CN101498349A - 齿轮传动装置和风力发动机增速装置 - Google Patents

Abstract

一种齿轮传动装置和风力发动机增速装置，包括相邻两级星型齿轮传动装置，其中一个第一级星轮对应一个第二级星轮并与该第二级星轮通过第一扭矩传递装置联接，并且至少一个第一级星轮与对应的第二级星轮的回转轴线不共线，回转轴线不共线且对应的第一级星轮和第二级星轮间可以通过万向联轴器联接。

Description

齿轮传动装置和风力发动机增速装置

技术领域

本发明涉及一种齿轮传动装置和风力发动机增速装置，该齿轮传动装置包括相邻两级星型齿轮传动装置而该风力发动机增速装置包括三级齿轮传动装置。

背景技术

齿轮传动装置在各种场合有着广泛的应用，比如风力发动机增速装置中，用来放大叶轮转速。专利号为US6,420,808 B1的美国专利公开了一种用于风力发动机的齿轮增速装置，该装置包括三级齿轮传动装置，在第一级即低速级采用一个内齿圈同时带动多个第一级星轮转动，第一级星轮与第二级星轮通过传动轴联接且两者回转轴线共线，第二级星轮同时与一个中心轮啮合。这样的增速装置存在以下问题：内齿圈加工困难，特别是直径较大且为斜齿时，对加工设备要求很高，导致制造成本很高；第一和第二级星轮之间采用共轴线联接会使第一和第二两级传动装置各参数存在关联，比如在保证星轮强度的基础上，提高第一级增速比会导致第二级外径的增大，要提高第二级增速比则会导致第一级外径的增大，给设计制造及装配带来困难；此外，共轴线联接还会限制第二级星型齿轮传动装置的结构布置以及动力输出方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种齿轮传动装置和一种包括三级齿轮传动装置的风力发动机增速装置，通过改变其第一级与第二级传动装置之间的联接结构，解除两级星型齿轮传动装置中存在的关联，减小径向尺寸，并使结构布置和动力输出方式更加灵活，并可使用外齿轮来代替内齿圈以降低成本。

为了实现所述目的，本发明的齿轮传动装置，包括相邻的第一级星型齿轮传动装置和第二级星型齿轮传动装置；第一级星型齿轮传动装置还包括一个第一级中心轮和至少两个同时与该第一级中心轮啮合的第一级星轮；第二级星型齿轮传动装置包括至少一组星型齿轮传动装置，每组星型齿轮传动装置包括一个第二级中心轮和至少两个同时与该第二级中心轮啮合的第二级星轮；一个第一级星轮对应一个第二级星轮；至少一个第一级星轮与对应的第二级星轮的回转轴线不共线，第一级星轮与第二级星轮通过第一扭矩传递装置联接

本发明的风力发动机增速装置，包括三级齿轮传动装置，其第一级和第二级是星型齿轮传动装置，第三级包括至少一个第三级大齿轮和至少一个第三级小齿轮；第一级星型齿轮传动装置还包括一个第一级中心轮和至少两个同时与该第一级中心轮啮合的第一级星轮；第二级星型齿轮传动装置包括至少一组星型齿轮传动装置，每组星型齿轮传动装置包括一个第二级中心轮和至少两个同时与该第二级中心轮啮合的第二级星轮；一个第一级星轮对应一个第二级星轮，一个第三级大齿轮对应一个第二级中心轮并与该第二级中心轮通过第二扭矩传递装置联接；至少一个第一级星轮与对应的第二级星轮的回转轴线不共线，第一级星轮与第二级星轮通过第一扭矩传递装置联接。

所述齿轮传动装置和风力发电机增速装置，其进一步的特点是：第一扭矩传递装置是万向联轴器。

所述齿轮传动装置和风力发电机增速装置，其进一步的特点是：第一级星轮的个数是三个，第二级星型齿轮传动装置的三个第二级星轮同时与一个第二级中心轮啮合。

所述齿轮传动装置和风力发电机增速装置，其进一步的特点是：第一级星轮的个数是六个，第二级星型齿轮传动装置包括两组星型齿轮传动装置，且每组星型齿轮传动装置中第二级星轮的个数为三个；或者该齿轮传动装置的第一级星轮的个数是九个，第二级星型齿轮传动装置包括三组星型齿轮传动装置，且每组星型齿轮传动装置中第二级星轮的个数为三个。

所述齿轮传动装置和风力发电机增速装置，其进一步的特点是：各第一级星轮与对应的第二级星轮的回转轴线之间的偏移距离相等

所述风力发电机增速装置，其进一步的特点是：该三级齿轮传动装置的第一级中心轮与轮毂浮动式联接。

所述风力发电机增速装置，其进一步的特点是：所有的第三级大齿轮与一个第三级小齿轮啮合。

所述风力发电机增速装置，其进一步的特点是：每一个第三级大齿轮对应一个第三级小齿轮并与该第三级小齿轮啮合。

所述风力发电机增速装置，其进一步的特点是：第一级星型齿轮传动装置设置于一个齿轮箱中，第二级星型齿轮传动装置和第三级的齿轮传动装置设置于另一个齿轮箱中。

本发明带来的有益效果是：第一级星轮与对应的第二级星轮的回转轴线不共线可以解除第一和第二两级星型齿轮传动装置参数之间的关联，从而可以适当地调整第二级星轮的径向位置，使结构更加紧凑，减少本发明装置第二级传动的径向尺寸；此外，第二级星轮的径向可调整性还可以实现对其进行分组，从而改变动力的输出方式，使输出方式更加灵活；另外，可以采用加工较方便的外齿轮取代内齿轮而不增加传动装置的径向尺寸，可带来成本的降低。

下面将结合附图说明和具体实施方式对本发明的所述目的、技术方案和优点进行具体地描述。

附图说明

图1至图3显示了本发明的第一实施例中的风力发动机增速装置的结构图，其中图1是透视图，图2是沿图1中的轴向投影的右视图，图3是分解视图；

图4至图6显示了本发明的第二实施例中的风力发动机增速装置的结构图，其中图4是透视图，图5是沿图4中的轴向投影的右视图，图6是分解视图；

图7至图9显示了本发明的第三实施例中的风力发动机增速装置的结构图，其中图7是透视图，图8是沿图7中的轴向投影的右视图，图9是分解视图；

图10至图12显示了本发明的第四实施例中的风力发动机增速装置的结构图，其中图10是透视图，图11是沿图10中的轴向投影的右视图，图12是分解视图。

具体实施方式

下面将结合较佳的实施例对本发明进行说明，应当注意的是，在后述的说明中，尽管所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是有些术语则是申请人按其判断来选择的，其详细含义应根据本发明欲揭示的精神来理解。例如，在本发明中，“星型齿轮传动装置”是指具有一个中心轮和两个以上围绕在该中心轮周围并同时与该中心轮啮合的齿轮，且各齿轮的设计回转轴线固定的齿轮传动装置，其中与中心轮啮合的所述齿轮称为“星轮”；“偏移距离相等”中的“相等”以及“回转轴线不共线”中的“不共线”是工程学中的一般定义而不是几何学中的严格定义。

第一实施例

同时参照图1、图2和图3，在本实施例中，风力发动机增速装置包括三级齿轮传动装置，其第一级和第二级是星型齿轮传动装置，第三级包括一个第三级大齿轮7和一个第三级小齿轮8；第一级也即低速级星型齿轮传动装置St1还包括一个第一级中心轮1和三个同时与该第一级中心轮1啮合的第一级星轮2，第一级中心轮1为一大齿轮，且为外齿轮，第一级星轮2为小齿轮，第一级中心轮1与轮毂(未显示)联接实现动力输入；第二级星型齿轮传动装置St2包括一组星型齿轮传动装置A，该组星型齿轮传动装置A包括一个第二级中心轮5和三个同时与该第二级中心轮5啮合的第二级星轮4。第三级大齿轮7与一个第三级小齿轮8啮合，第三级小齿轮8可以与发电机(未显示)联接，实现动力的输出。

如图3所示，本实施例中第一级星轮2的个数为三个，第二级星型齿轮传动装置St2包括一组星型齿轮传动装置A，第二级星型齿轮传动装置St2的三个第二级星轮4同时与一个第二级中心轮5啮合。

上述各齿轮传动副，可以是直齿轮，也可以是斜齿轮，也可以是其它形式的平行轴齿轮副。

第一级中心轮1与轮毂的联接最好是浮动式联接，以保证第一级中心轮1能在三个第一级星轮2之间浮动，实现均载。所谓“浮动”是指转动件的实际回转中心线能相对设计中心线发生偏移，从而补偿由于加工和装配误差或者外力作用造成的载荷不均。

一个第一级星轮2对应一个第二级星轮4并与该第二级星轮4通过第一扭矩传递装置3联接，一个第三级大齿轮7对应一个第二级中心轮5并与该第二级中心轮5通过第二扭矩传递装置6联接；第二扭矩传递装置6可以是联接轴也可以是齿式联轴器。

更进一步地，如图2所示，第一级星轮2与对应的第二级星轮4的回转轴线不共线，即第一级星轮2的回转轴线a1与第二级星轮4的回转轴线a2不共线，后者相对前者向内侧偏移，并且三个第一级星轮2的回转轴线a1与对应的第二级星轮4的回转轴线a2之间的偏移距离L1、L2、L3相等。回转轴线不共线的构造要求第一扭矩传递装置3能在第一级星轮2与对应的第二级星轮4的回转轴线存在偏心距的情况下，也能实现扭矩传递，此时，可以采用万向联轴器作为第一扭矩传递装置3联接第一级星轮2和对应的第二级星轮4，具体而言，该万向联轴器可以是十字轴式万向联轴器或者球笼式同步万向联轴器。

如图3所示，第一级星型齿轮传动装置St1设置于一个齿轮箱b1中，第二级星型齿轮传动装置St2和第三级的齿轮传动装置设置于另一个齿轮箱b2中。

从以上所述结构可以看出，本发明实施例具有以下一些优点：第一级中心轮1采用外齿轮可以方便加工制造，降低成本；采用万向联轴器可以允许第一级星轮2和第二级星轮4两者回转轴线a1和a2之间偏移距离的存在，可以解除第一级星型齿轮传动装置St1和第二星型齿轮传动装置St2各参数之间的关联，第二级星轮4的回转轴线a2因而可以向内偏移，即使第一级中心轮1采用外齿轮，也可以实现第二级星型齿轮传动装置St2径向尺寸的减小；将增速装置各级齿轮设置于两个箱体b1和b2内可以减少第一级齿轮的振动对后面几级齿轮的影响，从而可以适当降低齿轮箱的制造和装配精度，节约成本，此外采用两个箱体还可以合理机舱布局，方便安装和维修。

第二实施例

同时参照图4、图5和图6，在本实施例中，风力发动机增速装置包括三级齿轮传动装置，其第一级和第二级是星型齿轮传动装置，第三级包括两个第三级大齿轮27和一个第三级小齿轮28；第一级也即低速级星型齿轮传动装置2St1还包括一个第一级中心轮21和六个同时与该第一级中心轮21啮合的第一级星轮22，第一级中心轮21为一大齿轮，且为外齿轮，第一级星轮22为小齿轮，第一级中心轮21与轮毂(未显示)联接实现动力输入；第二级星型齿轮传动装置2St2包括两组星型齿轮传动装置B和C，每组星型齿轮传动装置包括一个第二级中心轮25和三个同时与该第二级中心轮25啮合的第二级星轮24。两个第三级大齿轮27与一个第三级小齿轮28啮合，第三级小齿轮28可以与发电机(未显示)联接，实现动力的输出。

如图6所示，本实施例中第一级星轮22的个数为六个，第二级星型齿轮传动装置2St2包括两组星型齿轮传动装置B和C，且每组星型齿轮传动装置中第二级星轮24的个数为三个。

上述各齿轮传动副，可以是直齿轮，也可以是斜齿轮，也可以是其它形式的平行轴齿轮副。

第一级中心轮21与轮毂的联接最好是浮动式联接，以保证第一级中心轮21能在六个第一级星轮22之间浮动，实现均载。

一个第一级星轮22对应一个第二级星轮24并与该第二级星轮24通过第一扭矩传递装置23联接，一个第三级大齿轮27对应一个第二级中心轮25并与该第二级中心轮25通过第二扭矩传递装置26联接；第二扭矩传递装置26可以是联接轴也可以是齿式联轴器。

更进一步地，如图5所示，第一级星轮22与对应的第二级星轮24的回转轴线不共线，即第一级星轮22的回转轴线2a1与第二级星轮24的回转轴线2a2不共线，存在预定的偏移距离。回转轴线不共线的构造要求第一扭矩传递装置23能在第一级星轮22与对应的第二级星轮24的回转轴线存在偏心距的情况下，也能实现扭矩传递，此时，可以采用万向联轴器作为第一扭矩传递装置23联接第一级星轮22和对应的第二级星轮24，具体而言，该万向联轴器可以是十字轴式万向联轴器或者球笼式同步万向联轴器。

如图6所示，第一级星型齿轮传动装置2St1设置于一个齿轮箱2b1中，第二级星型齿轮传动装置2St2和第三级的齿轮传动装置设置于另一个齿轮箱2b2中。

从上述结构可以看出，本发明实施例除了具有与第一实施例相同的优点外，其更进一步的优点在于：通过解除第一级星型齿轮传动装置2St1和第二级星型齿轮传动装置2St2各参数之间的关联，可以使第二级星型齿轮传动装置2St2的结构布局以及动力输出更加灵活，在本实施例中在第二级可以实现双输出；在第一级采用六个第一级星轮22进行功率分流，可以有效提高增速装置的承载能力。

第三实施例

同时参照图7、图8和图9，在本实施例中，与第二实施例不同之处在于，在第三级除了具有两个第三级大齿轮37外还有两个第三级小齿轮38；第二级星型齿轮传动装置3St2所包括的两组星轮齿轮传动装置D和E中的每个第二级星轮34与对应的第一级星轮32两者回转轴线3a1和3a2之间的偏移距离是相等的；并且在第三级，每一个第三级大齿轮37对应一个第三级小齿轮38并与该第三级小齿轮38啮合，每个第三级小齿轮38与一台发电机(图中未示)联接，因此有两个动力输出端。

由上述结构可知，本实施例除了具有与第二实施例相同的优点以外，还具有以下优点：即可以同时带动两个功率相同的发电机进行发电，而两个例如功率为750KW的发电机要比一个功率为1500KW的发电机便宜，因此采用这种构造，可以有效节约成本。

第四实施例

同时参照图10、图11和图12，在本实施例中，风力发动机增速装置包括三级齿轮传动装置，其第一级和第二级是星型齿轮传动装置，第三级包括三个第三级大齿轮47和一个第三级小齿轮48；第一级也即低速级星型齿轮传动装置4St1还包括一个第一级中心轮41和九个同时与该第一级中心轮41啮合的第一级星轮42，第一级中心轮41为一大齿轮，且为外齿轮，第一级星轮42为小齿轮，第一级中心轮41与轮毂(未显示)联接实现动力输入；第二级星型齿轮传动装置4St2包括三组星型齿轮传动装置F、G和H，每组星型齿轮传动装置包括一个第二级中心轮45和三个同时与该第二级中心轮45啮合的第二级星轮44。三个第三级大齿轮47与一个第三级小齿轮48啮合，第三级小齿轮48可以与发电机(未显示)联接，实现动力的输出。

如图12所示，本实施例中第一级星轮42的个数为九个，第二级星型齿轮传动装置4St2包括三组星型齿轮传动装置F、G和H，且每组星型齿轮传动装置中第二级星轮24的个数为三个。

上述各齿轮传动副，可以是直齿轮，也可以是斜齿轮，也可以是其它形式的平行轴齿轮副。

第一级中心轮41与轮毂的联接最好是浮动式联接，以保证第一级中心轮41能在九个第一级星轮42之间浮动，实现均载。

一个第一级星轮42对应一个第二级星轮44并与该第二级星轮44通过第一扭矩传递装置43联接，一个第三级大齿轮47对应一个第二级中心轮45并与该第二级中心轮45通过第二扭矩传递装置46联接；第二扭矩传递装置46可以是联接轴也可以是齿式联轴器。

更进一步地，如图11所示，第一级星轮42与对应的第二级星轮44的回转轴线不共线，即第一级星轮42的回转轴线4a1与第二级星轮44的回转轴线4a2不共线，存在预定的偏移距离。回转轴线不共线的构造要求第一扭矩传递装置43能在第一级星轮42与对应的第二级星轮44的回转轴线存在偏心距的情况下，也能实现扭矩传递，此时，可以采用万向联轴器作为第一扭矩传递装置43联接第一级星轮42和对应的第二级星轮44，具体而言，该万向联轴器可以是十字轴式万向联轴器或者球笼式同步万向联轴器。

如图12所示，第一级星型齿轮传动装置4St1设置于一个齿轮箱4b1中，第二级星型齿轮传动装置4St2和第三级的齿轮传动装置设置于另一个齿轮箱4b2中。

从上述结构可以看出，本发明实施例除了具有前面实施例中所述的优点外，还具有以下优点，即在第一级采用九个第一级星轮42进行功率分流，可以进一步提高增速装置的承载能力。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作出种种的等效的变化或替换，比如，本发明实施例中的风力增速装置还可以作为一般齿轮传动装置用于其它场合的增速或者减速传动。因此，本发明的保护范围当视后附的本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种齿轮传动装置，包括相邻的第一级星型齿轮传动装置和第二级星型齿轮传动装置；第一级星型齿轮传动装置还包括一个第一级中心轮和至少两个同时与该第一级中心轮啮合的第一级星轮；第二级星型齿轮传动装置包括至少一组星型齿轮传动装置，每组星型齿轮传动装置包括一个第二级中心轮和至少两个同时与该第二级中心轮啮合的第二级星轮；一个第一级星轮对应一个第二级星轮；其特征在于，至少一个第一级星轮与对应的第二级星轮的回转轴线不共线，第一级星轮与第二级星轮通过第一扭矩传递装置联接。

2.如权利要求1所述的齿轮传动装置，其特征在于，该第一扭矩传递装置是万向联轴器。

3.如权利要求1所述的齿轮传动装置，其特征在于，该齿轮传动装置的第一级星轮的个数是三个，第二级星型齿轮传动装置的三个第二级星轮同时与一个第二级中心轮啮合。

4.如权利要求1所述的齿轮传动装置，其特征在于，该齿轮传动装置的第一级星轮的个数是六个，第二级星型齿轮传动装置包括两组星型齿轮传动装置，且每组星型齿轮传动装置中第二级星轮的个数为三个；或者该齿轮传动装置的第一级星轮的个数是九个，第二级星型齿轮传动装置包括三组星型齿轮传动装置，且每组星型齿轮传动装置中第二级星轮的个数为三个。

5.如权利要求1至4中任一项权利要求所述的齿轮传动装置，其特征在于，各第一级星轮与对应的第二级星轮的回转轴线之间的偏移距离相等。

6.一种风力发动机增速装置，包括三级齿轮传动装置，其第一级和第二级是星型齿轮传动装置，第三级包括至少一个第三级大齿轮和至少一个第三级小齿轮；第一级星型齿轮传动装置还包括一个第一级中心轮和至少两个同时与该第一级中心轮啮合的第一级星轮；第二级星型齿轮传动装置包括至少一组星型齿轮传动装置，每组星型齿轮传动装置包括一个第二级中心轮和至少两个同时与该第二级中心轮啮合的第二级星轮；一个第一级星轮对应一个第二级星轮，一个第三级大齿轮对应一个第二级中心轮并与该第二级中心轮通过第二扭矩传递装置联接；其特征在于，至少一个第一级星轮与对应的第二级星轮的回转轴线不共线，第一级星轮与第二级星轮通过第一扭矩传递装置联接。

7.如权利要求6所述的风力发动机增速装置，其特征在于，该第一扭矩传递装置是万向联轴器。

8.如权利要求6所述的风力发动机增速装置，其特征在于，该三级齿轮传动装置的第一级星轮的个数是三个，第二级星型齿轮传动装置的三个第二级星轮同时与一个第二级中心轮啮合。

9.如权利要求6所述的风力发动机增速装置，其特征在于，该三级齿轮传动装置的第一级星轮的个数是六个，第二级星型齿轮传动装置包括两组星型齿轮传动装置，且每组星型齿轮传动装置中第二级星轮的个数为三个；或者该三级齿轮传动装置的第一级星轮的个数是九个，第二级星型齿轮传动装置包括三组星型齿轮传动装置，且每组星型齿轮传动装置中第二级星轮的个数为三个。

10.如权利要求6所述的风力发动机增速装置，其特征在于，该三级齿轮传动装置的第一级中心轮与轮毂浮动式联接。

11.如权利要求6所述的风力发动机增速装置，其特征在于，各第一级星轮与对应的第二级星轮的回转轴线之间的偏移距离相等。

12.如权利要求6所述的风力发动机增速装置，其特征在于，所有的第三级大齿轮与一个第三级小齿轮啮合。

13.如权利要求6所述的风力发动机增速装置，其特征在于，每一个第三级大齿轮对应一个第三级小齿轮并与该第三级小齿轮啮合。

14.如权利要求6至13中任一项权利要求所述的风力发动机增速装置，其特征在于，第一级星型齿轮传动装置设置于一个齿轮箱中，第二级星型齿轮传动装置和第三级的齿轮传动装置设置于另一个齿轮箱中。

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