CN110762026B - 一种动力驱动轴系系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力驱动轴系系统，包括主电机、泵轴和动叶轮。通过本技术方案中各部件的具体设置和相互配合，能够主动减振降噪，实现所需的低噪声指标要求。

Description

一种动力驱动轴系系统

技术领域

本发明涉及流体机械和机械传动领域，尤其涉及一种动力驱动轴系系统。

背景技术

对于大型卧式轴流泵的动力驱动轴系系统而言，其主要功能是驱动大型卧式轴流泵进而为大型立式循环水力系统(诸如空泡水筒或循环水槽)产生稳定循环的工作水流；并且为满足水力系统的试验要求，要求该种轴系系统应处于低噪声的工作状态。

根据动力驱动轴系系统的工作原理，可以将其运行工作中产生的噪声分为机械噪声、空气动力噪声和水动力噪声：

现有技术中，主电机常用的驱动方案为高速异步电机通过减速齿轮箱与轴系相联，对于一般对于噪声要求不高的场合，不失为比较经济合理的方案，但对于用于大型空泡水筒或循环水槽(尤其是对低噪声有要求的)主循环泵的主电机，由于高速异步电机和减速齿轮箱都具有较高的运转噪声(主要为机械噪声和空气动力噪声)，因此，现有技术方案并不能满足低噪声的需求。

同时，与普通的卧式轴流泵不同，应用于大型空泡水筒或循环水槽的主循环泵通常具有很长的轴系结构，由于长轴轴身的自重过大导致往往需要采用三支承甚至更多支承来加以支撑，这显然对于日常运转及噪声要求是很不利的。

水动力噪声通常由动叶轮的运行而引发，可分为非空泡噪声和空泡噪声，其中非空泡噪声根据频率的高低又可分为低频噪声和中高频噪声，低频噪声是主要噪声源；非空泡低频噪声则由离散谱噪声和宽带噪声组成：离散谱噪声是由于周期性旋转的动叶轮处于非均匀的流场中，会产生非定常升力脉动而激发噪声；宽带噪声是叶轮壳体内的湍流和旋转的叶轮叶片相互作用产生的随机升力脉动从而激发噪声。

目前尚未有针对大型卧式轴流泵的动力驱动轴系系统的降噪解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种动力驱动轴系系统，具体技术方案如下所示：

一种动力驱动轴系系统，应用于大型卧式轴流泵，具体包括：

主电机，主电机用于为动力驱动轴系系统提供驱动动力，包括一输出轴，主电机连接一外部的冷却水装置和一外部的冷却润滑油装置，用于优化主电机的运行工况；

泵轴，泵轴通过一弹性联轴器连接输出轴，泵轴进一步包括：

主轴，用于根据驱动动力进行旋转；

滚动轴承组，滚动轴承组包括向心滚子轴承和推力轴承，推力轴承的一端连接弹性联轴器，另一端通过一刚性联轴器连接主轴的一端，滚动轴承组用于承受对准误差、径向负荷和轴向负荷，并作为主轴的支承；

水润滑轴承，用于作为主轴的支承；

动叶轮，动叶轮固定套接于主轴的另一端，包括多个均匀分布的转叶片，用于跟随主轴旋转并产生稳定的工作水流。

优选的，该种动力驱动轴系系统，其中主轴包括一空心长主轴和两实心短轴；

两实心短轴通过过盈的方式分别设置于空心长主轴的两端并焊接连接。

优选的，该种动力驱动轴系系统，其中空心长主轴的表面设置有至少一个排气孔。

优选的，该种动力驱动轴系系统，其中滚动轴承组连接冷却润滑油装置，用于优化滚动轴承组的运行工况。

优选的，该种动力驱动轴系系统，其中水润滑轴承仅于内侧面的上半部分设置有流水槽，用于减小形成水膜的摩擦系数。

优选的，该种动力驱动轴系系统，其中水润滑轴承的内侧面采用赛龙高分子聚合物材料制成。

优选的，该种动力驱动轴系系统，其中水润滑轴承还连接有一外部的强制冷却系统；

强制冷却系统用于向水润滑轴承提供冷却水流以带走水润滑轴承运转时产生的热量。

优选的，该种动力驱动轴系系统，其中强制冷却系统与主电机互锁。

上述技术方案的优势或有益效果在于：

通过本技术方案，能够主动减振降噪，实现所需的低噪声指标要求。

附图说明

图1为本发明一种动力驱动轴系系统的结构示意图；

图2为本发明一种动力驱动轴系系统中，水润滑轴承的截面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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。

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种动力驱动轴系系统，应用于流体机械和机械传动领域，具体技术方案如下所示：

一种动力驱动轴系系统，应用于大型卧式轴流泵，如图1所示，具体包括：

主电机1，主电机1用于为动力驱动轴系系统提供驱动动力，包括一输出轴11，主电机连接一外部的冷却水装置12和一外部的冷却润滑油装置13，用于优化主电机1的运行工况；

泵轴2，泵轴2通过一弹性联轴器10连接输出轴11，泵轴2进一步包括：

主轴21，用于根据驱动动力进行旋转；

滚动轴承组22，滚动轴承组22包括向心滚子轴承221和推力轴承222，推力轴承222的一端连接弹性联轴器3，另一端通过一刚性联轴器20连接主轴21的一端，滚动轴承组22用于承受对准误差、径向负荷和轴向负荷，并作为主轴21的支承；

水润滑轴承23，用于作为主轴21的支承；

动叶轮3，动叶轮3固定套接于主轴的另一端，包括多个均匀分布的转叶片31，用于跟随主轴21旋转并产生稳定的工作水流。

作为优选的实施方式，该种动力驱动轴系系统，其中主轴21包括一空心长主轴211和两实心短轴212；

两实心短轴212通过过盈的方式分别设置于空心长主轴211的两端并焊接连接。

在本发明的一较佳实施例中，将主轴21设置成空心长主轴和两实心短轴的样式，能够大大降低主轴21和整个泵轴2的重量，从而降低泵轴2过长所带来的扰度和所需的支撑节点数量。

特别地，在上述较佳实施例中，空心长主轴211和实心短轴212的材质相同，两者之间的连接长度及过盈量应保证能可靠传递力与力矩，连接完毕后接口需要通过焊接进行密封。

作为优选的实施方式，该种动力驱动轴系系统，其中空心长主轴211的表面设置有至少一个排气孔。

在本发明的上述佳实施例中，考虑到主轴21的空心段大部分是沉浸在水下的，因而需要设置排气孔以排出空心段气体；在安装泵轴2时，也可通过该排气孔向内注入工业清水。

作为优选的实施方式，该种动力驱动轴系系统，其中滚动轴承组22连接冷却润滑油装置13，用于优化滚动轴承组的运行工况。

在本发明的另一较佳实施例中，滚动轴承组22与主电机1共用一冷却润滑油装置13，同时需要优化轴承箱的结构设计，通过进出油口高度差和流量控制使得循环冷却润滑油在滚动轴承组22工作时始终浸没轴承腔的40％，从而保证滚动轴承在运转时处于良好的润滑冷却工作环境，从而降低由于不良工作条件导致的振动与噪声。

作为优选的实施方式，该种动力驱动轴系系统，如图2所示，其中水润滑轴承23仅于内侧面231的上半部分设置有流水槽2311，用于减小形成水膜的摩擦系数。

作为优选的实施方式，该种动力驱动轴系系统，如图2所示，其中水润滑轴承23的内侧面231采用赛龙高分子聚合物材料制成。

在本发明的另一较佳实施例中，如图2所示，水润滑轴承23的内表面层采用赛龙高分子聚合物材料制成，同时

作为优选的实施方式，该种动力驱动轴系系统，其中水润滑轴承23还连接有一外部的强制冷却系统4；

强制冷却系统4用于向水润滑轴承3提供冷却水流以带走水润滑轴承运转时产生的热量。

在本发明的另一较佳实施例中，水润滑轴承除了浸泡在水里，还依靠外部强制冷却系统4提供的冷却水流来带走自身运转时产生的高额热量，能够优化其运行工况进而尽可能减少系统噪声的产生。

作为优选的实施方式，该种动力驱动轴系系统，其中强制冷却系统4与主电机互锁1。

在本发明的上述较佳实施例中，强制冷却系统4与主电机1是互锁的，两者需同时开启和/或同时关闭，这样保证了在主电机1工作时强制冷却装置4能始终给予水润滑轴承23以冷却水流，保证了整个轴系系统的安全工况。

现提供一具体实施例对本技术方案进行进一步阐释和说明：

在本发明的具体实施例中，对于该种动力驱动轴系系统的制造和装配流程作出了进一步的具体限定：

在上述具体实施例中，对于主电机1而言，在总装配时需要通过调整转子两支承轴承高度来保证定子铁芯与转子获得良好的同心度，调整过程中使用塞规不断静态测量定子铁芯和转子之间的间隙即气隙；调整好定、转子铁心的同心度即可使得气隙均匀从而降低由主电机1引发的磁动力脉动噪声；此时轴承轴瓦的高度即可作为每次液压系统启动后高压液压油顶起轴承轴瓦须达到的位置。

在上述具体实施例中，在启动冷却润滑油装置13前，需先使用百分表通过磁性底座吸附在主电机1的轴承座上，探针与转子轴圆周顶接触；调零百分表后启动液压润滑系统，当主电机1启动前轴承轴瓦通过高压液压油顶升起后，打表观察百分表核对轴瓦位置是否达到总装配时确定位置，从而保证保证电机转子轴与定子铁芯的同心度，并且减少轴承与轴的机械摩擦和转子转动的不平衡量，从而达到降噪的目的。

在上述具体实施例中，泵轴2属于两支点支承，需要在安装时对两支点的同轴度进行精密调整：通过轴承座孔基准的定位调平、泵轴初定位、泵轴定位调整、动叶轮安装和泵轴对中度测量各环节，最终实现轴系的精确对中，从而有效防止和降低了轴系各部件由于运转不同心产生的振动和噪声。

在上述具体实施例中，在泵轴2的制作过程中，当主轴21在焊接成型后、整体机在进一步加工前须采用自然时效处理以消除应力；若制造厂增加中间支持架以保证刀具刚度，要求加工过程测量轴跳动量时应脱开中间支持架，以免中间支持架造成局部变形引起测量误差误判从而最终影响加工质量；同时不允许进行连续切削加工，要求加工一段时间后应停止一段时间以消除加工应力导致塑性变形。通过上述方法能够有效降低泵轴2的转动惯量和不平衡量进而达到减振降噪的目的。

在上述具体实施例中，水润滑轴承23在选型设计时就应充分考虑其最低水膜建立速度和承载能力，避免低于该速度或载荷过大的工况出现，保证水润滑轴承23工作可靠性，从而降低因不良运行工况产生的噪声。

综上所述，通过本技术方案，能够主动减振降噪，实现动力驱动轴系系统所需的低噪声指标要求。

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实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种动力驱动轴系系统，应用于大型卧式轴流泵，其特征在于，所述动力驱动轴系系统具体包括：

主电机，所述主电机用于为所述动力驱动轴系系统提供驱动动力，包括一输出轴，所述主电机连接一外部的冷却水装置和一外部的冷却润滑油装置，用于优化所述主电机的运行工况；

泵轴，所述泵轴通过一弹性联轴器连接所述输出轴，所述泵轴进一步包括：

主轴，用于根据所述驱动动力进行旋转；

滚动轴承组，所述滚动轴承组包括向心滚子轴承和推力轴承，所述推力轴承的一端连接所述弹性联轴器，另一端通过一刚性联轴器连接所述主轴的一端，所述滚动轴承组用于承受对准误差、径向负荷和轴向负荷，并作为所述主轴的支承；

水润滑轴承，用于作为所述主轴的支承；

动叶轮，所述动叶轮固定套接于所述主轴的另一端，包括多个均匀分布的转叶片，用于跟随所述主轴旋转并产生稳定的工作水流；

所述主轴包括一空心长主轴和两实心短轴，两实心短轴通过过盈的方式分别设置于所述空心长主轴的两端并焊接连接；

所述空心长主轴的表面设置有至少一个排气孔，在安装所述泵轴时，可通过所述排气孔向所述泵轴内注入工业清水。

2.如权利要求1所述的动力驱动轴系系统，其特征在于，所述滚动轴承组连接所述冷却润滑油装置，用于优化所述滚动轴承组的运行工况。

3.如权利要求1所述的动力驱动轴系系统，其特征在于，所述水润滑轴承仅于内侧面的上半部分设置有流水槽，用于减小形成水膜的摩擦系数。

4.如权利要求1所述的动力驱动轴系系统，其特征在于，所述水润滑轴承的内侧面采用赛龙高分子聚合物材料制成。

5.如权利要求1所述的动力驱动轴系系统，其特征在于，所述水润滑轴承还连接有一外部的强制冷却系统；

所述强制冷却系统用于向所述水润滑轴承提供冷却水流以带走所述水润滑轴承运转时产生的热量。

6.如权利要求5所述的动力驱动轴系系统，其特征在于，所述强制冷却系统与所述主电机互锁。

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