本文關鍵詞： 齒輪調(diào)速裝置 葉輪工作腔 強度 工作油路控制　出處：《機械科學研究總院》2013年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：大型齒輪調(diào)速傳動裝置是集機、電、液于一體的新型傳動裝置,其設計制造技術是一項復雜的綜合技術,加上國外對我國的技術封鎖限制,國內(nèi)也缺乏系統(tǒng)的研究、設計、生產(chǎn)和實驗,目前僅有少數(shù)企業(yè)在中小型產(chǎn)品方面進行仿制,大型高參數(shù)裝置還依賴進口,特別是傳遞功率6000kW以上、轉速5000-6650r/min,配套60萬千瓦、100萬千瓦超臨界、超超臨界火電鍋爐給水泵機組的大功率齒輪傳動調(diào)速裝置目前完全從國外進口。本文以大功率齒輪調(diào)速傳動裝置為研究對象,運用現(xiàn)代設計計算方法對其內(nèi)部高功率密度齒輪副軸系系統(tǒng)、葉輪工作腔液力傳動系統(tǒng)、勺管位移—工作腔進油—勺管體排油控制系統(tǒng)等方面進行了較全面的研究,基本掌握了大功率、高速度齒輪傳動、液力傳動及控制系統(tǒng)組成的大型齒輪調(diào)速裝置的關鍵設計制造技術,開發(fā)出了超臨界、超超臨界燃煤發(fā)電機組中高速重載大型機電液調(diào)速傳動裝置。論文研究內(nèi)容涉及大型齒輪調(diào)速裝置調(diào)試運行基本特性及工作匹配關系、軸系模態(tài)計算及滑動軸承承載能力分析、葉輪工作腔內(nèi)流場數(shù)值模擬計算及工作油路系統(tǒng)控制等。主要研究內(nèi)容及結論有： (1)基于大型齒輪調(diào)速系統(tǒng)的傳動結構形式,建立了軸系動力學模型,分別對主動齒輪軸、泵輪軸、渦輪軸以及主動齒輪軸與泵輪軸耦合狀態(tài)進行了模態(tài)計算,從計算結果可以得出,主動齒輪與齒輪-泵輪軸組成的系統(tǒng)在工作時是安全的�；诓煌耆后w潤滑軸承承載能力計算和液體潤滑靜壓軸承承載能力計算兩種方法分別對裝置關鍵位置徑向滑動軸承和止推滑動軸承等十個滑動軸承進行承載能力計算,提出了提高滑動軸承承載能力的途徑。 (2)基于調(diào)速裝置葉輪工作腔內(nèi)流場液力傳動特性,確定了內(nèi)流場三維數(shù)值模擬計算方法,選取相鄰三個葉片間的流體塊作為研究對象,采用流體分析軟件FLUENT進行計算,得到額定功率7334kW、輸入轉速1490r/min齒輪調(diào)速裝置的制動、牽引和額定三個代表性工況充液率分別為40%、80%及100%時流場壓力、速度分布及液相分布情況。并計算出力矩系數(shù)預測裝置輸出外特性曲線,經(jīng)對比符合理想特性曲線。 (3)在工作葉輪三維實體模型基礎上,對葉輪在循環(huán)流動的工作液體中受力情況進行了分析求解。分別針對泵輪和泵輪渦輪套連接體,應用不同有限元分析軟件對葉輪進行有限元分析,得到了液體作用在葉輪壁殼內(nèi)壁上的應力與位移分布情況,找出了葉輪應力最大部位,泵輪最大應力發(fā)生在葉片根部與內(nèi)腔連接處。泵輪渦輪套連接體計算表明,渦輪套應力主要是內(nèi)壁壓力的影響,整個葉輪中最容易發(fā)生破壞的薄弱處位于渦套的中心圓處。 (4)基于大型復合式齒輪調(diào)速裝置油路控制系統(tǒng)原理,推導了調(diào)速裝置工作油量計算公式,進而得到了工作油量的計算方法。以額定功率7334kW大型齒輪調(diào)速裝置為例,計算了不同速比下需要的工作油油量,得出當速比為0.667時,齒輪調(diào)速裝置的最大功率損失約為工作機械功率的16%。繪制了工作油量與速比的關系曲線,當輸出轉速在20%—97%調(diào)節(jié)時,最大所需工作油量約為最小油量的5.25倍。分析了進油控制閥體通油面積、勺管移動位置及充液率的關系,實現(xiàn)了對勺管和油路系統(tǒng)的精確控制。
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【學位授予單位】：機械科學研究總院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH132.4

【參考文獻】

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