CN103032524B - 风力发电机摆线偏航齿轮箱 - Google Patents

风力发电机摆线偏航齿轮箱 Download PDF

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本发明涉及风电偏航减速技术领域,一种风力发电机摆线偏航齿轮箱,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;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

风力发电机摆线偏航齿轮箱
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电偏航减速技术领域,系发明申请“风力发电三片摆线偏航减速器”(201010174547.5)的改进,一种风力发电机摆线偏航齿轮箱。
【背景技术】
[0002] 七、八十米高空的偏航齿轮箱必需具有高过载力、高可靠性。郑州机械研宄所《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。”背景技术主要是四级行星结构:
[0003] ①南京高速齿轮公司“风力发电偏航齿轮箱”ZL200410064930 ;
[0004] ②重庆齿轮公司“风力发电偏航减速齿轮箱”200620111262 ;
[0005] ③泰隆集团“风力发电偏航减速装置” 200910034525 ;
[0006] ④银川威力减速机公司“大功率风力发电偏航减速器”20112065216 ;
[0007] ⑤天津减速机公司“用于风力发电偏航减速机” 200820075290 ;
[0008] ⑥华锐风电科技公司“风力发电偏航减速齿轮箱”(200820014549)(五级)。主要存在冋题:
[0009] (I)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;
[0010] (2)仅有三只行星轮,显然过载能力不会太高;
[0011] (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。
[0012] 此外还有下列技术:
[0013] (I)天津减速机公司“用于风力发电偏航减速机”200320111939.2系摆线+ 二级行星结构,缺点是:效率降低了 2个百分点、高速级摆线双支点针销结构,因而过载力低、可靠性差;
[0014] (2)重庆大学“一种二级包络…”200920127322.7为摆线+摆线结构,缺点是:效率降低了 4个百分点,输出轴两只置于端盘与内摆线轮之间轴承要比常规大出2-3个型号,价很尚;
[0015] (3) “风力发电三片摆线偏航减速器”(201010174547.5)系摆线+三摆线结构,缺点是:
[0016] ①“摆线+三摆线”结构使效率降低4个百分点,三片轮相位差120°无法实现动平衡;
[0017] ②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;
[0018] ③滚子轴承径向间隙大,摆线轮平动时产生咔哒、咔哒微振动,久之出现冲击,导致偏心轴承损坏减速器出现故障。
【发明内容】
[0019] 本发明是“风力发电三片摆线偏航减速器”(201010174547.5)改进发明,转用了其中的带均载环W输出机构及针销半埋齿结构,目的提供一种高可靠性、过载能力大、轴向短、维修方便、成本低及效率与四级行星相同的风力发电机摆线偏航齿轮箱。
[0020] 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:
[0021] (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;
[0022] (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;
[0023] (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;
[0024] (D)转用工业机器人减速器半埋齿结构(见于朱孝录《齿轮传动设计手册》828页),由于针销承受很高弯曲力,永不断齿,因而具有过载能力强、高可靠性优点。
[0025]【有益效果】
[0026] 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:
[0027] (I)单级减速比可高达143,结构紧凑、维修方便、轴向尺寸短;
[0028] (2)摆线轮齿及半埋销不会断,因而比仅有三只行星轮NGW传动承载能力大,可靠性尚;
[0029] (3)重量轻、制造成本低45-55%。
[0030] 每一风场变桨齿轮箱价值(132X5万/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 X 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】
[0031] 图1.本发明实施例结构示意图【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本发明详加描述:
[0033] 参照图1.一种风力发电机摆线偏航齿轮箱,由行星部件串联摆线部件组成,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,所述的前机座19内孔端面上顺次联接内齿轮N、端盖26,所述的输入轴25用轴承支承在端盖26内孔,太阳轮W联接在输入轴25轴伸端,所述的行星架轴4两侧分别用轴承23、24支承在输出轴3与前机座19内孔,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、针齿壳22、针销27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、柱套8、13及第一、二均载环11、17,所述输出轴3用轴承2支承在机座I内孔,所述的机座1、针齿壳22及前机座19顺次联接一体,所述的第一均载环11置于摆线轮之间,第二均载环17装在柱销16端部并用轴承18支承在前机座19内侧凸缘外圆上,柱销为简支结构,其特征在于:
[0034] (A)所述摆线轮组件为摆线轮圈10、21用骑缝销分别联接铸铁轮辐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,所述摆线轮圈10、21分别为两侧等厚摆线轮圈10与中间摆线轮圈21,所述中间摆线轮圈21厚度为两侧等厚摆线轮圈10两倍,中间摆线轮圈21与两侧摆线轮圈10相位差180°,能实现动平衡因而使传动更平稳;
[0035] (B)所述行星架轴4上装有偏心轴承,所述偏心轴承包括第一、二圆锥滚子轴承6、15及内孔分别紧配第一、二偏心套5、12,所述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;
[0036] (C)所述第一、二铸铁轮辐7、20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;
[0037] (D)所述针销27半埋在针齿壳22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偏航齿轮箱,由行星部件串联摆线部件组成,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),所述的前机座(19)内孔端面上顺次联接内齿轮(N)、端盖(26),所述的输入轴(25)用轴承支承在端盖(26)内孔,太阳轮(W)联接在输入轴(25)轴伸端,所述的行星架轴(4)两侧分别用轴承(23、24)支承在输出轴(3)与前机座(19)内孔,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、针齿壳(22)、针销(27)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)、柱套(8、13)及第一、二均载环(11、17),所述输出轴(3)用轴承(2)支承在机座(I)内孔,所述的机座(1)、针齿壳(22)及前机座(19)顺次联接一体,所述的第一均载环(11)置于摆线轮之间,第二均载环(17)装在柱销(16)端部并用轴承(18)支承在前机座(19)内侧凸缘外圆上,柱销为简支结构,其特征在于: (A)所述摆线轮组件为摆线轮圈(10、21)用骑缝销分别联接铸铁轮辐(7、20)的组装件,所述摆线轮圈(10、21)分别为两侧等厚摆线轮圈(10)与中间摆线轮圈(21),所述中间摆线轮圈(21)厚度为两侧等厚摆线轮圈(10)两倍,中间摆线轮圈(21)与两侧摆线轮圈(10)相位差180° ; (B)所述行星架轴(4)上装有偏心轴承,所述偏心轴承包括第一、二圆锥滚子轴承(6、15)及内孔分别紧配第一、二偏心套(5、12),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)均布的销孔中分别滑配第一、二耐磨圈(9、14); (D)所述针销(27)半埋在针齿壳(22)中。
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