盘使被测设备产生很大的偏载,引起转动不平衡,造成被测部件产生位移、转速不稳等现象,引起测量数据产生较大误差;且桩柱传动结构时的受力部位为两条线接触。本发明的驱动点可设计为4-10点等多点传扭矩,键与大齿轮之间传动时接触面为面接触,接触面积大,受力点压强小。个别点即使未参与受力,不影响全套设备正常运行。
离合盘4与被测设备大轴轴顶配合设计有凹止口44和把合螺栓,凹止口44能够较好地保证离合盘4与大轴中心同心,把合螺栓限制离合盘4所受的轴向力,下部有门的焊接有限位块7受切向力,离合盘4把合螺栓仅受轴向力。
离合盘4向下传递扭矩时,通过现场在大轴轴端上部外沿与离合盘4的限位凸台42配焊的限位块7,保证多个限位块7与离合盘4之间配合紧密,传动对称准确。
传动键5采用多点布置,单独加工此键,降低了离合盘4的加工难度,经济性得到提高,键的内侧与离合盘4本体凹槽为矩形,外侧与大扇形槽分度角度一致,接触工作时,贴合紧密无间隙,改善了传统桩柱两点式设计的线接触,为多点面接触,接触面总面积增大,所受到的压强降低,即使1-2个点未参与传扭,不影响轴线测量设备的正常运行。
限位块7焊接时内侧直径与大轴外径相同,外径不大于离合盘4最大直径,焊缝四周倒一定角度,四周与大轴之间焊接牢固可靠,作为永久设施,固定在大轴上,方便下次设备进行轴线测量使用。
以安康水电厂为例:离合盘4下部凹止口44内径为Φ670,外径为Φ931,离合盘4限位凸台42内径为Φ1145,下部传动凸台与大轴之间形成单边22.5mm的间隙,使限位块7焊接完成后,焊缝与凸台之间无任何干涉影响,现场安装更加简便宜行。
驱动装置2逆向转动对被测设备无干涉影响,离合盘4在外部驱动齿轮6反向操作时,在一定角度范围内能够与驱动齿轮6自动分离。离合盘4与驱动大齿轮均裸露在目测范围内,工作时可方便观察传动盘、键、齿轮、固定螺栓等关键部件,方便故障观察及消除。离合盘4其上部加工有成圆周对称布置的4处M24内螺纹,方便拆装起吊。
传动键5其外部受力面加工有宽65毫米凹槽,且有多处固定内螺纹孔,其目的在于安装弹性垫8(橡胶或其它弹性材料),在大齿轮的作用力下,弹性垫8具有良好的弹性收缩能力,保证个点受力均匀对称,减少局部点发生不受力的状况。
本发明设备具有传递扭矩对称、均匀、可靠,安装拆卸方便,自动离合的特点。本发明应用时,离合盘4固定定位于被测转子轴端顶部上。驱动大齿轮,传动键5与大齿轮之间实现啮合和分离。被测设备大轴通过离合盘4凸台与大轴上限位块7紧密配合传动。与其它类型传动盘相比较,具有多点传动、驱动力均匀对称可靠、无偏载、现场安装简便宜行等综合优势。
联轴器是转动部件,它与固定部件(包括驱动装置2和被测设备机架1等)是完全分离的,联轴器安装于被测设备大轴的顶端,电动轴线测量驱动部件安装在机组机架1上,二者是分别安装的。离合盘4传动键5在出厂时已固定在离合盘4上。安装完成后,离合盘4与大齿轮同心,大齿轮旋转时,通过键的啮合带动离合盘4旋转。大齿轮与键的配合有反向间隙,转子转动到位后,被测设备由惯性带动继续前行一小段距离。如惯性太大超过预设位置时。可操作传动装置大齿轮反向转动1-2度,使大齿轮与离合盘4处于完全脱开状态,便于对转子的测量。
使用本发明时,首先将离合盘4与键连接牢固,将弹性垫8安装在键的侧面安装槽53内,检查螺栓无松动,冒出和露头等现象。然后吊起离合盘4,放置在被测设备大轴顶部,注意观测离合盘4螺栓孔与轴端内螺纹孔中心对应对中。将螺栓穿入离合盘4,用适当力矩对称拧紧。将与离合盘4下部与凸台配合的五个专用焊接键焊接在大轴端部切向。焊接时,须确保键与凸台之间应贴和紧密,无间隙。工作时才能使焊接键与凸台之间传动准确,力量均匀对称.使轴系转动平稳均匀、无偏载。
以安康水电厂方案为例,传动盘本体由整体厚度165毫米的45段钢加工,见附图1。离合盘4上部传动采用多点设计,4点以上的奇数点或偶数点均可。传动盘传动键5与本体采用两部分设计,降低了加工难度,提高了经济性。当上部局部的个别键与驱动大齿轮之间结合出现缝隙时,采用弹性垫8的办法解决,保证了所有键传动的可靠性。下部限位块7与离合盘4凸台现场配焊,确保贴合紧密传动可靠。键与离合盘4之间无干涉。离合盘4根据大轴端部设计把合螺栓和凹止口44结构。
本发明装置主要包括以下几种部件:离合盘4本体、限位块7、传动键5、固定螺栓及弹性垫8等部件。具体使用安装步骤如下:
1.首先检查清理被测设备大轴轴端顶部内螺纹孔及凹止口44等,清理油污杂质。将离合盘4吊放在大轴端部。微量调整离合盘4,将轴端内螺纹与离合盘4螺孔中心对中。
2.本设备为转动部件,离和盘与安装在上机架1的电动驱动部分完全分离。离合盘4安装于机组转子大轴顶端,联轴器外圆与大齿轮内孔留有适当间隙,距离驱动大齿轮单侧间隙4-6mm;除了旋转时键与大齿轮能够啮合外,其余时间二者是完全不接触。驱动装置2固定于设备机架1上。
3.本设备应先安装离合盘4本体,离和盘就位后,再安装限位块7。调整限位块7位置与离合盘4凸台贴合紧密。安装机架1时,应注意大齿轮内孔与联轴器外圆之间间隙均匀对称。另:安装完成后,大齿轮与联轴器之间无任何直接接触。
4.焊接完成后,可实验操作电动装置驱动离合盘4,使离合盘4与限位块7结合靠紧,然后再次对称紧固离合盘4固定螺栓。
5.安装电动轴线测量驱动装置,实验调试驱动部件。
6.轴线测量测量结束后,设备需要拆卸时,先拆除外围驱动装置2。然后只需要将离合盘4固定,螺栓旋松,直接吊出设备,拆卸非常简便。
设备的操作使用步骤如下:
设备工作时驱动齿轮6与离合盘4上的键啮合,带动转子旋转。转子旋转到位后,在被测设备惯性力作用下,机架1部分与联轴器完全脱开。驱动齿轮6内孔与离合盘4外圆部分留有适当间隙,键脱开后,二者完全无接触,保证转子在检测过程中不受任何外力影响。
电动设备启动前处于锁定状态,操作人员需解锁后才能操作。操作前应确保安装或检修人员处于安全位置,不得在未通知相关人员前擅自启动设备。操作过程中应防止转动部件与固定部件夹杂异物,防止工作人员在缝隙中夹伤。离和盘本体及附件不需要任何润滑剂或油脂。设备运转过程中,不得有人员靠近安装支架部分。
离合盘4是在机组首次安装调试或设备检修时使用的,离和盘的主要功能是通过外部电动减速机构和大齿盘等部件构成的驱动装置来传递扭矩,从而带动水轮机组转子或其它立式旋转机械设备转动,辅助完成安装或维修人员对旋转设备轴系的直线度进行检测,通过进一步计算处理进行校正。
离合盘4与固定部件部分可以完全分离。离合盘4安装于机组大轴顶端,机架1固定于机组设备上。离合盘4与大齿轮同心安装,离和盘外圆与大齿轮内孔留有适当间隙,除了旋转时键能够啮合外,其它时间二者是完全不接触的。
应先安装离和盘,离和盘安装完成后,再安装驱动装置2。安装外部驱动装置时,应注意大齿轮内孔与联轴器外圆之间须留有一定的间隙。防止偏心会造成的互相摩擦及驱动力偶矩偏载。
离和盘不能单独使用,配套的驱动装置2也必须在投运之前检查各电动机的电源相序相同,不能随意更改电柜内线路或直接将电源线接在电机上。如电源相序不同,则可能导致两台电机旋转方向相反,设备会卡死,甚至直接损坏设备。
该设备使用完毕后应妥善保管。由于机架1和联轴器是分体的,需要分别放置。离合盘4上不可以放置其它物件,以防设备变形,注意零件不得有碰伤刮伤。设备保管前,应做好防锈工作,检查设备擦除水渍后,将设备表面上无喷涂部分涂抹黄油做防锈处理。如果设备长时间不使用,应定期检查设备防锈情况,防止设备锈蚀。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式仅限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。