專利名稱：自動同步離合器及具有該離合器的給水泵汽輪機高速盤車裝置的制作方法
自動同步離合器及具有該離合器的給水泵汽輪機高速盤車裝置狀鄉本發明涉及離合器，特別是一種自動同步離合器，主要用于需要自動同 步運轉的工作場合，例如發電機組鍋爐給水泵汽輪機高速盤車裝置。賴駄300MW及以上發電機組的鍋爐給水泵，是用汽輪機驅動的，這種汽動給水 泵的軸容易卡塞，啟動前需要高速盤車，盤車轉速要求在80r/min以上。該高 速盤車裝置由盤車電動機、減速器和自動同步離合器三大部分組成，其中盤 車裝置的自動投入和甩開是靠自動同步離合器來完成的。自動同步離合器需具備如下功能l.盤車裝置啟動時，離合器靜態投入， 自動結合；2.給水泵汽輪機運行至高于盤車轉速時，離合器自動分離；3.給 水泵汽輪機打閘停機，轉速下降至盤車轉速時，離合器動態投入，自動結 合；重新處于備機狀態。要滿足上述功能要求，離合器的結構設計難度很大，目前國內尚無先例， 國外雖有該功能的產品，但對外保密，其具體結構無人知曉。發明內容本發明的目的之一，是通過自主開發，提供一種具備上述功能的自動同 步離合器。本發明的目的之二，是提供一種配有上述自動同步離合器的給水泵汽輪 機高速盤車裝置。實現上述目的的技術方案是 一種自動同步離合器，包括輸入部件、輸出部件及其聯接機構，其中 所述聯接機構包括一管狀中間體，該中間體的外壁具有周向分布的棘齒 和漸開線花鍵齒，分別構成棘輪和漸開線外花鍵；中間體的內壁是漸開線螺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，與所述中間體內壁的漸開線螺旋花鍵配合；所述輸出部件呈管狀，其內壁具有周向分布的漸開線花鍵，構成漸開線 內花鍵，該內花鍵對應所述中間體的漸開線外花鍵；所述輸出部件的內壁還設有棘爪機構，該棘爪機構對應所述中間體的棘輪。所述棘爪機構由棘爪、棘爪軸、扭力彈簧組成，所述棘爪通過棘爪軸裝 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，該法蘭的內側臺階構成所述中間體的軸向定位 止口，實現離合器結合定位；所述輸入部件的螺旋漸開線花鍵軸段的端面設 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，實現離合器分離定 位。所述漸開線螺旋花鍵的兩段分別設有阻尼油腔。所述輸入部件具有一軸向潤滑油腔和徑向、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。—種給水泵汽輪機高速盤車裝置，包括順序聯結的驅動器、減速器、離 合器，所述離合器的輸出端聯結給水泵汽輪機的轉子，所述離合器采用上述 的自動同步離合器。
本發明的有益效果是上述構造的自動同步離合器，完全滿足負載要求的使用功能，動作靈 敏、準確，響應速度快，無滯后效應，同步性好；離、合時無沖擊，無噪 音，磨損小，經久耐用，可靠性高。用該離合器裝備的給水泵汽輪機高速盤 車裝置，安全性好。
圖l是本自動同步離合器的結構圖 圖2是圖1的A-A視圖 圖3是圖1的B-B視4是本給水泵汽輪機高速盤車裝置的一種結構示意圖具體實施方式
參見圖4:本給水泵汽輪機高速盤車裝置由電動機i 、減速器n、自動同 步離合器m組成，自動同步離合器ni的輸出端連接汽輪機iv的轉子，汽輪機 w的轉子連接給水泵v。參見圖i、圖2、圖3:自動同步離合器in主要由三個部分組成，即與減速 器n輸出軸相連的輸入部件i、與汽輪機iv轉子相連的輸出部件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，其內壁加工成漸開線螺旋內花鍵齒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的內花鍵齒11配合。輸出部件7也呈管狀，其內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內壁上還設有棘爪5，對應中間體2上的棘 輪8。棘爪5通過其銷軸4安裝在輸出部件7上，銷軸4由堵頭3固定在銷孔內。 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，棘爪5在任何位置均不脫離棘輪槽。為防止中間體2 移動時棘爪5和棘輪8發生碰撞，在棘爪5的兩側設有限位銷20。棘爪5共設兩 個，對稱布置在輸出部件7上，以保證轉子運轉時的質量平衡。棘輪棘爪機構 的作用是使盤車裝置在靜態或動態投入時，保證中間體2上的花鍵齒12和輸出 軸上的花鍵齒10相互對齊，并提供小扭矩使中間體2做軸向移動，使花鍵齒 12、 IO嚙合。為保證花鍵齒12、 IO嚙入時不干涉，花鍵齒12的齒數應為棘輪8齒數的倍 數，且與棘輪齒相對齊。為便于嚙入，在齒的嚙入端部進行修緣。輸入部件l具有法蘭，該法蘭的內側臺階構成中間體2的軸向定位止口， 用于離合器結合定位。輸入部件1的花鍵軸段的端面設有端蓋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的內壁具有軸向定位止口，該止口與端蓋的延伸部分配合，實現 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軸向移動的距 離為30咖，輸入部件1旋轉的角度為15。 25 ' 43 "。在自動同步離合器嚙合和脫開過程即將結束時，為防止中間體2與輸入部 件l因角速度的差異而產生劇烈碰撞，在螺旋花鍵9的兩端均設有緩沖駐退阻 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，并潤滑螺旋花鍵9;有端部軸向油孔18，通往花鍵齒12、 10，對其潤滑。另外，潤滑油容易在中間體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軸向運動速度很快，其定位止口會對端蓋13產生沖 擊。因此，在中間體2與輸入部件1的配合端面上設有若干油槽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， 一是離合器運轉時，潤滑 油在離心力作用下沿油槽19甩出，不易形成油膜。二是將環形配合面分割成
若干個扇形面，就不會形成大面積油膜，減小吸附力，從而降低中間體2分離 時的軸向運動速度，減輕沖擊。自動同步離合器的裝配要點在于棘輪棘爪機構的調整及扭轉彈簧的調 整，在裝配棘輪棘爪時，先將輸入部件1與中間體2用螺旋漸開線花鍵聯接， 然后將中間體2推入輸出部件7內，觀察漸開線花鍵副及棘輪棘爪的嚙合情 況，修整棘爪結合端的長度，使漸開線花鍵副嚙合齒兩側的間隙一致，用手 推動中間體2，應能在漸開線花鍵內自如滑動。棘爪在定位銷內能靈活轉動， 不得有卡塞現象。本給水泵汽輪機高速盤車裝置的工作過程當啟動盤車電機i時，經減速器n傳動，離合器的輸入部件l開始轉動，此時棘爪5與棘輪齒8相接觸，使內、外漸開線花鍵齒9、 ll對齊，由棘輪棘爪 機構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，驅使內、外漸 開線輪齒IO、 12嚙合，并帶動輸出部件7轉動。至此盤車裝置完成了靜態投 入，機組處于盤車狀態。當機組沖轉后，離合器輸出部件7的轉速超越了輸入 部件l的轉速(即盤車轉速)時，中間體2受到了一個反向力矩，這個反向力 矩驅使中間體2沿螺旋漸開線花鍵槽做軸反向運動，使得中間體2上的外漸開 線齒12與輸出部件上的內漸開線齒10脫離嚙合，盤車裝置處于甩開狀態，機 組運行。當機組打閘停機，轉速下降至盤車轉速時，此時輸出部件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，與棘齒嚙合。當輸出部件的 轉速(即轉子的轉速)滯后于輸入部件轉速的瞬間，中間體2接受棘輪棘爪機 構提供的小扭矩作用沿螺旋花鍵槽做軸向滑動，使內外漸開線輪齒相嚙合， 并帶動輸出部件7轉動，完成盤車裝置的動態投入，機組進入盤車狀態。值得指出，本發明的自動同步離合器是在研發給水泵汽輪機高速盤車裝 置的過程中發明的，但其用途決不僅僅限于給水泵汽輪機高速盤車裝置，在 其它類似功能要求的運轉機械也可使用。
權利要求
1.一種自動同步離合器，包括輸入部件、輸出部件及其聯接機構，其特 征在于所述聯接機構包括一管狀中間體，該中間體的外壁具有周向分布的棘齒 和漸開線花鍵齒，分別構成棘輪和漸開線外花鍵；中間體的內壁是漸開線螺 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，與所述中間體內壁的漸開線螺旋花鍵配合；所述輸出部件呈管狀，其內壁具有周向分布的漸開線花鍵齒，構成漸開 線內花鍵，該內花鍵對應所述中間體的漸開線外花鍵；所述輸出部件的內壁還設有棘爪機構，該棘爪機構對應所述中間體的棘輪。
2. 根據權利要求1所述的自動同步離合器，其特征在于所述棘爪機構由 棘爪、棘爪軸、扭力彈簧組成，所述棘爪通過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. 根據權利要求1所述的自動同步離合器，其特征在于所述輸入部件具 有法蘭，該法蘭的內側臺階構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. 根據權利要求1所述的自動同步離合器，其特征在于所述漸開線螺旋 花鍵的兩段分別設有阻尼油腔。
5. 根據權利要求l所述的自動同步離合器，其特征在于所述輸入部件具 有一軸向潤滑油腔和徑向、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. 根據權利要求1所述的自動同步離合器，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. —種給水泵汽輪機高速盤車裝置，包括順序聯結的驅動器、減速器、離 合器，所述離合器的輸出端聯結給水泵汽輪機的轉子，其特征在于所述離 合器采用權利要求l所述的自動同步離合器。
全文摘要
本發明涉及一種自動同步離合器，主要用于需要自動同步運轉的工作場合，例如發電機組鍋爐給水泵汽輪機高速盤車裝置，包括輸入部件、輸出部件及其聯接機構，聯接機構包括一管狀中間體，該中間體的外壁具有周向分布的棘齒和漸開線花鍵齒，分別構成棘輪和漸開線外花鍵；中間體的內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，與所述中間體內壁的漸開線螺旋花鍵配合；輸出部件呈管狀，其內壁具有周向分布的漸開線花鍵，構成漸開線內花鍵，該內花鍵對應所述中間體的漸開線外花鍵；輸出部件的內壁還設有棘爪機構，該棘爪機構對應所述中間體的棘輪。用該離合器裝備的給水泵汽輪機高速盤車裝置，安全性好。
文檔編號F16D45/00GK101144510SQ200710050278
公開日2008年3月19日 申請日期2007年10月18日 優先權日2007年10月18日
發明者瓊 張, 李德平, 袁秀坤 申請人:東方電氣集團東方汽輪機有限公司