CN104956076A - 风力设备传动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力设备传动机构(1)，其包括至少一个齿轮(2)，所述齿轮支承在轴(5)上，其中，在齿轮(2)和轴(5)之间设置有包括滑动轴承(4)的支承部位，并且在轴(5)中构成有用于供应润滑剂至滑动轴承(4)的空隙。在滑动轴承(4)的贴靠面的区域内在齿轮(2)上在齿轮中构成有槽(18)或在滑动轴承(4)之间构成有间隙(7)，所述槽或空隙通过至少一个连接通道(16)与环境大气连接。

Description

风力设备传动机构
技术领域
本发明涉及一种风力设备传动机构，其包括至少一个齿轮，所述齿轮支承在轴上，其中，在齿轮和轴之间设置有包括一个滑动轴承的支承部位，并且在轴中构成有用于供应润滑剂至滑动轴承的空隙。此外，本发明涉及一种风力设备传动机构，其包括至少一个齿轮，所述齿轮支承在轴上，其中，在齿轮和轴之间设置有包括多个滑动轴承的支承部位，这些滑动轴承沿轴向方向在构成间隙的情况下彼此间隔开距离，并且在轴中构成有用于供应润滑剂至滑动轴承的空隙。
背景技术
在风力设备中使用传动机构，用以将风力转子的相对缓慢的旋转运动变换成更高的转速，以便借此运行用于发生电流的发电机。在这些传动机构中大部分使用滚动轴承，因为对滑动轴承的润滑剂供给基于传动机构的大尺寸和在该区域中的低转速是有问题的。尤其是在起动阶段中，润滑剂只不足地输送至支承部位。
在EP 2 284 420 B1中说明了用在风力设备中的不同的传动机构类型或传动机构构成方案。此外，在该文献的[0002]至[0013]段也说明了对用于传动轴或轴的各个支承的要求和用于传动轴或轴的各个支承的与此关联的问题。因此，在这里为了避免对此重复而参阅所述文献。
然而在现有技术中已经说明了用于风力设备的传动机构的滑动轴承解决方案。
这样例如由EP 2 383 480 A1已知一种用于风力设备的行星齿轮传动机构。所述行星齿轮传动机构至少具有一个太阳轮、一个齿圈和一个行星架，多个行星齿轮支承在所述行星架中。为了支承行星齿轮而设有多个径向滑动轴承，所述径向滑动轴承分别具有一个由滑动轴承材料制成的套筒，并且所述径向滑动轴承作为内圈紧固在行星齿轮轴上或者作为外圈装配在行星齿轮的孔中，其中，所属的轴承外圈或轴承内圈通过行星齿轮的孔或者通过行星齿轮轴形成。此外设有多个用于支承行星齿轮的轴向滑动轴承，所述轴向滑动轴承分别具有一个由滑动轴承材料制成的第一轴承元件，所述第一轴承元件在行星架侧部和行星齿轮的端侧之间的接触面上施加到行星架侧部上或者到行星齿轮的端侧上，其中，所属的第二轴承元件通过行星齿轮的端侧或者通过行星架侧部形成。
为了润滑滑动轴承，在该文献中说明了三种不同的可能性。
1.用于传动机构的受载荷的运行的压力润滑。滑动轴承通过行星齿轮轴的压力油供给。在此，压力油供应在轴承的负载区的最大值之前大约90°进行。
2.用于传动机构的无负载的运行的浸油润滑。滑动轴承通过行星齿轮轴中的贮油器被供给油。贮油器通过将行星齿轮轴浸入油底壳中而被填充油并且将所述油进一步引导到滑动轴承上。油供给在轴承的负载区的最大值之前大约110°进行。通过压力润滑和浸油润滑的液压连接保证油的流出。
3.用于传动机构的无负载的运行的储油。径向滑动轴承配备有在行星齿轮的端侧上的蓄油边缘，从而总是有确定的油量保留在径向滑动轴承中。借此确保了在无负载的状态下对径向滑动轴承的润滑。
为了轴向和/或径向滑动轴承的压力润滑，可以设有油分配环，所述油分配环沿径向包围太阳轮轴并且具有至传动机构壳体中的油供应通道的连接，其中，至少一个油分配通道设置在行星架中，所述油分配通道与油分配环连接并且结束在用于行星齿轮轴承的润滑位置上。在此可以在各行星齿轮轴中分别设有两个从一个平行于行星齿轮轴的油分配通道区段出发的径向延伸的孔，并且各套筒分别具有两个润滑材料收集装置，在所述润滑材料收集装置之间分别构成一个环绕的润滑材料供给槽。
为了轴向和/或径向滑动轴承的浸油润滑，可以在各行星齿轮轴中分别设置一个孔，所述孔形成通过将相应的行星齿轮轴浸入油底壳中而可填充的贮油器。在此可以在各行星齿轮轴中分别设有一个从贮油器出发的径向延伸的孔，所述孔在套筒上结束。此外，所述套筒可以分别在从贮油器出发的孔结束所在的区域中具有一个润滑材料收集装置，所述润滑材料收集装置通过套筒上的空隙形成。
由AT 509 624 B1已知一种包括多个行星齿轮的用于风力设备的行星齿轮传动机构，所述行星齿轮分别通过一个轴承元件支承在轴上，其中，轴承元件是多层滑动轴承。尤其是为每个行星齿轮设有两个彼此间隔开距离的轴承套筒。
在穿过传动齿轮的轴中，为了供应和为了导出用于轴承元件的润滑剂可以设置有至少一个通道和/或至少一个孔。通过利用新鲜油供应直接到润滑间隙中而到主负载区的区域中的有针对性的油引导并且通过有针对性的导出，尽管存在高的负载和混合摩擦含量，避免在传动机构运行期间较小的温度上升。通过将润滑油通过能力优化到最小值――所述轴承是没有静液辅助的动液运行的滑动轴承――可以平衡润滑油的供应压力和供应量以及滚动轴承解决方案的损耗功率，所述滚动轴承解决方案通常关于损耗功率相对于滑动轴承解决方案提供明显的优点。
发明内容
本发明的任务是，改善用于风力设备传动机构的滑动轴承的润滑剂供应。
该任务在开头所述的风力设备传动机构中如下解决，即，在滑动轴承在齿轮上的贴靠面的区域内在齿轮中构成有槽并且所述槽通过至少一个连接通道与环境大气连接。此外，该任务在开头所述的风力设备传动机构中如下解决，即，所述间隙通过至少一个连接通道与环境大气连接。
在此有利的是，通过将槽或间隙连接到环境大气、即环境压力，实现供应的润滑剂在所述一个或多个支承部位中的更好的分布。通过所述槽或间隙与环境压力处于连接中，在――沿轴向方向看――非常宽的轴承中减少节流作用和由此造成的较小的油流量，由此可以提高通过支承部位的润滑剂的体积流。相比于在这样的传动机构中的滑动轴承润滑的由AT 509 624 B1已知的解决方案，降低抵抗润滑剂的形成的背压。该背压可以引起润滑剂可能只更多地通过(相应的)滑动轴承的端侧排出。结果，支承可能基于润滑剂的减少的体积流而过热，由此最终可能造成轴承损坏。这在按照本发明的风力设备传动机构中被有效地阻止。通过减少节流作用进一步可能的是，在对于每个支承部位包括多个并排设置的滑动轴承的实施变型方案中仅设置一个润滑剂供应装置，由此可以进一步简化润滑剂供给系统。
按照风力设备传动机构的一种实施方案设定，槽或间隙至环境大气的连接通道构成在齿轮中。借此实现，在连接通道与齿轮一起旋转之后，仅间隙的相应区域直接与该连接通道处于连接中，并且更确切地说是在连接通道扫过该区域的时刻。借此，在减少间隙的节流作用方面更好的协调是可能的，其方式为，其通过连接通道的开口的大小――和必要时每个齿轮的连接通道的数量――是可能的。
然而在本发明的所述优选的实施方案中设定，连接通道构成在轴中，其中，必要时在齿轮中可以附加地设有连接通道。通过将连接通道嵌入轴中，一方面实现用于支承部位的供油系统的更简单的更紧凑的构造。但另一方面借此也避免通过连接通道对齿轮的削弱。
在此，所述轴本身可以至少部分地实施为空心轴，由此能够简化用于支承部位的供油系统的制造。
在本发明的范围中，空心轴是指如下轴，所述轴沿其纵向中轴线具有孔。“至少部分地”在此指的是，所述孔可以实施为盲孔。
也有利的是，在每个滑动轴承的区域中设置有至少一个用于供应润滑剂的空隙。因此，一个支承部位不通过另一支承部位被供给润滑剂。换句话说，齿轮的支承借此分成至少两个从润滑剂流的观点单独起作用的支承部位。这在包括仅一个滑动轴承的实施方案中也适合，因为在该情况下所述两个支承部位可以看作滑动轴承的两个处于槽旁边的区域。借此可达到对支承部位的更好的润滑剂供给，由此可以改善润滑剂本身的冷却作用，其中，槽或间隙到环境压力的连接关于润滑剂的体积流改善地作用。
进一步有利的是，通过在轴中的连接通道，至少一部分润滑剂能从滑动轴承区域中导出，因为借此简化用于润滑剂导出的在结构上的花费。
在风力设备传动机构的优选的实施形式中可以设定，支承部位沿轴向方向的宽度与轴沿径向方向的直径的比例最大为2。由此实现，润滑剂的体积流量可以限制为可预定的最大值。换句话说，可以借此避免通过支承部位的润滑剂的过高的体积流量。
按照所述风力设备传动机构的其他的实施方案可以设定，槽或间隙沿轴向方向的宽度选自一个滑动轴承沿轴向方向的宽度的5％至90％的范围，和/或槽或间隙沿径向方向的高度选自滑动轴承的壁厚的5％至100％的范围，由此，支承部位的冷却可以通过润滑剂简单地与风力设备传动机构的预定的尺寸确定适配。
附图说明
为了更好地理解本发明，借助后续附图对其进一步解释。
以示意性简化的图示出：
图1示出风力设备传动机构的局部的横截面；
图2示出风力设备传动机构的一种实施方案的局部的横截面。
具体实施方式
首先要指出，在不同描述的实施形式中相同部件设有相同的附图标记或相同的构件名称，其中，在整个说明书中包含的公开内容可以按意义转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件上。同样，在说明书中选择的位置说明例如上、下、侧面等参照直接描述的以及所示的附图并且在位置改变时按意义可转用到新的位置。
图1示出风力设备传动机构1的局部的横截面。风力设备传动机构1尤其是以(单级的)行星齿轮传动机构的形式构成。
如已知的，风力设备具有塔，在所述塔的上端部上设置有吊舱，转子连同转子叶片支承在所述吊舱中。该转子通过传动机构与同样处于吊舱中的发电机作用连接，其中，通过所述传动机构，转子的低的转速转换为发电机转子的更高的转速。因为风力设备的这样的实施方式属于现有技术，所以在这里为此参阅有关的技术文件。
风力设备传动机构1具有至少一个齿轮2。该齿轮2在风力设备传动机构1中啮合嵌接地设置在第二和第三齿轮(两者未示出)之间。为此，所述至少一个齿轮2具有外圆柱齿部3。
在风力设备传动机构1作为行星齿轮传动机构、尤其是作为风力设备的主传动机构的实施形式中，第二齿轮实施为包括圆柱齿部的太阳轮，所述太阳轮与通至发电机转子的轴不可相对旋转地连接。太阳轮通常被多个齿轮2、行星齿轮、例如两个、优选三个或四个齿轮、行星齿轮包围。
第三齿轮实施为齿圈，所述齿圈沿径向方向包围所述至少一个齿轮2或多个齿轮2并且所述齿圈在内表面上同样至少部分地具有齿部，该齿部与所述一个齿轮2或多个齿轮2的外圆柱齿部3处于啮合的嵌接中。齿圈不可相对旋转地与风力设备转子的转子轴或不可相对旋转地与风力设备传动机构1的壳体连接。
在风力设备传动机构1中的各齿轮的齿部可以实施为直齿部或斜齿部。
所述至少一个齿轮2(下文只再说明一个齿轮2，其中，这些说明也可转用到所有或多个齿轮2)通过多个滑动轴承4、尤其是多层滑动轴承支承在轴5、亦即例如行星栓(所谓的行星轴)上。该轴5可以与齿轮支架6的至少一部分、尤其是行星架一件式地构成或该轴作为分开的构件装入齿轮支架6的孔中。
要指出，不仅这样的风力设备传动机构1的一级的实施方式在本发明的范围中是可能，而且多级的、例如两级或三级的实施方式也是可能的，为此在至少一个齿轮2、尤其是行星齿轮中可以集成其他的圆柱齿轮级。此外，如例如在开头所述的EP 2 284 420 B1中说明的并联传动机构也能在本发明的范围中实现。因此，为此参阅该文献，所述文献在该范围中属于具体的说明。据此，风力设备传动机构1可以具有一个单级的行星齿轮传动机构和一个并联的两级或多级的行星齿轮传动机构或者一般地具有多个行星齿轮传动机构。
此外，要再次说明，尽管是优选的，本发明不是只用在风力设备的行星齿轮传动机构中，而是一般地可以用在风力设备的传动机构中，尤其是用于将风力设备的转子的缓慢的转速转换成更高的转速。
滑动轴承4沿轴向方向在构成间隙7的情况下彼此间隔开距离地设置。
滑动轴承4原则上可以按滑动轴承半轴瓦的形式实施。然而优选其构成为轴承衬。齿轮2的轴承衬在此与该齿轮不可相对旋转地连接，例如通过压配合或通过其他合适的方法。备选地存在滑动轴承2不可相对旋转地与轴5连接的可能性。
多层滑动轴承至少包括一个支承层和一个施加到支承层上的滑动层。滑动层在此按照先前所述的布置结构形成用于轴5或齿轮2的工作面。
但滑动轴承4的多层性也可以如下实现，即，轴5在齿轮2的支承区域中和/或齿轮2本身在接纳轴5的孔的区域中以用于滑动层的材料涂层。在这种情况下，多层滑动轴承的支承层通过齿轮2的材料、例如钢和/或通过轴5的材料、例如钢形成。
除了多层滑动轴承的该双层的实施方式之外，在本发明的范围中也存在如下可能性，即，在滑动层和支承层之间设置有中间层、例如轴承合金层和/或至少一个结合层和/或扩散阻隔层。
用于多层滑动轴承的各个层的材料的例子在开头提到的AT 509624 B1中说明，与此相关地参阅该文献并且该文献在该范围内属于本发明的说明书。
沿轴向的走向分别在滑动轴承4旁边可以在滑动轴承4或齿轮2和齿轮支架6之间设有止推盘8。
滑动轴承4的滑动层可以朝止推盘8拉高直到端面中，从而因此滑动轴承4除了径向的支承功能之外也满足轴向的支承功能。
此外，齿轮2可以分别在各端侧――沿轴向方向看――具有环绕的环形槽9，滑动轴承2设置在所述环形槽中。齿轮2的由此形成的指向轴5的并且设置在滑动轴承4之间的环形板条10形成间隙7的上限定部。对此代替地，可以在滑动轴承2之间和在间隙7上方设置有间隔元件，所述间隔元件尤其是与齿轮2连接。
由图1可进一步看出滑动轴承4的工作面的润滑剂供给。为此，通过轴5中的孔11或通道形的空隙将润滑剂、尤其是润滑油从与未示出的润滑剂贮器处于连接的润滑剂入口12供应到滑动轴承4的工作面的区域13中，润滑剂然后从所述区域分布到至少接近整个工作面上。孔11或空隙具有多个区段，所述区段尤其是具有径向向外指向的或轴向的走向。此外，孔11或空隙的一部分也可以穿过齿轮支架6，如这由图1可看出。
孔11或空隙的区段的准确走向针对风力设备传动机构1的机械要求和/或可制造性的简单性。
如由图1可看出的，孔11或空隙具有至少一个分支，以便实现润滑剂至全部支承部位的分布，从而因此所述两个滑动轴承4之中的每个――要指出，也可以为每个齿轮2设置多于两个滑动轴承(衬套)――具有至少一个自己的润滑剂供应部。必要时，可以在滑动轴承4的周边上分布地设置有多个、例如两个或三个或四个等至支承部位的润滑剂出口14。替代或附加地，多个润滑剂出口14也可以沿轴向方向相继地设置。
此外可能的是，润滑剂供应从两侧――沿轴向方向观察――进行，亦即在齿轮支架6或轴5中构成有另一个润滑剂入口15。例如可以在转子侧(在图1中在齿轮2左边)和在发电机侧(在图1中在齿轮2右边)设置有至少一个润滑剂入口15，其中，在至少一侧上(或在两侧上)也可以设置多个润滑剂入口15。
不同于在润滑剂供给的在AT 509 624 B1中示出的实施方式中，在按照本发明的风力设备传动机构1中，润滑剂不是供应到由滑动轴承4、轴5和齿轮2限定的间隙7中，而是供应到滑动轴承2之下，如这由图1可看出。因此，如在现有技术所说明的，润滑剂出口14优选直接在滑动轴承4的工作面16之下结束。
轴5可以在润滑剂的供应区域中具有空隙、也就是说在表面区域中的沉降部，以便借此辅助润滑剂分布。通过该沉降部实现润滑剂出口14的更大的横截面。
在这里明确提到，润滑剂供应也可以仅通过轴5进行，亦即齿轮支架6为此不具有孔或通道形的空隙。
为了润滑剂更好地在至少接近整个工作面上分布，间隙7通过至少一个连接通道16与环境大气连接。优选，连接通道16在轴5中延伸，为此在间隙7之下构成有至少一个沿径向延伸的区段，所述区段通入轴5中的轴向区段中。后者沿纵向中轴线的方向延伸通过轴5直到轴的一个轴向端面中。
因为优选间隙7在轴的整个周边上延伸地构成，也优选构成有连接通道16的多个、例如在图1中示出的两个、或者三个或四个等径向区段。
在此存在如下可能性，即，连接通道16的轴向区段在轴5的纵向中轴线的区域中延伸，从而因此所述轴至少部分地构成为空心轴。
按照一种对此的实施变型方案，轴5可以完全构成为空心轴，从而因此连接通道16的轴向区段一直伸到轴5的――沿轴向方向看――两个端面中。
对此代替地或附加地，至少一个连接通道16也可以构成在齿轮2中，如这在图1中用虚线示出。
在本发明的范围中也可能的是，沿轴向方向在间隙7之下并排设置有连接通道16的多个径向区段。
连接通道16的直接在支承部位之下的径向区段的直径优选具有选自5mm至30mm的范围内、尤其是10mm至20mm的范围内的大小。优选，连接通道16的总横截面积的大小与输油通道的总横截面积一样大。
此外，连接通道16的横截面可以实施成圆形的、椭圆形的、矩形的、方形的、多边形的等。
为了将润滑剂从轴承区域中导出，可以设有自己的导出通道(未示出)。但至少一部分润滑剂也可以通过轴5中的连接通道导出。
进一步优选的是，支承部位沿轴向方向的宽度与轴5沿径向方向的直径的比例最大为2。尤其是，该比例可以选自1至2的范围、优选0.3至0.8的范围。
此外优选，间隙7沿轴向方向的宽度17选自一个滑动轴承4沿轴向方向的宽度的5％至90％的范围、尤其是10％至50％的范围。
进一步优选，间隙7沿径向方向的高度18选自滑动轴承4的壁厚的5％至100％的范围、尤其是10％至70％的范围。
关于比例说明，全部尺寸以mm为单位。
在本发明的范围中也存在如下的可能性，即，两个或多个滑动轴承4组合成一个滑动轴承4，亦即尤其是只设置有一个以滑动轴承衬形式的滑动轴承4，如其在图2中示出。
在该情况下，在图1中示出的间隙7可以通过在齿轮2的贴靠面中的至少一个槽18形成。所述至少一个槽18沿周向在齿轮2的齿轮体中延伸。
此外，风力设备传动机构1的该实施方案优选对应于按照图1的实施方案。也就是说在该实施方案中槽18也通过至少一个连接通道16与环境大气连接。所述至少一个连接通道16可以通过齿轮2或――如这在图2中用虚线示出――穿过滑动轴承4和轴5，其中，两种方案在风力设备传动机构1的一种实施方式中也是可能的。
为有条理起见，最后要指出，为了更好地理解风力设备传动机构1的构造，所述风力设备传动机构或其组成部分部分不按比例和/或放大和/或缩小地示出。
附图标记列表
1      风力设备传动机构
2      齿轮
3      外圆柱齿部
4      滑动轴承
5      轴
6      齿轮支架
7      间隙
8      起动盘
9      环形槽
10     环形板条
11     孔
12     润滑剂入口
13     区域
14     润滑剂出口
15     润滑剂入口
16     连接通道
17     宽度
18     槽

Claims (10)

1.风力设备传动机构(1)，包括至少一个齿轮(2)，所述齿轮支承在轴(5)上，其中，在齿轮(2)和轴(5)之间设置有包括一个滑动轴承(4)的支承部位，并且在轴(5)中构成有用于供应润滑剂至滑动轴承(4)的空隙，其特征在于，在滑动轴承(4)在齿轮(2)上的贴靠面的区域内在齿轮中构成有槽(18)并且所述槽(18)通过至少一个连接通道(16)与环境大气连接。
2.风力设备传动机构(1)，包括至少一个齿轮(2)，所述齿轮支承在轴(5)上，其中，在齿轮(2)和轴(5)之间设置有包括多个滑动轴承(4)的支承部位，这些滑动轴承沿轴向方向在构成间隙(7)的情况下彼此间隔开距离，并且在轴(5)中构成有用于供应润滑剂至滑动轴承(4)的空隙，其特征在于，所述间隙(7)通过至少一个连接通道(16)与环境大气连接。
3.按照权利要求1或2所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于，连接通道(16)构成在齿轮(2)中。
4.按照权利要求1至3之一所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于，连接通道(16)构成在轴(5)中。
5.按照权利要求1至4之一所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于，轴(5)至少部分地实施为空心轴。
6.按照权利要求1至5之一所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于，在每个滑动轴承(4)的区域内设置有至少一个用于供应润滑剂的空隙。
7.按照权利要求4至6之一所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于，通过轴(5)中的连接通道(16)，至少一部分润滑剂能从滑动轴承区域中导出。
8.按照权利要求1至7之一所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于，支承部位沿轴向方向的宽度与轴(5)沿径向方向的直径的比例最大为2。
9.按照权利要求1至8之一所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于，间隙(7)或槽(18)沿轴向方向的宽度(17)选自一个滑动轴承(4)沿轴向方向的宽度的5％至90％的范围。
10.按照权利要求1至9之一所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于，间隙(7)或槽(18)沿径向方向的高度(18)选自滑动轴承(4)的壁厚的5％至100％的范围。
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