CN114726155A - 一种低速机轴瓦试验平台机多功能飞轮储能及制动系统 - Google Patents

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王贵新
李业鹏
钟宁
曹艺隆
贾森森
朱甲梁
高文翔
范子缨
郝亚男
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Abstract

本发明的目的在于提供一种低速机轴瓦试验平台机多功能飞轮储能及制动系统，包括传动轴、多功能飞轮、左侧带座支承轴承、右侧带座支承轴承、安全制动器、锲型底座，传动轴上安装飞轮抗剪定位键，并通过飞轮锁付螺栓将飞轮抗剪定位键锁付，传动轴与多功能飞轮通过热装配工艺进行装配，组成飞轮模组；左侧带座支承轴承安装于左侧轴承支撑底座上，右侧带座支承轴承安装于右侧轴承支撑底座上，并分别通过螺栓锁付；安全制动器连接锲型底座并组成安全模组，安全模组安装与飞轮模组左侧。本发明在高扭矩时吸收系统能量，在低扭矩时释放扭矩能量，提高了低速机轴瓦传动系统轴系上扭矩平衡的均匀度。

Description

一种低速机轴瓦试验平台机多功能飞轮储能及制动系统
技术领域
本发明涉及的是一种轴瓦试验机，具体地说是轴瓦试验的飞轮储能制动系统。
背景技术
大功率船用低速柴油机中的曲柄连杆机构作为柴油机中的核心运动部件，在柴油机旋转运行过程中主轴瓦及连杆瓦是柴油机中的最主要的旋转摩擦副，这两块瓦的摩擦损失占到整个柴油机摩擦损失的5％以上，因此，在低速机中轴瓦常被列为其关重零部件之一。由于低速机结构复杂，零部尺寸结构较大，并且轴瓦在结构设计、产品加工、零件安装调试、维修检测等方面都会对轴瓦的性能产生较大影响，这些都会使得设备在运行过程中产生振动、局部油膜压力升高、摩擦力升高、润滑油闪蒸，激烈的闪蒸冲击压力，很容易造成轴瓦合金层疲劳点蚀、剥落，甚至是造成重大事故。因此，各国人员均在该领域投入了大量的时间和经历进行研究，其主要的方式和方法是搭建类似载荷模拟试验台和通过仿真计算软件平台进行轴承性能计算，对轴承的运行性能、疲劳损伤性能等指标进行预测评估。
目前，针对于大型旋转类系统的采用的消除不平衡的解决方案主要分为：1.在传动系统上找出旋转设备的不平衡点，并且在不平衡点的相反方向，通过增加不平衡块等手段，在对传动系统进行动平衡检查后装机使用；2.另一种方法是在设备的输入端或者输出端安装飞轮及减震器等方法，在高扭矩时吸收系统能量，在低扭矩时释放扭矩能量，提高传动系统的扭矩载荷的平稳性，消除传动系统上小而杂乱的不均衡扭矩。由于飞轮结构设计简单、安装方便、提高系统扭矩平稳性明显并能兼具吸能储能的作用，因此，飞轮常作为旋转机械平衡系统的首选。
发明内容
本发明的目的在于提供在高扭矩时吸收系统能量，在低扭矩时释放扭矩能量，提高低速机轴瓦传动系统轴系上扭矩平衡的均匀度的一种低速机轴瓦试验平台机多功能飞轮储能及制动系统。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种低速机轴瓦试验平台机多功能飞轮储能及制动系统，其特征是：包括传动轴、多功能飞轮、左侧带座支承轴承、右侧带座支承轴承、安全制动器、锲型底座，传动轴上安装飞轮抗剪定位键，并通过飞轮锁付螺栓将飞轮抗剪定位键锁付，传动轴与多功能飞轮通过热装配工艺进行装配，组成飞轮模组；左侧带座支承轴承安装于左侧轴承支撑底座上，右侧带座支承轴承安装于右侧轴承支撑底座上，并分别通过螺栓锁付；安全制动器连接锲型底座并组成安全模组，安全模组安装与飞轮模组左侧。
本发明还可以包括：
1、在安全制动器的钳口上安装有用于检测钳口是否闭合的位置传感器。
2、安全制动器的钳口上设置有调整钳口耐磨板与安全制动翼板距离的调整螺栓。
3、所述左侧带座支承轴承、右侧带座支承轴承为调心轴承。
本发明的优势在于：
1.由于本套工具采用模块化制造装配技术，各工具组成部分分别在外部装配完成后，在统一运抵到安装底座处逐一装配，方便人员操作及扭矩施加。
2.该套飞轮平衡系统在高扭矩时吸收系统能量，在低扭矩时释放扭矩能量，提高低速机轴瓦传动系统轴系上扭矩平衡的均匀度；同时，在该飞轮上设计出刹车翼板，通过该翼板与液压制动钳口配合，可以在出现异常状况时钳口闭合使系统安全停机，保证系统安全运行。
3.在飞轮平衡系统中，飞轮传动轴模组安装在带座轴承模组中，支撑轴承采用调心轴承，保证飞轮系统轴心稳定，减小系统振动，保证系统安全稳定运行。
4.该套系统中制动钳口采用液压制动，并且在制动钳口处有位移传感器，可以识别出钳口是否处于制动状态，具有标记钳口制动状态功能。同时在多功能飞轮上还有撬杠孔，在孔中插入撬杠可以手动传动系统进行盘车。
附图说明
图1为本发明的正面试图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的侧视图；
图4为A-A视图；
图5为飞轮模组视图；
图6为轴承支撑模组视图；
图7为装配支撑座的飞轮模组视图；
图8为安全模组正面试图；
图9为安全模组俯视图；
图10为安全模组侧视图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-10，本发明的主要目的在于提供一种低速机轴瓦试验平台机多功能飞轮储能及制动系统，通过该发明装置可以为低速机轴瓦试验平台机传动系统提供一套扭矩平衡系统，飞轮平衡系统在高扭矩时吸收系统能量，在低扭矩时释放扭矩能量，提高低速机轴瓦传动系统轴系上扭矩平衡的均匀度；同时，在该飞轮上设计出刹车翼板，通过该翼板与液压制动钳口配合，可以在出现异常状况时钳口闭合使系统安全停机，保证系统安全运行。
本发明一种低速机轴瓦试验平台机多功能飞轮储能及制动系统主要包括：传动轴1、左侧带座支撑轴承2、多功能飞轮3、右侧带座支撑轴承4、右侧轴承支撑底座5、右侧轴承支撑底座6、底座连接螺栓7、安全制动器锲形底座8、安全制动器模组连接螺母9、安全制动器模组连接螺栓10、安全制动模组底座安装螺栓11、带座轴承座安装螺栓12、安全制动器13、飞轮抗剪定位键14、飞轮锁付螺栓15。
传动轴1上首先安装上飞轮抗剪定位键14，并用螺栓将该键锁付，然后将传动轴1与多功能飞轮3通过放入加热炉内预热120°的热装配工艺进行装配，组装成飞轮模组。
左、右侧轴承支撑底座6、5根据定位销位置，先安装与底座固定位置，并用螺栓锁付在底座上。随后将左、右侧带座支撑轴承2、4安装与两侧的轴承支撑底座6、5上，并用螺栓对两带座轴承锁付。当飞轮模组吊装时，首先将带座轴承座的上盖去掉，待飞轮模组吊装完成后，再将带座轴承的上盖复装就可以将整个飞轮模组支撑起来。
安全制动器13首先与锲形底座连接成安全模组，然后按照预定位置安装在飞轮模组左侧，这样可使得安全制动器的受力良好。同时，在安全制动器的钳口上安装有位置传感器，用于检测钳口是否闭合，给出钳口作动状态指示
飞轮模组中设置了吊装螺孔，该螺孔位于飞轮的两侧，使飞轮系统两侧在吊装时平衡，保证飞轮传动轴模组吊装安全。
安全制动器13上的钳口上有调整钳口耐磨板与安全制动翼板距离的调整螺栓，可以通过该调整螺栓调整钳口耐磨板的距离，保证在钳口作动时两侧钳口同时接触安全制动翼板，减少飞轮系统轴向载荷，保证系统安全稳定运行。
该系统主要采用模块设计方法，其装配也是先将模块分为三个小装配体，分别装配完成后在运抵安装底座进行装配。1.传动轴1上首先安装上飞轮抗剪定位键14，并用螺栓将该键锁付，然后将传动轴1与多功能飞轮3通过热装配工艺进行装配，组装成飞轮模组，装配后的结构如图5所示；2.左、右侧轴承支撑底座6、5根据定位销位置，先安装与底座固定位置，并用螺栓锁付在底座上。随后将左、右侧带座支撑轴承2、4安装于两侧的轴承支撑底座上，并用螺栓对两带座轴承锁付，装配后的结构如图6所示；3.当飞轮模组吊装时，首先将带座轴承座的上盖去掉，待飞轮模组吊装完成后，再将带座轴承的上盖复装就可以将整个飞轮模组支撑起来，装配后结构如图7所示；4.安全制动器8首先与锲形底座连接成安全模组，然后按照预定位置安装在飞轮模组左侧，这样可使得安全制动器的受力良好，最终安装完成液压制动模组如图8所示，系统整体完成接头如图1-4所示。
该套系统将飞轮与制动系统合二为一，飞轮在起到平衡系统扭矩的同时，在通过在飞轮边缘设置的刹车片与制动钳口相配合，在系统检测异常运行时可以将制动钳口释放,启动系统制动保证设备运行安全。该系统中的飞轮模组，采用调心轴承支撑，通过调心轴承实时调心，可极大的平衡掉系统旋转时因质量不均匀造成系统旋转不均衡带来的冲击，保证飞轮转动时轴心转动均衡；多功能飞轮3与传动轴1之间采用键定位连接，通过键连接可以提高飞轮与传动轴间的扭转刚度，在安全制动时间保证全部的安全制动力矩全部能作动到传动系统的所有传动轴上；多功能飞轮3采用一体化钢板模坯锻打成型，其模坯均匀性能好，无夹渣内部裂纹等缺陷，飞轮系统动平衡性能优良，综合力学强度满足系统使用要求，能够完全达到在额定转速和载荷工况下系统快速停机。
由于本套系统的作动载荷端是类似于一套单缸柴油机系统，因此，传动轴系统扭矩是及其不平衡的。首先，设计时在轴瓦载荷试验端，偏心轴受双向作动尽量使其扭矩平衡；其次，就是通过在核心模块输入前端设计飞轮系统，通过飞轮系统在高扭矩时吸收系统能量，在低扭矩时释放扭矩能量，提高低速机轴瓦传动系统轴系上扭矩平衡的均匀度；最后，飞轮系统除了可以作为系统稳定扭矩作用，同时还可以在飞轮的边缘设置刹车片装置，通过这样改造该飞轮可以作为刹车装置，在系统发生安全故障时，可以按照程序设置按安全停机顺序先逐渐降低转速当转速降低到50r/min时安全制动器释放停机，也可以在重大安全故障时紧急制动，保证系统安全运行。

Claims (4)

1.一种低速机轴瓦试验平台机多功能飞轮储能及制动系统，其特征是：包括传动轴、多功能飞轮、左侧带座支承轴承、右侧带座支承轴承、安全制动器、锲型底座，传动轴上安装飞轮抗剪定位键，并通过飞轮锁付螺栓将飞轮抗剪定位键锁付，传动轴与多功能飞轮通过热装配工艺进行装配，组成飞轮模组；左侧带座支承轴承安装于左侧轴承支撑底座上，右侧带座支承轴承安装于右侧轴承支撑底座上，并分别通过螺栓锁付；安全制动器连接锲型底座并组成安全模组，安全模组安装与飞轮模组左侧。
2.根据权利要求1所述的一种低速机轴瓦试验平台机多功能飞轮储能及制动系统，其特征是：在安全制动器的钳口上安装有用于检测钳口是否闭合的位置传感器。
3.根据权利要求1所述的一种低速机轴瓦试验平台机多功能飞轮储能及制动系统，其特征是：安全制动器的钳口上设置有调整钳口耐磨板与安全制动翼板距离的调整螺栓。
4.根据权利要求1所述的一种低速机轴瓦试验平台机多功能飞轮储能及制动系统，其特征是：所述左侧带座支承轴承、右侧带座支承轴承为调心轴承。
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