专利名称：大功率齿轮调速装置的制作方法
技术领域：
本发明型涉及ー种由高速齿轮传动、液力偶合器及其控制系统等组成的机电液复合传动装置，用于电厂给水泵、风机、磨煤机，石化工业的泵和压缩机以及化学エ业的压缩机、离心泵等设备，尤其适用于超临界和超超临界火力发电机组。
背景技术：
对于大型机械设备而言，调速装置可以使设备运行在良好的工作状态，不仅能够大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击，延长关键零部件的使用寿命，同时还能大大缩短电动机启动电流的冲击时间，减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响，从而节约电能井延长电动机和工作的工作寿命。此外，通过使用调速装置，在电动机的选型上将有可能选用功率较小的电动机，因而既能够节电也能够减少不必要的设备投资。目前，调速传动装置正在向大功率、高速、高可靠性方向发展。我国在高參数、大功率、高可靠性调速装置方面与国外先进水平差距很大。国内液力偶合器技术成熟的大多为小功率的，而且国内掌握设计生产技术的企业太少，影响了行业技术水平的提高和生产成本的降低。目前，我国的超临界和超超临界机组所采用的齿轮调速传动装置几乎全部依赖进ロ，设备进ロ成本高、采购周期长，维修服务和零部件更换困难。大功率齿轮调速装置将改变目前国内完全依赖进ロ的被动局面，提高我国电カ、煤炭及其他行业装备的制造能力和技术水平，促进我国齿轮行业产品结构调整，推动行业技术进步及科技产业的发展。
发明内容
本发明型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供ー种适用于大型机械设备，尤其适用于超临界和超超临界火力发电机组的大功率机电液复合传动装置——大功率齿轮调速装置。本发明型的目的可通过下述技术方案来实现:
本发明型的大功率齿轮调速装置，所述装置包括前置增速齿轮副，液力偶合器，调速装置，复合主泵系统，电动辅助泵、液压油路系统、电路控制系统；所述前置增速齿轮副是由相啮合的安装在输入轴上的增速大齿轮、安装在增速小齿轮轴上的小齿轮构成的人字齿轮增速传动机构；所述液カ偶合器包括泵轮、涡轮、涡轮套，所述泵轮与增速小齿轮轴相连，所述涡轮与输出轴相连；所述复合主泵系统采用立式行星齿轮泵做主润滑泵，离心泵做工作泵，由输入轴带动的齿轮副驱动。本发明型中所述的前置增速齿轮副采用高可靠度/高功率密度齿轮传动设计技术，轮齿精密修型技术；所述增速大齿轮以固接的方式安装在输入轴上，通过滑动轴承I和滑动轴承II支撑在箱体上；增速小齿轮轴通过滑动轴承III和滑动轴承IV支撑在箱体上；滑动轴承采用分体剖分式，便于安装；输入轴轴端采用机械密封形式，输入端盖通过螺栓固定在箱体上；所述与涡轮相连的输出轴通过滑动轴承V和滑动轴承VI支撑在箱体上，滑动轴承同样采用分体剖分式；增速小齿轮轴和输出轴上分別固定有承受泵轮及涡轮轴向力的推カ轴承I和推力轴承II。所述调速装置采用电动执行器控制伸缩导管式进出ロ同时调节的复合调速方式，所述电动执行器与电动执行器悬臂、调速连杆、勺管铰接在一起，勺管套和油缸固定在排油腔体上；调节座、调节杠杆、连接杆、阀芯铰接在一起；调节座上的滚轮在勺管上的型槽中滚动；阀套装在阀体中；改变勺管的伸缩程度从而改变液カ偶合器中的充液率达到输出转速无极调速的目的，建立勺管位置一油量一输出转速一输出功率的数学模型，起到节能的作用。本发明型中所述电动辅助泵固定在下箱体上，采用大螺旋角小顶隙斜齿齿轮泵，确保在开机前各个轴承、齿轮等摩擦面得到充分的润滑，提高使用寿命。本发明型中所述液压油路系统包括工作油路和润滑油路两部分，分别设置有冷却装置；润滑油路采用双筒过滤器；油路系统中设置安全装置，各轴承及油路中设置有测温传感器。本发明中所述增速小齿轮轴和输出轴上分別固定有承受泵轮及涡轮轴向力的推カ轴承I和推力轴承II。所述前置增速齿轮副由ー对或多对齿轮副组成。本发明型的有益效果如下:
由于本发明型采用了高參数、高可靠性齿轮副的设计技木，通过对液体传动及其控制系统的攻关和系统的综合优化设计，实现机械传动和液体传动的有机结合，进而实现对エ作机械转速和功率的精确无级控制，具有大功率、高转速、高可靠性，结构紧凑、操作灵活、高效节能等优点。
图1是本发明型的主视图。图2是本发明型的工作原理图。图3是图1中复合主泵系统局部视图。图4是图1中泵轮涡轮轴线剖视图。图5是图1中调速装置图。图6是本发明型的油路系统图。图1 图6中序号:I输入轴,2输入端盖,3输入端密封环1,4输入端密封环II ,5滑动轴承1，6增速大齿轮，7滑动轴承11，8差压控制阀，9接线盒，10小齿轮副，11锥齿轮副，12双筒过滤器，13下箱体，14电动辅助泵(辅助润滑系统)，15输出端盖，16输出端密封环I，17输出端密封环II，18输出轴(涡轮轴)，19滑动轴承VI，20推力轴承11,21勺管，22调速装置，23涡轮套，24滑动轴承V，25涡轮，26泵轮，27叶片盖板，28滑动轴承IV，29仪表架，30增速小齿轮，31滑动轴承III，32增速小齿轮轴(泵轮轴)，33推力轴承I，34泵轮轴端盖，35测温传感器，36行星润滑主泵，37离心泵，38工作油路，39上箱体，40进油腔体，41排油腔体，42润滑油路，43油箱，44输入端回油管，45电动执行器，46电动执行器悬臂，47调速连杆，48油缸，49调节座，50调节杠杆，51滚轮，52勺管套，53连接杆，54阀套，55阀芯，56阀体
具体实施例方式本发明型以下结合实施例(附图)作进ー步描述:
如图1、2所示，本发明型主要包括前置增速齿轮副、液力偶合器，调速装置，复合主泵系统，电动辅助泵、液压油路系统、电路控制系统等；所述的前置增速齿轮副为人字齿齿轮传递形式，主电机带动输入轴I旋转，增速大齿轮6热装在输入轴I上，通过装配过盈量保证其与输入轴I 一起传递扭矩，然后与增速小齿轮30相啮合起到增速的作用；齿轮采用高可靠度、高功率密度传动设计技木，如轮齿精密修型等技术；增速大齿轮6通过滑动轴承I 5和滑动轴承II 7支撑在箱体上，增速小齿轮轴32通过滑动轴承III31和滑动轴承IV 28支撑在箱体上；滑动轴承采用分体剖分式，便于安装；输入轴I轴端采用机械密封形式，输入端盖2通过螺栓固定在箱体上，工作时大部分的润滑油通过箱体内部的回油孔回到了油箱43中，小部分进入到输入端密封环II 4和输入端密封环I 3之间的润滑油可以通过输入端密封环II 4上的孔回到油箱43，极少部分甩到输入端盖2上的润滑油，可以通过端盖2上的外接回油管44回到油箱43，输入端盖2和输入端密封环I 3上安装有0型圏。所述的液力偶合器由泵轮26、涡轮25和涡轮套23组成，泵轮26和涡轮套23通过螺栓连接，泵轮26背部装有叶片盖板27，泵轮26和涡轮25之间留有一定的间隙；偶合器采用桃形型腔，型腔内均布有叶片，泵轮26和涡轮25的叶片相差I片；泵轮26与泵轮轴(增速小齿轮轴)32通过螺栓连接，涡轮25与涡轮轴(输出轴)18通过螺栓连接；液力偶合器工作吋，工作液体会对泵轮26和涡轮25产生较大的轴向力，而且轴向力的方向随工作情况的不同而改变，这个力分别由泵轮轴32上的推力轴承I 33和涡轮轴18上的推力轴承
II20承受；涡轮轴18通过滑动轴承V 24和滑动轴承VI 19支撑在箱体上，滑动轴承V 24和滑动轴承VI 19同样采用剖分式。涡轮轴(输出轴)18轴端同输入端ー样采用机械密封形式，输出端盖1 5通过螺栓固定在箱体上，工作时大部分的润滑油通过箱体内部的回油孔回到了油箱43中，小部分进入到输出端密封环I 16和输出端密封环II 17之间的润滑油可以通过输处端密封环I 16上的孔回到油箱43，极少部分甩到输出端盖15上的润滑油，可以通过端盖15上的内部油路回到油箱43，输出端盖15和输出端密封环II 17上安装有0型圏。所述的调速装置22为复合调节式结构，采用电动执行器控制伸缩导管式进出ロ同时调节的方式。由电动执行器45、电动执行器悬臂46、调速连杆47、油缸48、勺管套52、勺管21、调节座49、滚轮51、调节杠杆50、连接杆53、阀套54、阀芯55、阀体56组成。电动执行器45带动电动执行器悬臂46和调速连杆47运动控制勺管21的开度，开度变大时，充液率増加，循环流量加大，输出转速増大；勺管套51和油缸48固定在排油腔体41上。电动执行器悬臂46在一定的范围内往复转动，勺管即可在0-100%之间运动，实现了勺管的出口调节。在勺管21开度变化的同时，勺管21上预先开设的型槽带动调节座49上的滚轮51转动，带动铰接在调节座49上的调节杠杆50摆动，铰接在另一端的连接杆52随之动作，带动阀芯54在开有特殊形状进油孔的阀套53中运动，、不同的阀芯位置进ロ的流量也不同，在循环流量需要加大时，进油ロ加大，进油流量随之增加，从而实行了进ロ调节。改变勺管的伸縮程度从而改变液カ偶合器中的充液率达到输出转速无极调速的目的，起到节能的作用，这种调节方式，灵敏度高、精度高。本发明型建立了勺管位置一油量一输出转速ー输出功率的数学模型，实现了输出转速的精确控制。
所述复合主泵系统采用立式行星齿轮泵36做主润滑泵，离心泵37做工作泵，由输入轴I带动的齿轮副驱动。更具体说:由输入轴I带动斜齿小齿轮副10，锥齿轮副11，由锥齿轮副带动立轴旋转，立轴上设置有行星润滑主泵36的太阳轮以及离心泵37 ;行星润滑主泵36为润滑油路提供润滑油，离心泵37为工作油路提供液压油。电动辅助泵(辅助润滑系统)14为电动泵，由辅助电机带动ー对大螺旋角小顶隙斜齿圆柱齿轮工作。齿轮调速装置启动前，先启动辅助油泵系统，泵出的润滑油经过冷却器、双筒过滤器12后进入润滑母管，经过母管上的支路对各轴承、齿轮提前润滑，以及排除エ作油路中的空气，等润滑油路达到一定压カ值时，主电机启动，同时行星润滑主泵36开始工作，润滑主泵36和辅助油泵系统共同工作为润滑油路提供润滑油。油路中的压カ继续上升到一定值后，由差压控制器控制停止辅助油泵系统，由行星润滑主泵36为整个装置提供润滑油。液压油路系统包括工作油路38和润滑油路42两部分；工作液压油经过流量控制阀由进油管进入进油腔体40，泵轮26背面的叶片盖板27上分布有叶片，相当于ー个吸油泵，使工作油通过泵轮26上的一圈孔进入工作腔中，涡轮套23中的勺管相当于ー个喷油泵，工作油通过勺管进入排油腔体41，从排油腔体41排出来的油进入排油管、工作油路冷却器，再进入到进油管路中，形成一个循环油路，在调速工作中，如果需要増加流量吋，则通过离心泵37为油路补油，需要減少油量吋，则通过溢流阀将多余的油泄回油箱43中。润滑油路泵出来的油先经过冷却器、双筒过滤器12进入润滑母管，润滑母管上为各轴承、齿轮分配有润滑支管；油路系统中装有安全装置，各轴承及油路中装有测温传感器。工作油路进出ロ、润滑油路、冷却装置进出ロ处都装有测压元件。
权利要求
1.ー种大功率齿轮调速装置，所述装置包括前置增速齿轮副，液力偶合器，调速装置，复合主泵系统，电动辅助泵、液压油路系统、电路控制系统，其特征在于:所述前置增速齿轮副是由相啮合的安装在输入轴(I)上的增速大齿轮(6)、安装在增速小齿轮轴(32)上的小齿轮(30)构成的人字齿轮增速传动机构；所述液カ偶合器包括泵轮(26)、涡轮(25)、涡轮套(23)，所述泵轮与增速小齿轮轴(32)相连，所述涡轮与输出轴(18)相连；所述复合主泵系统采用立式行星齿轮泵(36)做主润滑泵，离心泵(37)做工作泵，由输入轴I带动的齿轮副驱动。
2.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于:所述增速大齿轮(6)以固接的方式安装在输入轴(I)上，通过滑动轴承I (5)和滑动轴承II (7)支撑在箱体上；增速小齿轮轴(32)通过滑动轴承111(31)和滑动轴承IV(28)支撑在箱体上；滑动轴承采用分体剖分式，便于安装；输入轴I轴端采用机械密封形式，输入端盖(2)通过螺栓固定在箱体上。
3.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于:所述与涡轮相连的输出轴(18)通过滑动轴承V (24)和滑动轴承VI (19)支撑在箱体上，滑动轴承采用分体剖分式。
4.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于:所述调速装置采用电动执行器控制伸缩导管式进出口同时调节的复合调速方式，所述电动执行器(45)与电动执行器悬臂(46)、调速连杆(47)、勺管(21)铰接在一起，勺管套(51)和油缸(48)固定在排油腔体(41)上；调节座(49)、调节杠杆(50)、连接杆(53)、阀芯(55)铰接在一起；调节座(49)上的滚轮(51)在勺管(21)上的型槽中滚动；阀套(54)装在阀体(56)中。
5.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于:所述电动辅助泵(14)固定在下箱体上，采用大螺旋角小顶隙斜齿齿轮泵。
6.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于:所述液压油路系统包括工作油路和润滑油路两部分，分别设置有冷却装置；润滑油路采用双筒过滤器；油路系统中设置安全装置，各轴承及油路中设置有测温传感器。
7.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在于:所述前置增速齿轮副由ー对或多对齿轮副组成。
8.根据权利要求1所述的大功率齿轮调速装置，其特征在干:所述增速小齿轮轴(32)和输出轴(18)上分別固定有承受泵轮及涡轮轴向力的推力轴承I (33)和推力轴承II(20)。
全文摘要
一种大功率齿轮调速装置，所述装置包括前置增速齿轮副，液力偶合器，调速装置，复合主泵系统，电动辅助泵、液压油路系统、电路控制系统，其特征在于所述前置增速齿轮副是由相啮合的安装在输入轴上的增速大齿轮、安装在增速小齿轮轴上的小齿轮构成的人字齿轮增速传动机构；所述液力偶合器包括泵轮、涡轮、涡轮套，所述泵轮与增速小齿轮轴相连，所述涡轮与输出轴相连；所述复合主泵系统采用立式行星齿轮泵做主润滑泵，离心泵做工作泵，由输入轴带动的齿轮副驱动。该装置具有整体结构紧凑，高效节能，操作灵活、安装方便等优点。
文档编号F16H47/06GK103115129SQ201310061058
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者张志宏, 刘忠明, 张和平, 孟令先, 张立勇, 李纪强, 王征兵 申请人:郑州机械研究所