電廠大型空預(yù)熱器驅(qū)動裝置設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

南華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述報(bào)告本設(shè)計(jì)（課題）研究的目的和意義1.1本設(shè)計(jì)（課題）研究的目的空氣預(yù)熱器是提高鍋爐熱交換性能，降低熱量損耗的一種預(yù)熱設(shè)備?？諝忸A(yù)熱器的作用，是將鍋爐尾部煙道中排出的煙氣中攜帶的熱量，通過散熱片傳導(dǎo)到進(jìn)入鍋爐前的空氣中，將空氣預(yù)熱到一定的溫度?？諝忸A(yù)熱器在工作時(shí)會緩慢的旋轉(zhuǎn)，煙氣會進(jìn)入空預(yù)器的煙氣側(cè)后再被排出，而煙氣中攜帶的熱量會為空預(yù)器中的散熱片所吸收，之后空預(yù)器緩慢旋轉(zhuǎn)，散熱片運(yùn)動到空氣側(cè)，再將熱量傳遞給進(jìn)入鍋爐前的空氣［1］。本設(shè)計(jì)為了確?？疹A(yù)器轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，即保證在用電中斷，鍋爐停爐時(shí)，仍維持空預(yù)器轉(zhuǎn)動，采用了主、輔兩套傳動裝置，即利用具有兩個(gè)不同供電電源的主、輔電動機(jī)，它們分別于減速器的兩個(gè)輸入端軸相連接，構(gòu)成主、輔驅(qū)動裝置的驅(qū)動。主電機(jī)主要在空預(yù)器正常運(yùn)行時(shí)使用，輔助電動機(jī)在主電機(jī)故障時(shí)維持空預(yù)器的轉(zhuǎn)子繼續(xù)運(yùn)行。同時(shí)本傳動裝置主減速箱采用臥式分體結(jié)構(gòu)，安裝維護(hù)方便，硬齒面齒輪傳動，體積小，重量輕，傳動扭矩大，性能可靠⑵。1.2本設(shè)計(jì)（課題）研究的意義大型電廠空氣預(yù)熱器主要組成部件有：外殼、轉(zhuǎn)子、傳熱元件、導(dǎo)向支撐軸承及潤滑系統(tǒng)、驅(qū)動裝置和密封元件組成。空氣預(yù)熱器驅(qū)動裝置是提供轉(zhuǎn)子動力的組件，預(yù)熱器驅(qū)動裝置主要是由電動機(jī)，輔助電動機(jī)或空氣盤車馬達(dá)，液力耦合器、減速器、傳動裝置支架等組成⑶。大型電廠空氣預(yù)熱器屬于大型設(shè)備，體積龐大，所需減速比較小，重點(diǎn)需要較大的扭矩。減速器是指原動機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)的增大轉(zhuǎn)矩。它是一種典型的機(jī)械基礎(chǔ)部件，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，如冶金、運(yùn)輸、化工、建筑、食品甚至藝術(shù)舞臺，在某些場合，也有用作增速的裝置，并稱為增速器。本設(shè)計(jì)中該減速器用于空預(yù)器驅(qū)動裝置。通過這個(gè)減速器的設(shè)計(jì)，使空氣預(yù)熱器運(yùn)行，提高效率［4］。本設(shè)計(jì)（課題）國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀2.1減速機(jī)的發(fā)展20世紀(jì)70-80年代，世界上減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展，且與新技術(shù)革命的發(fā)展緊密結(jié)合。通用減速器的發(fā)展趨勢如下：高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提副倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。積木式組合設(shè)計(jì)。基本參數(shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強(qiáng)，系列容易擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。型式多樣化，變型設(shè)計(jì)多。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機(jī)與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大使用范圍。促使減速器水平提高的主要因素有：理論知識的日趨完善，更接近實(shí)際（如齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法、修形技術(shù)、變形計(jì)算、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、齒根圓滑過渡、新結(jié)構(gòu)等）。采用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，材料和熱處理質(zhì)量控制水平提高。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。加工精度提高到ISO5-6級。軸承質(zhì)量和壽命提高。潤滑油質(zhì)量提高⑸。自20世紀(jì)60年代以來，我國先后制訂了JB1130-70《圓柱齒輪減速器》等一批通用減速器的標(biāo)淮，除主機(jī)廠自制配套使用外，還形成了一批減速器專業(yè)生產(chǎn)廠。目前，全國生產(chǎn)減速器的企業(yè)有數(shù)百家，年產(chǎn)通用減速器25萬臺左右，對發(fā)展我國的機(jī)械產(chǎn)品作出了貢獻(xiàn)。2.2國外減速器現(xiàn)狀減速器在各行各業(yè)中十分廣泛地使用著，是一種不可缺少的機(jī)械傳動裝置。當(dāng)前減速器普遍存在著體積大、重量大，或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問題。國外的減速器，以德國、丹麥和日本處于領(lǐng)先地位，特別在材料和制造工藝方面占據(jù)優(yōu)勢，減速器工作可靠性好，使用壽命長。但其傳動形式仍以定軸齒輪傳動為主，體積和重量問題，也未解決好。日本住友重工研制的FA型高精度減速器，美國Alan-Newton公司研制的X-Y式減速器，在傳動原理和結(jié)構(gòu)上與此類似或相近，都為目前先進(jìn)的齒輪減速器。除了不斷改進(jìn)材料品質(zhì)、提高工藝水平外，還在傳動原理和傳動結(jié)構(gòu)上深入探討和創(chuàng)新，平動齒輪傳動原理的出現(xiàn)就是一例，減速器與電動機(jī)的連體結(jié)構(gòu)，也是大力開拓的形式，并已生產(chǎn)多種結(jié)構(gòu)形式和多種功率型號的產(chǎn)品。⑹目前，超小型的減速器的研究成果尚不明顯。在醫(yī)療、生物工程、機(jī)器人等領(lǐng)域中，微型發(fā)動機(jī)已基本研制成功，美國和荷蘭近期研制的分子發(fā)動機(jī)的尺寸在納米級范圍，如能輔以納米級的減速器，則應(yīng)用前景遠(yuǎn)大⑺。2.3國內(nèi)減速器現(xiàn)狀國內(nèi)的減速器多以齒輪傳動、蝸桿傳動為主，但普遍存在著功率與重量比小，或者傳動比大而機(jī)械效率過低的問題。另外，材料品質(zhì)和工藝水平上還有許多弱點(diǎn)，特別是大型的減速器問題更突出，使用壽命不長⑻。國內(nèi)使用的大型減速器（500kw以上），多從國外（如丹麥、德國等）進(jìn)口，花去不少的外匯。60年代開始生產(chǎn)的少齒差傳動、擺線針輪傳動、諧波傳動等減速器具有傳動比大，體積小、機(jī)械效率高等優(yōu)點(diǎn)。但受其傳動的理論的限制，不能傳遞過大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在傳動的理論上、工藝水平和材料品質(zhì)方面沒有突破，因此，沒能從根本上解決傳遞功率大、傳動比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等這些基本要求［9］。90年代初期，國內(nèi)出現(xiàn)的三環(huán)（齒輪）減速器，是一種外平動齒輪傳動的減速器，它可實(shí)現(xiàn)較大的傳動比，傳遞載荷的能力也大。它的體積和重量都比定軸齒輪減速器輕，結(jié)構(gòu)簡單，效率亦高。由于該減速器的三軸平行結(jié)構(gòu)，故使功率/體積（或重量）比值仍?。?0］。且其輸入軸與輸出軸不在同一軸線上，這在使用上有許多不便目前，德國FLENDER、比利時(shí)HANSEN、日本住友等公司在減速器制造業(yè)處于技術(shù)領(lǐng)先地位，國內(nèi)企業(yè)通過改進(jìn)設(shè)計(jì)方法、制造工藝使減速器的品質(zhì)不斷提高,部分中、低端產(chǎn)品已經(jīng)可以與國外的產(chǎn)品相媲美，但與FLENDER等公司相比，在產(chǎn)品性能、外觀造型等方面仍存在一定差距，其根本原因是：在設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法上存在一定差異。例如，在設(shè)計(jì)理念上，國外公司重視減速器外觀造型設(shè)計(jì)，由此樹立品牌特征，而國內(nèi)企業(yè)往往只注重產(chǎn)品的性能而忽略了外觀設(shè)計(jì);在設(shè)計(jì)方法上，國外公司在20世紀(jì)80年代將模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用于減速器，而國內(nèi)直到20世紀(jì)末才引入模塊化的概念。實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)與創(chuàng)新對縮小國內(nèi)外減速器的差距至關(guān)重要［11］。由此可見，當(dāng)前相關(guān)技術(shù)方面，我們還有很多路要走，在國際領(lǐng)域也存在一些問題需要我們共同探討。目前存在的主要問題達(dá)到大扭矩的設(shè)計(jì)要求就本空氣預(yù)熱器驅(qū)動裝置來講，該驅(qū)動中指即為一個(gè)特殊減速器研究，由于大型空氣預(yù)熱器是大型設(shè)備，不需要太大的傳動比，需要的是大扭矩，大扭矩作為目前主要問題和關(guān)鍵點(diǎn)去研究計(jì)算［12］。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高4倍以上；體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。減速器采用積木式組合設(shè)計(jì)。［13］基本參數(shù)采用優(yōu)先數(shù)，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強(qiáng)，系列容易擴(kuò)充和花樣翻新，利于組織批量生產(chǎn)和降低成本。形式多樣化，變型設(shè)計(jì)多［14］。擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機(jī)與減速器一體式聯(lián)接，多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大使用范圍［15］?，F(xiàn)今減速器的發(fā)展現(xiàn)狀來看，我國精密減速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與世界先進(jìn)水平相比還有較大的差距，其發(fā)展還存在著很多困難：整個(gè)減速器行業(yè)幾十個(gè)億上百個(gè)億的企業(yè)基本沒有。產(chǎn)業(yè)鏈有研發(fā)能力的企業(yè)較少，企業(yè)研發(fā)意愿不足。精密減速器是大量生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝積累的產(chǎn)物，如果沒有一定的研發(fā)投入產(chǎn)品一直停留在低端水準(zhǔn)，將會被時(shí)代大潮逐步淘汰［16］。工藝水平低，精密減速器質(zhì)量差，高精密減速機(jī)的制造依然困難，技術(shù)和關(guān)鍵產(chǎn)品仍依賴進(jìn)口。加工余量大，減速機(jī)的能耗和原材料消耗嚴(yán)重，加工周期長，生產(chǎn)效率低，無法形成批量投產(chǎn)，已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸［17］。這些困難嚴(yán)重阻礙著國內(nèi)精密減速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國精密減速器產(chǎn)業(yè)要與國際先進(jìn)水平接軌，進(jìn)入國際市場，就一定要從根本問題著手，要不斷努力升級生產(chǎn)設(shè)備、重視技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)，提高減速機(jī)質(zhì)量，這是核心問題。只有克服這些問題，才能使國內(nèi)精密減速器產(chǎn)業(yè)走向康莊大道［18］。在諸多問題上，我們可以借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)又要保持獨(dú)立的創(chuàng)新，對待科學(xué)設(shè)計(jì)問題，要嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，不斷去突破，共同努力，為每一次進(jìn)步而奮斗。本設(shè)計(jì)(課題)擬解決的關(guān)鍵問題和研究方法4.1本設(shè)計(jì)研究的關(guān)鍵問題1.主、輔雙傳入的設(shè)計(jì)采用了主、輔兩套傳動裝置，即利用具有兩個(gè)不同供電電源的主、輔電動機(jī)，它們分別于減速器的兩個(gè)輸入端軸相連接，構(gòu)成主、輔驅(qū)動裝置的驅(qū)動。主電機(jī)主要在空預(yù)器正常運(yùn)行時(shí)使用，輔助電動機(jī)在主電機(jī)故障時(shí)維持空預(yù)器的轉(zhuǎn)子繼續(xù)運(yùn)行［19］。1.系統(tǒng)的潤滑自動力油泵強(qiáng)制潤滑，濾油器方便檢修。減速箱采用自吸式可逆油泵供油，油泵有減速箱驅(qū)動，不需外接電源。濾油器作用是過濾潤滑油中的灰塵和雜質(zhì)，需要定期清洗濾油網(wǎng)，減速箱輸出軸采用脂潤滑，箱體頂部有一個(gè)旋蓋式油杯加油，后部側(cè)面有一個(gè)黃銅壓注式黃油嘴，用于油槍加注潤滑脂加。傳動裝置類型的選擇傳動裝置是機(jī)器的主要組成部分，傳動裝置的重量和成本通常在整臺機(jī)器中占有很大比重；機(jī)器的工作性能和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用很大程度上也取決于傳動裝置的性能、質(zhì)量及設(shè)計(jì)布局的合理性。實(shí)現(xiàn)工作裝置預(yù)定的運(yùn)動是擬定傳動方案的基本要求。但滿足這個(gè)要求可以有不同的傳動方式、不同的機(jī)構(gòu)類型、不同的順序和布局，這樣就有多種方案，這就需要將各種傳動方案加以分析比較，針對具體情況擇優(yōu)選定。合理的傳動方案除了應(yīng)滿足預(yù)期功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊、工作可靠、制造方便等優(yōu)點(diǎn)。傳動裝置的相關(guān)參數(shù)計(jì)算電機(jī)和總傳動比是給定條件，我們需要進(jìn)行傳動比的計(jì)算及參數(shù)分配，包括各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算、各種的輸入功率計(jì)算以及各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算。每一步計(jì)算都是必不可少了，連帶作用影響整體的設(shè)計(jì)方案，采用有效合理的計(jì)算分析，選出最優(yōu)質(zhì)的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。4.2本設(shè)計(jì)研究方法利用圖書管資料和網(wǎng)絡(luò)資源，以及學(xué)過的專業(yè)知識，研究空氣預(yù)熱期的驅(qū)動裝置設(shè)計(jì)，采用借鑒已有產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)的研究方法。參考文獻(xiàn)［1］ 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