CN102734437A - 一种可提高传动精度的定日镜传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可提高传动精度的定日镜传动系统，包括减速机、电机、输入轴、齿轮副和输出轴，减速机内包括一传动组，传动组的第一级传动为蜗轮蜗杆传动，输入轴安装在所述减速机上并与传动组传动连接，电机与传动组连接可带动输入轴转动，输入轴与输出轴通过齿轮副啮合传动连接；还包括至少一消隙弹性件，消隙弹性件与输入轴或/和输出轴连接，可消除齿轮副间的间隙。本发明不依赖于齿轮加工精度及蜗轮蜗杆传动精度，而是通过对传动级进行合理布局，解决了目前定日镜传动精度及效率不高、灵活度不够、可靠性不强、加工装配复杂、制造成本高等技术问题。

Description

一种可提高传动精度的定日镜传动系统

技术领域

本发明涉及塔式太阳能热发电领域，特别涉及一种可提高传动精度的定日镜传动系统。

背景技术

塔式太阳能热发电是采用大量的定日镜将太阳光聚集到接收塔上的吸热器上，加热工质，产生高温高压蒸汽，驱动汽轮机发电。定日镜是由反射镜、镜架、跟踪装置及其控制系统组成的聚光装置，是塔式太阳能热发电系统中核心装置之一。其中跟踪装置在定日镜系统中主要负责定日镜的转动和定位，它的性能直接决定了定日镜的工作效率，从而影响整个系统的发电效率。定日镜远距离跟踪技术是塔式太阳能热发电系统的核心技术，其实施难度在于：如何在低成本条件下，实现远距离高精度精确跟踪。由于是远距离跟踪，对定日镜而言，任何微小的传动间隙，都将造成反射光线在到达几百米远处的目标区域时发生偏离，因此，客观要求定日镜跟踪传动系统的多级齿轮减速传动必须达到无间隙传动标准。而在实际生产制造过程中，为了达到齿轮无间隙传动要求，就必须采取极其精密的加工制作手段，然而，在提高齿轮制作精度的同时，所付出的成本代价高得惊人，由于传动系统造价过高，导致定日镜价格过高而背离市场需求，因此，必须寻求一种低成本高精度的定日镜传动系统。

当前，塔式太阳能热发电领域的定日镜跟踪装置已有不同的结构形式，如中国专利局公布了申请号为200810007862.1发明名称为定日镜装置的中国专利，其装置采用方位加仰角跟踪方式或自旋加仰角跟踪方式，它包括平面镜、尺寸小到可以一次成型的框架、调整机构、安装在中心塔与定日镜装置之间的定位导向管、定位传感器以及控制系统。这种装置由于采用一次成型的小框架，定日镜尺寸受到限制，采用仰角跟踪方式或自旋加仰角跟踪方式使得定日镜调节角度不能太大，灵活度不高，不利于定日镜的清洗维护。

中国专利局公布了申请号为201010150049.7发明名称为一种太阳能定日镜传动装置的中国专利，该装置包括传动箱体、传动箱底座，传动箱体同轴安装在传动箱底座上，传动箱体通过箱体联结轴和推力轴承安装在传动箱体底座上，传动箱底座上安装有方位传动体系，在传动箱体上有俯仰传动体系。该装置竖直旋转运动和水平旋转运动均采用俯仰锥蜗杆和俯仰锥蜗轮啮合传动，该装置对加工制造精度要求很高，难于加工制造。

以上公开的定日镜传动机构普遍采用减速机蜗轮蜗杆的一级传动，由于蜗轮蜗杆和齿侧间隙不易保证，因此控制精度不高，加工制造难度高；若采用二级或二级以上传动方式，将蜗轮蜗杆放在第二级，利用弹簧等消隙部件来消除其齿侧间隙，不仅加大了调隙难度，而且蜗杆蜗轮在外力的作用下其效率将大大下降，进而导致整个传动效率下降，因此目前的定日镜传动机构无法满足低成本、高精度的要求。

发明内容

为了达到在低成本条件下远距离精确跟踪的目标，本发明的目的在于提供一种可提高传动精度的定日镜传动系统，不依赖于齿轮加工精度及蜗轮蜗杆传动精度，而是通过对传动级进行合理布局，解决了目前定日镜传动精度及效率不高、灵活度不够、可靠性不强、加工装配复杂、制造成本高等技术问题。

    为了解决上述问题，本发明提供了一种可提高传动精度的定日镜传动系统，包括减速机、电机、输入轴、齿轮副和输出轴，所述减速机内包括一传动组，所述传动组的第一级传动为蜗轮蜗杆传动，所述输入轴安装在所述减速机上并与所述传动组传动连接，所述电机与所述传动组连接可带动所述输入轴转动，所述输入轴与输出轴通过齿轮副啮合传动连接；还包括至少一消隙弹性件，所述消隙弹性件与所述输入轴或/和输出轴连接，可消除所述齿轮副间的间隙。

依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，所述齿轮副包括一主动轮和一从动轮，所述主动轮固定或连接于所述输入轴，所述从动轮固定或连接于所述输出轴，所述主动轮与所述从动轮啮合传动，从而带动输出轴转动。

依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，所述输入轴与所述输出轴之间设置一消隙弹性件，所述消隙弹性件分别与所述输入轴和输出轴弹性连接，所述主动轮与从动轮沿径向压紧啮合以消除齿轮间隙。

依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述主动轮与从动轮可为直齿轮、斜齿轮或锥齿轮。

依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述消隙弹性件包括消隙拉簧，所述消隙拉簧分别与所述输入轴和输出轴弹性连接。

依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述输入轴上或/和输出轴上套设一消隙弹性体，所述主动轮与从动轮沿轴向压紧啮合以消除齿轮间隙。

依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述主动轮与从动轮可为斜齿轮或锥齿轮。

依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述消隙弹性件包括至少一消隙弹簧，所述消隙弹簧套设在所述输入轴上或/和输出轴上。

依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，所述减速机内包括一级传动组，此传动组为蜗轮蜗杆传动，所述蜗轮蜗杆传动包括一蜗轮和一蜗杆，所述蜗杆与所述电机连接，所述蜗轮与所述输入轴固定连接，所述蜗杆与所述蜗轮啮合传动。

依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，所述减速机内包括若干级传动组，若干级传动组包括一蜗轮蜗杆传动和一末级齿轮啮合传动，所述蜗轮蜗杆传动包括一蜗轮和一蜗杆，所述蜗杆与所述电机连接，所述蜗轮与所述蜗杆啮合传动，所述蜗轮与所述末级齿轮啮合传动传动连接，所述末级齿轮传动与所述输入轴传动连接。

依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，若干级传动组还包括至少一中间级齿轮啮合传动，所述中间级齿轮啮合传动传动连接在所述蜗轮蜗杆传动和末级齿轮啮合传动之间。

    依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，所述涡轮蜗杆传动与中间级齿轮啮合传动之间、两中间级齿轮啮合传动之间、中间级齿轮啮合传动与末级齿轮啮合传动之间均通过齿轮轴传动连接，末级齿轮啮合传动与齿轮副通过输入轴传动连接。

依照本发明较佳实施例所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，所述减速机、电机、输入轴、齿轮副和输出轴均设置在一防护机箱内，所述防护机箱上固定设置一固定安装件，所述输出轴嵌设在所述固定安装件上，所述消隙弹性件连接于所述固定安装件与所述减速机的机箱上。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

    本发明一种可提高传动精度的定日镜传动系统，不依赖于齿轮加工精度及蜗轮蜗杆传动精度，而是通过对传动级进行合理布局，解决了目前定日镜传动精度及效率不高、灵活度不够、可靠性不强、加工装配复杂、制造成本高等技术问题。并且，本发明还将减速机蜗轮蜗杆传动布置于第一级传动，齿轮传动布置于其次级，在保证传动效率及精度的前提下降低了对齿轮加工精度的要求及调隙难度，还通过消隙弹簧将齿轮副沿轴向压紧啮合以消除齿轮间隙，克服了定日镜加工装配复杂的问题，降低了其制造、安装成本，有利于定日镜的大批量生产和使用。

附图说明

图1为本发明一种可提高传动精度的定日镜传动系统的结构示意图；

    图2为本发明的防护机箱的结构示意图；

    图3为本发明实施例一所示定日镜传动系统为二级传动方式的结构示意图；

    图4为本发明实施例二所示定日镜传动系统为三级传动方式的结构示意图；

    图5为本发明实施例三所示定日镜传动系统为四级传动方式的结构示意图；

    图6为本发明消隙弹簧套设在输入轴上的结构示意图。

具体实施方式

    请参考图1，本发明提供一种可提高传动精度的定日镜传动系统，包括减速机1、电机2、输入轴3、齿轮副4和输出轴5，减速机1内包括一传动组，传动组的第一级传动为蜗轮蜗杆传动，输入轴3安装在减速机1上并与传动组传动连接，电机2与传动组连接可带动输入轴3转动，输入轴3与输出轴5通过齿轮副4啮合传动连接，还包括至少一消隙弹性件，消隙弹性件与输入轴3或/和输出轴5连接，可消除齿轮副间的间隙。

    为了可实现传动系统的高精度和高效率传动，消除齿轮副间间隙的方式有以下几种：第一种方式，在本发明中，在输入轴3与输出轴5之间设置一消隙弹性件，即消隙弹性件分别与输入轴3和输出轴5弹性连接，在此消隙弹性件的作用下，齿轮副4沿径向压紧啮合以消除齿轮间隙。在沿径向压紧啮合以消除齿轮间隙的方式中，对齿轮副的主动轮和从动轮的类型不做限制，优选的，主动轮与从动轮可为直齿轮、斜齿轮或锥齿轮。第二种方式，在输入轴3上或/和输出轴5上套设一消隙弹性体，齿轮副4沿轴向压紧啮合以消除齿轮间隙。在沿轴向压紧啮合以消除齿轮间隙的方式中，对齿轮副的主动轮和从动轮的类型不做限制，优选的，主动轮与从动轮可为斜齿轮或锥齿轮。第三种方式，是第一种方式与第二种方式的结合。本发明对此不做具体限制，凡是与上述任何一种方式的结构相同或相似，均落入本发明的保护范围内。

    在本发明中，齿轮副4包括直齿轮、斜齿轮或锥齿轮等，本发明对此不做限制。

在本发明中，传动系统采用二级或二级以上传动方式，本发明不做限制。在减速机1内，传动组包括一级传动，此一级传动即为第一级传动，第一级传动为蜗轮蜗杆传动，蜗轮蜗杆传动包括一蜗轮12和一蜗杆11，蜗杆11与电机2连接，蜗轮12与输入轴3固定连接，蜗杆11与蜗轮12啮合传动。电机2通电带动蜗轮12蜗杆11转动，蜗轮蜗杆传动进而带动齿轮副4之间的传动，因此，输出轴5便会转动。在本发明中，齿轮副4包括一主动轮41和一从动轮42，主动轮41固定连接在输入轴3上，从动轮42固定连接在输出轴5上，主动轮41与从动轮42啮合传动，从而带动输出轴5转动。在本发明中，输入轴3或输出轴5或输入轴3与输出轴5上均可连接一消隙弹性体，本发明对此不做限制。

在本发明中，除了第一级传动（蜗轮蜗杆传动）和齿轮副传动之外，在减速机1内还可包括一末级齿轮啮合传动，蜗轮12与末级齿轮啮合传动传动连接，末级齿轮传动与输入轴3传动连接。或者，在蜗轮蜗杆传动和末级齿轮啮合传动之间还设置至少一中间级齿轮啮合传动，中间级齿轮啮合传动分别与蜗轮蜗杆传动和末级齿轮啮合传动传动连接，蜗轮12与中间级齿轮啮合传动传动连接，末级齿轮传动与输入轴3传动连接。在本发明中，蜗轮蜗杆传动与中间级齿轮啮合传动之间通过齿轮轴传动连接，两中间级齿轮啮合传动之间通过齿轮轴传动连接，中间级齿轮啮合传动与末级齿轮啮合传动之间也是通过齿轮轴传动连接，末级齿轮啮合传动与齿轮副4通过输入轴3传动连接。

在本发明中，一个定日镜上可设置若干传动系统，每个传动系统的工作原理是相同的，只是安装的位置不同。请参考图2，为了便于各传动系统的安装与固定，将各传动系统安装在一防护机箱7内，即将各减速机1、电机2、输入轴3、齿轮副4和输出轴5均设置在一防护机箱7内。

在本发明中，减速机1、电机2、输入轴3、齿轮副4和输出轴5均设置在一防护机箱7内，防护机箱7上固定设置一固定安装件，输出轴5嵌设在固定安装件上，在减速机1的机箱10和固定安装件上均固定安装一转销，此转销用于为消隙弹性件提供连接点。在本发明中，消隙弹性件包括消隙拉簧6和消隙弹簧，输入轴3与输出轴5之间设置消隙拉簧6，即消隙拉簧6的一端连接在固定安装件的转销上，另一端连接在减速机1机箱的转销上，在消隙拉簧6的作用下，主动轮41与从动轮42沿径向压紧齿轮副4啮合以消除齿轮间隙。在输入轴3上或输出轴5上或输入轴3与输出轴5上均可套设一消隙弹簧，在消隙弹簧的作用下，主动轮41与从动轮42沿轴向压紧齿轮副4啮合以消除齿轮间隙。采用该布置方式的定日镜传动系统对齿轮加工精度及蜗轮蜗杆传动精度要求不高，仅利用弹簧等常用消隙弹性件对齿轮副4进行调隙即可实现传动系统的高精度、高效率传动。

在本发明中，不同级数的传动系统，减速机1内的传动组的结构是不同的，但传动组与齿轮副4的传动连接的原理是相同的，以下结合附图，对不同级数的传动系统逐一加以详细说明。

实施例一

请参考图3，一种可提高传动精度的定日镜传动系统，采用二级传动方式，它包括减速机1、电机2、输入轴3、齿轮副4和输出轴5，减速机1内包括一级传动组，此传动组为蜗轮蜗杆传动，蜗轮蜗杆传动为第一级传动，蜗轮蜗杆传动通过输入轴3将动力传递给齿轮副4，在本发明中，齿轮副4可为直齿轮、斜齿轮或锥齿轮等，齿轮副4包括相啮合的主动轮41和从动轮42。在本实施例中，电机2与蜗杆11连接，蜗杆11与蜗轮12啮合，输入轴3安装在减速机1上，并且输入轴3的一端固定安装在蜗轮12的轴向上，另一端固定安装在齿轮副4的主动轮41上，输出轴5固定安装在齿轮副4的从动轮42的轴向上。

在本实施例中，输入轴3与输出轴5之间装有消隙拉簧6，在消隙拉簧6的作用下，主动轮41与从动轮42沿径向压紧啮合以消除齿轮间隙。在本实施例中，在减速机1的机箱10上或其他固定安装件上设置有转销，转销的目的是为消隙拉簧6提供连接点。

请参考图6，在输入轴3上还套设一消隙弹簧8。但本发明并不局限于输入轴3上安装消隙弹簧8，可根据实际需要，在输入轴3和输出轴5上可分别安装有消隙弹簧8，在消隙弹簧8的作用下，主动轮41和从动轮42沿轴向压缩啮合以消除齿轮间隙。

实施例二

请参考图4，一种可提高传动精度的定日镜传动系统，采用三级传动方式，它包括减速机1、电机2、输入轴3、齿轮副4和输出轴5，减速机1内包括两级传动组，此两级传动组包括第一级传动——蜗轮蜗杆传动，第二级传动——末级齿轮啮合传动，蜗轮蜗杆传动通过齿轮轴将动力传递给末级齿轮啮合传动，末级齿轮啮合传动通过输入轴3将动力传递给齿轮副4。其中，蜗轮蜗杆传动包括相互啮合的蜗轮12和蜗杆11，末级齿轮啮合传动包括相互啮合的末级啮合主动轮17和末级啮合从动轮18，齿轮副4包括相啮合的主动轮41和从动轮42，蜗杆11与电机2连接，蜗轮12与蜗杆11啮合传动，蜗轮12与末级啮合主动轮17通过齿轮轴固定连接（齿轮轴的一端固定在蜗轮12的轴向上，另一端固定在末级啮合主动轮17的轴向上），输出轴5的一端固定连接在末级啮合从动轮18的轴向上，另一端固定连接在齿轮副4的主动轮41的轴向上，齿轮副4的从动轮42固定连接在输出轴5上。,

实施例三

请参考图5，一种可提高传动精度的定日镜传动系统，采用四级传动方式，它包括减速机1、电机2、输入轴3、齿轮副4和输出轴5，减速机1内包括三级传动组，此三级传动组包括第一级传动——蜗轮蜗杆传动，第二级传动——中间级齿轮啮合传动，第三级传动——末级齿轮啮合传动，蜗轮蜗杆传动通过齿轮轴将动力传递给中间级齿轮啮合传动，中间级齿轮啮合传动通过齿轮轴将动力传递给末级齿轮啮合传动，末级齿轮啮合传动通过输入轴3将动力传递给齿轮副4。其中，蜗轮蜗杆传动包括相互啮合的蜗轮12和蜗杆11，中间级齿轮啮合传动包括相互啮合的中间级啮合主动轮14和中间级啮合从动轮15，末级齿轮啮合传动包括相互啮合的末级啮合主动轮17和末级啮合从动轮18，齿轮副4包括相啮合的主动轮41和从动轮42，蜗杆11与电机2连接，蜗轮12与蜗杆11啮合传动，蜗轮12通过第一齿轮轴13与中间级啮合主动轮14固定连接（第一齿轮轴13的一端固定在蜗轮12的轴向上，另一端固定在中间级啮合主动轮14的轴向上），中间级啮合从动轮15通过第二齿轮轴16与末级啮合主动轮17固定连接（第二齿轮轴16的一端固定在中间级啮合从动轮15的轴向上，另一端固定在末级啮合主动轮17的轴向上），末级啮合从动轮18输出轴5的一端固定连接在末级啮合从动轮18的轴向上，另一端固定连接在齿轮副4的主动轮41的轴向上，齿轮副4的从动轮42固定连接在输出轴5上。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (13)

1.一种可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，包括减速机、电机、输入轴、齿轮副和输出轴，所述减速机内包括一传动组，所述传动组的第一级传动为蜗轮蜗杆传动，所述输入轴安装在所述减速机上并与所述传动组传动连接，所述电机与所述传动组连接可带动所述输入轴转动，所述输入轴与输出轴通过齿轮副啮合传动连接；还包括至少一消隙弹性件，所述消隙弹性件与所述输入轴或/和输出轴连接，可消除所述齿轮副间的间隙。

2.如权利要求1所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述齿轮副包括一主动轮和一从动轮，所述主动轮固定或连接于所述输入轴，所述从动轮固定或连接于所述输出轴，所述主动轮与所述从动轮啮合传动，从而带动输出轴转动。

3.如权利要求2所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述输入轴与所述输出轴之间设置一消隙弹性件，所述消隙弹性件分别与所述输入轴和输出轴弹性连接，所述主动轮与从动轮沿径向压紧啮合以消除齿轮间隙。

4.如权利要求3所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述主动轮与从动轮可为直齿轮、斜齿轮或锥齿轮。

5.如权利要求3所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述消隙弹性件包括消隙拉簧，所述消隙拉簧分别与所述输入轴和输出轴弹性连接。

6.如权利要求2所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述输入轴上或/和输出轴上套设一消隙弹性体，所述主动轮与从动轮沿轴向压紧啮合以消除齿轮间隙。

7.如权利要求6所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述主动轮与从动轮可为斜齿轮或锥齿轮。

8.如权利要求6所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述消隙弹性件包括至少一消隙弹簧，所述消隙弹簧套设在所述输入轴上或/和输出轴上。

9.如权利要求1所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述减速机内包括一级传动，此传动为蜗轮蜗杆传动，所述蜗轮蜗杆传动包括一蜗轮和一蜗杆，所述蜗杆与所述电机连接，所述蜗轮与所述输入轴固定连接，所述蜗杆与所述蜗轮啮合传动。

10.如权利要求1所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述减速机内包括若干级传动，若干级传动包括第一级传动和末级传动，所述第一级传动为蜗轮蜗杆传动，所述末级传动为末级齿轮啮合传动，所述蜗轮蜗杆传动包括一蜗轮和一蜗杆，所述蜗杆与所述电机连接，所述蜗轮与所述蜗杆啮合传动，所述蜗轮与所述末级齿轮啮合传动传动连接，所述末级齿轮传动与所述输入轴传动连接。

11.如权利要求10所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，若干级传动还包括至少一中间级齿轮啮合传动，所述中间级齿轮啮合传动传动连接在所述蜗轮蜗杆传动和末级齿轮啮合传动之间。

12.如权利要求11所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述涡轮蜗杆传动与中间级齿轮啮合传动之间、两中间级齿轮啮合传动之间、中间级齿轮啮合传动与末级齿轮啮合传动之间均通过齿轮轴传动连接，末级齿轮啮合传动与齿轮副通过输入轴传动连接。

13.如权利要求1所述的可提高传动精度的定日镜传动系统，其特征在于，所述减速机、电机、输入轴、齿轮副和输出轴均设置在一防护机箱内，所述防护机箱上固定设置一固定安装件，所述输出轴嵌设在所述固定安装件上，所述消隙弹性件连接于所述固定安装件与所述减速机的机箱上。

Images