專利名稱：大功率齒輪調速裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種由高速齒輪傳動、液力偶合器及其控制系統等組成的機電液復合傳動裝置，用于電廠給水泵、風機、磨煤機，石化工業的泵和壓縮機以及化學工業的壓縮機、離心泵等設備，尤其適用于超臨界和超超臨界火力發電機組。
背景技術：
對于大型機械設備而言，調速裝置可以使設備運行在良好的工作狀態，不僅能夠大幅度減輕傳動系統本身所受到的啟動沖擊，延長關鍵零部件的使用壽命，同時還能大大縮短電動機啟動電流的沖擊時間，減小對電動機的熱沖擊負荷及對電網的影響，從而節約電能并延長電動機和工作的工作壽命。此外，通過使用調速裝置，在電動機的選型上將有可能選用功率較小的電動機，因而既能夠節電也能夠減少不必要的設備投資。目前，調速傳動裝置正在向大功率、高速、高可靠性方向發展。我國在高參數、大功率、高可靠性調速裝置方面與國外先進水平差距很大。國內液力偶合器技術成熟的大多為小功率的，而且國內掌握設計生產技術的企業太少，影響了行業技術水平的提高和生產成本的降低。目前，我國的超臨界和超超臨界機組所采用的齒輪調速傳動裝置幾乎全部依賴進口，設備進口成本高、采購周期長，維修服務和零部件更換困難。大功率齒輪調速裝置將改變目前國內完全依賴進口的被動局面，提高我國電力、煤炭及其他行業裝備的制造能力和技術水平，促進我國齒輪行業產品結構調整，推動行業技術進步及科技產業的發展。
發明內容本實用新型的目的正是針對上述現有技術中所存在的不足之處而提供一種適用于大型機械設備，尤其適用于超臨界和超超臨界火力發電機組的大功率機電液復合傳動裝置——大功率齒輪調速裝置。本實用新型的目的可通過下述技術方案來實現:本實用新型的大功率齒輪調速裝置，所述裝置包括前置增速齒輪副，液力偶合器，調速裝置，復合主泵系統，電動輔助泵、液壓油路系統、電路控制系統；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成的人字齒輪增速傳動機構；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；所述復合主泵系統采用立式行星齒輪泵做主潤滑泵，離心泵做工作泵，由輸入軸帶動的齒輪副驅動。本實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設計技術，輪齒精密修型技術；所述增速大齒輪以固接的方式安裝在輸入軸上，通過滑動軸承I和滑動軸承II支撐在箱體上；增速小齒輪軸通過滑動軸承III和滑動軸承IV支撐在箱體上；滑動軸承采用分體剖分式，便于安裝；輸入軸軸端采用機械密封形式，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軸承V和滑動軸承VI支撐在箱體上，滑動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。本實用新型所述調速裝置采用電動執行器控制伸縮導管式進出口同時調節的復合調速方式，所述電動執行器與電動執行器懸臂、調速連桿、勺管鉸接在一起，勺管套和油缸固定在排油腔體上；調節座、調節杠桿、連接桿、閥芯鉸接在一起；調節座上的滾輪在勺管上的型槽中滾動；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到輸出轉速無極調速的目的，建立勺管位置一油量一輸出轉速一輸出功率的數學模型，起到節能的作用。本實用新型中所述電動輔助泵固定在下箱體上，采用大螺旋角小頂隙斜齒齒輪泵，確保在開機前各個軸承、齒輪等摩擦面得到充分的潤滑，提高使用壽命。本實用新型中所述液壓油路系統包括工作油路和潤滑油路兩部分，分別設置有冷卻裝置；潤滑油路采用雙筒過濾器；油路系統中設置安全裝置，各軸承及油路中設置有測溫傳感器。所述前置增速齒輪副由一對或多對齒輪副組成；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。本實用新型的有益效果如下:由于本實用新型采用了高參數、高可靠性齒輪副的設計技術，通過對液體傳動及其控制系統的攻關和系統的綜合優化設計，實現機械傳動和液體傳動的有機結合，進而實現對工作機械轉速和功率的精確無級控制，具有大功率、高轉速、高可靠性，結構緊湊、操作靈活、高效節能等優點。

圖1是本實用新型的主視圖。圖2是本實用新型的工作原理圖。圖3是圖1中復合主泵系統局部視圖。圖4是圖1中泵輪渦輪軸線剖視圖。圖5是圖1中調速裝置圖。圖6是本實用新型的油路系統圖。圖1 圖6中序號:1輸入軸,2輸入端蓋,3輸入端密封環1,4輸入端密封環II ,5滑動軸承1，6增速大齒輪，7滑動軸承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電動輔助泵(輔助潤滑系統)，15輸出端蓋，16輸出端密封環I，17輸出端密封環II，18輸出軸(渦輪軸)，19滑動軸承VI，20推力軸承11,21勺管，22調速裝置，23渦輪套，24滑動軸承V，25渦輪，26泵輪，27葉片蓋板，28滑動軸承IV，29儀表架，30增速小齒輪，31滑動軸承III，32增速小齒輪軸(泵輪軸)，33推力軸承I，34泵輪軸端蓋，35測溫傳感器，36行星潤滑主泵，37離心泵，38工作油路，39上箱體，40進油腔體，41排油腔體，42潤滑油路，43油箱，44輸入端回油管，45電動執行器，46電動執行器懸臂，47調速連桿，48油缸，49調節座，50調節杠桿，51滾輪，52勺管套，53連接桿，54閥套，55閥芯，56閥體具體實施方式
本實用新型以下結合實施例(附圖)作進一步描述:如圖1、2所示，本實用新型主要包括前置增速齒輪副、液力偶合器，調速裝置，復合主泵系統，電動輔助泵、液壓油路系統、電路控制系統等；所述的前置增速齒輪副為人字齒齒輪傳遞形式，主電機帶動輸入軸I旋轉，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、高功率密度傳動設計技術，如輪齒精密修型等技術；增速大齒輪6通過滑動軸承I 5和滑動軸承II 7支撐在箱體上，增速小齒輪軸32通過滑動軸承III 31和滑動軸承IV 28支撐在箱體上；滑動軸承采用分體剖分式，便于安裝；輸入軸I軸端采用機械密封形式，輸入端蓋2通過螺栓固定在箱體上，工作時大部分的潤滑油通過箱體內部的回油孔回到了油箱43中，小部分進入到輸入端密封環II 4和輸入端密封環I 3之間的潤滑油可以通過輸入端密封環II 4上的孔回到油箱43，極少部分甩到輸入端蓋2上的潤滑油，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，型腔內均布有葉片，泵輪26和渦輪25的葉片相差I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，工作液體會對泵輪26和渦輪25產生較大的軸向力，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通過滑動軸承V 24和滑動軸承VI 19支撐在箱體上，滑動軸承V 24和滑動軸承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械密封形式，輸出端蓋15通過螺栓固定在箱體上，工作時大部分的潤滑油通過箱體內部的回油孔回到了油箱43中，小部分進入到輸出端密封環I 16和輸出端密封環II 17之間的潤滑油可以通過輸處端密封環I 16上的孔回到油箱43，極少部分甩到輸出端蓋15上的潤滑油，可以通過端蓋15上的內部油路回到油箱43，輸出端蓋15和輸出端密封環II 17上安裝有0型圈。所述的調速裝置22為復合調節式結構，采用電動執行器控制伸縮導管式進出口同時調節的方式。由電動執行器45、電動執行器懸臂46、調速連桿47、油缸48、勺管套52、勺管21、調節座49、滾輪51、調節杠桿50、連接桿53、閥套54、閥芯55、閥體56組成。電動執行器45帶動電動執行器懸臂46和調速連桿47運動控制勺管21的開度，開度變大時，充液率增加，循環流量加大，輸出轉速增大；勺管套51和油缸48固定在排油腔體41上。電動執行器懸臂46在一定的范圍內往復轉動，勺管即可在0-100%之間運動，實現了勺管的出口調節。在勺管21開度變化的同時，勺管21上預先開設的型槽帶動調節座49上的滾輪51轉動，帶動鉸接在調節座49上的調節杠桿50擺動，鉸接在另一端的連接桿52隨之動作，帶動閥芯54在開有特殊形狀進油孔的閥套53中運動，、不同的閥芯位置進口的流量也不同，在循環流量需要加大時，進油口加大，進油流量隨之增加，從而實行了進口調節。改變勺管的伸縮程度從而改變液力偶合器中的充液率達到輸出轉速無極調速的目的，起到節能的作用，這種調節方式，靈敏度高、精度高。本實用新型型建立了勺管位置一油量一輸出轉速一輸出功率的數學模型，實現了輸出轉速的精確控制。[0026]所述復合主泵系統采用立式行星齒輪泵36做主潤滑泵，離心泵37做工作泵，由輸入軸I帶動的齒輪副驅動。更具體說:由輸入軸I帶動斜齒小齒輪副10，錐齒輪副11，由錐齒輪副帶動立軸旋轉，立軸上設置有行星潤滑主泵36的太陽輪以及離心泵37 ;行星潤滑主泵36為潤滑油路提供潤滑油，離心泵37為工作油路提供液壓油。電動輔助泵(輔助潤滑系統)14為電動泵，由輔助電機帶動一對大螺旋角小頂隙斜齒圓柱齒輪工作。齒輪調速裝置啟動前，先啟動輔助油泵系統，泵出的潤滑油經過冷卻器、雙筒過濾器12后進入潤滑母管，經過母管上的支路對各軸承、齒輪提前潤滑，以及排除工作油路中的空氣，等潤滑油路達到一定壓力值時，主電機啟動，同時行星潤滑主泵36開始工作，潤滑主泵36和輔助油泵系統共同工作為潤滑油路提供潤滑油。油路中的壓力繼續上升到一定值后，由差壓控制器控制停止輔助油泵系統，由行星潤滑主泵36為整個裝置提供潤滑油。液壓油路系統包括工作油路38和潤滑油路42兩部分；工作液壓油經過流量控制閥由進油管進入進油腔體40，泵輪26背面的葉片蓋板27上分布有葉片，相當于一個吸油泵，使工作油通過泵輪26上的一圈孔進入工作腔中，渦輪套23中的勺管相當于一個噴油泵，工作油通過勺管進入排油腔體41，從排油腔體41排出來的油進入排油管、工作油路冷卻器，再進入到進油管路中，形成一個循環油路，在調速工作中，如果需要增加流量時，則通過離心泵37為油路補油，需要減少油量時，則通過溢流閥將多余的油泄回油箱43中。潤滑油路泵出來的油先經過冷卻器、雙筒過濾器12進入潤滑母管，潤滑母管上為各軸承、齒輪分配有潤滑支管；油路系統中裝有安全裝置，各軸承及油路中裝有測溫傳感器。工作油路進出口、潤滑油路、冷卻裝置進出口處都裝有測壓元件。
權利要求1.一種大功率齒輪調速裝置，所述裝置包括前置增速齒輪副，液力偶合器，調速裝置，復合主泵系統，電動輔助泵、液壓油路系統、電路控制系統，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)構成的人字齒輪增速傳動機構；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；所述復合主泵系統采用立式行星齒輪泵(36)做主潤滑泵，離心泵(37)做工作泵，由輸入軸I帶動的齒輪副驅動。
2.根據權利要求1所述的大功率齒輪調速裝置，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，通過滑動軸承1 (5)和滑動軸承II (7)支撐在箱體上；增速小齒輪軸(32)通過滑動軸承111(31)和滑動軸承IV(28)支撐在箱體上；滑動軸承采用分體剖分式，便于安裝；輸入軸I軸端采用機械密封形式，輸入端蓋(2)通過螺栓固定在箱體上。
3.根據權利要求1所述的大功率齒輪調速裝置，其特征在于:所述與渦輪相連的輸出軸(18)通過滑動軸承V (24)和滑動軸承VI (19)支撐在箱體上，滑動軸承采用分體剖分式。
4.根據權利要求1所述的大功率齒輪調速裝置，其特征在于:所述調速裝置采用電動執行器控制伸縮導管式進出口同時調節的復合調速方式，所述電動執行器(45)與電動執行器懸臂(46)、調速連桿(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；調節座(49)、調節杠桿(50)、連接桿(53)、閥芯(55)鉸接在一起；調節座(49)上的滾輪(51)在勺管(21)上的型槽中滾動；閥套(54)裝在閥體(56)中。
5.根據權利要求1所述的大功率齒輪調速裝置，其特征在于:所述電動輔助泵(14)固定在下箱體上，采用大螺旋角小頂隙斜齒齒輪泵。
6.根據權利要 求1所述的大功率齒輪調速裝置，其特征在于:所述液壓油路系統包括工作油路和潤滑油路兩部分，分別設置有冷卻裝置；潤滑油路采用雙筒過濾器；油路系統中設置安全裝置，各軸承及油路中設置有測溫傳感器。
7.根據權利要求1所述的大功率齒輪調速裝置，其特征在于:所述前置增速齒輪副由一對或多對齒輪副組成。
8.根據權利要求1所述的大功率齒輪調速裝置，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速裝置，所述裝置包括前置增速齒輪副，液力偶合器，調速裝置，復合主泵系統，電動輔助泵、液壓油路系統、電路控制系統，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成的人字齒輪增速傳動機構；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；所述復合主泵系統采用立式行星齒輪泵做主潤滑泵，離心泵做工作泵，由輸入軸帶動的齒輪副驅動。該裝置具有整體結構緊湊，高效節能，操作靈活、安裝方便等優點。
文檔編號F16H47/06GK203082160SQ201320088839
公開日2013年7月24日 申請日期2013年2月27日 優先權日2013年2月27日
發明者張志宏, 劉忠明, 張和平, 孟令先, 張立勇, 李紀強, 王征兵 申請人:鄭州機械研究所