CN106122383B - 行星传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其是用于风力发电设备的行星传动装置，具有：传动装置壳体；可围绕中央传动装置转动轴线转动地保持在传动装置壳体中并承载外齿部的中央太阳轮；相对于中央传动装置转动轴线同心地设置在传动装置壳体中并有内齿部的空心轮；可围绕中央传动装置转动轴线转动地支承在传动装置壳体中的行星架；多个行星轮，其借助构成为滑动轴承的行星轮轴承可围绕行星轮转动轴线转动地支承在行星架上并有外齿部，其与空心轮内齿部和太阳轮外齿部啮合。每个行星轮轴承包括两个环形轴承体，其由行星轮轴穿过并抗扭地保持在行星轮轴上。轴承体的外周面处构成锥套形的滑动面，轴承体的渐缩端部相互指向。在行星轮的内周面处构成与滑动面相对应的工作面。

Description

行星传动装置
技术领域
本发明涉及一种行星传动装置，尤其是用于风力发电设备的行星传动装置，其具有：传动装置壳体；中央的太阳轮，太阳轮可围绕中央的传动装置转动轴线转动地保持在传动装置壳体中并且承载外齿部；空心轮，空心轮相对于中央的传动装置转动轴线同心地设置在传动装置壳体中并且具有内齿部；行星架，行星架可围绕中央的传动装置转动轴线转动地支承在传动装置壳体中；和多个行星轮，行星轮借助于构成为滑动轴承的行星轮轴承可围绕行星轮转动轴线转动地支承在行星架上并且具有外齿部，外齿部与空心轮的内齿部和太阳轮的外齿部接合。
背景技术
这种行星传动装置在现有技术中以不同的设计方案已知并且行星传动装置例如用作为将行星传动装置的驱动轴的低转速变换成行星传动装置的从动轴的显著更高的转速。与此相应地，行星传动装置通常在风力发电设备中，在那里转子轴的低的转速必须转换成发电机轴的显著更高的转速。在应用于风力发电设备中时，行星传动装置由于可变化的风力情况主要在强烈变化的运行条件下运行。由于驱动轴的暂时极其低的转速和同时对于轴承的极其高的力作用，在用于风力发电设备的行星传动装置中目前大多数构造了用于支承行星轮的滚动轴承。
但是替选于此，行星轮轴承也能够作为滑动轴承构成在用于风力发电设备的行星传动装置中。用于风力发电设备的这种行星传动装置例如在EP 2 383 480A1中描述并且包括传动装置壳体，具有外齿部的中央的太阳轮可围绕中央的传动装置转动轴线转动地保持在传动装置壳体中。此外，在传动装置壳体中与中央的传动装置转动轴线同心地设有具有内齿部的空心轮。同样行星架可围绕中央的传动装置转动轴线转动地支承在传动装置壳体中。在行星架处保持多个行星轮。行星轮具有外齿部，外齿部与太阳轮的外齿部和空心轮的内齿部啮合。
行星轮可围绕行星轮转动轴线转动地支承在构成为径向滑动轴承的行星轮轴承处。为了径向滑动轴承的可靠运行，也必须考虑其轴承缝隙，即在径向滑动轴承运行期间能够出现热引起的和/或负荷引起的膨胀和/或变形。因此，径向滑动轴承的构件和/或所支承的行星轮的工作面必须以高的精度、即小的制造公差来制造和/或在在安装时再加工，这随之产生了高的成本。
在径向滑动轴承运行期间，轴承缝隙由于磨损而逐渐地改变，这能够引起径向滑动轴承的失效或故障。因此，当径向滑动轴承的轴承缝隙面临离开允许的范围时，需要定期的维护并且必要时需要更换径向滑动轴承。这尤其在应用于风力发电设备中时随之产生相应的停机时间。
径向滑动轴承能够仅导出径向的力。为了也轴向地引导行星轮并且防止行星轮的轴向运动，补充地需要轴向滑动轴承，轴向滑动轴承导出作用于行星轮上的轴向力。这种轴向滑动轴承例如能够构成在行星架的曲柄臂和行星轮的端侧之间的接触区域中并且同样提高这种行星轮轴承的成本。
发明内容
因此基于现有技术，本发明的目的是：提供一种开头所述类型的行星传动装置，该行星传动装置实现了：简单地调整所使用的滑动轴承的轴承缝隙并且具有简单的结构。
在此，针对开头所述类型的行星传动装置，本发明的目的通过如下方式实现：每个行星轮轴承包括两个环形的轴承体，轴承体由行星轮轴穿过并且抗扭地保持在行星轮轴处并且在轴承体的外部的周面处构成锥套形的滑动面，这实现了，所使用的滑动轴承的轴承缝隙能够简单地调整并且具有简单的结构。
因此，本发明基于如下考虑：使用轴向分开的双锥滑动轴承，该双锥滑动轴承能够不仅导出轴向力也导出径向力。通过这两个锥形的滑动面的相反向的设置能够不仅使行星轮沿轴向方向还沿径向方向固定。在此，通过相对于行星轮轴向地移动锥形的轴承体，能够以简单的方式调整径向的轴承缝隙，行星轮具有相对应的锥形的工作面。轴承体的抗扭性例如能够通过如下方式产生：利用过盈制造的轴承体在其定位之后收缩到行星轮轴上。
在一个有利的设计方案中，能够沿轴向方向移动至少一个轴承体，以便在行星轮轴承的滑动面和所支承的行星轮的相对应的工作面之间调整具有限定高度的润滑间隙。行星轮轴承的滑动面和所支承的行星轮的相对应的工作面之间的润滑间隙的最佳高度是行星传动装置可靠运行的重要前提。
优选地，能够移动一个轴承体，而另一轴承体具有轴向固定的位置。具有轴向固定位置的轴承体能够作为用于调节能移动的轴承体的基准，这有助于简单地且精确地调整行星轮轴承的润滑间隙的最佳高度。
在根据本发明的行星传动装置的一个设计方案中，轴向固定的轴承体的轴向位置能够通过轴向止挡件限定。尤其行星架的曲柄臂或构成在行星轮轴处的径向的环凸肩能够用作为轴向止挡件。
有利地，将用于轴向调节的调节件分配给能调节的轴承体。当滑动轴承的润滑间隙的高度因磨损而改变时，这种调节件简化了调整，并且尤其是在维护的范畴中提供了根据本发明的行星传动装置的方便的再调节。
在根据本发明的行星传动装置的一个变体中，将间隔元件设作为调节件，间隔元件布置在一个轴承体和行星架的相邻的曲柄臂之间和/或在轴承体之间。通过选择适当数量的间隔元件和其在滑动轴承之内的所给定的轴向位置处的布置，能够形成滑动轴承的润滑间隙的高度，其中能够补偿轴承部件的制造不精确性。
在另一变体中，将能移动的轴承体旋入到行星轮轴上。对此，在能移动的轴承体处构成内螺纹并且在行星轮轴处构成相对应的外螺纹。借助这种螺旋连接能够通过围绕行星轮轴的转动来无级地调整能移动的轴承体的轴向位置。
替选地，能移动的轴承体能够旋入到行星架的相邻的曲柄臂中。对此，在能移动的轴承体处构造外螺纹并且在行星架的相邻的曲柄臂中构成相对应的内螺纹。借助这种螺旋连接能够通过旋入在行星架的相邻的曲柄臂中无级地调节能移动的轴承体的轴向位置。
在此，能够设有扭转止动器，借助于扭转止动器能够固定旋紧在行星架上的或旋入曲柄臂中的轴承体。扭转止动器允许可靠地固定能移动的轴承体的被移动的轴向位置。
根据本发明，用于调整行星轮轴承的润滑间隙的最佳高度的多种不同的调节件的组合也是可行的。
在根据本发明的行星传动装置的改进形式中，在每个滑动面中构造至少一个润滑油囊，润滑剂通道通入到润滑油囊中，润滑剂通道径向地穿过轴承体，其中润滑剂通道与偏心的润滑剂输送通道连接，润滑剂输送通道构成在行星轮轴中并且轴向地穿过行星轮轴。在行星传动装置正常运行期间，在加压润滑的范畴中将润滑剂输送给行星轴承的滑动面。润滑剂在压力下导入到偏心的润滑剂输送通道中并且从那里穿过润滑剂通道流动到润滑油囊中，润滑剂从那里分布到滑动面上。
在另一设计方案中，在轴承体之间设置有间隔环，间隔环围绕行星轮轴并且限定在轴承体之间的最小的轴向间距。通过这种间隔环能够防止：将轴向间距进而润滑间隙的高度调整得过小，这与行星轮的尽可能低磨损的运行相冲突。
在根据本发明的行星传动装置中，在间隔环的内部的周面处能够构造环形的润滑剂收集槽。该润滑剂收集槽能用于在轴承体之间分配润滑剂。
在本发明的改进方案中，在间隔环中构成多个润滑剂通道，其通入到润滑剂收集槽中。润滑剂通过该润滑剂通道能够从润滑剂收集槽中在润滑间隙的方向上流动。
有利地，在行星轮轴中构造中央的润滑剂输送通道，该润滑剂输送通道径向地通入间隔环的润滑剂收集槽中。通过这种润滑剂输送通道能够将润滑剂以下坠式润滑的形式输送给设置在间隔环中的润滑剂收集槽。下坠式润滑实现：当加压润滑失效时，行星传动装置在应急运行中继续运行。
附图说明
本发明的其他的特征和优点参考附图借助对于根据本发明的行星传动装置的不同的实施方式的下面说明变得显而易见。其中
图1示出根据本发明的第一实施方式的行星传动装置的示意轴向横截面图；
图2示出沿着线II-II的在图1中示出的行星传动装置的行星架的轴向俯视图；
图3示出图1中示出的行星传动装置的轴承体的侧向透视图；
图4示出图1中示出的行星传动装置的行星轮轴承的轴向横截面图；
图5示出具有标出的尺寸的图4中示出的行星轮轴承；
图6示出根据本发明的第二实施方式的行星传动装置的行星轮轴承的轴向横截面图；
图7示出根据本发明的第三实施方式的行星传动装置的行星轮轴承的轴向横截面图；和
图8示出根据本发明的第四实施方式的行星传动装置的行星轮轴承的轴向横截面图。
具体实施方式
图1至5示出根据本发明的第一实施方式的行星传动装置1。行星传动装置1包括传动装置壳体2，传动装置壳体在相对置的端侧上分别由驱动轴3和从动轴4穿过。在传动装置壳体2中，具有外齿部6的中央的太阳轮5可围绕中央的传动装置转动轴线Z转动地保持在从动轴4处。在与太阳轮5相对应的轴向方向上，在传动装置壳体2中布置有具有内齿部8的与中央的传动装置转动轴线Z同心的空心轮7，该空心轮固定地与传动装置壳体2连接并且包围太阳轮5。在驱动轴3处，行星架9可围绕中央的传动装置转动轴线Z转动地保持在传动装置壳体2中。行星架9包括曲柄臂10，在曲柄臂之间设置有三个行星轮轴11，其中为了更佳视图而在图1中仅示出一个行星轮轴。行星架9也能够承载数量不同于三个的行星轮轴。在每个行星轮轴11处设有构造为滑动轴承的行星轮轴承12，行星轮13可围绕行星轮转动轴线A转动地支承在行星轮轴承中。行星轮13具有外齿部14，该外齿部与空心轮7的内齿部8和太阳轮5的外齿部6啮合。
每个行星轮轴承12根据本发明都包括两个环形的轴承体12a、12b，这些轴承体由行星轮轴11穿过并且抗扭地固定在行星轮轴处。在轴承体12a、12b的外部的周面处构造锥套形的滑动面16，滑动面与中央的传动装置转动轴线Z分别张开优选在5°和40°之间的锐角α。在滑动面16的轴向的边缘区域中能够设有斜切等，以便克服磨损引起的棱边形成。
每个轴承体12a、12b由润滑剂通道17径向地穿过。润滑剂通道17与偏心的润滑剂输送通道18连接，润滑剂输送通道轴向地穿过行星轮轴11。润滑剂通道17通入到润滑油囊19中，润滑油囊在轴承体12a、12b的滑动面16的小负荷区域中构成为凹处或削平部。在行星轮轴承12的常规运行期间，通过润滑剂输送通道18、润滑剂通道17和润滑油囊19为滑动面16以加压润滑的方式供应润滑剂。
轴承体12a、12b的渐缩的端部彼此指向，其中在行星轮13的内部的周面处构造与行星轮轴承12的滑动面16相对应的工作面20。
在行星轮轴承12的轴承体12a、12b之间设置有间隔环21，间隔环包围行星轮轴11并且限定了在轴承体12a、12b之间的最小间距。在间隔环21的内部的周面处构造环形的润滑剂收集槽22，穿过间隔环的多个润滑剂通道23通入到润滑剂收集槽中。与间隔环21的润滑剂收集槽22相对应地在行星轮轴11中构造中央的润滑剂输送通道24，该润滑剂输送通道通入到间隔环21的润滑剂收集槽22中。通过中央的润滑剂输送通道24、润滑剂收集槽22和多个润滑剂通道23能够实现行星轮轴承12的对于行星传动装置的紧急运行足够的下坠式润滑(Trudelschmierung)。
图5示出根据本发明的第一实施方式的行星传动装置1的具有标出尺寸的行星轮轴承12。轴承体12a、12b的轴向宽度b1和b2和间隔环21的轴向宽度b3满足条件b1+b2+b3＝B，其中B称作在行星架9的相对置的曲柄臂10之间的行星轮轴承12的宽度。以该方式，轴承体12a、12b和间隔环21轴向地固定在行星架9的曲柄臂10之间。
在制造之后，轴承体12a、12b和间隔环21首先满足关系b1+b2+b3>B。在安装行星轮轴承12时，这两个轴承体12a、12b的宽度和/或间隔环21的宽度通过切削再加工来如下地调整，使得不仅满足关系b1+b2+b3＝B还通过适当地选择宽度b1、b2和b3来调整润滑间隙25的所需要的高度S。在此，在相应的轴承体12a、12b的通过宽度变化Δb引起的轴向移动和润滑间隙25的高度变化ΔS之间存在关系ΔS＝Δb*sin(α)。
图6示出根据本发明的第二实施方式的行星传动装置1的行星轮轴承12。在一个轴承体12a和间隔环21之间以及在轴承体12a、12b和行星架9的分别相邻的曲柄臂10之间插入间隔元件26。轴承体12a、12b和间隔环21的轴向宽度b1、b2和b3一方以及间隔元件26的D1、D2和D3另一方满足关系b1+b2+b3+D1+D2+D3＝B，使得间隔环21、轴承体12a、12b和间隔元件26轴向地固定在行星架9的相对置的曲柄臂10之间。
在制造之后，轴承体12a、12b和间隔环21首先满足关系b1+b2+b3<B，以便调整所期望的润滑间隙25的高度S。在此，与图4中示出的实施方式中一样定义b1、b2、b3和B，并且D1、D2和D3标出了间隔元件26的周向宽度。
首先，轴承体12a、12b的轴向宽度和间隔环21的轴向宽度满足关系b1+b2+b3<B。在安装时，在所提及的部位处如下地插入具有适当厚度D1、D2和D3的间隔元件26，使得全部插入的间隔元件26的相加的轴向厚度D1+D2+D3等于在间隔环21的和轴承体12a、12b的相加的轴向宽度b1+b2+b3与轴承宽度B之间的差并且润滑间隙25具有所需要的高度S。
图7示出根据本发明的第三实施方式的行星传动装置1的行星轮轴承12。能移动的轴承体12a旋紧到行星轮轴11上。对此，在能调移动的轴承体12a处构造内螺纹并且在行星轮轴11处构造相对应的外螺纹。该螺旋连接27允许在行星轮轴11上无级地调节能移动的轴承体12a的轴向位置。轴向固定的轴承体12b与行星架9的相邻的曲柄臂10旋紧，由此行星架9的作用为轴向止挡件的曲柄臂10限定轴向固定的轴承体12b的轴向位置。当达到润滑间隙25的所需要的高度S时，通过扭转止动器28将轴承体12a固定在相应的轴向位置中。销、栓等能够用作为扭转止动器28。当润滑间隙25的高度S随时间流逝而由于运行引起的磨损发生改变时，能够相应的再调整能移动的轴承体12a，以便再次建立润滑间隙25的所需要的高度S。
图8示出根据本发明的第四实施方式的行星传动装置1的行星轮轴12。能移动的轴承体12b旋入到行星架9的相邻的曲柄臂10中。对此，在能移动的轴承体12b处构造外螺纹并且在曲柄臂10中构成内螺纹。该螺旋连接27实现：轴承体12b在轴向方向上或多或少地旋入到行星架9的曲柄臂10中并且利用扭转止动器28固定在任意轴向位置中。在此也能够将销、栓等能够用作为扭转止动器28。通过构造在行星轮轴11处的、用作为轴向止挡件的径向的环形凸肩29固定了轴向固定的轴承体12a的轴向位置。通过旋入或旋出能移动的轴承体12b能够调整润滑间隙25的所需要的高度S。当行星轮轴承12的润滑间隙25的高度S由于运行引起的磨损而偏离时，能够通过轴向地调节轴承体12b相应地再调整行星轮轴承12。
为了在调整根据本发明的行星传动装置1的行星轮轴承12时有更大的灵活性，用于调节行星轮轴承12的润滑间隙25的最佳高度的在图5至8中提出的方法措施能够彼此组合。
在行星传动装置1运行期间，通过驱动轴3将行星架9置于旋转。由于其外齿部14啮入到空心轮7的内齿部8中，行星轮13沿着空心轮7的内侧滚动。通过行星轮13的旋转，由于行星轮的外齿部14啮入到太阳轮5的外齿部6中而再次将太阳轮5置于旋转并且利用太阳轮将从动轴4置于旋转。在此，从动轴4以比驱动轴3更高的转速转动，因为行星轮13具有比行星轮转动轴线A在其围绕行星传动装置1的中央的传动装置转动轴线Z旋转时所描绘的圆更小的周长。
在滑动轴承运行期间，通过中央的润滑剂输送通道24连续地为滑动轴承输送润滑剂。润滑剂首先分布在间隔环21的润滑剂收集槽22中并且随后在润滑间隙25的方向上穿流过至少一个润滑剂通道23。
根据本发明的行星传动装置1的主要优点在于：与圆柱形的滑动轴承不同，不必设有附加的轴向滑动轴承，以便将行星轮13沿轴向方向固定。这相应地使得所形成的对附加的轴向滑动面的加工变得多余。根据本发明的滑动轴承的另一优点在于润滑间隙25的高度S的简单的可调整性和可再调整性，这在制造需要用于行星轮轴承的构件时允许更大的构件公差。因此整体上，在应用根据本发明的行星传动装置时能够从更小的制造成本和行星轮轴承12的由于再调整可行性而提高的寿命中得到成本优势。
尽管详细地通过优选的实施例详细阐明和描述本发明，但本发明不局限于所公开的实例并且能够由本领域技术人员从中推导出其他的变体，而没有偏离本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种行星传动装置(1)，具有：传动装置壳体(2)；中央的太阳轮(5)，所述太阳轮能围绕中央的传动装置转动轴线(Z)转动地保持在所述传动装置壳体(2)中，并且所述太阳轮承载外齿部(6)；空心轮(7)，所述空心轮相对于中央的所述传动装置转动轴线(Z)同心地布置在所述传动装置壳体(2)中并且具有内齿部(8)；行星架(9)，所述行星架能围绕中央的所述传动装置转动轴线(Z)转动地支承在所述传动装置壳体(2)中；和多个行星轮(13)，所述行星轮借助于构成为滑动轴承的行星轮轴承(12)能围绕行星轮转动轴线(A)转动地支承在所述行星架(9)处，并且所述行星轮具有外齿部(14)，所述外齿部与所述空心轮(7)的内齿部(8)和所述太阳轮(5)的外齿部(6)啮合，其特征在于，每个行星轮轴承(12)包括两个环形的轴承体(12a，12b)，所述轴承体由行星轮轴(11)穿过并且抗扭地保持在所述行星轮轴上，其中，在所述轴承体(12a，12b)的外部的周面处构造锥套形的滑动面(16)，使得所述轴承体(12a，12b)的渐缩的端部相互指向，并且其中，在所述行星轮(13)的内部的周面处构造与所述行星轮轴承(12)的所述滑动面(16)相对应的工作面(20)。
2.根据权利要求1所述的行星传动装置，其特征在于，所述轴承体(12a，12b)轴向间隔开地布置。
3.根据权利要求1或2所述的行星传动装置，其特征在于，至少一个所述轴承体(12a，12b)能够在轴向方向上移动，以便在所述行星轮轴承(12)的所述滑动面(16)和所支承的所述行星轮(13)的相对应的所述工作面(20)之间调整具有限定高度(S)的润滑间隙(25)。
4.根据权利要求3所述的行星传动装置，其特征在于，刚好一个所述轴承体(12a，12b)是能移动的，并且另一个所述轴承体(12a，12b)具有轴向固定的位置。
5.根据权利要求4所述的行星传动装置，其特征在于，轴向固定的所述轴承体(12a，12b)的轴向位置通过轴向止挡件限定。
6.根据权利要求5所述的行星传动装置，其特征在于，所述轴向止挡件是所述行星架(9)的曲柄臂(10)或构成在所述行星轮轴(11)处的径向的环凸肩(29)。
7.根据权利要求3所述的行星传动装置，其特征在于，为能移动的所述轴承体(12a，12b)分配用于轴向调节的调节件。
8.根据权利要求7所述的行星传动装置，其特征在于，将间隔元件(26)设作为所述调节件，所述间隔元件布置在一个所述轴承体(12a，12b)和所述行星架(9)的相邻的曲柄臂(10)之间和/或布置在所述轴承体(12a，12b)之间。
9.根据权利要求3所述的行星传动装置，其特征在于，将能移动的所述轴承体(12a，12b)旋紧到所述行星轮轴(11)上。
10.根据权利要求8所述的行星传动装置，其特征在于，将能移动的所述轴承体(12a，12b)旋入到所述行星架(9)的相邻的所述曲柄臂(10)中。
11.根据权利要求9所述的行星传动装置，其特征在于，设有扭转止动器(28)，借助于所述扭转止动器能够轴向地固定能移动的所述轴承体(12a，12b)。
12.根据权利要求1或2所述的行星传动装置，其特征在于，在每个所述滑动面(16)中构造至少一个润滑油囊(19)，润滑剂通道(17)通入到所述润滑油囊中，所述润滑剂通道径向地穿过所述轴承体(12a，12b)，其中，所述润滑剂通道(17)与偏心的润滑剂输送通道(18)连接，所述润滑剂输送通道构造在所述行星轮轴(11)中并且轴向地穿过所述行星轮轴。
13.根据权利要求1或2所述的行星传动装置，其特征在于，在所述轴承体(12a，12b)之间布置有间隔环(21)，所述间隔环围绕所述行星轮轴(11)并且限定了在所述轴承体(12a，12b)之间的最小的轴向间距。
14.根据权利要求13所述的行星传动装置，其特征在于，在所述间隔环(21)的内部的周面处构造环形的润滑剂收集槽(22)。
15.根据权利要求14所述的行星传动装置，其特征在于，在所述间隔环(21)中构造多个润滑剂通道(23)，多个所述润滑剂通道通入到所述润滑剂收集槽(22)中。
16.根据权利要求15所述的行星传动装置，其特征在于，在所述行星轮轴(11)中构造中央的润滑剂输送通道(24)，该中央的润滑剂输送通道通入到所述间隔环(21)的所述润滑剂收集槽(22)中。
17.根据权利要求1所述的行星传动装置，其特征在于，所述行星传动装置是用于风力发电设备的行星传动装置。
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