СТЕНДОВАЯ РЕДУКТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 2009 года по МПК G01M15/04 

Предлагаемое изобретение относится к области редукторных установок для моторостроения, в частности к стендам для испытания двигателей, включающим зубчатые редукторы и нагрузочные устройства.

Известны тормозные стенды, состоящие из привода, испытуемых передач и гидравлического тормозного устройства, где нагрузку изменяют регулированием производительности гидравлического тормоза (см., например, кн.: В.Л.Гадалин и др. «Машины и стенды для испытания деталей» под ред. Д.Н.Решетова. Москва.: Машиностроение, 1979 г., стр.44, 50).

Известна схема стенда для испытаний и доводки зубчатых передач, применяемых в качестве приводных узлов центробежного компрессора потребляемой мощностью ˜12 МВт, где в качестве нагрузочного устройства применен гидротормоз, а двигатель электрический (см., например, журнал «Компрессорная техника и пневматика». Ассоциация компрессорщиков и пневматиков (АСКОМП), С.-Петербург, 1996 г., вып.3-4 (12-13), стр.101, 102) - прототип.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности, оптимизация и упрощение условий проведения испытаний двигателей различных типов, в частности судовых газотурбинных и дизельных (в том числе комбинированных агрегатов), путем применения стендовой редукторной установки с нагрузочным устройством, которая позволяет попеременно испытывать двигатели с различными диапазонами оборотов и крутящих моментов, присоединяя их к нагрузочному устройству (единому) с одним диапазоном оборотов посредством системы валов и зубчатых передач.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемой стендовой редукторной установке для испытания двигателей, содержащей нагрузочное устройство и зубчатый редуктор, в и на корпусе которого размещены в подшипниках высокооборотный, низкооборотный и промежуточные валы с зубчатыми колесами, шестернями и соединительными муфтами, согласно изобретению внутри первого промежуточного вала с полумуфтой на выходном конце, находящегося посредством зубчатого колеса в зацеплении с шестерней высокооборотного вала с соединительной муфтой на его выходном конце со стороны размещения двигателей, и выполненного соосно с ним второго промежуточного вала с полумуфтой на выходном конце и с шестерней, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом низкооборотного вала с соединительной муфтой на его выходном конце со стороны размещения двигателей, соосно с ними выполнен нагрузочный вал с полумуфтами с возможностью попеременного соединения посредством этих полумуфт с полумуфтами первого и второго промежуточных валов и соединительными муфтами на выходном конце со стороны размещения двигателей и противоположном ему, соединенном посредством муфты с нагрузочным устройством, при этом возможно попеременное присоединение силовых валов двигателей посредством соединительных муфт к выходным концам высокооборотного, низкооборотного или нагрузочного валов, также возможно, что зубчатый редуктор выполнен двухкорпусным, а нагрузочный вал выполнен из двух частей, соединенных муфтой.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что внутри первого промежуточного вала с полумуфтой на выходном конце, находящегося посредством зубчатого колеса в зацеплении с шестерней высокооборотного вала с соединительной муфтой на его выходном конце со стороны размещения двигателей, и выполненного соосно с ним второго промежуточного вала с полумуфтой на выходном конце и с шестерней, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом низкооборотного вала с соединительной муфтой на его выходном конце со стороны размещения двигателей, соосно с ними выполнен нагрузочный вал с полумуфтами с возможностью попеременного соединения посредством этих полумуфт с полумуфтами первого и второго промежуточных валов и соединительными муфтами на выходном конце со стороны размещения двигателей и противоположном ему, соединенном посредством муфты с нагрузочным устройством, при этом возможно попеременное присоединение силовых валов двигателей посредством соединительных муфт к выходным концам высокооборотного, низкооборотного или нагрузочного валов, также возможно, что зубчатый редуктор выполнен двухкорпусным, а нагрузочный вал выполнен из двух частей, соединенных муфтой.

На фиг.1 представлена стендовая редукторная установка для испытания двигателей, на фиг.2 - в разрезе представлен вариант установки, где редуктор двухкорпусный и нагрузочный вал выполнен из двух частей.

В корпусе 1 зубчатой редукторной установки в подшипниках 2 и 3 установлен высокооборотный вал 4 с зубчатой шевронной шестерней 5 и с выходным на сторону размещения двигателей концом с соединительной муфтой 6 на нем. В подшипниках 7 и 8, также размещенных в корпусе 1, установлен первый промежуточный вал 9 с зубчатым шевронным колесом 10, находящимся в зацеплении с шестерней 5, и полумуфтой 11 на выходном в сторону размещения двигателей конце. В подшипниках 12 и 13, установленных в корпусе 1, соосно с валом 9 размещен второй промежуточный вал 14 с зубчатой шевронной шестерней 15 и полумуфтой 16 на выходном, противоположном размещению двигателей, конце. В установленных в корпусе 1 подшипниках 17 и 18 размещен низкооборотный вал 19 с зубчатым шевронным колесом 20, находящимся в зацеплении с шестерней 15, и с выходным на сторону размещения двигателей концом с соединительной муфтой 21 на нем. Внутри промежуточных валов 9 и 14 соосно с ними в подшипниках 22 и 23 выполнен нагрузочный вал 24 с полумуфтами 25 и 26 с возможностью попеременного соединения посредством этих полумуфт и полумуфт 11 и 16 соответственно с промежуточными валами 9 и 14 и соединительными муфтами 27 и 28 на его выходных концах. Муфтой 28 нагрузочный вал 24 соединен с нагрузочным устройством 29.

В варианте, представленном на фиг.2 (нагрузочное устройство не показано), редукторная установка выполнена двухкорпусной - понижающая часть передачи установки (от высокооборотного вала 4 к нагрузочному валу) выполнена в корпусе 30, а повышающая часть передачи установки (от низкооборотного вала 19 к нагрузочному валу) выполнена в корпусе 31. Нагрузочный вал 24 при этом выполнен из двух частей 32 и 33, размещенных в подшипниках 22, 35 и 23, 36 соответственно и соединенных между собой муфтой 34. Кроме того, выходящий в сторону размещения двигателей конец низкооборотного вала 19 выполнен в этом варианте разъемным с дополнительными муфтой 34 и подшипником (опорным) 38.

Работает стендовая редукторная установка для испытания двигателей следующим образом (см. фиг.1 и 2).

Для проведения испытаний, например высокооборотного газотурбинного двигателя его силовой вал соединяют с помощью муфты 6 с установленным в подшипниках 2 и 3 валом 4, шестерня 5 которого находится в зацеплении с зубчатым колесом 10 первого промежуточного вала 9, размещенного в подшипниках 7 и 8 и имеющего на выходном конце полумуфту 11. Полумуфту 25 нагрузочного вала 24, установленного в подшипниках 22 и 23, соединяют с полумуфтой 11. Полумуфты 16 и 26 должны быть разъединены. Таким образом, силовой вал испытываемого высокооборотного двигателя через муфту 6, вал 4, шестерню 5, зубчатое колесо 10, промежуточный вал 9, полумуфты 11 и 25, вал 24 и муфту 28 соединен с нагрузочным устройством 29, что позволяет производить испытания высокооборотного двигателя.

Для проведения испытания, например, низкооборотного дизельного двигателя его силовой вал соединяют муфтой 21 с установленным в подшипниках 17 и 18 низкооборотным валом 19, зубчатое колесо 20 которого находится в зацеплении с шестерней 15 второго промежуточного вала 14, размещенного в подшипниках 12 и 13 и имеющего на выходном конце полумуфту 16. Полумуфту 26 нагрузочного вала 24 соединяют с полумуфтой 16. Полумуфты 11 и 25 должны быть разъединены. Таким образом, силовой вал низкооборотного двигателя (например, дизельного или дизель-газотурбинного агрегата для судовых гребных винтов) муфтой 21, валом 19, зубчатым колесом 20, шестерней 15, валом 14, полумуфтами 16 и 26 и муфтой 28 соединен с нагрузочным устройством 29, что позволяет производить испытания низкооборотного двигателя.

При необходимости проведения испытания двигателя «средних» параметров его силовой вал муфтой 27 соединяют с нагрузочным валом 24, соединенным муфтой 28 с нагрузочным устройством 29. Пары полумуфт 11, 25 и 16, 26 при этом должны быть разъединены.

В варианте, приведенном на фиг.2, стендовая редукторная установка работает так же, как и в варианте представленном на фиг.1. Но выполнение редукторной части установки в двух корпусах 30 и 31 (вместо одного корпуса 1) значительно облегчает и упрощает изготовление и монтаж установки. Это особенно важно для стендовых редукторных установок для испытания двигателей значительных мощностей. Нагрузочный вал при этом, выполненный из частей 32 и 33, установленных соответственно в подшипниках 22, 35 и 23, 36 и соединенных муфтой 34, размещенной между корпусами 30 и 31, работает как и в варианте на фиг.1 (возможные несоосность, расцентровка компенсируются муфтой 36). Выполнение выходного конца низкооборотного вала 19 разъемным с муфтой 37 и дополнительным подшипником 38 позволяет облегчить изготовление вала 19 и улучшить условия эксплуатации при испытании низкооборотного двигателя.

Стендовая редукторная установка, представленная в разрезе на фиг.2 (разработанная авторами в виде технического проекта), предназначена для испытаний двигателей следующих параметров:

- присоединением к высокооборотному валу в диапазоне мощности от ˜5 МВт при оборотах силового вала ˜11000 об/мин до ˜11 МВт при оборотах силового вала ˜6000 об/мин;

- присоединением к низкооборотному валу мощностью ˜ 12 МВт при оборотах силового вала двигателя ˜300 об/мин;

- присоединением напрямую к нагрузочному валу мощностью ˜ 15 МВт при оборотах силового вала двигателя ˜1100 об/мин.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к редукторным установкам для моторостроения и стендам для испытания двигателей, включающим зубчатые редукторы и нагрузочные устройства. Изобретение решает задачу повышения надежности, оптимизации и упрощения условий проведения испытаний двигателей путем применения стендовой «трехвальной» редукторной установки с возможностью попеременного присоединения двигателей к каждому из валов и единого нагрузочного устройства, постоянно соединенного с одним из валов. Указанный технический результат в предлагаемой стендовой установке для испытания двигателей достигается тем, что внутри первого промежуточного вала с полумуфтой на выходном конце, находящегося посредством зубчатого колеса в зацеплении с шестерней высокооборотного вала с соединительной муфтой на его выходном конце со стороны размещения двигателей, и выполненного соосно с ним второго промежуточного вала с полумуфтой на выходном конце и с шестерней, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом низкооборотного вала с соединительной муфтой на его выходном конце со стороны размещения двигателей, соосно с ними выполнен нагрузочный вал с полумуфтами с возможностью попеременного соединения посредством этих полумуфт с полумуфтами первого и второго промежуточных валов и соединительными муфтами на выходном конце со стороны размещения двигателей и противоположном ему, соединенном посредством муфты с нагрузочным устройством, при этом возможно попеременное присоединение силовых валов двигателей посредством соединительных муфт к выходным концам высокооборотного, низкооборотного или нагрузочного валов, также возможно, что зубчатый редуктор выполнен двухкорпусным, а нагрузочный вал выполнен из двух частей, соединенных муфтой. 2 ил.

Стендовая редукторная установка для испытания двигателей, содержащая нагрузочное устройство и зубчатый редуктор, в и на корпусе которого размещены в подшипниках высокооборотный, низкооборотный и промежуточные валы с зубчатыми колесами, шестернями и соединительными муфтами, отличающаяся тем, что внутри первого промежуточного вала с полумуфтой на выходном конце, находящегося посредством зубчатого колеса в зацеплении с шестерней высокооборотного вала с соединительной муфтой на его выходном конце со стороны размещения двигателей, и выполненного соосно с ним второго промежуточного вала с полумуфтой на выходном конце и с шестерней, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом низкооборотного вала с соединительной муфтой на его выходном конце со стороны размещения двигателей, соосно с ними выполнен нагрузочный вал с полумуфтами с возможностью попеременного соединения посредством этих полумуфт с полумуфтами первого и второго промежуточных валов и соединительными муфтами на выходном конце со стороны размещения двигателей и противоположном ему, соединенном посредством муфты с нагрузочным устройством, при этом возможно попеременное присоединение силовых валов двигателей посредством соединительных муфт к выходным концам высокооборотного, низкооборотного или нагрузочного валов, также возможно, что зубчатый редуктор выполнен двухкорпусным, а нагрузочный вал выполнен из двух частей, соединенных муфтой.