CN105257787B - 用于风电机组的功率分流式齿轮箱结构 - Google Patents

用于风电机组的功率分流式齿轮箱结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于风电机组的功率分流式齿轮箱结构,包括齿轮箱箱体,所述齿轮箱箱体内沿横向设置有主轴,所述主轴为沿横向设有通孔的中空结构,所述主轴内部嵌设有第一级行星传动机构,主轴一端与轮毂连接,另一端与第二级行星传动机构连接,所述第一级行星传动机构与第二级行星传动机构传动连接,所述第一级行星传动机构为差动轮系,第二级行星传动机构为定轴轮系。本发明不仅可实现功率分流式传动,整体结构更加紧凑,而且能够减小齿轮箱低速级的扭矩,提高风电齿轮箱的承载能力和可靠性。

Description

用于风电机组的功率分流式齿轮箱结构
技术领域
[0001] 本发明涉及风电机组领域,特别涉及一种用于风电机组的功率分流式齿轮箱结 构。
背景技术
[0002] 目前正在运行的大兆瓦级风电机组的增速齿轮箱多采用行星齿轮传动结构,为的 是减小齿轮箱的结构尺寸,并提高承载能力。然而这种行星齿轮传动结构均为定轴传动,采 用这种传动形式使得每一级的齿轮都需要承受100%的载荷,不能实现功率分流式传动,在 大兆瓦级的风电增速箱的低速级扭矩较大,失效的可能性也大。
[0003] 因此,需要对现有的齿轮箱结构进行改进,不仅可实现功率分流式传动,整体结构 更加紧凑,而且能够减小齿轮箱低速级的扭矩,提高风电齿轮箱的承载能力和可靠性。
发明内容
[0004] 有鉴于此,本发明的目的在于提供一种用于风电机组的功率分流式齿轮箱结构, 不仅可实现功率分流式传动,整体结构更加紧凑,而且能够减小齿轮箱低速级的扭矩,提高 风电齿轮箱的承载能力和可靠性。
[0005] 本发明的用于风电机组的功率分流式齿轮箱结构,包括齿轮箱箱体,所述齿轮箱 箱体内沿横向设置有主轴,所述主轴为沿横向设有通孔的中空结构,所述主轴内部嵌设有 第一级行星传动机构,主轴一端与轮毂连接,另一端与第二级行星传动机构连接,所述第一 级行星传动机构与第二级行星传动机构传动连接,所述第一级行星传动机构为差动轮系, 第二级行星传动机构为定轴轮系,所述主轴与第一级行星传动机构、第二级行星传动机构 之间形成功率分流式传动。
[0006] 进一步,所述主轴通过主轴左轴承和主轴右轴承可转动的支撑于齿轮箱箱体内, 所述主轴左轴承和主轴右轴承的内圈支撑在主轴的外壁上,主轴左轴承和主轴右轴承的外 圈支撑在齿轮箱箱体内壁上。
[0007] 进一步,所述第一级行星传动机构包括第一级行星架、第一级行星轮、第一级行星 销轴和第一级太阳轮轴,所述第一级行星架通过第三螺栓组固定连接在主轴上,所述第一 级行星轮通过第一级行星轮轴承支撑在第一级行星销轴上,且第一级行星轮与第一级太阳 轮轴啮合,所述第一级行星轮外设置有第一级齿圈,所述第一级齿圈通过第一级齿圈端盖 与第二级行星传动机构传动连接,所述第一级齿圈端盖支撑在第二级行星传动机构上。
[0008] 进一步,所述第二级行星传动机构包括第二级行星架、第二级行星轮、第二级行星 销轴和第二级太阳轮轴,所述第二级行星架和齿轮箱箱体以及设置在主轴上用于固定风轮 的风轮锁紧法兰通过第四螺栓组固定连接在发电机箱体上,所述第二级行星轮通过第二级 行星轮轴承支撑在第二级行星销轴上,且第二级行星轮与第二级太阳轮轴啮合,所述第二 级太阳轮轴与第一级齿圈端盖周向固定连接,所述第一级齿圈端盖支撑在第二级行星架 上。
[0009] 进一步,所述第二级行星销轴和第一级行星销轴分别通过过盈连接固定于所对应 的第二级行星架和第一级行星架上设有的销孔中。
[0010] 进一步,所述第一级齿圈端盖用于与第二级太阳轮轴连接的一端设有内花键孔, 所述第二级太阳轮轴一端的外壁上设有与内花键孔配合的外花键,所述第一级齿圈端盖与 第二级太阳轮轴花键连接。
[0011] 进一步,所述主轴通过第一螺栓组和第二螺栓组与轮毂固定连接。
[0012] 本发明的有益效果:本发明的用于风电机组的功率分流式齿轮箱结构,通过将第 一级行星传动机构嵌入主轴内部布置安装,减小了风电机组传动链长度,整体尺寸减小,实 现了轴向超紧凑设计;同时由于第一级行星传动机构为差动轮系,第二级行星传动机构为 定轴轮系,所述主轴与第一级行星传动机构、第二级行星传动机构之间形成功率分流式传 动,实现了功率分流传动,使来自轮毂的功率一部分通过主轴左端传递给第一级行星传动 机构,一部分通过主轴右端传入第二级行星传动机构,每级齿轮都仅传递部分功率,降低了 齿轮箱的输入扭矩,并提高了行星轮轴承的使用寿命,进而提高了风电齿轮箱的承载能力 和可靠性。
附图说明
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
[0014] 图1为本发明的结构示意图。
[0015]附图中,1为轮毂,2为第一螺栓组,3为第二螺栓组,4为主轴,5为第三螺栓组,6为 第四螺栓组,7为风轮锁紧法兰,8为齿轮箱箱体,9为主轴左轴承,10为衬圈,11为主轴右轴 承,12为轴承挡板,13为挡板螺栓,14为第一级齿圈,15为第一级行星架,16为第一级行星销 轴,17为第一级行星轮轴承,18为第一级行星轮,19为第一级太阳轮轴,20为第一级齿圈端 盖,21为第五螺栓组,22为第二级行星架轴承,23为第六螺栓组,24为第二级齿圈,25为第二 级行星架,26为第二级行星销轴,27为第二级行星轮轴承,28为第二级行星轮,29为第二级 太阳轮轴,30为发电机箱体。
具体实施方式
[0016] 图1为本发明的结构示意图,如图所示:本实施例的用于风电机组的功率分流式齿 轮箱结构,包括齿轮箱箱体8,所述齿轮箱箱体8内沿横向设置有主轴4,使主轴4能够实现横 向安装并传递动力,以节约齿轮箱箱体8内安装空间;所述主轴4为沿横向设有通孔的中空 结构,所述主轴4内部嵌设有第一级行星传动机构,进一步减少了安装空间,主轴4一端与轮 毂1连接,另一端与第二级行星传动机构连接,所述第一级行星传动机构与第二级行星传动 机构传动连接,所述第一级行星传动机构为差动轮系,第二级行星传动机构为定轴轮系,所 述主轴4与第一级行星传动机构、第二级行星传动机构之间形成功率分流式传动,实现了功 率分流传动,减小了风电机组传动链长度,整体尺寸减小,实现了轴向超紧凑设计。
[0017] 本实施例中,所述主轴4通过主轴左轴承9和主轴右轴承11可转动的支撑于齿轮箱 箱体8内,所述主轴左轴承9和主轴右轴承11的内圈支撑在主轴4的外壁上,主轴左轴承9和 主轴右轴承11的外圈支撑在齿轮箱箱体内壁上,本实施例的主轴左轴承9和主轴右轴承11 之间设置有衬圈10,主轴右轴承11外侧设置有轴承挡板12,轴承挡板12通过挡板螺栓13定 位在主轴4上,使整体结构更加牢靠,以保证使用的稳定性。
[0018]本实施例中,所述第一级行星传动机构包括第一级行星架15、第一级行星轮18、第 一级行星销轴I6和第一级太阳轮轴19,所述第一级行星架15通过第三螺栓组5固定连接在 主轴4上,所述第一级行星轮18通过第一级行星轮轴承17支撑在第一级行星销轴16上,且第 一级行星轮18与第一级太阳轮轴19啮合,所述第一级行星轮18外设置有第一级齿圈14,所 述第一级齿圈14通过第一级齿圈端盖20与第二级行星传动机构传动连接,第一级齿圈端盖 20通过第五螺栓组21与第一级齿圈14固定连接,所述第一级齿圈端盖20支撑在第二级行星 传动机构上,使一部分功率通过第一级行星架15输入,第一级行星架15接收来自主轴4的转 速和扭矩,并将功率通过第一级行星轮18传递给第一级太阳轮轴19;另一部分功率通过第 一级齿圈端盖2〇输入,第一级齿圈端盖20接收来自第二级行星传动机构的转速和扭矩,第 一级齿圈端盖20通过第一级齿圈14将来自第二级行星传动机构的功率通过第一级行星轮 18传递给第一级太阳轮轴19,第一级太阳轮轴19汇集了来自第一级行星架15和第一级齿圈 14的功率,使其成为第一级行星传动机构同时也是整个齿轮箱结构的输出端,输出动力。 [0019]本实施例中,所述第二级行星传动机构包括第二级行星架25、第二级行星轮28、第 二级行星销轴26和第二级太阳轮轴29,所述第二级行星架25和齿轮箱箱体8以及设置在主 轴4上用于固定风轮的风轮锁紧法兰7通过第四螺栓组6固定连接在发电机箱体30上,所述 第二级行星轮28通过第二级行星轮轴承27支撑在第二级行星销轴26上,且第二级行星轮28 与第二级太阳轮轴29啮合,第二级行星轮28只能自转不能公转,所述第二级太阳轮轴29与 第一级齿圈端盖20周向固定连接,所述第一级齿圈端盖20支撑在第二级行星架25上,本实 施例的第二级太阳轮轴29与第二级行星架25之间设置有第二级行星架轴承22,第二级行星 轮28外设置有第二级齿圈24,第二级齿圈24通过第六螺栓组23固定连接在主轴4上,使转速 和扭矩能够由主轴4传到第二级齿圈24,再通过第二级行星轮28传到第二级太阳轮轴29,通 过第二级太阳轮轴29传到第一级行星传动机构,实现功率分流,且整体结构更加紧凑。
[0020] 本实施例中,所述第二级行星销轴26和第一级行星销轴16分别通过过盈连接固定 于所对应的第二级行星架25和第一级行星架15上设有的销孔中,方便安装,结构紧凑,连接 牢靠。
[0021] 本实施例中,所述第一级齿圈端盖2〇用于与第二级太阳轮轴29连接的一端设有内 花键孔,所述第二级太阳轮轴29—端的外壁上设有与内花键孔配合的外花键,所述第一级 齿圈端盖20与第二级太阳轮轴29花键连接,以保证动力传递,提高动力传递效率。
[0022] 本实施例中,所述主轴4通过第一螺栓组2和第二螺栓组3与轮毂1固定连接,装配 简单、方便,且能够保证连接强度,使用安全可靠。
[0023] 最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种用于风电机组的功率分流式齿轮箱结构,包括齿轮箱箱体,其特征在于:所述齿 轮箱箱体内沿横向设置有主轴,所述主轴通过主轴左轴承和主轴右轴承可转动的支撑于齿 轮箱箱体内,所述主轴左轴承和主轴右轴承的内圈支撑在主轴的外壁上,主轴左轴承和主 轴右轴承的外圈支撑在齿轮箱箱体内壁上,所述主轴为沿横向设有通孔的中空结构,所述 主轴内部嵌设有第一级行星传动机构,主轴一端与轮毂连接,另一端与第二级行星传动机 构连接,所述第一级行星传动机构与第二级行星传动机构传动连接,所述第一级行星传动 机构为差动轮系,第二级行星传动机构为定轴轮系,所述第一级行星传动机构包括第一级 行星架、第一级行星轮、第一级行星销轴和第一级太阳轮轴,所述第一级行星架通过第三螺 栓组固定连接在主轴上,所述第一级行星轮通过第一级行星轮轴承支撑在第一级行星销轴 上,且第一级行星轮与第一级太阳轮轴啮合,所述第一级行星轮外设置有第一级齿圈,所述 第一级齿圈通过第一级齿圈端盖与第二级行星传动机构传动连接,所述第一级齿圈端盖支 撑在第二级行星传动机构上,所述第二级行星传动机构包括第二级行星架、第二级行星轮、 第二级行星销轴和第二级太阳轮轴,所述第二级行星架和齿轮箱箱体以及设置在主轴上用 于固定风轮的风轮锁紧法兰通过第四螺栓组固定连接在发电机箱体上,所述第二级行星轮 通过第二级行星轮轴承支撑在第二级行星销轴上,且第二级行星轮与第二级太阳轮轴啮 合,所述第二级太阳轮轴与第一级齿圈端盖周向固定连接,所述第一级齿圈端盖支撑在第 二级行星架上,所述主轴与第一级行星传动机构、第二级行星传动机构之间形成功率分流 式传动。
2. 根据权利要求1所述的用于风电机组的功率分流式齿轮箱结构,其特征在于:所述第 二级行星销轴和第一级行星销轴分别通过过盈连接固定于所对应的第二级行星架和第一 级行星架上设有的销孔中。
3. 根据权利要求1所述的用于风电机组的功率分流式齿轮箱结构,其特征在于:所述第 一级齿圈端盖用于与第二级太阳轮轴连接的一端设有内花键孔,所述第二级太阳轮轴一端 的外壁上设有与内花键孔配合的外花键,所述第一级齿圈端盖与第二级太阳轮轴花键连 接。
4. 根据权利要求1所述的用于风电机组的功率分流式齿轮箱结构,其特征在于:所述主 轴通过第一螺栓组和第二螺栓组与轮毂固定连接。
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