валоповоротное устройство

Формула изобретения

ВАЛОПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус, приводной двигатель, редуктор с ходовым винтом, ведущую шестерню, установленную на конце ходового винта, механизм включения ведущей шестерни, связанный со свободным концом винта, и подпружиненные ролики, закрепленные на корпусе с возможностью взаимодействия с одним из элементов механизма включения ведущей шестерни и фиксации его от вращения при нерабочем положении винта и выхода из взаимодействия при рабочем положении винта, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения плавности включения, механизм включения ведущей шестерни выполнен в виде двухконической муфты, наружная обойма которой является элементом, имеющим возможность взаимодействия и выхода из взаимодействия с роликами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции паровых и газовых турбин, а более конкретно к валоповоротному устройству, предназначенному для исключения недопустимого прогиба ротора при останове турбины.

Известно тормозное устройство в виде муфты сухого трения [1], предназначенное для торможения вращательного движения вала, точнее поглощения кинетической энергии колеблющегося вала. Недостатком данного тормозного устройства является отсутствие осевого компенсатора и наружной вращающейся обоймы, обеспечивающих плавность и надежность включения подвижной шестерни.

Известно валоповоротное устройство для привода тяжелого ротора газовой турбины [2] , выбранное в качестве прототипа, содержащее электродвигатель, понижающий редуктор, зубчатую пару, ведущая коническая шестерня которой вводится в зацепление с коническим колесом ротора турбины посредством винтовой передачи и тормоза механизма включения ведущей шестерни. Тормоз выполнен в виде диска увеличенного диаметра, посаженного на свободный конец ходового винта ведущей шестерни. При введении в зацепление шестерни вращение диска тормозится двумя подпружиненными роликами, ось вращения которых расположена касательно к направлению вращения диска. Как показала практика, тормоз механизма включения шестерни не обеспечивает плавности включения и надежного осевого перемещения шестерни из-за большой разности моментов трения в трех парах трения: тормозе диска, винтовой паре и зубьев шестерен конической передачи в случае их натыкания друг на друга.

Недостатком указанного валоповоротного устройства является отсутствие гибкой кинематической связи, обеспечивающей автоматическое перераспределение движений в зубчатой паре в зависимости от величины сопротивления введению ведущей шестерни.

Целью изобретения является повышение надежности работы валоповоротного устройства путем усовершенствования механизма включения ведущей шестерни за счет применения двухконической муфты, обеспечивающей безударный ввод зубьев в момент зацепления.

Цель достигается тем, что в предлагаемой конструкции валоповоротного устройства машины, например газовой турбины, содержащего корпус, приводной двигатель, pедуктор с ходовым винтом, ведущую шестерню, установленную на конце ходового винта, механизм включения ведущей шестерни, связанный со свободным конусом винта, и подпружиненные ролики, закрепленные на корпусе с возможностью взаимодействия с одним из элементов механизма включения ведущей шестерни и фиксации его от вращения при нерабочем положении винта и выхода из взаимодействия при рабочем положении винта, с целью повышения надежности путем повышения плавности включения механизм включения ведущей шестерни выполнен в виде двухконической муфты, наружная обойма которой является элементом, имеющим возможность взаимодействия и выхода из взаимодействия с роликами.

На фиг.1 показано валоповоротное устройство газовой турбины в нерабочем положении; на фиг.2 - оно же в рабочем положении; на фиг.3 - сечение А-А на фиг. 1 - подпружиненные ролики; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2 - приводной двигатель и понижающий редуктор.

Валоповоротное устройство содержит электродвигатель 1, соединенный с понижающим редуктором 2, через тихоходный вал которого пропущен ходовой винт 3 винтовой передачи 4, несущий на одном конце ведущую шестерню 5, на другом тормоз механизма включения-выключения, состоящий из двух подвижных вдоль оси ходового винта 3 конических полумуфт 6, прижатых установленными между ними пружинами 7 к коническим поверхностям обоймы 8. Осевое движение обоймы 8 по ходовому винту 3 ограничено упорами 9 (фиг.1).

В нерабочем положении в осевые пазы 10 обоймы 8 входят подпружиненные ролики 11, закрепленные в корпусе 12. Конические полумуфты установлены на ходовом винте 3 соосно посредством подвижного соединения 13, выполненного, например, шестигранным, обеспечивающего им возможность не только передавать крутящий момент, но и перемещаться при этом за счет зазора 14 в осевом направлении. Профильное подвижное соединение 13 обеспечивает в рабочем положении, т. е. при отсутствии воздействия подпружиненных роликов 11 на наружную поверхность обоймы 8, возможность вращаться муфте за одно целое с ходовым винтом 3.

Валоповоротное устройство работает следующим образом.

Валоповоротное устройство имеет три режима работы: включение, вращение ротора и выключение.

В режиме включения вращающимся электродвигателем 1 (фиг.4) при посредстве понижающего редуктора 2, винтовой передачи 4 и двухконической муфты ведущая шестерня 5 движется в сторону ведомой шестерни 15 вместе с ходовым винтом 3. Перемещение ходового винта 3 посредством винтовой передачи 4 возможно при условии, что тормозной момент в муфте больше момента трения в винтовой передаче 4. Для этой цели на наружной обойме 8 предусмотрены неглубокие осевые пазы 10, препятствующие вращению обоймы и вместе с тем позволяющие ей перемещаться в осевом направлении совместно с ходовым винтом 3, так как ось вращения роликов 11 расположена касательно к направлению вращения муфты.

В случае натыкания зуба ведущей шестерни 5 на зуб ведомой шестерни 15 благодаря тому, что момент трения в коническом соединении полумуфт 6 и обоймы 8 больше момента трения в винтовой паре и меньше момента трения подпружиненных роликов 11 и обоймы 8, происходит медленное поворачивание электродвигателем 1 зубьев ведущей в шестерни 5 до совпадения с впадиной ведомой шестерни 15. За счет осевой составляющей силы в винтовой передаче 4 в момент совпадения зуба с впадиной происходит достаточное осевое смещение зуба для зацепления пары. Способствует плавному безударному зацеплению воздействие на ходовой винт 3 дополнительного импульса в момент зацепления пары от поджатия полумуфт 6, за счет осевого зазора между полумуфтами 6, движение которых по ходовому винту 3 ограничено упорами 9.

Дальнейшее движение ходового винта 3 до полного зацепления пары происходит путем удержания от вращения ведомой шестерни 15 за счет трения в подшипниках тяжелого ротора турбины.

В конечном положении ведущей шестерни 5 или в режиме вращения ротора муфта вращается вместе с ходовым винтом 3 (фиг.2), не взаимодействуя с обоймой 8.

Обратное движение ведущей шестерни 5 или в режиме выключения осуществляется включением электродвигателя 1 на обратное вращение.

Перед выходом из зацепления ведущей шестерни 5 подпружиненные ролики 11 наезжают на наружную поверхность обоймы 8 при непопадании их в осевые пазы 10 обоймы 8 (фиг.3).

Так как момент трения подпружиненных роликов 11 о поверхность обоймы 8 меньше момента трения конических полумуфт 6, то обойма 8 совершает поворот до попадания роликов 11 в осевые пазы 10 обоймы. Момент трения при этом на обойме 8 существенно возрастает из-за упора роликов в бурты пазов и при выходе ведущей шестерни 5 из зацепления вынуждает ходовой винт 3 перемещаться в осевом направлении.

В конечном положении ведущей шестерни 5 электродвигатель 1 (фиг.4) выключается по импульсу блока 16 сигнализации.

Применение в механизме включения ведущей шестерни и двухконической муфты, момент трения которой изменяется на режимах включения-выключения за счет торможения наружной обоймы подпружиненными роликами, обеспечивает зубчатой паре валоповоротного устройства самонастраивающуюся кинематическую связь, а наличие осевого динамичного компенсатора между тормозными полумуфтами позволяет достичь плавности включения ведущей шестерни, тем самым в совокупности повысить надежность валоповоротного устройства. Конструкция механического привода включения ведущей шестерни, кроме гидравлического, снижает трудозатраты при его изготовлении.