CN103032263B - 风力发电机内摆线偏航齿轮箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风电偏航减速技术领域，一种风力发电机内摆线偏航齿轮箱，包括机座、输入轴、摆线轮组件、偏心轴承、前机座及输出机构，输出机构包括输出轴、柱销、柱套及均载环，机座、内摆线齿圈及前机座顺次联接一体，其特征在于：摆线组件为摆线轮圈与铸铁轮辐组装件，中间轮厚为两侧等厚轮两倍，中间轮与两侧轮相位差180°；偏心轴承包括圆锥滚子轴承与偏心套，圆锥滚子轴承是两只背靠背的轴承组；铸铁轮辐销孔中滑配耐磨圈。有益效果：单级减速比可高达143，结构紧凑、重量轻、维修方便、轴向尺寸短；摆线轮齿不会断，因而比仅有三只行星轮NGW传动承载能力大；现有摆线价格不到行星减速器的一半，因而制造成本低45-55％。
Description
【技术领域】
本发明涉及风电偏航减速技术领域，系发明申请“风力发电三片双摆线偏航减速器”(201010174525.9)的改进，一种风力发电机内摆线偏航齿轮箱。
【背景技术】
七、八十米高空的偏航齿轮箱必需具有高过载力、高可靠性。郑州机械研究所《风力发电及风电齿轮箱概述》指出：“有的风场齿轮箱损坏率高达40-50％，这是因为在频繁受到风载变化冲击情况下，微动磨损造成齿轮早期点蚀超过设计预期。”背景技术主要为四级行星结构：
①南高齿“风力发电偏航齿轮箱”ZL200410064930；
②重齿“风力发电偏航减速齿轮箱”200620111262；
③泰隆“风力发电偏航减速装置”200910034525；
④银川威力“大功率风力发电偏航减速器”20112065216；
⑤天津减速机公司“用于风力发电偏航减速机”200820075290；
⑥华锐公司“风力发电偏航减速齿轮箱”(200820014549)(五级行星)；
主要存在问题：
①现有齿轮箱安全系数较低，承受疲劳载荷时易早期点蚀。此外滚齿、热处理及磨齿应力集中点齿根处易出现微细裂纹，不具高可靠性；
②三只行星轮，过载能力不高；
③四级行星减速使轴向尺寸很长、结构很复杂、维修很不便、价格很高。
此外还有下列技术：
(1)摆线+二级行星：天津减速机公司“用于风力发电偏航减速机”200320111939.2缺点是：效率降低了2个百分点、高速级摆线双支点针销弯曲强度低，因而过载能力低、可靠性差；
(2)摆线+摆线：“一种二级包络…”200920127322.7，缺点是：效率降低了4个百分点，此外输出轴两只置于左、右端盘与内摆线轮之间轴承要比常规大出2-3个型号，价很高。
(3)“风力发电三片双摆线偏航减速器”(20101017454525.9)系“摆线+三片双摆线”结构，主要缺点：①“摆线+三片双摆线”结构使效率降低4个百分点，三摆线轮相位差120°无法实现动平衡而会影响减速器使用寿命；
②圆柱滚子轴承径向间隙大，摆线轮平动时产生咔哒、咔哒微小振动，久之出现冲击，导 致偏心轴承损坏减速器出现故障；
③销孔磨床静平衡调整麻烦，销孔精度不稳定而会影响减速器使用寿命。
【发明内容】
本发明是“风力发电三片双摆线偏航减速器”(20101017454525.9)改进发明，转用了其中的带均载环W输出机构，目的提供一种高可靠性、过载能力大、轴向短、维修方便、成本低及效率与三级行星相近的风力发电机摆线偏航齿轮箱。
为实现高可靠性、过载能力大、轴向短、维修方便、成本低，采用如下改进技术方案：
(A)三片摆线轮中，中间轮厚度为两侧等厚轮两倍，二者相位错开180°，能实现动平衡；
(B)采用背对背圆锥滚子偏心轴承，径向间隙调到近于零，消除了摆线轮平动时产生振动；
(C)采用摆线轮圈磨齿后与铸铁轮辐精加工件组装结构，其中铸铁轮辐均布销孔可在立式加工中心采用精镗而获得足够高精度，加工效率极高。为提高低硬度销孔表面的使用寿命，销孔中滑配耐磨圈，如：摆线中的外协件高硬度柱套、粉末冶金轴承等等。传统摆线轮均布销孔必需在销孔专用磨床上磨削，由于此时摆线轮处于大偏心位置，而销孔又小必需调整到很高的静平衡才能获得设计要求，加工效率极低，且需配置各种规格的销孔专用磨床；
(D)转用双摆线传动：双摆线的啮合特点是互为包络线的摆线等距线齿轮作为共轭曲线齿轮机构。优点：(1)内摆线齿圈取代针轮，结构简单、另件少；(2)单级减速比很大，据称可达200(《没有针轮的摆线变速机》机械传动2006.04)；(3)内摆线齿圈与外齿摆线轮为纯滚动、完全润滑状态啮合，因此在输入功率相同情况下，可将减速器的体积降低1-2个等级。
【有益效果】
比照发明专利“风力发电机偏航齿轮箱”(ZL200410064930.X)其创造性体现在：
(1)单级减速比可高达143，结构紧凑、重量轻、维修方便、轴向尺寸短；
(2)摆线轮齿无应力集中点，不会断齿，因而比仅有三只行星轮NGW传动承载能力大；
(3)制造成本低45-55％。
每一风场变桨齿轮箱价值(132×5万/台)660万元，因而可节省330万元，用此330万的利息足以支付风场7-8名员工工资。据中国风能协会公布，2010年新增风电装机容量为189GW，相当于380个(33×1.5MW)风场，偏航齿轮箱价值25个亿，因而可节省12.5个亿，大大超出中国三大风电齿轮公司利润总和。
【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1.一种风力发电机内摆线偏航齿轮箱，由行星部件串联内摆线部件组成，其中行星部件包括输入轴25、太阳轮W、行星轮G、内齿轮N、行星架轴4、端盖26及前机座19，所述前机座19内孔端面上顺次联接内齿轮N及端盖26，所述输入轴25用轴承支承在端盖26内孔，所述太阳轮W联接在输入轴25轴伸端，所述行星架轴4两侧用第一、二轴承23、24分别支承在输出轴3与前机座19内孔，所述内摆线部件包括机座1、摆线轮组件、装在行星架轴4上的偏心轴承、内摆线齿圈22及销轴式输出机构，所述销轴式输出机构包括输出轴3、柱销16、第一、二柱套8、13及第一、二均载环11、17，所述输出轴3用第三轴承2支承在机座1内孔，所述机座1、内摆线齿圈22及前机座19顺次联接一体，所述第一均载环11置于摆线轮之间，第二均载环17装在柱销16端部并用第四轴承18支承在前机座19内侧凸缘外圆上，柱销为简支结构，从而将悬臂柱销变为简支结构，提高了柱销的弯曲能力所述前机座19上联接电机D，其特征在于：
(A)所述摆线轮组件为第一、二摆线轮圈10、21用骑缝销分别联接第一、二铸铁轮辐7、20的组装件，铸铁轮辐均布销孔可在立式加工中心采用精镗较传统销孔在专用磨床上磨削精度高、加工效率更高，所述第二摆线轮圈21厚度为两侧等厚第一摆线轮圈10两倍，所述第二摆线轮圈21与第一摆线轮圈10相位差180°，能实现动平衡因而使传动更平稳；
(B)所述装在行星架轴4上的偏心轴承包括两侧偏心轴承与中间偏心轴承，所述两侧偏心轴承由第一圆锥滚子轴承6内孔紧配第一偏心套5而成，所述中间偏心轴承由第二圆锥滚子轴承15内孔紧配第二偏心套12而成，所述圆锥滚子轴承是两只背靠背的轴承组；
(C)所述第一、二铸铁轮辐7、20上均布的销孔中分别滑配第一、二耐磨圈9、14，如：摆线中的外协件高硬度柱套、粉末冶金轴承等等，理论计算结果表明，由于耐磨圈与销孔的当量半径很小，而使耐磨圈与销孔的之间的接触应力仅为许用接触应力的二十分之一，故而低硬度销孔不会过早磨损，所述铸铁轮辐材质为球墨铸铁或高强度灰口铸铁，这是因为球墨铸铁或灰口铸铁具有良好的机加工工艺性能、吸振、低噪音及铸造性能好。
Claims (1)
1.一种风力发电机内摆线偏航齿轮箱，由行星部件串联内摆线部件组成，其中行星部件包括输入轴(25)、太阳轮(W)、行星轮(G)、内齿轮(N)、行星架轴(4)、端盖(26)及前机座(19)，所述前机座(19)内孔端面上顺次联接内齿轮(N)及端盖(26)，所述输入轴(25)用轴承支承在端盖(26)内孔，所述太阳轮(W)联接在输入轴(25)轴伸端，所述行星架轴(4)两侧用第一、二轴承(23、24)分别支承在输出轴(3)与前机座(19)内孔，所述内摆线部件包括机座(1)、摆线轮组件、装在行星架轴(4)上的偏心轴承、内摆线齿圈(22)及销轴式输出机构，所述销轴式输出机构包括输出轴(3)、柱销(16)、第一、二柱套(8、13)及第一、二均载环(11、17)，所述输出轴(3)用第三轴承(2)支承在机座(1)内孔，所述机座(1)、内摆线齿圈(22)及前机座(19)顺次联接一体，所述第一均载环(11)置于摆线轮之间，第二均载环(17)装在柱销(16)端部并用第四轴承(18)支承在前机座(19)内侧凸缘外圆上，柱销为简支结构，所述前机座(19)上联接电机(D)，其特征在于：
(A)所述摆线轮组件为第一、二摆线轮圈(10、21)用骑缝销分别联接第一、二铸铁轮辐(7、20)的组装件，所述第二摆线轮圈(21)厚度为两侧等厚第一摆线轮圈(10)两倍，所述第二摆线轮圈(21)与第一摆线轮圈(10)相位差180°；
(B)所述装在行星架轴(4)上的偏心轴承包括两侧偏心轴承与中间偏心轴承，所述两侧偏心轴承由第一圆锥滚子轴承(6)内孔紧配第一偏心套(5)而成，所述中间偏心轴承由第二圆锥滚子轴承(15)内孔紧配第二偏心套(12)而成，所述圆锥滚子轴承是两只背靠背的轴承组；
(C)所述第一、二铸铁轮辐(7、20)上均布的销孔中分别滑配第一、二耐磨圈(9、14)。
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