[发明专利]一种大功率高效齿轮传动装置

说明书

本发明的一种大功率高效齿轮传动装置，涉及燃气轮机发电设备领域，燃气轮机输出功率通过输入齿轮传入齿轮传动装置，并三等分传递至一级行星轮Ⅰ、一级行星轮Ⅱ、一级行星轮Ⅲ；三个行星轮为一级被动齿轮，其与二级主动齿轮二级行星轮Ⅰ、二级行星轮Ⅱ、二级行星轮Ⅲ为对应的同轴形式，每个行星齿轮在齿轮传动装置箱体内部为固定安装结构，均由输入侧支持轴承和输出侧支持轴承支承，共计六个支持轴承。三个行星齿轮将功率合并传递至输出齿轮，继而输出至发电机。同时将支持轴承数量控制在六个，并在一级齿轮副、二级齿轮副的径向外围和端面安装罩壳，提高燃气轮机通过齿轮传动装置向发电机传递输出功率的效率。

技术领域：

本发明涉及燃气轮机发电设备领域，具体涉及一种大功率高效齿轮传动装置。

背景技术：

目前大功率齿轮传动装置广泛应用于燃气轮机发电机组中，机组的布置形式为燃气轮机-齿轮传动装置-发电机。随着全球控制碳化物、氮化物等气体排放，提高能源利用率的要求不断提出，发电机组中各设备运行的可靠性及效率变得至关重要。对于50MW级以上的燃气轮机发电机组，齿轮传动装置在高转速、高负荷的工况下运行。目前燃气轮机发电机组中的齿轮传动装置为单级平行轴结构，其目的是减少功率传递环节并提高传动效率。为保证齿轮接触、弯曲应力在材料力学性能许用值范围内，通常齿轮的节圆需要较大的结构尺寸，这样便会造成齿轮节圆线速度的增加，目前应用于50MW级以上的齿轮传动装置，其齿轮节圆线速度一般控制在150m/s-200m/s之间，运转状态相对极端，功率增大的同时其节圆线速度会进一步增加至200m/s以上继而超出其线速度许用值，但减小齿轮节圆直径亦会造成齿轮接触、弯曲应力的进一步增加并超出许用值范围。在单级平行轴齿轮传动结构中，每个齿轮转子上一般采用两个支持轴承（滑动轴承）支承，其输入的大功率对应的高线速度、高负荷的运行工况，使得支持轴承亦处于高比压、高线速度的运转状态，但50MW级以上的齿轮传动装置的支持轴承通常运行于比压接近3.5Mpa，轴颈线速度接近100m/s的极限状态下，对应的轴承油膜最高温度也接近其使用极限，一般在100℃左右。对于齿轮传动部件，在较高的节圆线速度下运行会造成较大的风阻功率损失；对于支持轴承部件，其支承的转子轴颈运行在较高的环境温度中将需要更多的滑油进行冷却，进一步增加齿轮传动装置的功耗。因此，需要设计一种大功率高效齿轮传动装置以适应燃气轮机发电机组的机械功率及功率密度的不断增加，并提高燃气轮机的功率传递效率。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种大功率高效齿轮传动装置，旨在保证用于50MW级以上燃气轮机发电机组的大功率齿轮传动装置的齿轮接触应力、弯曲应力、节圆线速度以及支持轴承的比压、轴颈线速度均处于许用值范围之内，同时降低了齿轮传动装置的功率损失，提高燃气轮机通过齿轮传动装置向发电机传递输出功率的效率。

本发明的一种大功率高效齿轮传动装置，是由外壳体、内罩体、输入齿轮、输出齿轮和行星齿轮构成，所述的内罩体固定于外壳体的内部，输入齿轮和输出齿轮均位于内罩体的内部；所述的外壳体是由输入侧箱体、中间箱体Ⅰ、中间箱体Ⅱ、中间箱体Ⅲ、输出侧箱体依次拼接而成的封闭箱体，输入侧箱体5上装有三个输入侧支持轴承、输出侧箱体上装有三个输出侧支持轴承、且输入侧支持轴承与输出侧支持轴承的位置两两相对，输入侧支持轴承和输出侧支持轴承的端头分别设有输入侧端盖和输出侧端盖，输入齿轮1的输入端由输入侧箱体伸出，输出齿轮的输出端由输出侧箱体伸出，输入齿轮分别与一级行星轮Ⅰ、一级行星轮Ⅱ和一级行星轮Ⅲ相啮合，输出齿轮分别与二级行星轮Ⅰ、二级行星轮Ⅱ、二级行星轮Ⅲ相啮合，一级行星轮Ⅰ和二级行星轮Ⅰ、一级行星轮Ⅱ和二级行星轮Ⅱ、一级行星轮Ⅲ和二级行星轮Ⅲ均为同轴结构并分别使用一组位置相对的输入侧支持轴承与输出侧支持轴承支承；所述的内罩体是由输入侧内部罩壳、一级齿轮罩壳、二级齿轮罩壳和输出侧内部罩壳依次拼接而成，输入侧内部罩壳和输出侧内部罩壳分别固定于输入侧箱体和输出侧箱体的内壁，一级齿轮罩壳位于一级行星轮Ⅰ、一级行星轮Ⅱ和一级行星轮Ⅲ的外侧，二级齿轮罩壳位于二级行星轮Ⅰ、二级行星轮Ⅱ、二级行星轮Ⅲ的外侧，在输入齿轮与一级行星轮Ⅰ、一级行星轮Ⅱ和一级行星轮Ⅲ啮合的啮出位置，和输出齿轮与二级行星轮Ⅰ、二级行星轮Ⅱ、二级行星轮Ⅲ啮合的啮出位置，均设有喷油管。