电厂大型空预热器驱动装置设计文献综述

南华大学毕业设计（论文）综述报告本设计（课题）研究的目的和意义1.1本设计（课题）研究的目的空气预热器是提高锅炉热交换性能，降低热量损耗的一种预热设备。空气预热器的作用，是将锅炉尾部烟道中排出的烟气中携带的热量，通过散热片传导到进入锅炉前的空气中，将空气预热到一定的温度。空气预热器在工作时会缓慢的旋转，烟气会进入空预器的烟气侧后再被排出，而烟气中携带的热量会为空预器中的散热片所吸收，之后空预器缓慢旋转，散热片运动到空气侧，再将热量传递给进入锅炉前的空气［1］。本设计为了确保空预器转子运转的可靠性，即保证在用电中断，锅炉停炉时，仍维持空预器转动，采用了主、辅两套传动装置，即利用具有两个不同供电电源的主、辅电动机，它们分别于减速器的两个输入端轴相连接，构成主、辅驱动装置的驱动。主电机主要在空预器正常运行时使用，辅助电动机在主电机故障时维持空预器的转子继续运行。同时本传动装置主减速箱采用卧式分体结构，安装维护方便，硬齿面齿轮传动，体积小，重量轻，传动扭矩大，性能可靠⑵。1.2本设计（课题）研究的意义大型电厂空气预热器主要组成部件有：外壳、转子、传热元件、导向支撑轴承及润滑系统、驱动装置和密封元件组成。空气预热器驱动装置是提供转子动力的组件，预热器驱动装置主要是由电动机，辅助电动机或空气盘车马达，液力耦合器、减速器、传动装置支架等组成⑶。大型电厂空气预热器属于大型设备，体积庞大，所需减速比较小，重点需要较大的扭矩。减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应的增大转矩。它是一种典型的机械基础部件，广泛的应用于各个行业，如冶金、运输、化工、建筑、食品甚至艺术舞台，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。本设计中该减速器用于空预器驱动装置。通过这个减速器的设计，使空气预热器运行，提高效率［4］。本设计（课题）国内外研究历史与现状2.1减速机的发展20世纪70-80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下：高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提副倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。促使减速器水平提高的主要因素有：理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。结构设计更合理。加工精度提高到ISO5-6级。轴承质量和寿命提高。润滑油质量提高⑸。自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB1130-70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标淮，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展我国的机械产品作出了贡献。2.2国外减速器现状减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或者传动比大而机械效率过低的问题。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。日本住友重工研制的FA型高精度减速器，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器，在传动原理和结构上与此类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例，减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。⑹目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围，如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大⑺。2.3国内减速器现状国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长⑻。国内使用的大型减速器（500kw以上），多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。60年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求［9］。90年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小［10］。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便目前，德国FLENDER、比利时HANSEN、日本住友等公司在减速器制造业处于技术领先地位，国内企业通过改进设计方法、制造工艺使减速器的品质不断提高,部分中、低端产品已经可以与国外的产品相媲美，但与FLENDER等公司相比，在产品性能、外观造型等方面仍存在一定差距，其根本原因是：在设计理念、设计方法上存在一定差异。例如，在设计理念上，国外公司重视减速器外观造型设计，由此树立品牌特征，而国内企业往往只注重产品的性能而忽略了外观设计;在设计方法上，国外公司在20世纪80年代将模块化设计应用于减速器，而国内直到20世纪末才引入模块化的概念。实践表明，设计方法的改进与创新对缩小国内外减速器的差距至关重要［11］。由此可见，当前相关技术方面，我们还有很多路要走，在国际领域也存在一些问题需要我们共同探讨。目前存在的主要问题达到大扭矩的设计要求就本空气预热器驱动装置来讲，该驱动中指即为一个特殊减速器研究，由于大型空气预热器是大型设备，不需要太大的传动比，需要的是大扭矩，大扭矩作为目前主要问题和关键点去研究计算［12］。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上；体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。减速器采用积木式组合设计。［13］基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。形式多样化，变型设计多［14］。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围［15］。现今减速器的发展现状来看，我国精密减速器产业的发展与世界先进水平相比还有较大的差距，其发展还存在着很多困难：整个减速器行业几十个亿上百个亿的企业基本没有。产业链有研发能力的企业较少，企业研发意愿不足。精密减速器是大量生产技术、生产工艺积累的产物，如果没有一定的研发投入产品一直停留在低端水准，将会被时代大潮逐步淘汰［16］。工艺水平低，精密减速器质量差，高精密减速机的制造依然困难，技术和关键产品仍依赖进口。加工余量大，减速机的能耗和原材料消耗严重，加工周期长，生产效率低，无法形成批量投产，已成为制约行业发展的瓶颈［17］。这些困难严重阻碍着国内精密减速器产业的发展，我国精密减速器产业要与国际先进水平接轨，进入国际市场，就一定要从根本问题着手，要不断努力升级生产设备、重视技术创新和研发，提高减速机质量，这是核心问题。只有克服这些问题，才能使国内精密减速器产业走向康庄大道［18］。在诸多问题上，我们可以借鉴前人的经验，同时又要保持独立的创新，对待科学设计问题，要严谨认真，不断去突破，共同努力，为每一次进步而奋斗。本设计(课题)拟解决的关键问题和研究方法4.1本设计研究的关键问题1.主、辅双传入的设计采用了主、辅两套传动装置，即利用具有两个不同供电电源的主、辅电动机，它们分别于减速器的两个输入端轴相连接，构成主、辅驱动装置的驱动。主电机主要在空预器正常运行时使用，辅助电动机在主电机故障时维持空预器的转子继续运行［19］。1.系统的润滑自动力油泵强制润滑，滤油器方便检修。减速箱采用自吸式可逆油泵供油，油泵有减速箱驱动，不需外接电源。滤油器作用是过滤润滑油中的灰尘和杂质，需要定期清洗滤油网，减速箱输出轴采用脂润滑，箱体顶部有一个旋盖式油杯加油，后部侧面有一个黄铜压注式黄油嘴，用于油枪加注润滑脂加。传动装置类型的选择传动装置是机器的主要组成部分，传动装置的重量和成本通常在整台机器中占有很大比重；机器的工作性能和运转费用很大程度上也取决于传动装置的性能、质量及设计布局的合理性。实现工作装置预定的运动是拟定传动方案的基本要求。但满足这个要求可以有不同的传动方式、不同的机构类型、不同的顺序和布局，这样就有多种方案，这就需要将各种传动方案加以分析比较，针对具体情况择优选定。合理的传动方案除了应满足预期功能外，还要求结构简单，尺寸紧凑、工作可靠、制造方便等优点。传动装置的相关参数计算电机和总传动比是给定条件，我们需要进行传动比的计算及参数分配，包括各轴的转速计算、各种的输入功率计算以及各轴的输入转矩计算。每一步计算都是必不可少了，连带作用影响整体的设计方案，采用有效合理的计算分析，选出最优质的方案进行设计，达到设计目标。4.2本设计研究方法利用图书管资料和网络资源，以及学过的专业知识，研究空气预热期的驱动装置设计，采用借鉴已有产品，在此基础上改进的研究方法。参考文献［1］ 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