CN103032522A - 风力发电机摆线变桨齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风电变桨减速技术领域，一种风力发电机摆线变桨齿轮箱，包括机座、输入轴、摆线轮组件、偏心轴承、针齿壳、针销、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、针齿壳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，中间轮厚为两侧两倍，中间轮与两侧相位差180°；偏心轴承包括两只背靠背圆锥滚子轴承与偏心套；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；摆线轮齿及半埋针销不会断，因而比仅有三只行星轮NGW传动承载能力大；摆线价格不到行星的一半，因而制造成本低45-55％。

Description

风力发电机摆线变桨齿轮箱

【技术领域】本发明涉及风电变桨减速技术领域，是“风力发电三片摆线单级变桨减速器”(201010174471.6)改进发明，一种风力发电机摆线变桨齿轮箱。

【背景技术】装在七、八十米高空的变桨齿轮箱必需高过载力、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％，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。”背景技术主要为三级行星结构：

①南京高速齿轮公司“风力发电机变桨齿轮箱”(ZL200410064931)；

②重庆齿轮箱公司“风力发电变桨减速齿轮箱”(200720188097)；

③天津减速机公司“用于风力发电的变桨齿轮减速机”(200720125070)；

④杭州前进风电公司“风力发电变桨减速齿轮箱”(200920116858)；

⑤泰隆集团“风力发电变桨减速装置”(200910034380)。存在问题：

(1)现有齿轮箱安全系数较低，如BJJSQ1500A型第三级行星轮：S_H＝1.21、SF＝1.37，因而承受疲劳载荷时造成早期点蚀。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，因而不具高可靠性；(2)三只行星轮，过载能力不高；(3)轴向尺寸长、结构复杂、价格高；

此外还有“风力发电三片摆线单级变桨减速器”(201010174471.6)，其主要缺点是：

(1)三摆线轮相位差120°无法实现动平衡而不能用于输入转速高于1700rpm变桨减速器；

(2)圆柱滚子偏心轴承径向间隙大，摆线轮平动时产生咔哒、咔哒微小振动，因而不适用于输入高于1700rpm场合而不适用于变桨减速器；

(3)销孔磨床静平衡调整很麻烦，销孔磨削精度关系传动平稳、噪音和使用寿命。

【发明内容】本发明系“风力发电三片摆线单级变桨减速器”的改进，目的提供一种高可靠性、过载力大、轴向短、维修方便、成本低及效率与三级行星相当的风力发电机摆线变桨齿轮箱。

【技术方案】下述技术方案能使本发明能应用于输入转速1700最高达3000转的变桨齿轮箱：

(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；样机测试证实，采用了技术方案(A)与(B)后，输入3000rpm时运行正常。

(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；

【有益效果】比照发明专利“风力发电机变桨齿轮箱”(ZL200410064931.4)其创造性体现在：

(1)摆线轮齿及半埋针销不会断，因而比仅有三只行星轮NGW承载能力大，可靠性高；

(2)结构简单紧凑、重量轻、维修方便、轴向尺寸短、单级减速比可高达143-179；

(3)制造成本低45-55％。每一风场变桨齿轮箱价值(99×4万/台)396万元，因而可节省200万元，用此200万的利息足以支付风场4-5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，变桨齿轮箱价值15个亿，因而可节省7.5个亿，相当于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1.一种风力发电机摆线变桨齿轮箱，包括机座(1)、输入轴(4)、摆线轮组件、偏心轴承、针齿壳(17)、针销(20)、前机座(24)及销轴式输出机构，所述销轴式输出机构包括输出轴(2)、柱销(13)、柱套(7、9)及均载环(8、14)，所述输出轴(2)用轴承(3)支承在机座(1)内孔，所述的机座(1)、针齿壳(17)及前机座(24)顺次联接一体，所述输入轴(4)两侧用轴承分别支承在输出轴(2)与前机座(24)内孔，所述第一均载环(8)置于摆线轮之间，第二均载环(14)装在柱销(13)端部并用轴承(23)支承在前机座(24)内侧凸缘外圆上，柱销为简支结构，提高了柱销的弯曲能力，其特征在于：

(A)所述摆线组件为摆线轮圈(16、18)用骑缝销(21)分别联接铸铁轮辐(15、19)的组装件，铸铁轮辐上均布的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，所述中间摆线轮圈(18)厚度为两侧等厚摆线轮圈(16)两倍，中间摆线轮圈(18)与两侧摆线轮圈(16)相位差180°，能实现动平衡因而较大程度上提高输入转速；

(B)所述装在输入轴(4)上偏心轴承中，圆锥滚子轴承(6、12)内孔分别紧配偏心套(5、11)，所述的圆锥滚子轴承是两只背靠背的轴承组，装配时将径向间隙控制到近于零；

(C)所述铸铁轮辐(15、19)上均布的销孔中分别滑配耐磨圈(22、10)，如：摆线中的柱套、粉末冶金轴承等，理论计算表明，由于耐磨圈与销孔的当量半径很小，而使二者之间接触应力仅为许用的二十分之一，故而销孔不会过早磨损，所述轮辐材质为球墨铸铁或高强度灰口铸铁，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。

(D)所述针销(20)半埋在针齿壳(17)中，称为半埋齿结构(见于朱孝录《齿轮传动设计手册》828页)，使针销能承受很高弯曲力。

Claims (1)

1.一种风力发电机摆线变桨齿轮箱，包括机座(1)、输入轴(4)、摆线轮组件、偏心轴承、针齿壳(17)、针销(20)、前机座(24)及销轴式输出机构，所述销轴式输出机构包括输出轴(2)、柱销(13)、柱套(7、9)及均载环(8、14)，所述输出轴(2)用轴承(3)支承在机座(1)内孔，所述机座(1)、针齿壳(17)及前机座(24)顺次联接一体，所述输入轴(4)两侧用轴承分别支承在输出轴(2)与前机座(24)内孔，所述第一均载环(8)置于摆线轮之间，第二均载环(14)装在柱销(13)端部并用轴承(23)支承在前机座(24)内侧凸缘外圆上，柱销为简支结构，其特征在于：

(A)所述摆线组件为摆线轮圈(16、18)用骑缝销(21)分别联接铸铁轮辐(15、19)的组装件，所述中间摆线轮圈(18)厚度为两侧等厚摆线轮圈(16)两倍，中间摆线轮圈(18)与两侧摆线轮圈(16)相位差180°；

(B)所述装在输入轴(4)上偏心轴承中，圆锥滚子轴承(6、12)内孔分别紧配偏心套(5、11)，所述的圆锥滚子轴承是两只背靠背的轴承组；

(C)所述铸铁轮辐(15、19)上均布的销孔中分别滑配耐磨圈(22、10)；

(D)所述针销(20)半埋在针齿壳(17)中。

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