專利名稱：大功率齒輪調(diào)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種由高速齒輪傳動(dòng)、液力偶合器及其控制系統(tǒng)等組成的機(jī)電液復(fù)合傳動(dòng)裝置，用于電廠給水泵、風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)，石化工業(yè)的泵和壓縮機(jī)以及化學(xué)工業(yè)的壓縮機(jī)、離心泵等設(shè)備，尤其適用于超臨界和超超臨界火力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
對(duì)于大型機(jī)械設(shè)備而言，調(diào)速裝置可以使設(shè)備運(yùn)行在良好的工作狀態(tài)，不僅能夠大幅度減輕傳動(dòng)系統(tǒng)本身所受到的啟動(dòng)沖擊，延長(zhǎng)關(guān)鍵零部件的使用壽命，同時(shí)還能大大縮短電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的沖擊時(shí)間，減小對(duì)電動(dòng)機(jī)的熱沖擊負(fù)荷及對(duì)電網(wǎng)的影響，從而節(jié)約電能并延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)和工作的工作壽命。此外，通過使用調(diào)速裝置，在電動(dòng)機(jī)的選型上將有可能選用功率較小的電動(dòng)機(jī)，因而既能夠節(jié)電也能夠減少不必要的設(shè)備投資。目前，調(diào)速傳動(dòng)裝置正在向大功率、高速、高可靠性方向發(fā)展。我國(guó)在高參數(shù)、大功率、高可靠性調(diào)速裝置方面與國(guó)外先進(jìn)水平差距很大。國(guó)內(nèi)液力偶合器技術(shù)成熟的大多為小功率的，而且國(guó)內(nèi)掌握設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)太少，影響了行業(yè)技術(shù)水平的提高和生產(chǎn)成本的降低。目前，我國(guó)的超臨界和超超臨界機(jī)組所采用的齒輪調(diào)速傳動(dòng)裝置幾乎全部依賴進(jìn)口，設(shè)備進(jìn)口成本高、采購(gòu)周期長(zhǎng)，維修服務(wù)和零部件更換困難。大功率齒輪調(diào)速裝置將改變目前國(guó)內(nèi)完全依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面，提高我國(guó)電力、煤炭及其他行業(yè)裝備的制造能力和技術(shù)水平，促進(jìn)我國(guó)齒輪行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步及科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種適用于大型機(jī)械設(shè)備，尤其適用于超臨界和超超臨界火力發(fā)電機(jī)組的大功率機(jī)電液復(fù)合傳動(dòng)裝置——大功率齒輪調(diào)速裝置。本實(shí)用新型的目的可通過下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):本實(shí)用新型的大功率齒輪調(diào)速裝置，所述裝置包括前置增速齒輪副，液力偶合器，調(diào)速裝置，復(fù)合主泵系統(tǒng)，電動(dòng)輔助泵、液壓油路系統(tǒng)、電路控制系統(tǒng)；所述前置增速齒輪副是由相嚙合的安裝在輸入軸上的增速大齒輪、安裝在增速小齒輪軸上的小齒輪構(gòu)成的人字齒輪增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述液力偶合器包括泵輪、渦輪、渦輪套，所述泵輪與增速小齒輪軸相連，所述渦輪與輸出軸相連；所述復(fù)合主泵系統(tǒng)采用立式行星齒輪泵做主潤(rùn)滑泵，離心泵做工作泵，由輸入軸帶動(dòng)的齒輪副驅(qū)動(dòng)。本實(shí)用新型中所述的前置增速齒輪副采用高可靠度/高功率密度齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)，輪齒精密修型技術(shù)；所述增速大齒輪以固接的方式安裝在輸入軸上，通過滑動(dòng)軸承I和滑動(dòng)軸承II支撐在箱體上；增速小齒輪軸通過滑動(dòng)軸承III和滑動(dòng)軸承IV支撐在箱體上；滑動(dòng)軸承采用分體剖分式，便于安裝；輸入軸軸端采用機(jī)械密封形式，輸入端蓋通過螺栓固定在箱體上；所述與渦輪相連的輸出軸通過滑動(dòng)軸承V和滑動(dòng)軸承VI支撐在箱體上，滑動(dòng)軸承同樣采用分體剖分式；增速小齒輪軸和輸出軸上分別固定有承受泵輪及渦輪軸向力的推力軸承I和推力軸承II。本實(shí)用新型所述調(diào)速裝置采用電動(dòng)執(zhí)行器控制伸縮導(dǎo)管式進(jìn)出口同時(shí)調(diào)節(jié)的復(fù)合調(diào)速方式，所述電動(dòng)執(zhí)行器與電動(dòng)執(zhí)行器懸臂、調(diào)速連桿、勺管鉸接在一起，勺管套和油缸固定在排油腔體上；調(diào)節(jié)座、調(diào)節(jié)杠桿、連接桿、閥芯鉸接在一起；調(diào)節(jié)座上的滾輪在勺管上的型槽中滾動(dòng)；閥套裝在閥體中。改變勺管的伸縮程度從而改變液力偶合器中的充液率達(dá)到輸出轉(zhuǎn)速無(wú)極調(diào)速的目的，建立勺管位置一油量一輸出轉(zhuǎn)速一輸出功率的數(shù)學(xué)模型，起到節(jié)能的作用。本實(shí)用新型中所述電動(dòng)輔助泵固定在下箱體上，采用大螺旋角小頂隙斜齒齒輪泵，確保在開機(jī)前各個(gè)軸承、齒輪等摩擦面得到充分的潤(rùn)滑，提高使用壽命。本實(shí)用新型中所述液壓油路系統(tǒng)包括工作油路和潤(rùn)滑油路兩部分，分別設(shè)置有冷卻裝置；潤(rùn)滑油路采用雙筒過濾器；油路系統(tǒng)中設(shè)置安全裝置，各軸承及油路中設(shè)置有測(cè)溫傳感器。所述前置增速齒輪副由一對(duì)或多對(duì)齒輪副組成；所述增速小齒輪軸和輸出軸上分別固定有承受泵輪及渦輪軸向力的推力軸承I和推力軸承II。本實(shí)用新型的有益效果如下:由于本實(shí)用新型采用了高參數(shù)、高可靠性齒輪副的設(shè)計(jì)技術(shù)，通過對(duì)液體傳動(dòng)及其控制系統(tǒng)的攻關(guān)和系統(tǒng)的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)和液體傳動(dòng)的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)工作機(jī)械轉(zhuǎn)速和功率的精確無(wú)級(jí)控制，具有大功率、高轉(zhuǎn)速、高可靠性，結(jié)構(gòu)緊湊、操作靈活、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的主視圖。圖2是本實(shí)用新型的工作原理圖。圖3是圖1中復(fù)合主泵系統(tǒng)局部視圖。圖4是圖1中泵輪渦輪軸線剖視圖。圖5是圖1中調(diào)速裝置圖。圖6是本實(shí)用新型的油路系統(tǒng)圖。圖1 圖6中序號(hào):1輸入軸,2輸入端蓋,3輸入端密封環(huán)1,4輸入端密封環(huán)II ,5滑動(dòng)軸承1，6增速大齒輪，7滑動(dòng)軸承11，8差壓控制閥，9接線盒，10小齒輪副，11錐齒輪副，12雙筒過濾器，13下箱體，14電動(dòng)輔助泵(輔助潤(rùn)滑系統(tǒng))，15輸出端蓋，16輸出端密封環(huán)I，17輸出端密封環(huán)II，18輸出軸(渦輪軸)，19滑動(dòng)軸承VI，20推力軸承11,21勺管，22調(diào)速裝置，23渦輪套，24滑動(dòng)軸承V，25渦輪，26泵輪，27葉片蓋板，28滑動(dòng)軸承IV，29儀表架，30增速小齒輪，31滑動(dòng)軸承III，32增速小齒輪軸(泵輪軸)，33推力軸承I，34泵輪軸端蓋，35測(cè)溫傳感器，36行星潤(rùn)滑主泵，37離心泵，38工作油路，39上箱體，40進(jìn)油腔體，41排油腔體，42潤(rùn)滑油路，43油箱，44輸入端回油管，45電動(dòng)執(zhí)行器，46電動(dòng)執(zhí)行器懸臂，47調(diào)速連桿，48油缸，49調(diào)節(jié)座，50調(diào)節(jié)杠桿，51滾輪，52勺管套，53連接桿，54閥套，55閥芯，56閥體具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型以下結(jié)合實(shí)施例(附圖)作進(jìn)一步描述:如圖1、2所示，本實(shí)用新型主要包括前置增速齒輪副、液力偶合器，調(diào)速裝置，復(fù)合主泵系統(tǒng)，電動(dòng)輔助泵、液壓油路系統(tǒng)、電路控制系統(tǒng)等；所述的前置增速齒輪副為人字齒齒輪傳遞形式，主電機(jī)帶動(dòng)輸入軸I旋轉(zhuǎn)，增速大齒輪6熱裝在輸入軸I上，通過裝配過盈量保證其與輸入軸I 一起傳遞扭矩，然后與增速小齒輪30相嚙合起到增速的作用；齒輪采用高可靠度、高功率密度傳動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)，如輪齒精密修型等技術(shù)；增速大齒輪6通過滑動(dòng)軸承I 5和滑動(dòng)軸承II 7支撐在箱體上，增速小齒輪軸32通過滑動(dòng)軸承III 31和滑動(dòng)軸承IV 28支撐在箱體上；滑動(dòng)軸承采用分體剖分式，便于安裝；輸入軸I軸端采用機(jī)械密封形式，輸入端蓋2通過螺栓固定在箱體上，工作時(shí)大部分的潤(rùn)滑油通過箱體內(nèi)部的回油孔回到了油箱43中，小部分進(jìn)入到輸入端密封環(huán)II 4和輸入端密封環(huán)I 3之間的潤(rùn)滑油可以通過輸入端密封環(huán)II 4上的孔回到油箱43，極少部分甩到輸入端蓋2上的潤(rùn)滑油，可以通過端蓋2上的外接回油管44回到油箱43，輸入端蓋2和輸入端密封環(huán)I 3上安裝有0型圈。所述的液力偶合器由泵輪26、渦輪25和渦輪套23組成，泵輪26和渦輪套23通過螺栓連接，泵輪26背部裝有葉片蓋板27，泵輪26和渦輪25之間留有一定的間隙；偶合器采用桃形型腔，型腔內(nèi)均布有葉片，泵輪26和渦輪25的葉片相差I(lǐng)片；泵輪26與泵輪軸(增速小齒輪軸)32通過螺栓連接，渦輪25與渦輪軸(輸出軸)18通過螺栓連接；液力偶合器工作時(shí)，工作液體會(huì)對(duì)泵輪26和渦輪25產(chǎn)生較大的軸向力，而且軸向力的方向隨工作情況的不同而改變，這個(gè)力分別由泵輪軸32上的推力軸承I 33和渦輪軸18上的推力軸承II 20承受；渦輪軸18通過滑動(dòng)軸承V 24和滑動(dòng)軸承VI 19支撐在箱體上，滑動(dòng)軸承V 24和滑動(dòng)軸承VI 19同樣采用剖分式。渦輪軸(輸出軸)18軸端同輸入端一樣采用機(jī)械密封形式，輸出端蓋15通過螺栓固定在箱體上，工作時(shí)大部分的潤(rùn)滑油通過箱體內(nèi)部的回油孔回到了油箱43中，小部分進(jìn)入到輸出端密封環(huán)I 16和輸出端密封環(huán)II 17之間的潤(rùn)滑油可以通過輸處端密封環(huán)I 16上的孔回到油箱43，極少部分甩到輸出端蓋15上的潤(rùn)滑油，可以通過端蓋15上的內(nèi)部油路回到油箱43，輸出端蓋15和輸出端密封環(huán)II 17上安裝有0型圈。所述的調(diào)速裝置22為復(fù)合調(diào)節(jié)式結(jié)構(gòu)，采用電動(dòng)執(zhí)行器控制伸縮導(dǎo)管式進(jìn)出口同時(shí)調(diào)節(jié)的方式。由電動(dòng)執(zhí)行器45、電動(dòng)執(zhí)行器懸臂46、調(diào)速連桿47、油缸48、勺管套52、勺管21、調(diào)節(jié)座49、滾輪51、調(diào)節(jié)杠桿50、連接桿53、閥套54、閥芯55、閥體56組成。電動(dòng)執(zhí)行器45帶動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器懸臂46和調(diào)速連桿47運(yùn)動(dòng)控制勺管21的開度，開度變大時(shí)，充液率增加，循環(huán)流量加大，輸出轉(zhuǎn)速增大；勺管套51和油缸48固定在排油腔體41上。電動(dòng)執(zhí)行器懸臂46在一定的范圍內(nèi)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，勺管即可在0-100%之間運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了勺管的出口調(diào)節(jié)。在勺管21開度變化的同時(shí)，勺管21上預(yù)先開設(shè)的型槽帶動(dòng)調(diào)節(jié)座49上的滾輪51轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鉸接在調(diào)節(jié)座49上的調(diào)節(jié)杠桿50擺動(dòng)，鉸接在另一端的連接桿52隨之動(dòng)作，帶動(dòng)閥芯54在開有特殊形狀進(jìn)油孔的閥套53中運(yùn)動(dòng)，、不同的閥芯位置進(jìn)口的流量也不同，在循環(huán)流量需要加大時(shí)，進(jìn)油口加大，進(jìn)油流量隨之增加，從而實(shí)行了進(jìn)口調(diào)節(jié)。改變勺管的伸縮程度從而改變液力偶合器中的充液率達(dá)到輸出轉(zhuǎn)速無(wú)極調(diào)速的目的，起到節(jié)能的作用，這種調(diào)節(jié)方式，靈敏度高、精度高。本實(shí)用新型型建立了勺管位置一油量一輸出轉(zhuǎn)速一輸出功率的數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了輸出轉(zhuǎn)速的精確控制。[0026]所述復(fù)合主泵系統(tǒng)采用立式行星齒輪泵36做主潤(rùn)滑泵，離心泵37做工作泵，由輸入軸I帶動(dòng)的齒輪副驅(qū)動(dòng)。更具體說(shuō):由輸入軸I帶動(dòng)斜齒小齒輪副10，錐齒輪副11，由錐齒輪副帶動(dòng)立軸旋轉(zhuǎn)，立軸上設(shè)置有行星潤(rùn)滑主泵36的太陽(yáng)輪以及離心泵37 ;行星潤(rùn)滑主泵36為潤(rùn)滑油路提供潤(rùn)滑油，離心泵37為工作油路提供液壓油。電動(dòng)輔助泵(輔助潤(rùn)滑系統(tǒng))14為電動(dòng)泵，由輔助電機(jī)帶動(dòng)一對(duì)大螺旋角小頂隙斜齒圓柱齒輪工作。齒輪調(diào)速裝置啟動(dòng)前，先啟動(dòng)輔助油泵系統(tǒng)，泵出的潤(rùn)滑油經(jīng)過冷卻器、雙筒過濾器12后進(jìn)入潤(rùn)滑母管，經(jīng)過母管上的支路對(duì)各軸承、齒輪提前潤(rùn)滑，以及排除工作油路中的空氣，等潤(rùn)滑油路達(dá)到一定壓力值時(shí)，主電機(jī)啟動(dòng)，同時(shí)行星潤(rùn)滑主泵36開始工作，潤(rùn)滑主泵36和輔助油泵系統(tǒng)共同工作為潤(rùn)滑油路提供潤(rùn)滑油。油路中的壓力繼續(xù)上升到一定值后，由差壓控制器控制停止輔助油泵系統(tǒng)，由行星潤(rùn)滑主泵36為整個(gè)裝置提供潤(rùn)滑油。液壓油路系統(tǒng)包括工作油路38和潤(rùn)滑油路42兩部分；工作液壓油經(jīng)過流量控制閥由進(jìn)油管進(jìn)入進(jìn)油腔體40，泵輪26背面的葉片蓋板27上分布有葉片，相當(dāng)于一個(gè)吸油泵，使工作油通過泵輪26上的一圈孔進(jìn)入工作腔中，渦輪套23中的勺管相當(dāng)于一個(gè)噴油泵，工作油通過勺管進(jìn)入排油腔體41，從排油腔體41排出來(lái)的油進(jìn)入排油管、工作油路冷卻器，再進(jìn)入到進(jìn)油管路中，形成一個(gè)循環(huán)油路，在調(diào)速工作中，如果需要增加流量時(shí)，則通過離心泵37為油路補(bǔ)油，需要減少油量時(shí)，則通過溢流閥將多余的油泄回油箱43中。潤(rùn)滑油路泵出來(lái)的油先經(jīng)過冷卻器、雙筒過濾器12進(jìn)入潤(rùn)滑母管，潤(rùn)滑母管上為各軸承、齒輪分配有潤(rùn)滑支管；油路系統(tǒng)中裝有安全裝置，各軸承及油路中裝有測(cè)溫傳感器。工作油路進(jìn)出口、潤(rùn)滑油路、冷卻裝置進(jìn)出口處都裝有測(cè)壓元件。
權(quán)利要求1.一種大功率齒輪調(diào)速裝置，所述裝置包括前置增速齒輪副，液力偶合器，調(diào)速裝置，復(fù)合主泵系統(tǒng)，電動(dòng)輔助泵、液壓油路系統(tǒng)、電路控制系統(tǒng)，其特征在于:所述前置增速齒輪副是由相嚙合的安裝在輸入軸(I)上的增速大齒輪(6)、安裝在增速小齒輪軸(32)上的小齒輪(30)構(gòu)成的人字齒輪增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述液力偶合器包括泵輪(26)、渦輪(25)、渦輪套(23)，所述泵輪與增速小齒輪軸(32)相連，所述渦輪與輸出軸(18)相連；所述復(fù)合主泵系統(tǒng)采用立式行星齒輪泵(36)做主潤(rùn)滑泵，離心泵(37)做工作泵，由輸入軸I帶動(dòng)的齒輪副驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率齒輪調(diào)速裝置，其特征在于:所述增速大齒輪(6)以固接的方式安裝在輸入軸(1)上，通過滑動(dòng)軸承1 (5)和滑動(dòng)軸承II (7)支撐在箱體上；增速小齒輪軸(32)通過滑動(dòng)軸承111(31)和滑動(dòng)軸承IV(28)支撐在箱體上；滑動(dòng)軸承采用分體剖分式，便于安裝；輸入軸I軸端采用機(jī)械密封形式，輸入端蓋(2)通過螺栓固定在箱體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率齒輪調(diào)速裝置，其特征在于:所述與渦輪相連的輸出軸(18)通過滑動(dòng)軸承V (24)和滑動(dòng)軸承VI (19)支撐在箱體上，滑動(dòng)軸承采用分體剖分式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率齒輪調(diào)速裝置，其特征在于:所述調(diào)速裝置采用電動(dòng)執(zhí)行器控制伸縮導(dǎo)管式進(jìn)出口同時(shí)調(diào)節(jié)的復(fù)合調(diào)速方式，所述電動(dòng)執(zhí)行器(45)與電動(dòng)執(zhí)行器懸臂(46)、調(diào)速連桿(47)、勺管(21)鉸接在一起，勺管套(51)和油缸(48)固定在排油腔體(41)上；調(diào)節(jié)座(49)、調(diào)節(jié)杠桿(50)、連接桿(53)、閥芯(55)鉸接在一起；調(diào)節(jié)座(49)上的滾輪(51)在勺管(21)上的型槽中滾動(dòng)；閥套(54)裝在閥體(56)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率齒輪調(diào)速裝置，其特征在于:所述電動(dòng)輔助泵(14)固定在下箱體上，采用大螺旋角小頂隙斜齒齒輪泵。
6.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的大功率齒輪調(diào)速裝置，其特征在于:所述液壓油路系統(tǒng)包括工作油路和潤(rùn)滑油路兩部分，分別設(shè)置有冷卻裝置；潤(rùn)滑油路采用雙筒過濾器；油路系統(tǒng)中設(shè)置安全裝置，各軸承及油路中設(shè)置有測(cè)溫傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率齒輪調(diào)速裝置，其特征在于:所述前置增速齒輪副由一對(duì)或多對(duì)齒輪副組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大功率齒輪調(diào)速裝置，其特征在于:所述增速小齒輪軸(32)和輸出軸(18)上分別固定有承受泵輪及渦輪軸向力的推力軸承I (33)和推力軸承II (20)。
專利摘要一種大功率齒輪調(diào)速裝置，所述裝置包括前置增速齒輪副，液力偶合器，調(diào)速裝置，復(fù)合主泵系統(tǒng)，電動(dòng)輔助泵、液壓油路系統(tǒng)、電路控制系統(tǒng)，其特征在于所述前置增速齒輪副是由相嚙合的安裝在輸入軸上的增速大齒輪、安裝在增速小齒輪軸上的小齒輪構(gòu)成的人字齒輪增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述液力偶合器包括泵輪、渦輪、渦輪套，所述泵輪與增速小齒輪軸相連，所述渦輪與輸出軸相連；所述復(fù)合主泵系統(tǒng)采用立式行星齒輪泵做主潤(rùn)滑泵，離心泵做工作泵，由輸入軸帶動(dòng)的齒輪副驅(qū)動(dòng)。該裝置具有整體結(jié)構(gòu)緊湊，高效節(jié)能，操作靈活、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16H47/06GK203082160SQ201320088839
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者張志宏, 劉忠明, 張和平, 孟令先, 張立勇, 李紀(jì)強(qiáng), 王征兵 申請(qǐng)人:鄭州機(jī)械研究所