ВАЛОПОВОРОТНОЕ И ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2016 года по МПК F02C7/32 F01D25/34 

Изобретение относится к системе запуска ГТУ (газотурбинных установок), используемых для привода нагнетателей транспортирования газа по магистральным газопроводам, привода энергетических установок и транспортных средств.

Известны ГТУ с валоповоротным и пусковым устройствами (1. Могильницкий И.П., Стешенко В.Н. Газотурбинные установки в нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1971. - 160 с. 2. Атлас конструкций и схем. Газотурбинные установки. / Под ред. Шубенко-Шубина. - М.: Машиностроение, 1976).

Эти устройства функционально разделены и сложны. Вначале срабатывает валоповоротное устройство, обеспечивающее вывод ротора с большой инерционной массой из состояния покоя. Затем в работу включается пусковое устройство, которое должно обеспечить частоту вращения ротора компрессора, достаточную для подачи воздуха с параметрами, реализующими запуск камеры сгорания и турбины. В качестве пускового устройства часто используют турбодетандер, для работы которого необходимо высокое давление газа, отбираемого из магистрального трубопровода.

Для совмещения двух функций в одном техническом устройстве возможно использование простого трехзвенного ПМ (планетарного механизма на основе патента RU №2053136 С1, B60K 17/08. Автор В.И. Некрасов. (27.01.96. Бюл. №3).

Редуктор по патенту №2053136 обеспечивает восемь передач, которые трансформируются ПМ в суммирующем режиме, с постоянной частотой вращения солнечной шестерни и переменной частотой вращения водила, поток мощности снимается с эпициклического колеса. Изменение частоты вращения водила относительно частоты вращения солнечной шестерни обеспечивается восьмиступенчатой трехвальной сосной КП (коробкой передач), состоящей из четырех пар взаимозацепленных шестерен и трех муфт переключения.

Техническое решение по патенту №2053136 не может обеспечить надежный пуск ГТУ без использования энергии потока газа из магистрального газопровода, так как размещение передаточных чисел по диапазону не оптимально.

Для валоповоротного и пускового устройства ГТУ не требуются передачи заднего хода.

Техническое решение для ВПУ по патенту №2397344 C1 F02C 7/26 (Авторы В.И. Некрасов и И.А. Иванов. Бюл. №23 от 20.08.2010) содержит трехвальную 4-х ступенчатую КП и простой трехзвенный планетарный механизм, которые обеспечивают 11 передач, расположенных на пяти ступенях. Размещение сдвоенной двухпозиционной муфты переключения на валах между КП и ПМ, а также муфты между стенкой корпуса редуктора и зубчатым венцом трубчатого вала эпициклического колеса позволяет обеспечить реализацию работы ПМ в трех режимах: 1 - суммирующий; 2 - режим $$U_{\text{ah}}^{\text{b}}=K+1$$ ; 3 - прямая передача в ПМ.

Где: U - передаточное число, индекс вверху указывает на остановленное звено ПМ «b» - эпициклическое колесо, индексы внизу «ah» - звенья входа (солнечная шестерня) и выхода (водило) потока мощности. К=Z_b/Z_a - внутренний параметр ПМ, равный отношению числа зубьев эпициклического колеса к числу зубьев солнечной шестерни.

Это устройство имеет ограниченные возможности из-за недостаточного диапазона передаточных чисел и количества ступеней.

Задачей изобретения является расширение эксплуатационных возможностей ВПУ (валоповоротного и пускового устройства) ГТУ за счет существенного увеличения числа передач и диапазона передаточных чисел.

Технический результат достигается за счет совершенствования технического решения по патенту №2397344.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что валоповоротное и пусковое устройства газотурбинной установки содержат приводной двигатель, редуктор и обгонную муфту ротора компрессора, при этом редуктор содержит трехвальную соосную коробку передач с парами взаимозацепленных шестерен и простой трехзвенный планетарный механизм, на входном валу коробки передач свободно установлены две шестерни, между ними закреплен первый зубчатый венец с трехпозиционной муфтой переключения, и трубчатый выходной вал со свободно расположенной на нем шестерней, на переднем торце этого вала закреплен зубчатый венец с трехпозиционной муфтой переключения, на втором зубчатом венце этого вала установлена сдвоенная двухпозиционная муфта с внутренним свободно установленным зубчатым венцом, рядом с вторым зубчатым венцом трубчатого вала расположены второй зубчатый венец входного вала, зубчатые венцы вала привода солнечной шестерни и трубчатого вала привода водила планетарного механизм; сателлиты, расположенные на осях водила, зацеплены с солнечной шестерней, а также с эпициклическим колесом, которое закреплено на выходном трубчатом валу с зубчатым венцом, рядом с ним расположен зубчатый венец выходного вала водила, двухпозиционная муфта установлена на зубчатом венце стенки корпуса редуктора рядом с зубчатым венцом трубчатого вала эпициклического колеса, соосно выходному валу водила расположен выходной вал редуктора с зубчатым венцом и двухпозиционной двухвенцовой муфтой переключения, устройство отличается тем, что на входном валу рядом с первым зубчатым венцом трубчатого выходного вала свободно установлена шестерня, два блока шестерен расположены на оси, установленной параллельно входному валу, на шестернях между блоками расположена двухпозиционная муфта переключения с противоположно развернутыми полумуфтами, взаимосвязанными общей вилкой переключения.

На фиг. 1 показана кинематическая схема редуктора. В нижней части КП в окружностях показаны номера пар шестерен для таблицы.

На фиг. 2 приведена лучевая диаграмма передаточных чисел, обеспечиваемых редуктором на фиг. 1. На лучевой диаграмме величины передаточных чисел (U) отражены неравномерной шкалой внизу верхней горизонтали. В верхней части этой горизонтали приведена равномерная шкала величины передаточных чисел в логарифмическом масштабе (lqU), при этом луч, характеризующий величину передаточного числа, не изменяет своей величины.

Под диаграммой справа дана таблица передач, состояния муфт переключения при этих передачах и включенных элементов редуктора.

В опорах корпуса 1 редуктора (см. фиг. 1) расположен входной вал 2 КП, на котором закреплены первый зубчатый венец 3 и второй зубчатый венец 4. На входном валу 2 свободно расположен трубчатый выходной вал 5 КП, на торцах которого закреплены первый 6 и второй 7 зубчатые венцы. Параллельно входному 2 и выходному 5 валам установлена ось 8, на которой свободно установлены два блока шестерен 9-12. Шестерни 9, 10 и 11 оси 8 зацеплены с шестернями 13, 14 и 15, свободно установленными на входном валу 2, между шестернями 13 и 14 расположен первый зубчатый венец 3, на котором установлена трехпозиционная муфта переключения 16 (А). На зубчатых венцах шестерен двух средних рядов (10-14 и 11-15) установлена сдвоенная двухпозиционная муфта переключения В с противоположно развернутыми полумуфтами 17 и 18, взаимосвязанными вилкой переключения 19. На трубчатом выходном валу 5 свободно установлена шестерня 20, зацепленная с шестерней 12 оси 8. На первом зубчатом венце 6 трубчатого выходного вала 5 между шестернями 15 и 20 расположена трехпозиционная муфта переключения 21 (С). Рядом с вторым зубчатым венцом 4 входного вала 2 расположен зубчатый венец 22, закрепленный на установленном соосно входному валу 2 КП валу 23 привода солнечной шестерни 24. Солнечная шестерня 24 зацеплена с сателлитами 25, установленными на осях водила 26, на трубчатом валу 27 которого закреплен зубчатый венец 28, расположенный рядом с зубчатым венцом 22 вала 23 привода солнечной шестерни 24. На втором зубчатом венце 7 трубчатого выходного вала 5 расположена сдвоенная двухпозиционная муфта переключения 29 (D) с внутренним зубчатым венцом, свободно установленным относительно муфты. На выходном валу 30 водила 26 закреплен зубчатый венец 31. Эпициклическое колесо 32, зацепленное с сателлитами 25, закреплено на трубчатом выходном валу 33, на торце которого закреплен зубчатый венец 34, расположенный рядом с зубчатым венцом 31 выходного вала 30 водила 26. На стенке корпуса 1 рядом с зубчатым венцом 34 расположен зубчатый венец 35, на котором установлена двухпозиционная одновенцовая муфта переключения 36 (Е). Соосно выходному валу 30 водила 26 расположен выходной вал 37 редуктора, на нем закреплен зубчатый венец 38, на котором установлена двухпозиционная двухвенцовая муфта переключения 39 (F).

Работа редуктора осуществляется следующим образом.

Планетарный механизм (ПМ), установленный на выходе редуктора, обеспечивает три варианта работы:

I-й вариант работы ПМ - суммирующий режим (∑), при этом муфты Е и F находятся в левом положении (Л), а муфта D - в правом (П).

Крутящий момент из КП на ПМ поступает двумя путями: первый - от входного вала 2 на второй зубчатый венец 4, по внутреннему зубчатому венцу муфты 29 (D) на зубчатый венец 22 вала 23 привода солнечной шестерни 24; второй - трубчатый выходной вал 5, его второй зубчатый венец 7, по внешним зубчатым венцам муфты 29 (D) на зубчатый венец 28 и трубчатый вал 27 водила 26. На сателлитах 25 потоки мощности от солнечной шестерни 24 и водила 26 суммируются и снимаются от эпициклического колеса 32 по трубчатому выходному валу 33 на зубчатый венец 34, затем по муфте 39 (F) на зубчатый венец 38 и выходной вал 37 редуктора (см. верхнее положение муфт D, Е и F на фиг. 1).

Этот вариант работы ПМ используется на семи передачах: 1, 2, 11, 12, 17, 22 и 23 (см. табл.).

II-й вариант работы ПМ - режим $$U_{\text{ah}}^{\text{b}}=K+1$$ , при этом муфты Е и F находятся в правом положении (П), а муфта D - в левом (Л).

Крутящий момент из КП на ПМ поступает от зубчатого венца 7 трубчатого выходного вала 5 по внешним зубчатым венцам муфты D в левом положении на зубчатый венец 22, вал 23 привода солнечной шестерни 24, которая вращает сателлиты 25 относительно остановленного муфтой Е эпициклического колеса 32. Сателлиты 25 вращают водило 26 в три раза медленнее солнечной шестерни (при К=2), по валу 30 крутящий момент поступает на зубчатый венец 31, по муфте F в правом положении (см. нижнее положение муфт D, Е и F на фиг. 1) на зубчатый венец 38 и выходной вал 37 редуктора.

Этот вариант работы ПМ используется на восьми передачах: 3-8 и 13, 15.

III-й вариант работы ПМ - прямая передача, при этом муфты D и F находятся в правом положении (П), а муфта Е - в левом (Л).

Крутящий момент из КП на ПМ поступает от зубчатого венца 7 трубчатого выходного вала 5 по внешним зубчатым венцам муфты D в правом положении на зубчатый венец 28 и трубчатый вал 27 водила 26, по выходному валу 30 водила 26, на зубчатый венец 31, по муфте 39 (F) на зубчатый венец 38 и выходной вал 37 редуктора.

Этот вариант работы ПМ используется на восьми передачах: 9, 10, 14, 16, 18-21.

Четыре ряда шестерен КП, обозначенные цифрами в кружках, обеспечивают 8 вариантов передач на трубчатом выходном валу 5.

1-й вариант - работают 2-я и 4-я пары шестерен, при этом муфты А и С находятся в правом положении (П), а муфта В - в левом (Л).

От приводного двигателя (электродвигатель, ДВС - двигатель внутреннего сгорания) по входному валу 2 (см. фиг. 1), по зубчатому венцу 3 и муфте 16 (А) крутящий момент поступает на пару шестерен 2 (14-10), затем по полумуфте 18 на второй блок шестерен оси 8 и пару шестерен 4 (12-20), далее по муфте 21 (С) на первый зубчатый венец 6 и трубчатый выходной вал 5.

На лучевой диаграмме (см. фиг. 2) луч 2 из т. 0 на средней горизонтали направлен вниз направо, затем луч 4 направо вверх на уровень lqU=0,475, при этом U=2,985, затем вертикальный луч, что соответствует 9-й передаче редуктора.

Этот вариант работы КП обеспечивает три передачи редуктора: 1, 3 и 9.

2-й вариант - работают 3-я и 4-я пары шестерен, при этом все три муфты А, В и С находятся в правом положении (П).

От входного вала 2 по зубчатому венцу 3, муфте А, шестерне 14 и полумуфте 17 (В) крутящий момент поступает на пару шестерен 3 (15-11), на второй блок шестерен оси 8 и далее как при 1-м варианте.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат лучи 3 и 4. Луч 4 выходит на уровень lqU=0,46, при этом U=2,885, затем вертикальный луч, что соответствует 10-й передаче редуктора.

Этот вариант работы КП обеспечивает три передачи редуктора: 2, 4 и 10.

3- й вариант - работают все четыре пары шестерен, при этом муфты В и С находятся в правом положении (П), а муфта А - в левом (Л).

От ведущего вала 2 по муфте А и паре шестерен 13-9 крутящий момент поступает на первый блок шестерен оси 8, далее по паре шестерен 10-14, по полумуфте 17, затем как при 2-м варианте.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: 1 - вертикально вниз, 2 - налево вверх, 3 - направо вниз и 4 - направо вверх, которые выходят на уровень lqU=0,24 на средней горизонтали (U=1,738), затем вертикальный луч, что соответствует 14-й передаче редуктора.

Этот вариант работы КП обеспечивает три передачи редуктора: 5, 11 и 14.

4-й вариант - работают 1-я и 4-я пары шестерен, при этом муфты А и В находятся в левом положении (Л), а муфта С - в правом (П).

От ведущего вала 2 по муфте А и паре шестерен 13-9 крутящий момент поступает на первый блок шестерен оси 8, по полумуфте 18 на второй блок шестерен оси 8, далее по паре шестерен 12-20.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 4 к средней горизонтали на уровень lqU=0,225 (U=1,68), затем вертикальный луч, что соответствует 16-й передаче редуктора.

Этот вариант работы КП обеспечивает три передачи редуктора: 6, 12 и 16.

5-й вариант - работают 2-я и 3-я пары шестерен, при этом муфты В и С находятся в левом положении (Л), а муфта А - в правом (П).

До второго блока шестерен оси 8 крутящий момент поступает как при 1-м варианте, затем по шестерням 11-15, на муфту С и трубчатый выходной вал 5.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 2 и 3 к средней горизонтали на уровень lqU=0,015 (U=1,035), затем вертикальный луч, что соответствует 18-й передаче редуктора.

Этот вариант работы КП обеспечивает три передачи редуктора: 7, 17 и 18.

6-й вариант - прямая передача в КП на солнечную шестерню 24 по ведущему валу 2, внутреннему зубчатому венцу муфты D и валу 23, при этом муфты А, В и С находятся в нейтральном положении (Н).

На лучевой диаграмме представлена т. 0, используется на 8-й передаче редуктора.

7-й вариант - работают 1-я и 2-я пары шестерен, при этом муфты А и С находятся в левом положении (Л), а муфта В - в правом (П).

От ведущего вала 2 по муфте А и паре шестерен 13-9 крутящий момент поступает на первый блок шестерен оси 8, далее по паре шестерен 10-14, полумуфте 17, шестерне 15, муфте С на трубчатый выходной вал 5.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 2 к средней горизонтали на уровень lqU=-0,225 (U=0,596), затем вертикальный луч, что соответствует 20-й передаче редуктора.

Этот вариант работы КП обеспечивает три передачи редуктора: 13, 20 и 22.

8-й вариант - работают 1-я и 3-я пары шестерен, при этом все три муфты А, В и С находятся в левом положении (Л).

От ведущего вала 2 по муфте А и паре шестерен 13-9 крутящий момент поступает на первый блок шестерен оси 8, по полумуфте 18, далее по паре шестерен 11-15, муфте С на трубчатый выходной вал 5.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 3 к средней горизонтали на уровень lqU=-0,24 (U=0,575), затем вертикальный луч, что соответствует 21-й передаче редуктора.

Этот вариант работы КП обеспечивает три передачи редуктора: 15, 21 и 23.

Передачи редуктора образуются вариантами КП и ПМ

1 передача - 1.I (1-й вариант в КП и I-й вариант в ПМ)

Муфты В, Е и F находятся в левом положении (Л), муфты А, С и D - в правом (П) - см. таблицу под фиг. 2. Солнечная шестерня 24 получает прямой привод от входного вала 2 по внутреннему зубчатому венцу муфты 29 (D). Водило 26 получает привод через пары шестерен 2 и 4 с частотой вращения ниже, чем солнечная шестерня 24.

На лучевой диаграмме (фиг. 2) к точке на верхней горизонтали, на уровень lqU=2,6, направлены два луча: один из т. 0 от частоты вращения солнечной шестерни 24, второй от частоты вращения водила 26.

Частота вращения эпициклического колеса 32 и выходного вала редуктора 37, а также передаточное число редуктора определяются так:

$$n_b=u_{ba}^h{n}_a+u_{bh}^a{n}_h=-n_a/к+n_h(к+1)/к=-3000/2+3000/\mathrm{2,985}*3/2=\mathrm{7,5}об/мин$$ ; u₁=3000/7,5=400; lq400=2,6.

Незначительное изменение передаточного числа КП приводит к существенному изменению передаточного числа редуктора. Например, U=2,99;

$$n_b=-n_a/к+n_h(к+1)/к=-3000/2+3000/\mathrm{2,99}*3/2=5об/мин$$ ; u₁=3000/5=600; lq600=2,778. Если lqU>3,0, то направление вращения выходного вала 37 изменяется на обратное.

2 передача - 2.I

Переключают муфту В в правое положение - вместо пары шестерен 2 (14-10) включают в работу пару шестерен 3 (15-11), передаточное число которой немного ниже, чем у первой пары.

От входного вала 1 по зубчатому венцу 3 и полумуфте 17 (В) крутящий момент поступает на пару шестерен 3 (15-11), на второй блок шестерен оси 8 и далее как на первой передаче.

На лучевой диаграмме этой передаче принадлежат лучи 3 и 4. Луч 4 выходит на уровень lqU=0,46, при этом U=2,885.

n_b=-3000/2+3000/2,8846*3/2=60 об/мин; u₂=3000/60=50; lq50=1,7.

Существенный шаг передаточных чисел на выходе редуктора q=600/50=12 обеспечен незначительным шагом внутри КП q=2,985/2,8846=1,035, который позволяет переключить передачи практически без разрыва потока мощности.

3 передача - 1.II

Возвращают муфту В в левое положение, изменяют положения муфт D, Е и F на противоположное. При этом ПМ переходит в режим $$U_{ah}^b=K+1$$ . Эпициклическое колесо 32 остановлено трубчатым валом 33, зубчатым венцом 34, муфтой Е на зубчатом венце 35 стенки корпуса редуктора 1.

До зубчатого венца 7 выходного трубчатого вала 5 крутящий момент поступает как на первой передаче. Затем по внешним зубчатым венцам муфты D в левом положении на зубчатый венец 22, вал 23 привода солнечной шестерни 24, которая вращает сателлиты 25 относительно остановленного эпициклического колеса 32. Сателлиты 25 вращают водило 26 в три раза медленнее солнечной шестерни (при К=2), по валу 30 крутящий момент поступает на зубчатый венец 31, по муфте F в правом положении (см. нижнее положение муфт D, Е и F на фиг. 1) на зубчатый венец 38 и выходной вал 37 редуктора.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 2 и 4, далее пологий луч $$U_{ah}^b=K+1$$ к верхней горизонтали на уровень lqU=0,475+0,477=0,952, при этом U₃=8,96.

4 передача - 2.II

Переключают муфту В в правое положение. Вместо пары шестерен 2 работает пара шестерен 3.

До зубчатого венца 7 выходного трубчатого вала 5 крутящий момент поступает как на второй передаче, затем как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 3 и 4, далее пологий луч $$U_{ah}^b=K+1$$ к верхней горизонтали на уровень lqU=0,46+0,477=0,937, при этом U₄=8,65.

5 передача - 3.II

Переключают муфту А из правого положения в левое - включают в работу все пары шестерен.

От ведущего вала 2 по муфте А и паре шестерен 13-9 крутящий момент поступает на первый блок шестерен оси 8, далее по паре шестерен 10-14, по полумуфте 17, затем как на 4-й передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: 1 - вертикально вниз, 2 - налево вверх, 3 - направо вниз и 4 - направо вверх, далее пологий луч $$U_{ah}^b=K+1$$ к верхней горизонтали на уровень lqU=0,24+0,477=0,717, при этом U₅=5,21.

6 передача - 4.II

Переключают муфту В в левое положение, работают 1-я и 4-я пары шестерен. Крутящий момент до первого блока шестерен поступает как на предыдущей передаче, затем по полумуфте 18 на второй блок шестерен оси 8, далее по паре шестерен 12-20 как на предыдущей передаче.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 4, далее пологим лучом $$U_{ah}^b=K+1$$ к верхней горизонтали на уровень lqU=0,225+0,477=0,702, при этом U₆=5,04.

7 передача - 5.II

Переключают муфту А из левого положения в правое, а муфту С из правого положения в левое, работают 2-я и 3-я пары шестерен, ПМ работает как на 3-6-й передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 2 и 3, затем пологий луч к верхней горизонтали на уровень lqU=0,015+0,477=0,492, при этом U₇=3,1.

8 передача - 6.II

Переключают муфты А, В и С в нейтральное положение, ПМ в режиме $$U_{ah}^b=K+1$$

Крутящий момент поступает на солнечную шестерню 24 напрямую по входному валу 2, далее как 3-7-й передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена пологим лучом из т. 0 к верхней горизонтали на уровень lqU=0,477, при этом U₈=3,0.

9 передача - 1.III

Переключают муфты А, С и D в правое положение, а муфты В и Е - в левое, в ПМ прямая передача, шестерни КП работают как на 1-й и 3-й передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 2 и 4, затем вертикальный луч к верхней горизонтали на уровень lqU=0,475, при этом U₉=2,985.

10 передача - 2.III

Переключают муфту В из левого положения в правое, в ПМ прямая передача.

До солнечной шестерни 24 крутящий момент передается парами шестерен 3 и 4, как на 2-й и 4-й передачах.

На лучевой диаграмме эта передача показана лучами 3 и 4 на уровень lqU=0,02, при этом U=1,047, затем луч к верхней горизонтали на уровень lqU=0,46, при этом U₁₀=2,88, туда же приходит луч из т. 0.

11 передача - 3.I

Переключают муфты А и F из правого положения в левое. Включены все четыре пары шестерен, ПМ работает в суммирующем режиме.

Крутящий момент поступает на водило 26 по всем четырем парам шестерен как на 5-й передаче, далее как на 1-й и 2-й передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1, 2, 3 и 4, которые выходят на уровень lqU=0,24 на средней горизонтали (U=1,738), затем суммирующий режим n_b=-3000/2+3000/1,738*3/2=1089,2 об/мин; U₁₁=3000/1089,2=2,754. lqU₁₁=0,44.

12 передача - 4.I

Переключают муфту В из правого положения в левое. Включены 1-я и 4-я пары шестерен, ПМ работает в суммирующем режиме.

Крутящий момент поступает на водило 26 по 1-й и 4-й парам шестерен, как на 6-й передаче, далее как на 1-й, 2-й и 11-й передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 4, которые выходят на уровень lqU=0,225 на средней горизонтали (U=1,68), затем суммирующий режим n_b=-3000/2+3000/1,68*3/2=1178,6 об/мин; U₁₂=3000/1178,6=2,545. lqU₁₁=0,406.

13 передача - 7.II

Переключают муфты В, Е и F из левого положения в правое, а муфту D из правого положения в левое. Включены 1-я и 2-я пары шестерен, ПМ в режиме $$U_{ah}^b=K+1$$ .

Крутящий момент поступает на водило 26 по 1-й и 2-й парам шестерен, затем как на 2-8-й передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: 1 - вертикально вниз, 2 - налево вверх, далее пологим лучом $$U_{ah}^b=K+1$$ к верхней горизонтали на уровень lqU=-0,225+0,477=0,252, при этом U₁₃=1,79.

14 передача - 3.III

Переключают муфты С и D и F из левого положения в правое, а муфту Е из правого положения в левое. Включены все четыре пары шестерен, в ПМ прямая передача.

Крутящий момент поступает на водило 26 как на 5-й и 11-й передачах, далее как на 9-й и 10-й передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1, 2, 3 и 4, которые выходят на уровень lqU=0,24 на средней горизонтали (U₁₄=1,738), затем вертикальный луч.

15 передача - 8.II

Переключают муфты В, С и D из правого положения в левое, а муфту Е из левого положения в правое. Включены 1-я и 3-я пары шестерен, ПМ в режиме $$U_{ah}^b=K+1$$ .

Крутящий момент поступает на водило 26 по 1-й и 3-й парам шестерен, далее как 3-8-й и 13-й передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами: 1 - вертикально вниз, 3 - налево вверх, далее пологим лучом $$U_{ah}^b=K+1$$ к верхней горизонтали на уровень lqU=-0,24+0,477=0,237, при этом U₁₅=1,726.

16 передача - 4.III

Переключают муфту D из левого положения в правое, а муфту Е из правого положения в левое. Включены 1-я и 4-я пары шестерен, в ПМ прямая передача.

Крутящий момент поступает на водило 26 по 1-й и 4-й парам шестерен как на 6-й и 12-й передачах, далее как на 10, 11 и 14-й передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 4, которые выходят на уровень lqU=0,225 на средней горизонтали (U₁₆=1,68), затем вертикальный луч.

17 передача - 5.I

Переключают муфту А из левого положения в правое, а муфты С и F из правого положения в левое. Включены 2-я и 3-я пары шестерен, ПМ в суммирующем режиме.

Крутящий момент поступает на водило 26 по 2-й и 3-й парам шестерен как на 7-й передаче, далее как 1, 2, 11 и 12-й передачах.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 2 и 3, которые выходят на уровень lqU=0,015 (U=1,035) на средней горизонтали, затем суммирующий режим n_b=-3000/2+3000/1,035*3/2=2848 об/мин; U₁₇=3000/2848=1,053. lqU₁₇=0,023.

18 передача - 5.III

Переключают муфту F из левого положения в правое. Включены 2-я и 3-я пары шестерен, в ПМ прямая передача.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 2 и 3, которые выходят на уровень lqU=0,015 (U₁₈=1,035), затем вертикальный луч.

19 передача - прямая - 6.III

Переключают муфту В из левого положения в правое. В КП и ПМ прямая передача. lqU=0; U₁₉=1,0.

На лучевой диаграмме один вертикальный луч из т. 0 вверх.

20 передача - 7.III

Переключают муфту А из правого положения в левое. Включены 1-я и 2- я пары шестерен, в ПМ прямая передача.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 2 на уровень lqU=-0,225 (U₂₀=0,596), затем вертикальный луч.

21 передача - 8.III

Переключают муфту В из правого положения в левое. Включены 1-я и 3-я пары шестерен, в ПМ прямая передача.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 3 на уровень lqU=-0,24 (U₂₀=0,575), затем вертикальный луч.

22 передача - 7.I

Переключают муфту В из левого положения в правое, а муфту F из правого положения в левое. Включены 1-я и 2-я пары шестерен, ПМ в суммирующем режиме.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 2 на уровень lqU=-0,225 (U=0,596), затем лучи к верхней горизонтали на уровень lqU=-0,305, при этом U₂₂=0,496.

n_b=-3000/2+3000/0,596*3/2=6050 об/мин; u₂₂=3000/6050=0,496.

23 передача - 8.I

Переключают муфту В из правого положения в левое. Включены 1-я и 3-я пары шестерен, ПМ в суммирующем режиме.

На лучевой диаграмме эта передача представлена лучами 1 и 3 на уровень lqU=-0,24 (U=0,575), затем лучи к верхней горизонтали на уровень lqU=-0,324, при этом U₂₃=0,474.

n_b=-3000/2+3000/0,575*3/2=6326 об/мин; u₂₃=3000/6326=0,474.

Редуктор может обеспечить 23 передачи, которые образуют 9 блоков передач с широким распределением по диапазону: 1-й и 2-й блоки по одной передаче, 3-й блок - 3-я и 4-я передачи, 4-й блок - 5-я и 6-я передачи, 5-й блок - 7-12-я передачи, 6-й блок - 13-16-я передачи, 7-й блок - 17-19-я передачи, 8-й блок - 20 и 21-я передачи и 9-й блок - 22 и 23-я передачи. Для рассмотренного случая: 1 - 400; 2 - 50; 3 - 8,96, 8,65; 4 - 5,21, 5,04; 5 - 3,1, 3,0, 2,985, 2,88, 2,754, 2,545; 6 - 1,79, 1,738, 1,726, 1,68; 7 - 1,053, 1,035, 1,0; 8 - 0,596, 0,575; 9 - 0,496, 0,474. Такое распределение передач по блокам обеспечит надежный пуск ГТУ и динамическую балансировку роторов ГТУ. Выбирая алгоритм разгона ротора ГТУ - порядок переключения передач, надо учитывать малый шаг между 2-й и 3-й парами шестерен, что позволяет осуществлять переключение между этими парами шестерен муфтой В практически без разрыва потока мощности.

Обозначения:

1 - корпус редуктора;

2 - входной вал КП;

3 - первый зубчатый венец входного вала КП;

4 - второй зубчатый венец входного вала КП;

5 - трубчатый выходной вал КП;

6 - первый зубчатый венец трубчатого выходного вала КП;

7 - второй зубчатый венец трубчатого выходного вала КП;

8 - ось шестерен КП;

9-12 - шестерни, объединенные в два блока, свободно установленные на оси 8;

13-15 - шестерни, свободно установленные на входном валу 2 КП;

16 (А) - трехпозиционная муфта переключения на первом зубчатом венце 3 входного вала 2 КП;

17, 18 - противоположно развернутые полумуфты сдвоенной двухпозиционной муфты переключения В;

19 - вилка переключения полумуфт 17 и 18;

20 - шестерня, свободно установленная на трубчатом выходном валу 5;

21 (С) - трехпозиционная муфта переключения на первом зубчатом венце 6 трубчатого выходного вала 5 КП;

22 - зубчатый венец вала 23,

23 - вал привода солнечной шестерни ПМ,

24 - солнечная шестерня ПМ,

25 - сателлиты водила ПМ,

26 - водило ПМ,

27 - трубчатый вал водила 26 ПМ,

28 - зубчатый венец трубчатого вала 27,

29 (D) - сдвоенная двухпозиционная муфта переключения с внутренним свободно установленным зубчатым венцом второго зубчатого венца 7 трубчатого выходного вала 5 КП,

30 - выходной вал водила 26,

31 - зубчатый венец выходного вала 30 водила 26,

32 - эпициклическое колесо ПМ,

33 - трубчатый выходной вал эпициклического колеса 32,

34 - зубчатый венец трубчатого выходного вала 33,

35 - зубчатый венец стенки корпуса 1 редуктора,

36 (Е) - двухпозиционная одновенцовая муфта переключения зубчатого венца 35,

37 - выходной вал редуктора,

38 - зубчатый венец выходного вала 37,

39 (F) - двухпозиционная двухвенцовая муфта переключения зубчатого венца 38 выходного вала 37.

Валоповоротное и пусковое устройство газотурбинной установки содержит приводной двигатель, редуктор и обгонную муфту ротора компрессора. Редуктор содержит трехвальную соосную коробку передач с парами взаимозацепленных шестерен и простой трехзвенный планетарный механизм. На входном валу коробки передач свободно установлены две шестерни, между ними закреплен первый зубчатый венец с трехпозиционной муфтой переключения, и трубчатый выходной вал со свободно расположенной на нем шестерней. На переднем торце трубчатого выходного вала закреплен зубчатый венец с трехпозиционной муфтой переключения, а на втором зубчатом венце этого вала установлена сдвоенная двухпозиционная муфта с внутренним свободно установленным зубчатым венцом. Рядом с вторым зубчатым венцом трубчатого вала расположены второй зубчатый венец входного вала, зубчатые венцы вала привода солнечной шестерни и трубчатого вала привода водила планетарного механизма. Сателлиты, расположенные на осях водила, зацеплены с солнечной шестерней, а также с эпициклическим колесом, которое закреплено на выходном трубчатом валу с зубчатым венцом, рядом с ним расположен зубчатый венец выходного вала водила. Двухпозиционная муфта установлена на зубчатом венце стенки корпуса редуктора рядом с зубчатым венцом трубчатого вала эпициклического колеса. Соосно выходному валу водила расположен выходной вал редуктора с зубчатым венцом и двухпозиционной двухвенцовой муфтой переключения. На входном валу рядом с первым зубчатым венцом трубчатого выходного вала свободно установлена шестерня. Два блока шестерен расположены на оси, установленной параллельно входному валу. На шестернях между блоками расположена двухпозиционная муфта переключения с противоположно развернутыми полумуфтами, взаимосвязанными общей вилкой переключения. Изобретение позволяет увеличить число передач и диапазон передаточных чисел валоповоротного и пускового устройства. 2 ил.

Валоповоротное и пусковое устройство газотурбинной установки, содержащее приводной двигатель, редуктор и обгонную муфту ротора компрессора, при этом редуктор содержит трехвальную соосную коробку передач с парами взаимозацепленных шестерен и простой трехзвенный планетарный механизм, на входном валу коробки передач свободно установлены две шестерни, между ними закреплен первый зубчатый венец с трехпозиционной муфтой переключения, и трубчатый выходной вал со свободно расположенной на нем шестерней, на переднем торце этого вала закреплен зубчатый венец с трехпозиционной муфтой переключения, на втором зубчатом венце этого вала установлена сдвоенная двухпозиционная муфта с внутренним свободно установленным зубчатым венцом, рядом с вторым зубчатым венцом трубчатого вала расположены второй зубчатый венец входного вала, зубчатые венцы вала привода солнечной шестерни и трубчатого вала привода водила планетарного механизм; сателлиты, расположенные на осях водила, зацеплены с солнечной шестерней, а также с эпициклическим колесом, которое закреплено на выходном трубчатом валу с зубчатым венцом, рядом с ним расположен зубчатый венец выходного вала водила, двухпозиционная муфта установлена на зубчатом венце стенки корпуса редуктора рядом с зубчатым венцом трубчатого вала эпициклического колеса, соосно выходному валу водила расположен выходной вал редуктора с зубчатым венцом и двухпозиционной двухвенцовой муфтой переключения, отличающееся тем, что на входном валу рядом с первым зубчатым венцом трубчатого выходного вала свободно установлена шестерня, два блока шестерен расположены на оси, установленной параллельно входному валу, на шестернях между блоками расположена двухпозиционная муфта переключения с противоположно развернутыми полумуфтами, взаимосвязанными общей вилкой переключения.