專利名稱：自動(dòng)同步離合器及具有該離合器的給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝置的制作方法
自動(dòng)同步離合器及具有該離合器的給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝置狀鄉(xiāng)本發(fā)明涉及離合器，特別是一種自動(dòng)同步離合器，主要用于需要自動(dòng)同 步運(yùn)轉(zhuǎn)的工作場(chǎng)合，例如發(fā)電機(jī)組鍋爐給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝置。賴駄300MW及以上發(fā)電機(jī)組的鍋爐給水泵，是用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的，這種汽動(dòng)給水 泵的軸容易卡塞，啟動(dòng)前需要高速盤車，盤車轉(zhuǎn)速要求在80r/min以上。該高 速盤車裝置由盤車電動(dòng)機(jī)、減速器和自動(dòng)同步離合器三大部分組成，其中盤 車裝置的自動(dòng)投入和甩開是靠自動(dòng)同步離合器來(lái)完成的。自動(dòng)同步離合器需具備如下功能l.盤車裝置啟動(dòng)時(shí)，離合器靜態(tài)投入， 自動(dòng)結(jié)合；2.給水泵汽輪機(jī)運(yùn)行至高于盤車轉(zhuǎn)速時(shí)，離合器自動(dòng)分離；3.給 水泵汽輪機(jī)打閘停機(jī)，轉(zhuǎn)速下降至盤車轉(zhuǎn)速時(shí)，離合器動(dòng)態(tài)投入，自動(dòng)結(jié) 合；重新處于備機(jī)狀態(tài)。要滿足上述功能要求，離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度很大，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)先例， 國(guó)外雖有該功能的產(chǎn)品，但對(duì)外保密，其具體結(jié)構(gòu)無(wú)人知曉。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一，是通過(guò)自主開發(fā)，提供一種具備上述功能的自動(dòng)同 步離合器。本發(fā)明的目的之二，是提供一種配有上述自動(dòng)同步離合器的給水泵汽輪 機(jī)高速盤車裝置。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是 一種自動(dòng)同步離合器，包括輸入部件、輸出部件及其聯(lián)接機(jī)構(gòu)，其中 所述聯(lián)接機(jī)構(gòu)包括一管狀中間體，該中間體的外壁具有周向分布的棘齒 和漸開線花鍵齒，分別構(gòu)成棘輪和漸開線外花鍵；中間體的內(nèi)壁是漸開線螺Aid*旋花鍵；所述輸入部件是階梯軸，具有與所述中間體的配合段，該段的柱面上是 漸開線螺旋花鍵，與所述中間體內(nèi)壁的漸開線螺旋花鍵配合；所述輸出部件呈管狀，其內(nèi)壁具有周向分布的漸開線花鍵，構(gòu)成漸開線 內(nèi)花鍵，該內(nèi)花鍵對(duì)應(yīng)所述中間體的漸開線外花鍵；所述輸出部件的內(nèi)壁還設(shè)有棘爪機(jī)構(gòu)，該棘爪機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)所述中間體的棘輪。所述棘爪機(jī)構(gòu)由棘爪、棘爪軸、扭力彈簧組成，所述棘爪通過(guò)棘爪軸裝 配在所述輸出部件上；所述扭力彈簧套在所述棘爪軸上，該扭力彈簧的一端 頂住輸出部件，另一端頂住棘爪。所述輸入部件具有法蘭，該法蘭的內(nèi)側(cè)臺(tái)階構(gòu)成所述中間體的軸向定位 止口，實(shí)現(xiàn)離合器結(jié)合定位；所述輸入部件的螺旋漸開線花鍵軸段的端面設(shè) 有端蓋，該端蓋的直徑大于花鍵軸段，形成一延伸部分；所述中間體的內(nèi)壁 具有軸向定位止口，該止口與所述端蓋的延伸部分配合，實(shí)現(xiàn)離合器分離定 位。所述漸開線螺旋花鍵的兩段分別設(shè)有阻尼油腔。所述輸入部件具有一軸向潤(rùn)滑油腔和徑向、軸向油孔，徑向油孔與所述 阻尼油腔相通，軸向油孔通往漸開線花鍵副。 -所述中間體與所述輸入部件配合的端面上具有若干油槽，該油槽在該端 面上呈輻射狀分布。—種給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝置，包括順序聯(lián)結(jié)的驅(qū)動(dòng)器、減速器、離 合器，所述離合器的輸出端聯(lián)結(jié)給水泵汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述離合器采用上述 的自動(dòng)同步離合器。
本發(fā)明的有益效果是上述構(gòu)造的自動(dòng)同步離合器，完全滿足負(fù)載要求的使用功能，動(dòng)作靈 敏、準(zhǔn)確，響應(yīng)速度快，無(wú)滯后效應(yīng)，同步性好；離、合時(shí)無(wú)沖擊，無(wú)噪 音，磨損小，經(jīng)久耐用，可靠性高。用該離合器裝備的給水泵汽輪機(jī)高速盤 車裝置，安全性好。
圖l是本自動(dòng)同步離合器的結(jié)構(gòu)圖 圖2是圖1的A-A視圖 圖3是圖1的B-B視4是本給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
參見圖4:本給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝置由電動(dòng)機(jī)i 、減速器n、自動(dòng)同 步離合器m組成，自動(dòng)同步離合器ni的輸出端連接汽輪機(jī)iv的轉(zhuǎn)子，汽輪機(jī) w的轉(zhuǎn)子連接給水泵v。參見圖i、圖2、圖3:自動(dòng)同步離合器in主要由三個(gè)部分組成，即與減速 器n輸出軸相連的輸入部件i、與汽輪機(jī)iv轉(zhuǎn)子相連的輸出部件7，介于輸入部件l、輸出部件7之間的中間體2。中間體2呈管狀，其內(nèi)壁加工成漸開線螺旋內(nèi)花鍵齒ll。外壁上加工有周 向分布的漸開線花鍵齒12，還有周向分布的棘齒，構(gòu)成棘輪8。輸入部件l是階梯軸，其與中間體2配合段的柱面上，加工有漸開線螺旋 外花鍵齒9，與中間體2的內(nèi)花鍵齒11配合。輸出部件7也呈管狀，其內(nèi)壁上加工有周向分布的漸開線花鍵齒IO,與中 間體2的花鍵齒12配合。輸出部件7內(nèi)壁上還設(shè)有棘爪5，對(duì)應(yīng)中間體2上的棘 輪8。棘爪5通過(guò)其銷軸4安裝在輸出部件7上，銷軸4由堵頭3固定在銷孔內(nèi)。 銷軸4上套有扭力彈簧6，彈簧6的一端頂住輸出部件7，另一端壓住棘爪5，使
之與棘輪8嚙合。盤車時(shí)，棘爪5在任何位置均不脫離棘輪槽。為防止中間體2 移動(dòng)時(shí)棘爪5和棘輪8發(fā)生碰撞，在棘爪5的兩側(cè)設(shè)有限位銷20。棘爪5共設(shè)兩 個(gè)，對(duì)稱布置在輸出部件7上，以保證轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的質(zhì)量平衡。棘輪棘爪機(jī)構(gòu) 的作用是使盤車裝置在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)投入時(shí)，保證中間體2上的花鍵齒12和輸出 軸上的花鍵齒10相互對(duì)齊，并提供小扭矩使中間體2做軸向移動(dòng)，使花鍵齒 12、 IO嚙合。為保證花鍵齒12、 IO嚙入時(shí)不干涉，花鍵齒12的齒數(shù)應(yīng)為棘輪8齒數(shù)的倍 數(shù)，且與棘輪齒相對(duì)齊。為便于嚙入，在齒的嚙入端部進(jìn)行修緣。輸入部件l具有法蘭，該法蘭的內(nèi)側(cè)臺(tái)階構(gòu)成中間體2的軸向定位止口， 用于離合器結(jié)合定位。輸入部件1的花鍵軸段的端面設(shè)有端蓋13，該端蓋13由 螺釘14固定在花鍵軸的端面上，端蓋13的直徑大于花鍵軸，形成一延伸部 分，中間體2的內(nèi)壁具有軸向定位止口，該止口與端蓋的延伸部分配合，實(shí)現(xiàn) 離合器分離定位。離合器從脫開位置至完全嚙合位置，中間體2軸向移動(dòng)的距 離為30咖，輸入部件1旋轉(zhuǎn)的角度為15。 25 ' 43 "。在自動(dòng)同步離合器嚙合和脫開過(guò)程即將結(jié)束時(shí)，為防止中間體2與輸入部 件l因角速度的差異而產(chǎn)生劇烈碰撞，在螺旋花鍵9的兩端均設(shè)有緩沖駐退阻 尼油腔17，以免中間體2與輸入部件1劇烈碰撞而損壞離合器。輸入部件1的中心具有一軸向潤(rùn)滑油腔15，有徑向油孔16與阻尼油腔17相 通，提供緩沖阻尼，并潤(rùn)滑螺旋花鍵9;有端部軸向油孔18，通往花鍵齒12、 10，對(duì)其潤(rùn)滑。另外，潤(rùn)滑油容易在中間體2與輸入部件1的配合端面上形成油膜，該油 膜有很強(qiáng)的吸附力，使離合器分離不暢，需要很大的作用力才能撕破油膜， 油膜一旦撕破，中間體2軸向運(yùn)動(dòng)速度很快，其定位止口會(huì)對(duì)端蓋13產(chǎn)生沖 擊。因此，在中間體2與輸入部件1的配合端面上設(shè)有若干油槽19，該油槽19 在該端面上呈輻射狀分布。油槽19的作用有兩點(diǎn)， 一是離合器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)滑 油在離心力作用下沿油槽19甩出，不易形成油膜。二是將環(huán)形配合面分割成
若干個(gè)扇形面，就不會(huì)形成大面積油膜，減小吸附力，從而降低中間體2分離 時(shí)的軸向運(yùn)動(dòng)速度，減輕沖擊。自動(dòng)同步離合器的裝配要點(diǎn)在于棘輪棘爪機(jī)構(gòu)的調(diào)整及扭轉(zhuǎn)彈簧的調(diào) 整，在裝配棘輪棘爪時(shí)，先將輸入部件1與中間體2用螺旋漸開線花鍵聯(lián)接， 然后將中間體2推入輸出部件7內(nèi)，觀察漸開線花鍵副及棘輪棘爪的嚙合情 況，修整棘爪結(jié)合端的長(zhǎng)度，使?jié)u開線花鍵副嚙合齒兩側(cè)的間隙一致，用手 推動(dòng)中間體2，應(yīng)能在漸開線花鍵內(nèi)自如滑動(dòng)。棘爪在定位銷內(nèi)能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)， 不得有卡塞現(xiàn)象。本給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝置的工作過(guò)程當(dāng)啟動(dòng)盤車電機(jī)i時(shí)，經(jīng)減速器n傳動(dòng)，離合器的輸入部件l開始轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)棘爪5與棘輪齒8相接觸，使內(nèi)、外漸開線花鍵齒9、 ll對(duì)齊，由棘輪棘爪 機(jī)構(gòu)提供的小扭矩使中間體2沿螺旋漸開線花鍵槽做軸向移動(dòng)，驅(qū)使內(nèi)、外漸 開線輪齒IO、 12嚙合，并帶動(dòng)輸出部件7轉(zhuǎn)動(dòng)。至此盤車裝置完成了靜態(tài)投 入，機(jī)組處于盤車狀態(tài)。當(dāng)機(jī)組沖轉(zhuǎn)后，離合器輸出部件7的轉(zhuǎn)速超越了輸入 部件l的轉(zhuǎn)速(即盤車轉(zhuǎn)速)時(shí)，中間體2受到了一個(gè)反向力矩，這個(gè)反向力 矩驅(qū)使中間體2沿螺旋漸開線花鍵槽做軸反向運(yùn)動(dòng)，使得中間體2上的外漸開 線齒12與輸出部件上的內(nèi)漸開線齒10脫離嚙合，盤車裝置處于甩開狀態(tài)，機(jī) 組運(yùn)行。當(dāng)機(jī)組打閘停機(jī)，轉(zhuǎn)速下降至盤車轉(zhuǎn)速時(shí)，此時(shí)輸出部件7上的棘爪 5由于離心力的減小而落入中間體2上的棘輪8內(nèi)，與棘齒嚙合。當(dāng)輸出部件的 轉(zhuǎn)速(即轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速)滯后于輸入部件轉(zhuǎn)速的瞬間，中間體2接受棘輪棘爪機(jī) 構(gòu)提供的小扭矩作用沿螺旋花鍵槽做軸向滑動(dòng)，使內(nèi)外漸開線輪齒相嚙合， 并帶動(dòng)輸出部件7轉(zhuǎn)動(dòng)，完成盤車裝置的動(dòng)態(tài)投入，機(jī)組進(jìn)入盤車狀態(tài)。值得指出，本發(fā)明的自動(dòng)同步離合器是在研發(fā)給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝 置的過(guò)程中發(fā)明的，但其用途決不僅僅限于給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝置，在 其它類似功能要求的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械也可使用。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)同步離合器，包括輸入部件、輸出部件及其聯(lián)接機(jī)構(gòu)，其特 征在于所述聯(lián)接機(jī)構(gòu)包括一管狀中間體，該中間體的外壁具有周向分布的棘齒 和漸開線花鍵齒，分別構(gòu)成棘輪和漸開線外花鍵；中間體的內(nèi)壁是漸開線螺 旋花鍵；所述輸入部件是階梯軸，具有與所述中間體的配合段，該段的柱面上是 漸開線螺旋花鍵，與所述中間體內(nèi)壁的漸開線螺旋花鍵配合；所述輸出部件呈管狀，其內(nèi)壁具有周向分布的漸開線花鍵齒，構(gòu)成漸開 線內(nèi)花鍵，該內(nèi)花鍵對(duì)應(yīng)所述中間體的漸開線外花鍵；所述輸出部件的內(nèi)壁還設(shè)有棘爪機(jī)構(gòu)，該棘爪機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)所述中間體的棘輪。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)同步離合器，其特征在于所述棘爪機(jī)構(gòu)由 棘爪、棘爪軸、扭力彈簧組成，所述棘爪通過(guò)棘爪軸裝配在所述輸出部件 上；所述扭力彈簧套在所述棘爪軸上，該扭力彈簧的一端頂住輸出部件，另 一端頂住棘爪。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)同步離合器，其特征在于所述輸入部件具 有法蘭，該法蘭的內(nèi)側(cè)臺(tái)階構(gòu)成所述中間體的軸向定位止口；所述輸入部件 的螺旋漸開線花鍵軸段的端面設(shè)有端蓋，該端蓋的直徑大于花鍵軸段，形成 一延伸部分；所述中間體的內(nèi)壁具有軸向定位止口，該止口與所述端蓋的延 伸部分配合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)同步離合器，其特征在于所述漸開線螺旋 花鍵的兩段分別設(shè)有阻尼油腔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動(dòng)同步離合器，其特征在于所述輸入部件具 有一軸向潤(rùn)滑油腔和徑向、軸向油孔，徑向油孔與所述阻尼油腔相通，軸向 油孔通往漸開線花鍵副。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)同步離合器，其特征在于所述中間體與所 述輸入部件配合的端面上具有若干油槽，該油槽在該端面上呈輻射狀分布。
7. —種給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝置，包括順序聯(lián)結(jié)的驅(qū)動(dòng)器、減速器、離 合器，所述離合器的輸出端聯(lián)結(jié)給水泵汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述離 合器采用權(quán)利要求l所述的自動(dòng)同步離合器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)同步離合器，主要用于需要自動(dòng)同步運(yùn)轉(zhuǎn)的工作場(chǎng)合，例如發(fā)電機(jī)組鍋爐給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝置，包括輸入部件、輸出部件及其聯(lián)接機(jī)構(gòu)，聯(lián)接機(jī)構(gòu)包括一管狀中間體，該中間體的外壁具有周向分布的棘齒和漸開線花鍵齒，分別構(gòu)成棘輪和漸開線外花鍵；中間體的內(nèi)壁是漸開線螺旋花鍵；所述輸入部件是階梯軸，具有與所述中間體的配合段，該段的柱面上是漸開線螺旋花鍵，與所述中間體內(nèi)壁的漸開線螺旋花鍵配合；輸出部件呈管狀，其內(nèi)壁具有周向分布的漸開線花鍵，構(gòu)成漸開線內(nèi)花鍵，該內(nèi)花鍵對(duì)應(yīng)所述中間體的漸開線外花鍵；輸出部件的內(nèi)壁還設(shè)有棘爪機(jī)構(gòu)，該棘爪機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)所述中間體的棘輪。用該離合器裝備的給水泵汽輪機(jī)高速盤車裝置，安全性好。
文檔編號(hào)F16D45/00GK101144510SQ200710050278
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者瓊 張, 李德平, 袁秀坤 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司