RU2135783C1 - Barring gear - Google Patents

Abstract

FIELD: steam turbines. SUBSTANCE: barring gear has electric drive, mechanical step-down gear transmission, final toothed wheel which is, essentially, rim of free-wheel clutch with stop flats for turning spring-loaded pawls on driven gear of shaft line, and supporting members. The latter are arranged so that axis of cylindrical supporting surface formed by them is below axis of shaft line driven gear and supporting flats are inclined through certain angle to radial sections of toothed wheel so as to produce radial component capable of shifting toothed wheel in radial direction and lifting it above supporting members as soon as toothed wheel comes in contact with spring-loaded pawls of driven gear. This releases supporting members. EFFECT: simplified mechanical design and facilitated manufacture of supporting members. 2 dwg

Description

Изобретение касается паровых турбин, а его объектом является валоповоротное устройство, предназначенное для прокручивания валопровода турбины при ее остановке после прекращения подачи пара и перед пуском турбины. The invention relates to steam turbines, and its object is a shaft-turning device designed to scroll the turbine shafting when it stops after the steam supply stops and before the turbine starts.

Известны валоповоротные устройства, содержащие электропривод, редукционную механическую передачу и обгонную муфту, ведущим элементом которой - ободом является конечное зубчатое колесо механической передачи, выполненное с вырезами по внутренней поверхности, которые формируют упорные площадки для поворотных подпружиненных защелок, установленных на ведомом кольце, закрепляемом на валопроводе турбины [1]. Known shaft-turning devices containing an electric drive, a reduction mechanical transmission and an overrunning clutch, the leading element of which is the rim is a final gear wheel of a mechanical transmission, made with cutouts on the inner surface, which form thrust pads for rotary spring-loaded latches mounted on a driven ring fixed to the shaft turbines [1].

Во всех известных валоповоротных устройствах указанного типа зубчатое колесо, являющееся ободом обгонной муфты, установлено на опоре, центрирующей это колесо относительно оси обгонной муфты, совпадающей с осью ведомого кольца. Во время работы валоповоротного устройства указанное колесо обкатывается по центрирующей его опоре, что приводит к необходимости применения опор с уменьшенными потерями на трение и исключающими перекос зубчатого колеса. В качестве таких опор используют роликовые опоры, шариковые подшипники и даже гидростатический подшипник скольжения [2]. Использование таких опор и их точное выставление усложняют узел элементов, входящих в состав обгонной муфты, а также изготовление и сборку такого узла. In all known shaft-turning devices of this type, the gear wheel, which is the rim of the freewheel, is mounted on a support centering the wheel relative to the axis of the freewheel, coinciding with the axis of the driven ring. During operation of the shaft-turning device, the specified wheel is rolled around on the support centering it, which leads to the necessity of using supports with reduced friction losses and eliminating the gear skew. As such bearings, roller bearings, ball bearings, and even a hydrostatic plain bearing are used [2]. The use of such supports and their precise alignment complicate the assembly of elements included in the overrunning clutch, as well as the manufacture and assembly of such a assembly.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения следует считать валоповоротное устройство, содержащее электропривод, редукционную механическую передачу, обгонную муфту, ободом которой является конечное зубчатое колесо механической передачи, выполненное с вырезами по внутренней поверхности, которые формируют упорные площадки для поворотных подпружиненных защелок, установленных на ведомом кольце, и опорные элементы для зубчатого колеса, являющегося ободом обгонной муфты, которые расположены под нижней половиной обгонной муфты [3]. The closest analogue of the present invention should be considered a shaft-turning device containing an electric drive, a reduction mechanical transmission, an overrunning clutch, the rim of which is a final gear wheel of a mechanical transmission, made with cutouts on the inner surface, which form a thrust pad for spring-loaded rotary latches mounted on the driven ring, and supporting elements for the gear wheel, which is the rim of the freewheel, which are located under the lower half of the freewheel [3].

В таком известном аналоге опорные элементы выполнены в виде роликов, попарно установленных на каретках и формирующих опорную цилиндрическую поверхность, коаксиальную ведомому кольцу для центрирования зубчатого колеса относительно этого кольца и оси обгонной муфты. Такое центрирование зубчатого колеса, являющегося ободом обгонной муфты, как и в других описанных выше аналогах, требует осуществления мер, позволяющих уменьшить трение качения опорных роликов, обеспечить высокую износостойкость контактирующих поверхностей и предотвращение перекоса указанного зубчатого колеса. In such a well-known analogue, the supporting elements are made in the form of rollers mounted in pairs on carriages and forming a supporting cylindrical surface coaxial to the driven ring to center the gear relative to this ring and the axis of the freewheel. Such centering of the gear wheel, which is the rim of the freewheel, as in the other analogues described above, requires measures to reduce the rolling friction of the support rollers, to ensure high wear resistance of the contacting surfaces and to prevent distortion of the specified gear.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такого валоповоротного устройства, в котором опорные элементы зубчатого колеса механической передачи, являющегося ободом обгонной муфты, оказывали бы минимальное воздействие этого колеса как в качестве элемента звена механической передачи, так и в качестве элемента обгонной муфты. The basis of the present invention is the task of creating such a shaft-turning device in which the supporting elements of the gear of the mechanical transmission, which is the rim of the freewheel, would have minimal impact on this wheel as an element of the link of the mechanical transmission, and as an element of the freewheel.

Эта задача решается в валоповоротном устройстве, которое содержит электропривод, редукционную механическую передачу, обгонную муфту, ободом которой является конечное зубчатое колесо передачи, и опорные элементы для этого колеса, расположенные под нижней половиной обгонной муфты, и в котором, в соответствии с сущностью изобретения, опорные элементы установлены так, что ось формируемой ими опорной цилиндрической поверхности расположена ниже оси ведомого кольца обгонной муфты на величину, находящуюся в пределах расчетного зазора между поверхностью указанного зубчатого колеса с упорными площадками и защелками на ведомом кольце при его вращении. При этом упорные площадки зубчатого колеса расположены под таким острым углом к его радиальным сечениям, который приводит к возникновению радиальной составляющей усилия в месте контакта защелок ведомого кольца с упорными площадками, величина которой достаточна для смещения зубчатого колеса в радиальном направлении. Благодаря такому исполнению, с учетом равномерного распределения по окружности защелок ведомого кольца и упорных площадок ведущего зубчатого колеса, будет происходить его равностороннее радиальное смещение, и тем самым самоцентрирование относительно ведомого кольца и оси обгонной муфты. При выключении валоповоротного устройства ведущее зубчатое колесо обгонной муфты выйдет из зацепления с ведомым кольцом и опустится на опорные элементы. Так как последние служат только для поддержания ведущего зубчатого колеса обгонной муфты в отключенном положении валоповоротного устройства, указанные опоры могут быть выполнены наиболее простыми в конструкционном и технологическом исполнениях. This problem is solved in a shaft-turning device, which contains an electric drive, a reduction mechanical transmission, an overrunning clutch, the rim of which is the final gear gear, and supporting elements for this wheel located under the lower half of the overrunning clutch, and in which, in accordance with the essence of the invention, supporting elements are installed so that the axis of the supporting cylindrical surface formed by them is located below the axis of the driven ring of the freewheel by an amount that is within the design clearance between the surface of the specified gear with thrust pads and latches on the driven ring during its rotation. In this case, the thrust pad of the gear wheel are located at such an acute angle to its radial sections, which leads to the appearance of a radial component of the force at the contact point of the latches of the driven ring with the thrust pad, the value of which is sufficient to offset the gear in the radial direction. Due to this design, taking into account the uniform distribution around the circumference of the latches of the driven ring and the thrust pads of the driving gear, its equilateral radial displacement will occur, and thereby self-centering relative to the driven ring and the axis of the freewheel. When the shaft-turning device is turned off, the driving gear of the freewheel clutch disengages from the driven ring and falls on the supporting elements. Since the latter serve only to maintain the driving gear of the freewheel in the disconnected position of the shaft-turning device, these supports can be made the simplest in structural and technological versions.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием примера его осуществления, изображенного на прилагаемых чертежах, на которых:
фиг. 1 изображает валоповоротное устройство в продольном разрезе;
фиг. 2 - валоповоротное устройство в поперечном разрезе А-А на фиг. 1.The essence of the present invention is illustrated by the following detailed description of an example of its implementation, shown in the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 depicts a shaft-turning device in longitudinal section;
FIG. 2 shows a shaft-turning device in cross section AA in FIG. 1.

Изображенное на чертежах валоповоротное устройство содержит электродвигатель 1, соединенный через гидромуфту предельного момента 2 с редукционной механической передачей, состоящей из червячной пары с ведомым червячным колесом 3 и шестеренной пары с конечным зубчатым колесом 4. Последнее одновременно является ведущим элементом обгонной муфты в качестве ее обода, а ведомым элементом этой муфты является кольцо 5, закрепляемое на валу паровой турбины. The shaft-turning device shown in the drawings comprises an electric motor 1 connected through a hydraulic clutch of the limiting moment 2 to a reduction mechanical transmission consisting of a worm pair with a driven worm wheel 3 and a gear pair with a final gear wheel 4. The latter is simultaneously a driving element of the freewheel as its rim, and the driven element of this coupling is a ring 5 mounted on the shaft of a steam turbine.

По внутренней поверхности зубчатого колеса 4 с равномерном шагом по окружности выполнены вырезы, с помощью которых образованы упорные площадки 6, служащие для контактного взаимодействия с подпружиненными поворотными защелками 7, установленными на ведомом кольце 5 обгонной муфты. Каждая из упорных площадок 6 расположена под острым углом α к радиальному сечению зубчатого колеса 4. При этом величина угла α должна быть такой, чтобы с учетом сил трения между упорной площадкой 6 и взаимодействующего с ней конца поворотной защелки 7, веса зубчатого колеса 6 и тангенциального усилия, развиваемого этим колесом, радиальная составляющая этого усилия была достаточна для смещения колеса 6 в радиальном направлении. Cutouts are made along the inner surface of the gear wheel 4 with a uniform pitch around the circumference, with the help of which thrust pads 6 are formed, which serve for contact interaction with the spring-loaded rotary latches 7 mounted on the driven ring 5 of the overrunning clutch. Each of the thrust pads 6 is located at an acute angle α to the radial section of the gear 4. In this case, the value of the angle α must be such that, taking into account the friction forces between the thrust pad 6 and the end of the rotary latch 7 interacting with it, the weight of the gear 6 and the tangential forces developed by this wheel, the radial component of this force was sufficient to displace the wheel 6 in the radial direction.

Под нижней половиной обгонной муфты на полуобойме-скобе 8 закреплены опорные элементы 9 для зубчатого колеса 4. Эти опорные элементы 9 могут быть выполнены в виде пластин, наплавленных слоев и пр. При этом опорные элементы 9 расположены на таком радиальном расстоянии от оси обгонной муфты, что образуемая или цилиндрическая опорная поверхность смещена своей осью вниз от оси обгонной муфты. Это смещение составляет величину, при которой во время вращения вала турбины и ведомого кольца 5 при отключенном валоповоротном устройстве и опустившемся на опорные элементы зубчатом колесе 4 между его поверхностью с упорными площадками 6 и защелками 7 остается заданный расчетный зазор, достаточный для свободного вращения ведомого кольца 5. Under the lower half of the overrunning clutch, support elements 9 for the gear wheel 4 are fixed on the half-bracket 8. These support elements 9 can be made in the form of plates, deposited layers, etc. In this case, the supporting elements 9 are located at such a radial distance from the axis of the overrunning clutch, that the formed or cylindrical bearing surface is offset by its axis down from the axis of the freewheel. This offset is the amount at which, during rotation of the turbine shaft and the driven ring 5, when the shaft-turning device is turned off and the gear wheel 4 has landed on the supporting elements, between its surface with the thrust pads 6 and the latches 7, a predetermined design clearance is sufficient for free rotation of the driven ring 5 .

Работа описанного валоповоротного устройства происходит следующим образом. The operation of the described shaft-turning device is as follows.

На рабочем режиме ведомое кольцо 5 обгонной муфты вращается с частотой, при которой под действием центробежных сил, действующих на свободные концы поворотных защелок 7, они находятся в положении, при котором их пружины сжаты и защелки выведены из взаимодействия с зубчатым колесом 4. При этом это колесо лежит на опорных элементах 9. При остановке турбины после прекращения подачи в нее пара частота вращения резко снижается и пружины защелок 7 освобождаются от воздействующих на них сжимающих усилий, в результате чего защелки 7 поворачиваются, выступая над поверхностью ведомого кольца 5. При этой частоте включается электродвигатель 1 валоповоротного устройства и начинается вращение с малой частотой зубчатого колеса 4, являющегося ведущим элементом обгонной муфты. Во время вступления в контактное взаимодействие упорных площадок 6 с защелками 7 между ними создается усилие с радиальной составляющей, воздействующей на зубчатое колесо. Это приводит к радиальному смещению зубчатого колеса 4 и к его подъему над опорными элементами 9. Так как указанные радиальные усилия, действующие на зубчатое колесо 4 равномерно распределяются по окружности, происходит самоцентрирование зубчатого колеса 4 относительно осей ведомого кольца 5 и обгонной муфты. Дальнейшая работа валоповоротного устройства осуществляется при отсутствии контакта зубчатого колеса 4 с опорными элементами 9. In operating mode, the driven ring 5 of the freewheel clutch rotates with a frequency at which, under the action of centrifugal forces acting on the free ends of the rotary latches 7, they are in a position in which their springs are compressed and the latches are out of interaction with the gear 4. In doing so, the wheel lies on the supporting elements 9. When the turbine stops after the steam supply has ceased, the rotation frequency decreases sharply and the spring of the latches 7 are released from the compressive forces acting on them, as a result of which the latches 7 rotate, stepping over the surface of the driven ring 5. At this frequency, the motor 1 is activated barring gear device begins, and the rotation of the low speed gear 4, which is a driving member of the overrunning clutch. During the contact interaction of the thrust pads 6 with the latches 7, a force is created between them with a radial component acting on the gear wheel. This leads to a radial displacement of the gear 4 and its rise above the support elements 9. Since these radial forces acting on the gear 4 are evenly distributed around the circumference, the gear 4 is self-centered relative to the axes of the driven ring 5 and the freewheel. Further work of the shaft-turning device is carried out in the absence of contact of the gear 4 with the supporting elements 9.

При включении валоповоротного устройства перед пуском турбины происходят те же самые процессы, как и описано выше, т.е. подъем зубчатого колеса 4 с опорных элементов 9 и самоцентрирование этого колеса относительно оси обгонной муфты. После подачи в турбину пара и набора расчетной частоты вращения валоповоротное устройство отключается, и при этом происходит расцепление зубчатого колеса 4 с ведомым кольцом 5 и посадка этого колеса 4 на опорные элементы 9. When turning on the shaft-turning device before starting the turbine, the same processes occur as described above, i.e. the rise of the gear 4 from the supporting elements 9 and the self-centering of this wheel relative to the axis of the freewheel. After the steam is fed into the turbine and the calculated speed is set, the shaft-turning device is turned off, and at the same time the gear 4 is disengaged from the driven ring 5 and this wheel 4 is seated on the supporting elements 9.

Источники информации
1. Авторское свидетельство. СССР N 989109, F 01 D 25/34, 1983.Sources of information
1. Copyright certificate. USSR N 989109, F 01 D 25/34, 1983.

2. Авторское свидетельство. СССР N 1204751, F 01 D 25/34, 1986. 2. Copyright certificate. USSR N 1204751, F 01 D 25/34, 1986.

3. Авторское свидетельство. СССР N 274123, F 01 D 25/34, 1969. 3. Copyright certificate. USSR N 274123, F 01 D 25/34, 1969.

Claims (1)

Валоповоротное устройство, содержащее электропривод, редукционную механическую передачу, обгонную муфту, ободом которой в качестве ведущего элемента является конечное зубчатое колесо механической передачи, выполненное с вырезами по внутренней поверхности, которые формируют упорные площадки для поворотных подпружиненных защелок, установленных на ведомом кольце, и опорные элементы для зубчатого колеса, являющегося ободом обгонной муфты, которые расположены под нижней половиной обгонной муфты, отличающееся тем, что опорные элементы расположены так, что ось формируемой ими опорной цилиндрической поверхности расположены ниже оси ведомого кольца обгонной муфты на величину, находящуюся в пределах расчетного зазора между поверхностью указанного зубчатого колеса с упорными площадками и защелками на ведомом кольце при его вращении, при этом упорные площадки зубчатого колеса расположены под таким острым углом к его радиальным сечениям, который приводит к возникновению радиальной составляющей усилия в месте контакта защелок ведомого кольца с упорными площадками зубчатого колеса, величина которой достаточна для смещения зубчатого колеса в радиальном направлении. A shaft-turning device containing an electric drive, a reduction mechanical transmission, an overrunning clutch, the rim of which is a final gear of a mechanical transmission made with cutouts on the inner surface, which form thrust pads for spring-loaded pivoting latches mounted on the driven ring, and supporting elements for a gear wheel, which is the rim of the freewheel, which are located under the lower half of the freewheel, characterized in that the supporting elements p arranged so that the axis of the supporting cylindrical surface formed by them is located below the axis of the driven ring of the freewheel by an amount that is within the design gap between the surface of the specified gear wheel with thrust pads and latches on the driven ring during its rotation, while the thrust pads of the gear are located under such an acute angle to its radial sections, which leads to the appearance of a radial component of the force at the contact point of the latches of the driven ring with the thrust pad on the wheel, the value of which is sufficient for the gear shift in the radial direction.

Images