Главный судовой газотурбинный агрегат Российский патент 2024 года по МПК B63H21/16 F16H1/06 

Предлагаемое изобретение относится к области судостроения, в частности, к главным судовым газотурбинным агрегатам с зубчатыми редукторами с шевронными шестернями и колесами в них.

Известна главная судовая энергетическая установка с винтом фиксированного шага, включающая два газотурбинных двигателя, движитель и суммирующий зубчатый редуктор с двумя ведущими валами с зубчатыми шестернями на них, промежуточными валами с шестернями и колесами на них и выходным валом с зубчатым колесом на нем и где в зубчатых колесах на промежуточных валах выполнены фрикционные муфты с гидравлическим управлением с возможностью их связи с валами, а шестерни на промежуточных валах выполнены в зацеплении с колесом на выходном валу (см., например, патент на полезную модель RU 154859 U1, опубл.10.09.2015 г.).

Известна схема главной энергетической установки судна с одним гребным винтом, в состав которой входят один маршевый и два основных газотурбинных двигателя, крутящий момент от которых на гребной винт передается через единый зубчатый редуктор с фрикционными и кулачковыми муфтами в нем (см., например, книгу: «Николаевские газотурбинные двигатели и установки». История создания. г.Николаев, «Юг-Информ», 2005, стр.189…197, редуктор установки М2).

Известна шевронная зубчатая передача с двумя взаимодействующими шевронными шестернями, одно из которых выполнено в виде двух разнесенных полушевронов, установленных с возможностью осевого перемещения друг относительно друга (см., например, патент на изобретение RU 2 010 135 С1, опубл. 30.03.1994 г.).

Известен цилиндрический двухступенчатый редуктор с раздвоенным потоком мощности быстроходной ступени, где зубчатые колеса выполнены косозубыми с противоположным направлением углов наклона зубьев, чтобы компенсировать осевые нагрузки на опоры (см., например, издание: «Редукторы зубчатые». Водейко В.Ф., Эфрос Д.Г. «Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Детали машин и основы конструирования». Москва, МАДИ, 2014г., стр.21…23, рис. 5.1.2.)-прототип.

Предлагаемое изобретение решает задачу обеспечения компактности и повышения надежности главного судового газотурбинного агрегата за счет выполнения зубчатого редуктора, в котором выравнивание крутящих моментов разнесенных полушевронов зубчатой шестерни на ведущем валу организовано путем ориентирования направления зубьев этих полушевронов с обеспечением осевых сил полушевронов навстречу друг другу и размещения ведущего и промежуточного валов с шестернями и колесом на них в радиальных подшипниках с возможностью осевого перемещения.

Указанный технический результат в предлагаемом главном судовом газотурбинном агрегате, содержащем газотурбинный двигатель и соединенный с ним проходящей сквозь выхлопной патрубок двигателя рессорой, с мембранными концевыми, с осевой податливостью, муфтами на ней, зубчатый редуктор с шевронными зубчатыми шестернями и колесами на размещенных в подшипниках ведущем, промежуточном и выходном валах, достигается согласно предлагаемому изобретению тем, что в зубчатом редукторе шевронные зубчатая шестерня на ведущем валу и ответное ей зубчатое колесо на промежуточном валу выполнены в виде полушевронов, разнесенных по периферии симметрично относительно общей плоскости симметрии, расположенной перпендикулярно к осям валов и проходящей посередине их длины, при этом направление зубьев разнесенных полушевронов шестерни на ведущем валу ориентировано с обеспечением направления осевых сил полушевронов навстречу друг другу, ведущий и промежуточный валы размещены в подшипниках с возможностью осевого перемещения, посередине между полушевронами зубчатого колеса на промежуточном валу размещена шевронная зубчатая шестерня, а ответное ей шевронное зубчатое колесо выполнено на выходном валу, зафиксированном от осевого перемещения радиально - упорным подшипником.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что в зубчатом редукторе шевронные зубчатая шестерня на ведущем валу и ответное ей зубчатое колесо на промежуточном валу выполнены в виде полушевронов, разнесенных по периферии симметрично относительно общей плоскости симметрии, расположенной перпендикулярно к осям валов и проходящей посередине их длины, при этом направление зубьев разнесенных полушевронов шестерни на ведущем валу ориентировано с обеспечением направления осевых сил полушевронов навстречу друг другу, ведущий и промежуточный валы размещены в подшипниках с возможностью осевого перемещения, посередине между полушевронами зубчатого колеса на промежуточном валу размещена шевронная зубчатая шестерня, а ответное ей шевронное зубчатое колесо выполнено на выходном валу, зафиксированном от осевого перемещения радиально - упорным подшипником.

На фиг.1 схематично представлен предлагаемый главный судовой газотурбинный агрегат.

Силовой вал (поз. на фиг.1 не обозначена) газотурбинного двигателя 1 соединен с ведущим валом 2 зубчатого редуктора 3 посредством проходящей сквозь выхлопной парубок 4 двигателя 1 рессоры 5, с мембранными концевыми, с осевой податливостью, муфтами 6 и 7 на ней. На размещенном в радиальных подшипниках 8 и 9 редуктора 3 с возможностью осевого перемещения валу 2 выполнена зубчатая шевронная шестерня в виде полушевронов 10 и 11, разнесенных по периферии симметрично относительно общей плоскости симметрии редуктора 3, расположенной перпендикулярно к осям валов редуктора 3 и проходящей посередине их длины. Направление зубьев полушевронов 10 и 11 ориентировано с обеспечением направления их осевых сил навстречу друг другу (с учетом направления вращения вала 2). На размещенном в радиальных подшипниках 12 и 13 с возможностью осевого перемещения промежуточном валу 14 выполнено зубчатое шевронное колесо в виде разнесенных по периферии симметрично относительно общей плоскости симметрии редуктора 3 полушевронов 15 и 16, ответных полушевронам 10, 11, соответственно. На промежуточном валу 14 посередине между полушевронами 15 и 16 зубчатого колеса выполнена шевронная зубчатая шестерня 17, ответное ей шевронное зубчатое колесо 18 выполнено на выходном валу 19, размещенном в радиальном 20 и радиально-упорном 21 подшипниках.

Работает предлагаемый главный судовой газотурбинный агрегат следующим образом (см. фиг.1).

При работе газотурбинного двигателя (ГТД) 1 рессора 5, проходящая сквозь выхлопной патрубок 4, нагревается и удлиняется. Степень нагрева и, соответственно, удлинения рессоры 5 увеличивается при повышении мощности ГТД 1, то есть при необходимости увеличения крутящего момента, передаваемого редуктором 3 на гребной вал судна (на фиг.1 не показаны). Удлинение рессоры 5 в сторону редуктора 3 компенсируется, частично, мембранными концевыми муфтами 6, 7. Возможное некомпенсированное муфтами 6, 7 тепловое удлинение рессоры 5 устраняется самоустановкой вала 2 в радиальных подшипниках 8, 9. При этом, при повышении мощности ГТД 1 размещенный в радиальных подшипниках 8 и 9 ведущий вал 2 редуктора 3 с выполненной на нем зубчатой шестерней в виде разнесенных по периферии полушевронов 10, 11 скручивается пропорционально действующему на него крутящему моменту и за счет выравнивания осевых сил полушевронов 10, 11 вал 2 сдвигается в осевом направлении в сторону от ГТД 1. Это происходит благодаря тому, что направление зубьев полушевронов 10, 11 ориентировано с обеспечением направления осевых сил полушевронов 10, 11 навстречу друг другу (с учетом направления вращения вала 2). Промежуточный вал 14 с полушевронами 15, 16, ответными полушевронам 10, 11, при этом также самоустанавливается в подшипниках 12, 13. Далее крутящий момент с вала 14 через размещенную на нем зубчатую шевронную шестерню 17 передается через ответное ей колесо 18 на размещенный в подшипниках 20 и 21 выходной вал 19, зафиксированный от осевого перемещения выполненным радиально-упорным подшипником 21.

Таким образом, перемещение (самоустановка в радиальных подшипниках 8, 9) ведущего вала 2 компенсирует тепловое расширение (удлинение) рессоры 5. Осевая податливость мембранных концевых муфт 6 и 7 рессоры 5 компенсирует возможное неравенство осевого перемещения ведущего вала 2, вызванного его скручиванием под действием крутящего момента, и теплового расширения рессоры. Фиксация радиально-упорным подшипником 21 выходного вала 19 от осевых перемещений препятствует воздействию на гребной вал возможных осевых усилий, возникающих при передаче крутящего момента редуктором 3 от силового вала ГТД 1.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к главным судовым газотурбинным агрегатам. Главный судовой газотурбинный агрегат содержит газотурбинный двигатель и соединенный с ним проходящей сквозь выхлопной патрубок двигателя рессорой, с мембранными концевыми, с осевой податливостью, муфтами на ней, зубчатый редуктор с шевронными зубчатыми шестернями и колесами на размещенных в подшипниках ведущем, промежуточном и выходном валах. В зубчатом редукторе шевронные зубчатая шестерня на ведущем валу и ответное ей зубчатое колесо на промежуточном валу выполнены в виде полушевронов, разнесенных по периферии симметрично относительно общей плоскости симметрии, расположенной перпендикулярно к осям валов и проходящей посередине их длины. Ведущий и промежуточный валы размещены в подшипниках с возможностью осевого перемещения, посередине между полушевронами зубчатого колеса на промежуточном валу размещена шевронная зубчатая шестерня, а ответное ей шевронное зубчатое колесо выполнено на выходном валу, зафиксированном от осевого перемещения радиально - упорным подшипником. Достигается исключение воздействия на гребной вал возможных осевых усилий, возникающих при передаче крутящего момента редуктором от силового вала газотурбинного двигателя. 1 ил.

Главный судовой газотурбинный агрегат, содержащий газотурбинный двигатель и соединенный с ним проходящей сквозь выхлопной патрубок двигателя рессорой, с мембранными концевыми, с осевой податливостью, муфтами на ней, зубчатый редуктор с шевронными зубчатыми шестернями и колесами на размещенных в подшипниках ведущем, промежуточном и выходном валах, отличающийся тем, что в зубчатом редукторе шевронные зубчатая шестерня на ведущем валу и ответное ей зубчатое колесо на промежуточном валу выполнены в виде полушевронов, разнесенных по периферии симметрично относительно общей плоскости симметрии, расположенной перпендикулярно к осям валов и проходящей посередине их длины, при этом направление зубьев разнесенных полушевронов шестерни на ведущем валу ориентировано с обеспечением направления осевых сил полушевронов навстречу друг другу, ведущий и промежуточный валы размещены в подшипниках с возможностью осевого перемещения, посередине между полушевронами зубчатого колеса на промежуточном валу размещена шевронная зубчатая шестерня, а ответное ей шевронное зубчатое колесо выполнено на выходном валу, зафиксированном от осевого перемещения радиально - упорным подшипником.