CN104956126A - 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：轴(5)和齿轮(2)，在轴(5)与齿轮(2)之间设置有至少一个滑动轴套(4，20)，其中，所述至少一个滑动轴套(4，20)经由锥形的压合座而与齿轮(2)连接，其中，所述至少一个滑动轴套(4，20)具有第一端面(8)和沿着穿过所述至少一个滑动轴套(4，20)的纵向中心轴线(7)与这个第一端面相对的第二端面(9)，并且所述第一端面(8)具有直径d(10)，而所述第二端面(9)具有直径D(11)，其中，直径D(11)大于直径d(10)，并且接着在具有直径D(11)的端面(9)上构造有用于所述至少一个滑动轴套(4，20)的贴靠面(13)。

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，其包括轴和齿轮，在轴与齿轮之间设置有至少一个滑动轴套，本发明以及涉及一种具有风力设备传动机构的风力设备。
背景技术
当今用于支承风力设备的行星齿轮传动机构中的行星齿轮的商业方案只有滚动轴承方案。在这些支承中经常出现问题：轴承外环由于循环的、周期性的负荷而旋转，而且由于附加的轴向力，滚动轴承也轴向离开它的额定位置并且迁移。为了控制这个问题提出无外环的轴承方案。
同样已经对用于风力设备的行星齿轮传动机构的滑动轴承方案进行了说明，然而迄今还未商业化。然而滑动轴承同样由于起作用的负荷而迁移的可能性很高。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种用于风力设备传动机构的滑动支承，在该滑动支承中防止滑动轴承迁移。
为了实现这个目的在一种风力设备传动机构中规定：至少一个滑动轴套经由锥形的压合座而与齿轮连接，其中，滑动轴套具有第一端面和与这个第一端面沿着穿过滑动轴套的纵向中心轴线相反的第二端面，并且第一端面具有直径d以及第二端面具有直径D，其中，直径D大于直径d，并且接着在具有直径D的端面上构造有用于至少一个滑动轴套的贴靠面；以及在文首述及的风力设备中：使用与此相应地构造的风力设备传动机构。
在此有益的是：通过一种简单的结构上的措施可以明显地改善滑动轴承的位置固定性。那就是说，为此不需要另外的措施，诸如将滑动轴套与齿轮粘合或焊接。另外，利用锥形的压合座还实现了使齿轮更好地定中心，因此可以保持齿轮的更加均匀的运转。利用滑动轴套的这种构造可以实现的是：即使在滑动轴套由于周期性的负荷和由此产生的变形开始旋转的最不利的情况中，通过沿轴向方向作用的力也实现滑动轴套的复位。由此可以更好地防止轴向迁移。由用于滑动轴套的贴靠面来支撑由锥形的轴承座产生的轴向力，由此有助于防止滑动轴套偏移。
优选地，滑动轴套的大的直径与小的直径的比率(D/d)为最大1.2，根据另一种实施变型，这个比率D/d优选从一个1.0001至1.02的范围内选出，以便由此限制作用在贴靠面上的轴向力。
优选贴靠面由齿轮本身构成，这是因为由此可以简化这个组件的装配。为此可以规定：贴靠面由齿轮的径向凸起构成，这是因为可以简单地制造这个径向凸起。
根据另一种实施变型可以规定：两个滑动轴套设置在齿轮与用于支承齿轮的轴之间，这两个滑动轴套如下地设置，即，两个具有较大直径D的第二端面彼此相对。由此进一步提高了前述效果，这是因为通过两个镜像对称地安装的滑动轴套可以更好地防止滑动轴套的轴向迁移。
在这种实施变型中，用于滑动轴套的贴靠面可以由环岸构成，该环岸径向向内向着轴的方向延伸地构造在齿轮上。优选这个环岸沿着轴向方向观察在齿轮上设置在中央。在此，环岸具有附加的优点，即，通过这个环岸在必要时可以向支承点供给润滑剂。
然而也可以规定：用于相应一个滑动轴承的贴靠面由相应另外的滑动轴承构成，因而与此相关地不需在齿轮上采取另外的措施。
滑动轴套可以构造成多层滑动轴承。除了由此可以使滑动支承的摩擦学特性有针对性地适配相应要求的众所周知的效果之外，特别是由此还实现的是：通过与齿轮的相应的材料配对提供更高的摩擦力，通过这种方式可以增强压合座的保持力。
在此可以规定：多层滑动轴承在轴的区域中如众所周知的那样具有滑动层，根据另一种实施变型，滑动层在滑动轴套沿着轴向方向的长度上具有均等的层厚。
滑动层可以构造在直到具有直径D的端面的区域中和/或直到具有直径d的端面的区域中。由此在滑动轴套旋转的情况中还沿着径向方向提供相应的滑动面、就是说止推轴承，通过这种方式在这种情况中能够更好地保护滑动轴套不受损坏。
所述一个滑动轴套或者所述数个滑动轴套可以有利于压合座地、附加地与齿轮形状锁合地连接，通过这种方式可以进一步提高滑动轴套的位置固定性。
然而还可以规定：滑动轴套的贴靠在齿轮上的表面具有表面糙化结构。通过表面糙化结构可以进一步增大压合座的保持力，通过这种方式同样可以进一步提高滑动轴套的位置固定性。
在具有前述环岸的齿轮的实施变型中，这个环岸可以构造成在构成中间间隙的情况下与轴间隔开。由此可以提供用于供给润滑剂的简单的可能性。
然而还可能的是：连接通道通入中间空隙内，该连接通道将中间空隙与环境大气连接，通过这种方式在润滑剂分布方面可以降低支承点的节流作用。
附图说明
为了更好地理解本发明，借助下面的附图来进一步阐述本发明。
分别在大幅示意性简化的视图中：
图1示出风力设备传动机构的局部的侧面剖视图；
图2示出风力设备传动机构的一种实施变型的局部的侧面剖视图；
图3示出风力设备传动机构的另一种实施变型的局部的侧面剖视图；
图4示出风力设备传动机构的再一种实施变型的局部的侧面剖视图。
具体实施方式
作为引言首先要说明的是：在不同描述的各实施方式中，相同的部件配置相同的附图标记或者相同的构件名称，在说明书全文中所包含的公开内容都可以按照意义转用到配有相同附图标记或者相同构件名称的相同的部件上。再者，在说明书中所选择的方位说明，诸如上、下、侧面等等，都是相对直接描述以及示出的附图而言的，并且当方位变化时，可以按照意义转至新的方位。
众所周知，风力设备包括塔，在该塔的上端部上设置有吊舱，具有转子叶片的转子支承在该吊舱中。这个转子经由风力设备传动机构而与同样位于吊舱中的发电机作用连接，其中，转子的低转速经由风力设备传动机构而转换为发电机转子的较高的转速。由于风力设备的这样的构造属于现有技术，在此参见有关的关于此的文献。
图1示出按照本发明的风力设备传动机构1的第一实施变型的局部。这个风力设备传动机构具有至少一个齿轮2。这个齿轮2在风力设备传动机构1中啮合地设置在第二与第三齿轮(两个均未示出)之间。为此至少一个齿轮2具有外正齿3。
在风力设备传动机构1作为行星齿轮传动机构、特别是作为风力设备的主传动机构的实施方式中，第二齿轮设计为具有正齿的太阳轮，该太阳轮与通向发电机转子的轴不能相对旋转地连接。太阳轮通常由多个齿轮2、行星齿轮，例如两个、优选三个或四个包围。
第三齿轮设计为内齿轮，该内齿轮将所述至少一个齿轮2或者数个齿轮2沿径向方向包围，并且该内齿轮在内表面上同样至少部分地具有齿部，该齿部与一个齿轮2或者数个齿轮2的外正齿3啮合。内齿轮不能相对旋转地与风力设备的转子的转子轴连接或者不能相对旋转地与风力设备传动机构1的壳体连接。
风力设备传动机构1中的齿轮2的齿部可以设计成直齿或特别是斜齿。
所述至少一个齿轮2(在下文中只对一个齿轮2加以说明，这些实施方式也可以转用到风力设备传动机构1的这些齿轮2中的全部或多个上)可以经由形式为滑动轴套4的滑动轴承、特别是多层的滑动轴承支承在一根轴5上、例如行星销(所谓的行星轴)上。这根轴5可以与齿轮架6的至少一部分、特别是行星架构造成一体的，或者这根轴作为单独的构件插入齿轮架6的孔中。
需要指出的是：在本发明的范围内，不仅这样的风力设备传动机构1的单级结构是可能的，而且多级结构、例如两极或三级结构也是可能的，为此另外的正齿轮级可以整合在至少一个齿轮2中、特别是行星齿轮中。另外，在本发明的范围内可考虑并行传动机构(Parallelgetriebe)，如在EP 2284420B1中对它们进行说明的那样。因此关于这方面参见在这个范围中属于具体说明的那些公开文献。风力设备传动机构1因此可以具有一个简单的行星齿轮传动机构和一个并行的两极或多级的行星齿轮传动机构或一般多个行星齿轮传动机构。
另外需要再次说明的是：虽然是优选，本发明也不只应用在风力设备的行星齿轮传动机构中，而是一般可以应用在风力设备的传动机构中、特别是用于将风力设备的转子的慢转速转换为较高的转速。
滑动轴套4经由压合座而与齿轮2不能相对旋转地连接。压合座构造成锥形的。为此，滑动轴套4构造成截锥状的并且具有沿着纵向中心轴线7彼此相对的端面8、9。第一端面8具有外部直径d10，而第二端面9具有外部直径D11，其中，第一直径d10小于第二直径D11。
直径d10和D11的绝对值取决于相应的传动机构尺寸。然而在此，优选比率D/d为最大1.2、特别是最大1.1。特别地，从1.0001至1.02的范围中、优选从1.0001至1.008的范围中选定比率D/d。
特别地，径向的锥形扩宽可以在外部直径D11的0.01％与0.6％之间、例如0.1％。
滑动轴套4可以构造成单层的并且在这种情况中由一种滑动材料、即一种相对轴5的材料具有低摩擦的材料构成。为此可以从下述用于滑动层的材料中选出这种滑动材料。
按照本发明的滑动轴套4可以在相应的形状中制造、例如由相应的板材坯件制成。然而也可以由筒状的滑动轴套利用相应的工具通过扩径来构成这个滑动轴套。例如为了构成压合座可以在将滑动轴套4压入齿轮2内的同时实施这个扩经。
图2、3和4示出的是风力设备传动机构1的另外的和在必要时独立的实施方式的局部，其中，相同的部件又使用与在前面的图1中相同的附图标记或相同的构件名称。为了避免不必要的重复，为此参见或引用对图1的详细说明。
在图2示出的风力设备传动机构1的实施变型中，齿轮2在滑动轴套4的端面9的(大的)第二直径D11的区域中具有径向凸起12，该径向凸起优选构造成圆环形的。径向凸起12用作滑动轴套4的轴向保护装置，使得这个滑动轴套以端面9至少暂时地贴靠在径向凸起12上，这个径向凸起因此沿着轴向方向构成用于滑动轴套4的贴靠面13。为此径向凸起12径向向内伸出，因而存在沿轴向方向观察与滑动轴套的重合。
径向凸起12可以连续地在滑动轴套4的整个周边延伸。然而也可能的是：在齿轮2的内周上分布地只设置一个单独的径向凸起12或多个径向凸起12，这些径向凸起仅仅在360°周边的部分区域上延伸。
另外可能的是：径向凸起12向着轴5并与这个轴间隔开地延伸。
径向凸起12优选与齿轮2构造成一体的。然而可能的是：这个径向凸起由一个单独的构件构成，其与齿轮2连接。
根据一种对此的实施变型，径向凸起12可以设置在轴5上(参见图1)代替设置在齿轮2上，例如作为环岸。
在图1示出的实施变型中也存在这个径向凸起12用于吸收轴向力。
另外，从图2中可以看出，沿着径向方向观察，滑动轴套4不必如其在图1中示出的那样强制地相对齿轮2对齐地设置，而是也可以沿着轴向方向错开地设置，在这种情况中，滑动轴套4优选在第一直径d10的区域内沿着轴向方向超出齿轮2伸出。
在图2中还用虚线示出作为多层滑动轴承的滑动轴套4的实施变型。
多层滑动轴承至少包括一层例如由钢构成的支撑层14和一层敷在支撑层14的径向内部的滑动层15。在此，滑动层15构成用于轴5的工作面16(参见图1)。
除了多层滑动轴承的这种两层的构造之外，在本发明的范围内还存在的可能性是：在滑动层15与支撑层14之间设置有中间层、例如轴承金属层和/或至少一层结合层和/或一层防扩散层。
由AT 509 624 B1公知了用于多层滑动轴承的各个层的材料的范例，与此相关地参见这些范例并且这些范例在这个范围内属于本发明的说明。
然而滑动轴套4的单层的实施变型也是可能的。这样这个滑动轴套例如可以由铜合金、特别是青铜或黄铜构成。
滑动层15或者多层滑动轴套的所有层可以同样具有截锥状的形状。另一方面存在如在图2中示出的可能性：滑动层15在滑动轴套4的整个长度上沿轴向方向具有均等的层厚。
根据滑动轴套4的另一种实施变型可以规定：滑动层15如在图2中虚线示出的那样一直构造到具有直径D的端面的区域中。因此滑动层15不仅具有沿着滑动轴套4的纵向方向的、而且还有沿着径向方向的延伸。在此，滑动层15原则上可以分开地敷在滑动轴套4的端面9上。
当然还存在的可能性是：这样的滑动层也敷在滑动轴套4的端面8上，使得支撑层14在两侧至少部分地涂覆在端面8、9上。
另外，分别在滑动轴套4的端面8和/或端面9旁沿着轴向走向可以在滑动轴套4与齿轮架6(参见图1)之间各设置一个起动盘。在此，滑动轴套4的滑动层15可以提高到相对气动盘的端面中。
因此滑动轴套4除了径向支承功能之外还可以满足轴向支承功能。
在图3示出的风力设备传动机构1的实施变型中，代替图2示出的径向凸起12，设置有特别是盘状的结构元件17，该结构元件可以与齿轮2连接或者与轴5(参见图1)连接并且构成用于滑动轴套4的贴靠面13。
另外，在图3中利用虚线示出：作为补充地或备选，滑动轴套4还可以经由至少一个形状锁合元件18而与齿轮2连接。这个形状锁合元件19例如可以是设置在滑动轴套5的朝向齿轮2的外表面上的纵向接片(Laengssteg)，该纵向接片插入齿轮2的相应的纵向槽中。在此，纵向接片可以在滑动轴套4的至少部分区域上或在该滑动轴套的两个端面8、9之间的整个长度上延伸。
也可以在滑动轴套4的外表面上设置一个以上的纵向接片，例如两个、三个、四个等，其中，这些纵向接片在这种情况中优选在滑动轴套4的周边上对称分布地设置。
然而形状锁合元件18可以具有另外的适当的形状。
在图3中的滑动轴套4的下部部分中用虚线示出滑动轴套4的形状锁合的实施变型以及在齿轮2中的收纳滑动轴套4的孔，其中为了更好的辨别，视图不是按比例的。在这种可以设置为对形状锁合元件18的可备选方案或补充方案的实施变型中，滑动轴套4的贴靠在齿轮2上的表面19、就是说其外周面至少局部地、特别是全部具有表面糙化结构。可以通过将材料相应地磨蚀来制成表面糙化结构、例如通过喷砂或通过冲蚀。在此特别是表面19可以具有DIN EN ISO 4287标准的算术平均粗糙度Ra，该平均粗糙度从下限1μm和上限20μm的范围内选出、特别是从下限4μm和上限10μm的范围内选出。另外，这个表面19可以具有DIN EN ISO 4287标准的最大粗糙度轮廓高度(Rauheitsprofilhoehe)Rz，该最大粗糙度轮廓高度从下限2μm和上限100μm的范围内选出、特别是从下限20μm和上限70μm的范围内选出。
图4示出的是风力设备传动机构1的另一种实施变型的局部的侧面剖视图。再次示出的是齿轮2，该齿轮经由两个滑动轴套4、20支承在轴5上，为此滑动轴套设置在轴5与齿轮2之间。
滑动轴套4、20又具有锥形形状并且设置在齿轮2中的锥形收纳部中，由此构成锥形压合座。在此如下地进行设置，即，两个滑动轴套4、20的各具有较大直径11的端面9彼此相对。换言之，滑动轴套4、20以沿着轴向方向向外缩小的横截面设置在齿轮2中。两个滑动轴套4、20由此镜像对称地设置在齿轮2中。
在两个滑动轴套4、20之间构造有中间空隙21，齿轮2的环岸22插入该中间空隙中。环岸22构成用于两个滑动轴套4、20的端面9的贴靠面13。
根据一种优选的实施变型，环岸22并不沿径向方向延伸到轴5，使得这个环岸在构成中间空隙23的情况下与轴5的表面间隔开设置。这个中间空隙23可以用于供给润滑剂、特别是润滑油，为此，用于润滑剂的供给通道24通入这个中间空隙23中。优选供给通道24穿过轴5，但是也可以穿过齿轮2。
作为此外的备选或补充存在的可能性是：如在图4中用虚线示出的那样，将润滑剂直接输送向工作面16。
但是中间空隙24也可以利用连接通道25而与环境大气连接。优选连接通道25穿过轴5(如其在图4中用虚线示出的那样)，但是也可以穿过齿轮2。以此可以降低支承点的节流作用。
根据图4示出的风力设备传动机构1的特殊实施变型可以规定：放弃环岸22并且为此如下地设置两个滑动轴套4、20，即，它们以它们的端面9相互贴靠。由此两个滑动轴套4、20中的各一个滑动轴套构成用于另外的滑动轴套4、20的贴靠面13。
关于这种实施变型的风力设备传动机构1的其它可能的构造，特别是关于滑动轴套4、20，参见前面的详细说明。
为了构成锥形的压合座，在本发明的所有实施变型中可以使用筒状的滑动轴套4、20。将这些滑动轴套装入齿轮2中的相应的收纳部中并且然后利用相应的工具扩大成锥形形状。
最后按规定需要指出的是：为了更好地理解风力设备传动机构1的结构，局部不符合比例地和/或放大和/或缩小地示出这个风力设备传动机构或其组成部分。
附图标记列表
1        风力设备传动机构
2        齿轮
3        外正齿
4        滑动轴套
5        轴
6        齿轮架
7        纵向中心轴线
8        端面
9        端面
10       直径
11       直径
12       径向凸起
13       贴靠面
14       支撑层
15       滑动层
16       工作面
17       结构元件
18       形状锁合元件
19       表面
20       滑动轴套
21       中间空隙
22       环岸
23       中间空隙
24       供给通道
25       连接通道

Claims (17)

1.风力设备传动机构(1)，其包括：轴(5)和齿轮(2)，在轴(5)与齿轮(2)之间设置有至少一个滑动轴套(4，20)，其特征在于：所述至少一个滑动轴套(4，20)经由锥形的压合座而与齿轮(2)连接，其中，所述至少一个滑动轴套(4，20)具有第一端面(8)和沿着穿过所述至少一个滑动轴套(4，20)的纵向中心轴线(7)与这个第一端面相反的第二端面(9)，并且所述第一端面(8)具有直径d(10)，而所述第二端面(9)具有直径D(11)，其中，直径D(11)大于直径d(10)，并且接着在具有直径D(11)的端面(9)上构造有用于所述至少一个滑动轴套(4，20)的贴靠面(13)。
2.如权利要求1所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：比率D(11)/d(10)为最大1.2。
3.如权利要求2所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：比率D(11)/d(10)从1.0001至1.02的范围中选出。
4.如权利要求1至4之任一项所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：贴靠面(13)由齿轮(2)构成。
5.如权利要求4所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：贴靠面由齿轮(2)的径向凸起(12)构成。
6.如权利要求1至5之任一项所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：两个滑动轴套(4，20)设置在齿轮(2)与用于支承齿轮(2)的轴(5)之间，其中，所述两个滑动轴套(4，20)如下地设置，即，两个具有较大直径D(11)的第二端面(9)彼此相对。
7.如权利要求6所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：贴靠面(13)由环岸(22)构成，该环岸径向向内向着轴(5)的方向延伸地构造在齿轮(2)上。
8.如权利要求6所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：用于相应一个滑动轴承(4，20)的贴靠面(13)由相应另外的滑动轴承(20，4)构成。
9.如权利要求1至8之任一项所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：滑动轴套(4，20)构造成多层滑动轴承。
10.如权利要求9所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：所述多层滑动轴承在轴(5)的区域中具有滑动层(15)。
11.如权利要求10所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：所述滑动层(15)在滑动轴套(4)的沿着轴向方向的长度上具有均等的层厚。
12.如权利要求10或11所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：滑动层(15)构造在直到具有较大直径D(11)的端面(9)的区域中和/或直到具有直径d(10)的端面(8)的区域中。
13.如权利要求1至12之任一项所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：滑动轴套(4，20)附加地与齿轮(2)形状锁合地连接。
14.如权利要求1至13之任一项所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：滑动轴套(4，20)的贴靠在齿轮(2)上的表面(19)具有表面糙化结构。
15.如权利要求7至14之任一项所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：环岸(22)构造成在构成中间空隙(23)的情况下与轴(5)间隔开。
16.如权利要求15所述的风力设备传动机构(1)，其特征在于：连接通道(25)通入中间空隙(23)中，该连接通道将中间空隙(23)与环境大气连接。
17.具有风力设备传动机构(1)的风力设备，其特征在于：风力设备传动机构(1)根据前述权利要求之任一项所述构成。
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