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太浦河泵站泵组齿轮箱润滑油系统选择(1)_工程力学专业毕业论文

发布时间:2015-01-18 来源:人大经济论坛
太浦河泵站泵组齿轮箱润滑油系统选择(1)_工程力学专业毕业论文 摘要: 太浦河泵站为特低扬程、大流量的泵站,电机和水泵采用齿轮减速箱传动方式。通过技术分析,确定了齿轮减速箱润滑油系统的方式,对系统最重要的稀油站设备提出明确的技术要求。 关键词:齿轮减速箱 润滑油系统 稀油站 1 泵组特点 太浦河泵站的设计净扬程1.39m,单泵设计流量50m3/s,装有6台套斜15°轴伸式水泵,叶轮直径4.1m,转速73r/min,异步电机功率1600kw。该水泵具有扬程特低、单泵流量大、叶轮直径大、转速低的特点,水泵流道从进口到出口有二个小转弯,水泵轴线与水平面呈15°夹角,出水流道的顶板距离较小。如水泵直接与电机连接,低速电机的直径大,不仅价格贵,而且尺寸大不能直接布置在流道的顶板上,所以必须采用齿轮减速箱传动方式,以提高电机转速、减小尺寸、方便布置。斜轴伸泵组总体布置见图1。 图1 斜轴伸泵组总体布置图 2 齿轮减速箱的型式 齿轮减速箱的型式有多种,从传动比要求、制造和运行经验等各方面分析比较后,本泵站采用二级传动的平行轴hg1210型圆柱齿轮减速箱。传动比i=13.7,电机转速1000r/min,其输入和输出轴线与水平面成15°倾斜布置,齿轮箱的输入轴通过高速齿式联轴器与电机相连,输出轴通过低速齿式联轴器与水泵相连。经过国际投标,该齿轮减速箱由杭州重型齿轮箱工业有限公司生产。 3 润滑油系统选择 3.1润滑方式的确定 3.1.1 润滑方式 齿轮箱的润滑方式主要有油浴润滑、循环润滑以及离心润滑、油雾润滑等。 1)油浴润滑也称为油盆(池)润滑,以齿轮箱作为油槽,齿轮浸在油中一定的深度,利用齿轮转动带动下部油盆的油进行接触点的润滑,润滑油靠上下流动自然冷却。这种方式简单可靠,适用于速度不高的中小型齿轮箱。要使油从油盆带到齿轮的啮合点,须有一定的速度,所以齿轮的圆周速度要大于3m/s;但是齿轮的速度又不能太高,速度太高会使油甩离齿面而润滑不良,同时也会增加搅拌的功率损失。一般,对圆柱齿轮传动,圆周速度不超过12~15m/s。采用油浴润滑的齿轮箱,要经常检查油位高度,油面过低不能带动足够的油上下流动,油面过高增加搅动阻力,会使整个齿轮箱的运行温度升高。油温升高,将加速润滑油的氧化变质。对于倾斜150布置的齿轮箱,油盆的油位高度难以控制,不适宜采用此种方式。 2)循环润滑又称强迫油外循环,油通过油泵压送到齿轮箱,然后又流回油箱,如此不断地循环,适用于圆周速度大于12~15m/s、功率较大的圆柱齿轮传动。循环润滑主要有两种型式,一种是齿轮箱外带油泵、管路、冷却盘管或风扇等设备,进行润滑油的外循环和冷却;第二种是利用外部稀油站进行强迫外循环,并通过稀油站上的冷却器等附件进行冷却和过滤。 3)离心润滑方式是在齿轮轮齿底钻若干个小孔,利用齿轮旋转时离心力作用,把油从小孔甩出,供给接触的齿面,油在离心力作用下有连续冲洗冷却的效果。离心润滑的功率损失和对振动的缓冲效果,都比其它润滑方式好,但是在齿轮底钻小孔加工制造上很麻烦,同时齿轮结构也复杂,另外还需要一套供油设施,所以除转速较高,又要确保安全运行的重要大型齿轮外,一般不采用这种方法。 4)油雾润滑方式是最近发展的一种新型高效润滑方式。油雾润滑装置以压缩空气作为动力,使油液雾化,产生一种像烟雾状的、粒径在2微米以下的干燥烟雾,然后经管道、“凝缩嘴”,使油雾变成大的、湿润的油粒子,再输送到润滑部位。其优点是油雾随压缩空气弥散,可以供油量少而获得良好而均匀的润滑效果,并能通过高速、均匀的压缩空气带走大量的热量,降低工作温度;缺点是在排出的压缩空气中,含有少量的悬浮油粒,对操作人员不利,污染环境,同时必须设一套压缩空气系统,系统很复杂。因此,本泵站不考虑采用该润滑方式。 3.1.2 润滑方法选择 根据齿轮箱设计要求,热功率低于许用热功率的一般采用油浴润滑、自然冷却;当热功率较大时,须采用循环润滑、强制冷却的方式。 要确定润滑方法,首先计算齿轮箱的热功率。齿轮箱的许用热功率是指在环境温度20℃、每小时100%连续运行和功率利用率100%的条件下的热功率。 齿轮箱许用热功率pg=ps/(1-η)=k*s*δt/(1-η),式中k为传热系数,10.4w/(m2*℃);s为齿轮箱散热面积,太浦河泵站的齿轮减速箱为~12m2;δt为齿轮箱与环境温度差,取25℃;η为齿轮箱效率,二级齿轮箱传动≥96%;故计算的许用热功率pg=78kw。 齿轮箱计算热功率pct=p2ktkwkp,式中,p2为传递功率,太浦河泵站为1600kw;kt为环境温度系数,约1.1;kw为运转周期系数,约1.0;kp为功率利用率系数,约1.0,故计算热功率pct=1760kw,远大于许用热功率,所以油浴润滑、自然冷却不能满足散热要求,必须采用循环润滑方式。 第一种循环润滑方式,齿轮箱外的循环装置所需的尺寸较大,并且如此布置泵房内显得不美观。如增加油的过滤,增加设备后所需的外形将更大,因此,不宜采用此种布置方式。 第二种循环润滑方式,利用低位油箱接受回油、返回到稀油站后进行冷却、过滤,通过油泵加压后到齿轮箱内的喷油口,对所需的润滑冷却点进行喷油。 3.2 润滑油要求 齿轮箱采用n220型中负荷极压工业齿轮油润滑,供油压力0.15~0.25mpa、油量125l/min、温度25~43℃。根据设备运行要求,当供油压力下降到0.15mpa时,发出报警信号;下降到0.10mpa时,发出停机信号。供油温度低于25℃时,对润滑油加热;供油温度高于45℃时,对润滑油进行冷却;供油温度高于65℃时,发出停机信号。 3.3 稀油站设备选择 由于太浦河泵站的齿轮减速箱传递功率较大,需利用稀油站进行强迫外循环,采用一台泵组配一个稀油站和回油箱的单元润滑冷却方式,整个泵站共设6台稀油站、6台回油箱。除齿轮减速箱外,单元润滑冷却系统还供水泵的轴承用油(油量18 l/min)。 采用xhz—150p型极压油稀油站,设计供油压力0.4mpa,设计供油量≥150l/min,油箱有效容积4.0m3;回油箱为rhz-160型,有效容积0.68m3,配有两台齿轮油泵,油压0.4mpa,油量160l/min。 稀油站设有加压、过滤、冷却、加热等所需的设备。 1) 油泵:二台互为备用的供油泵选用三螺杆油泵,该种油泵噪音低、运行效率高,流量扬程曲线平坦,适应流量变化大、扬程变幅小的场合。 2) 过滤:稀油站有多道过滤装置,过滤精度可达80μm,在稀油站的进油口设有磁性过滤器,能吸附回油中的细小铁磁物质;油箱内用不锈钢金属滤网分成二个区域,保证油泵吸口处的油质;箱体上部的双筒网式压力油过滤器过滤精度高,并有二组互为备用的不锈钢滤芯,方便更换。 3) 冷却:冷却器采用列管式油冷却器,换热管选用导热性能好的紫铜材料,管内壁是精加工的光滑面,外壁加工采用切削——挤压技术,是一种金属切削和塑性成形相结合的无切屑复合工艺新技术,形成的表面每个肋片从顶端到中心的部分构成v性粗锯齿形状,使之具有更高的凝液滴能力、热阻小,具有更高的换热系数。与光管相比,在相同的工作条件下,其表面积增加4倍以上,提高热效率30~40%。根据冷却要求,两组冷却器串联。 4)其它:稀油站内还设有电加热器、油位显示计、安全阀、进人孔、空气滤清器以及排油口等。
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