Результат интеллектуальной деятельности: СТЕНДОВАЯ РЕДУКТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ

Предлагаемое изобретение относится к области редукторных установок для моторостроения, в частности к стендовым редукторным установкам для испытания двигателей, содержащим зубчатые редукторы и нагрузочные устройства.

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

Известна схема стенда для испытаний и доводки зубчатых передач двух мультипликаторов, применяемых для передачи крутящего момента от приводного электродвигателя к центробежному компрессору, потребляемой мощностью ~12 МВт, где в качестве нагрузочного устройства применен гидротормоз (см., например, книгу: Иванов Н.М. и др. «Зубчатые передачи турбомашин». С-Петербург: Политехника, 2008, стр.21, 22).

Известна стендовая редукторная установка для испытания двигателей, выполненная в виде трехвальной редукторной установки с единым нагрузочным устройством, постоянно соединенным с одним из валов и тремя выходными концами валов с соединительными муфтами, позволяющими проводить испытания трех двигателей с разными диапазонами оборотов и крутящих моментов при попеременном присоединении их к муфтам разных валов (см., например, патент RU №2348023 С1, 22.03.2007 г.) - прототип.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности, оптимизация и упрощение условий проведения испытаний двигателей различных типов, в частности судовых дизельных и газотурбинных (в том числе комбинированных) агрегатов, путем применения двухвальной стендовой редукторной установки с нагрузочным устройством, позволяющей попеременно испытывать двигатели с тремя различными диапазонами оборотов и мощностей, присоединяя их к единому нагрузочному устройству 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 корпусе которого размещены в подшипниках низкооборотный и высокооборотный валы с зубчатыми колесами, шестернями и соединительными муфтами, согласно изобретению в зубчатом редукторе низкооборотный вал, пропущенный соосно с возможностью посредством муфты попеременного соединения с ним сквозь зубчатое колесо первой ступени, находящееся в зацеплении с шестерней высокооборотного вала, жестко связан с шестерней, являющейся солнечной в выполненной планетарной второй ступени с эпициклом с тормозным устройством, с сателлитными шестернями, размещенными с возможностью вращения на осях, укрепленных в установленном с возможностью вращения водиле, выполненном с возможностью попеременного соединения посредством муфты с низкооборотным валом и соединенном со стороны, противоположной размещению двигателей посредством муфты, с валом нагрузочного устройства, при этом возможно попеременное присоединение силовых валов двигателей с разными диапазонами оборотов и мощностей посредством соединительных муфт к выходным концам высокооборотного или низкооборотного валов.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что в зубчатом редукторе низкооборотный вал, пропущенный соосно, с возможностью посредством муфты попеременного соединения с ним, сквозь зубчатое колесо первой ступени, находящееся в зацеплении с шестерней высокооборотного вала, жестко связан с шестерней, являющейся солнечной в выполненной планетарной второй ступени с эпициклом с тормозным устройством, с сателлитными шестернями, размещенными с возможностью вращения на осях, укрепленных в установленном с возможностью вращения водиле, выполненном с возможностью попеременного соединения посредством муфты с низкооборотным валом и соединенном со стороны, противоположной размещению двигателей посредством муфты, с валом нагрузочного устройства, при этом возможно попеременное присоединение силовых валов двигателей с разными диапазонами оборотов и мощностей посредством соединительных муфт к выходным концам высокооборотного или низкооборотного валов.

На фиг.1 схематично представлен один из вариантов стендовой редукторной установки для испытания двигателей, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

В корпусе 1 зубчатого редуктора в подшипниках 2 и 3 установлен высокооборотный вал 4 с зубчатой шевронной шестерней 5 и с выходным в сторону размещения двигателей концом с соединительной муфтой 6 на нем. В подшипниках 7 и 8, также размещенных в корпусе 1, установлен низкооборотный вал 9 с соединительной муфтой 10 на его выходном в сторону размещения двигателей конце, соосно пропущенный сквозь зубчатое шевронное колесо 11 с возможностью попеременного соединения с ним посредством муфты 12 и соединенный с шестерней 13, являющейся солнечной в выполненной планетарной второй ступени зубчатого редуктора и находящейся в постоянном зацеплении с каждой из шести (в представленном варианте) сателлитных шестерен 14, размещенных с возможностью вращения, соответственно, на шести осях, укрепленных в установленном с возможностью вращения в подшипниках 15 и 16 водиле 17, выполненном с возможностью попеременного соединения посредством муфты 18 с низкооборотным валом 9 и соединенном с противоположной размещению двигателей стороны редуктора с помощью муфты 19 с выходным валом нагрузочного устройства 20 (например, гидротормоза). Сателлитные шестерни 14 установлены в постоянном зацеплении также с внутренними зубьями эпицикла 21, выполненного с возможностью попеременного соединения посредством муфты 22 с тормозным устройством 23.

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

Необходимо заметить, что принятые в тексте заявки наименования «низкооборотный» вал и «высокооборотный» вал в данном случае условны (для упрощения описания), а под определением «двигатель» могут выступать газотурбинный, дизельный или комбинированный агрегаты.

При необходимости проведения испытаний, например, высокооборотного газотурбинного двигателя высокооборотный вал 4, размещенный в подшипниках 2 и 3 корпуса 1 зубчатого редуктора, соединяют при помощи муфты 6 с силовым валом двигателя. Шестерня 5 высокооборотного вала 4 находится в зацеплении с зубчатым колесом 11, которое соединяют посредством муфты 12 с низкооборотным валом 9, размещенным в подшипниках 7 и 8 и жестко соединенным с солнечной шестерней 13, находящейся в постоянном зацеплении с шестью сателлитными шестернями 14, способными вращаться на осях, укрепленных в водиле 17, и находящимися в зацеплении с эпициклом 21, который соединяют муфтой 22 с тормозным устройством 23 (то есть эпицикл неподвижен). Водило 17, способное вращаться в подшипниках 15 и 16, муфтой 19 соединено (постоянно) с нагрузочным устройством 20. Таким образом, силовой вал испытываемого высокооборотного газотурбинного двигателя через муфту 6, вал 4, шестерню 5, зубчатое колесо 11, муфту 12, низкооборотный вал 9, солнечную шестерню 13, сателлитные шестерни 14, водило 17 и муфту 19 соединен с нагрузочным устройством 20, что позволяет производить испытания высокооборотного двигателя (газотурбинного). В этом случае редуктор работает как двухступенчатый с планетарной второй ступенью.

Для проведения испытаний другого, менее высокооборотного, агрегата (например, газотурбинного, дизельного или комбинированного) его силовой вал соединяют муфтой 10 с установленным в подшипниках 7 и 8 низкооборотным валом 9. Соединительные муфты 12 и 18 разъединены. Муфтой 22 эпицикл 21 соединяют с тормозным устройством 23 (то есть эпицикл 21 неподвижен). Водило 17 соединено (постоянно) муфтой 19 с нагрузочным устройством 20. Таким образом, силовой вал высокооборотного агрегата (например, дизельного, газотурбинного или комбинированного) муфтой 10, валом 9, солнечной шестерней 13, сателлитными шестернями 14, водилом 17 и муфтой 19 соединен с нагрузочным устройством 20, что позволяет производить испытания высокооборотного агрегата. При этом в передаче крутящего момента участвует только вторая, планетарная ступень редуктора.

Для проведения испытаний низкооборотного газотурбинного (или комбинированного) агрегата (с другим диапазоном оборотов и мощностей) его силовой вал также соединяют посредством муфты 10 с низкооборотным валом 9. При этом отключают зубчатую муфту 12 и муфту 22 (то есть тормозное устройство 23 эпицикла 21 отключено), включают зубчатую муфту 18. Таким образом, силовой вал низкооборотного газотурбинного (или комбинированного) агрегата через муфту 10, вал 9, муфту 18, водило 17 и муфту 19 соединен с нагрузочным устройством 20 напрямую, то есть с передаточным отношением в редукторе, равным 1, а планетарная передача при этом является своего рода маховиком.

Стендовая редукторная установка, схематично представленная на фиг.1 и фиг.2 (выполнен технический проект установки, в настоящее время - стадия рабочего проекта) предназначена для испытания двигателей (в том числе газотурбинных и комбинированных агрегатов) следующих параметров:

- присоединением к валу первой ступени (высокооборотному) высокооборотных газотурбинных двигателей мощностью от 16 МВт до 36 МВт с диапазоном оборотов силового вала 1000…3500 об/мин;

- присоединением к низкооборотному валу высокооборотных газотурбинных (или комбинированных) агрегатов мощностью до 31 МВт с диапазоном оборотов силового вала 300…1130 об/мин;

- присоединением также к низкооборотному валу малооборотных газотурбинных (или комбинированных) агрегатов мощностью до 55 МВт с диапазоном оборотов силового вала 80…300 об/мин.