CN101846155B - 兆瓦级准行星半直驱风电增速箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风电增速箱技术领域，一种兆瓦级准行星半直驱风电增速箱。风电专家预测，第三代半直驱风力发电技术，将逐渐成为世界风力发电主要发展方向。因此，研究半直驱风力发电增速箱是一项很重要的课题。本发明的特征在于：采用在一个平面内进行两次分流的单级准行星结构：内齿圈-两只第二介轮-准行星轮-介轮-中心齿轮。准行星传动中，由于行星架固定，因而在同样精度时，其振动要小于行星架转动、行星轮公转又自转的行星传动。本发明功率分流数为2×4或2×5。有益效果：拆、装极为方便、可在高空大修；重量轻35-45％；内齿圈直齿、调质，机加工工艺难度小、成本低、承载能力大。

Description

兆瓦级准行星半直驱风电增速箱
【技术领域】
本发明涉及风电增速传动技术领域，一种兆瓦级准行星半直驱风电增速箱。 
【背景技术】
风电专家预测，第三代半直驱风力发电技术，将逐渐成为世界风力发电主要发展方向。因此，研究半直驱风力发电增速箱是一项很重要的课题。 
半直驱风力发电技术最早是由德国MULTIBRID提出：一级行星+永磁低速电机集成，增速比i＝5.71。这是因为庞大的直驱风力发电机从生产、装配、运输到现场安装都变得极其困难。据报导：哈尔滨风力设备公司和沈工大风能所研制的1.5MW直驱永磁电机，直径φ3.4×2(m)、重量43t.；湘电XEMC-Z82-2000永磁直驱电机，直径φ3.9(m)，重量49t.，价格320万元。如采用半直驱机组，永磁电机大为缩小：根据公式P＝KD2Ln(kW)，当增速比i＝7，并设L＝0.618D时，由2000＝3.46D2·0.618D·19·7求得2MW永磁电机外型为：φ1.90×1.18(m)。 
(A)杭齿公司“半直驱风力发电增速箱”(200920112091)：一级行星+一级定轴。该实用新型由于内齿圈兼作机壳及悬臂扭力轴与“细长轴太阳轮弹性元件均载机构要求采用薄壁内齿轮及中空行星轮轴，要尽量增加各基本元件的弹性，要求太阳轮细长轴为简支梁。”的论述不相符，因而行星轮分流均载不会太好，行星轮也只能是3-4只，多了会产生振动、均载更差； 
(B)南京高速齿轮制造有限公司实用新型“混合驱动型风力发电机增速齿轮箱”(200720131394)：一级行星增速，行星轮数np＝3； 
(C)哈尔滨哈飞工业公司在引进芬兰1.0MW半直驱技术的基础上，用了三年时间研制成功1.5MW半直驱永磁机组，一级行星增速比i＝7.5。哈飞工业公司的实用新型专利“一种半直驱风力发电机组增速箱”(200920099731)系单级NGW行星传动，增速比i＝7.5，行星轮数np＝3。(结构与南高齿相同)
上述三项实用新型由于行星轮数少，因而承载能力低、外型大、笨重。 
【发明内容】
本发明目的在于提供一种拆、装方便、能在高空大修、重量轻、制造工艺难度低于国外机型的兆瓦级准行星半直驱风电增速箱。 
技术方案：采用在一个平面内进行两次分流的单级准行星结构：(输入)内齿圈-两只第二介轮-准行星轮-介轮-(输出)中心齿轮。由于准行星传动中行星架固定，因而其振动要小于行星传动。本发明功率分流数为2×4或2×5。 
有益效果：拆、装极为方便、可在高空大修；轴向长度短、重量轻35-45％；内齿圈直齿、调质，机加工工艺难度小、成本低、承载能力大(见比较表)。 
本发明(内齿圈Zb＝140十分流np＝10)与哈飞公司(内齿圈Zb＝134三分流np＝3)的比较： 
  机型   F-800   F-1500   F-3000   F-5000
  本发明   m＝9.0，b＝95   m＝11.0，b＝110   m＝14.0，b＝145   m＝16.0，b＝185
  哈飞公司   m＝14.0，b＝135   m＝16.0，b＝180   m＝20.0，b＝220   m＝24.0，b＝275
(注：计算是根据有载荷谱条件KA＝1.0、SH＝1.20、SF＝1.50) 
【附图说明】
图1.本发明实施例结构示意图 
【具体实施方式】下面结合附图对本发明详加描述： 
参照图1.一种兆瓦级准行星半直驱风电增速箱，包括机座(1)、输入轴(11)及支承轴承(9、10)、内齿圈(2)、准行星架(8)、准行星轮(4)、中心轴齿轮(6)及端盖(7)，所述准行星架(8)固定在机座(1)端面上，其特征在于： 
(a)在中心轴齿轮(6)与准行星轮(4)之间有介轮(5)，根据NGW行星传动邻接条件：Sin(180°/np)＞Zc+2的计算表明：当传动比i＝4时，分流数np＝5；当传动比i＝5时，分流数np＝4(成大先《机械设计手册》卷3.14-371页)，由于半直驱永磁电机的增速比i＝6-9，故在要求单级传动的条件下，必须另加介轮(5)后才能实现中心轮(6)的五分流，； 
(b)在准行星轮(4)与内齿圈(2)之间有两只第二介轮(3)，两只介轮齿数、模数相同、对称装置，此时形成第二次分流，使分流数增加一倍达到十分流，不仅承载能力提高了一倍，而且减少了薄壁内齿圈节点变形； 
(c)中心轴齿轮(6)、介轮(5)、准行星轮(4)、第二介轮(3)及内齿圈(2)均置于同一平面上，构成单级传动，单级传动的轴向长度最短，这是因为轴向长度越短安装空间越小； 
(d)内齿圈(2)外圆与输入轴(11)圆筒内孔以花键滑动联结，其优点在于：①薄壁内齿圈的柔性及花键侧隙使内齿圈处于浮动而改善了准行星轮的均载；②花键滑动联结使内齿圈拆、装方便；并且，当拉出内齿圈然后反转再装进去，内齿圈使用寿命可提高一倍。 
作为优选：准行星轮(4)为五只，第二介轮(3)为十只，形成十分流。 
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种兆瓦级准行星半直驱风电增速箱，包括机座(1)、输入轴(11)及支承轴承(9、10)、内齿圈(2)、准行星架(8)、准行星轮(4)、中心轴齿轮(6)及端盖(7)，所述准行星架(8)固定在机座(1)端面上，其特征在于：
(a)在中心轴齿轮(6)与准行星轮(4)之间有介轮(5)；
(b)在准行星轮(4)与内齿圈(2)之间有两只第二介轮(3)，两只介轮齿数、模数相同，对称装置；
(c)中心轴齿轮(6)、介轮(5)、准行星轮(4)、第二介轮(3)及内齿圈
(2)均置于同一平面上，构成单级传动；
(d)内齿圈(2)外圆与输入轴(11)圆筒内孔以花键滑动联结。
2.根据权利要求1所述准行星半直驱风电增速箱，其特征在于：准行星轮(4)为五只，第二介轮(3)为十只。 
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