CN106536994A - 用于行星架的滑动轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种行星齿轮装置，特别用于风力发电设备，具有变速器壳体(1)、能围绕中央驱动轴线(X)旋转地保持在变速器壳体(1)中并且承载外轮齿(2a)的中央太阳轮(2)、相对于中央驱动轴线(X)同中心地布置在变速器壳体(1)中并且具有内轮齿(3a)的内齿圈(3)、能围绕中央驱动轴线(X)转动地支承在变速器壳体(1)中的行星架(4)和多个经由行星齿轮轴承(10)能围绕行星架轴(11)转动地支承在行星架(4)上并且具有外轮齿(4a)的行星齿轮(9)，该行星齿轮的外轮齿与内齿圈(3)的内轮齿(3a)和太阳轮(2)的外轮齿(2a)啮合在一起，其中，行星架(4)经由至少一个包括多个在周向方向上相互间隔开布置的径向滑动轴承区段(8a，8b，8c)的、分区的径向滑动轴承(8)支撑在变速器壳体(1)处，其中，径向滑动轴承区段(8a，8b，8c)在行星架轴(11)的径向外部定位，从而使得行星架(4)通过径向滑动轴承(8a，8b，8c)支撑在位于行星架轴(11)的径向外部的位置上。

Description

用于行星架的滑动轴承
技术领域
本发明涉及一种行星齿轮装置，特别用于风力发电设备，具有变速器壳体、能围绕中央驱动轴线旋转地保持在变速器壳体中并且承载外轮齿的中央太阳轮、相对于中央驱动轴线同中心地布置在变速器壳体中并且具有内轮齿的内齿圈、能围绕中央驱动轴线转动地支承在变速器壳体中的行星架和多个经由行星齿轮轴承能围绕行星架轴转动地支承在行星架上并且具有外轮齿的行星齿轮，该行星齿轮的外轮齿与内齿圈的内轮齿和太阳轮的外轮齿啮合在一起。
背景技术
现代的风力发电设备在外表几乎没有区别。区别主要在于变速器的设计方案，其设置在转子和发电机之间，以便将转子毂的旋转速度转化为用于发电机的更高的转动速度。对于大型设备来说传动比通常为1:100。为了实现这样大的传动比，通常采用多级的变速器。在此，在常见的驱动设计中优选行星齿轮级和正齿轮级，其中，在第一高扭矩的传动级中，为了紧凑的结构类型而经常采用倾斜啮合的行星齿轮传动，而在随后的高功率级中应用倾斜啮合的正齿轮传动。
在此，转子轴或者转子毂与第一级的行星架连接。该行星架在行星齿轮的轴向相对置的侧的两个位置上-即在传动级的驱动侧上和从动侧上-支承在变速器壳体中并且驱动行星齿轮。可替换地，也能够在一侧支承。内齿圈与变速器壳体固定地连接，从而在变速器中使行星齿轮进行环绕运动。转矩从行星齿轮传递到太阳轮上，该太阳轮经由齿轴轮廓与第二级的行星架连接。第二行星齿轮级的进程与第一级一致。在最后的传动级中，通过由第二级的太阳轮驱动的正齿轮产生进一步的传动，从而产生从转子轴在高扭矩时的开始较小的转速到发电机轴在低扭矩时的高转速的传动。
在常规的用于风力发电设备的行星齿轮变速器和行星齿轮-正齿轮变速器中，首要采用滚动轴承，以便支承行星架中的行星齿轮以及变速器壳体中的行星架。
个别地也应用液压驱动的滑动轴承。例如，EP 2 302 257A2公开了开头所述类型的具有变速器壳体和中央太阳轮的行星齿轮变速器，该中央太阳轮能围绕中央驱动轴线旋转地保持在变速器壳体中并且承载外轮齿。此外设置有内齿圈，其相对于中央驱动轴线同中心地布置在变速器壳体中并且承载内轮齿。此外设置行星架，其能围绕中央驱动轴线转动地支承在变速器壳体中。在行星架上，经由行星齿轮轴承能围绕行星架轴转动地支承多个行星齿轮。行星齿轮具有外轮齿，其与内齿圈的内轮齿和太阳轮的外轮齿啮合在一起。在行星齿轮变速器中，行星架通过径向滑动轴承支撑在变速器壳体处。
在滑动轴承中采用的、已知的滑动轴承原料例如是具有合金成分和青铜合金的白合金。一般而言，工业应用中的滑动轴承设计为具有与运行点中的直径相关的、大约15至20μm的润滑间隙。轴承生产商为白合金给出了至少5MPa作为允许的平均动态压力。
然而，采用滑动轴承是相对少见的。对此的原因在于占绝大多数的不稳定的运行条件和在滑动轴承的极大负荷的同时有暂时极低的滑动速度。最重要的是，常规的滑动轴承在具有高至极高的转速的使用条件下应用。基于此，一般对于风力变速器中的轴支承部位来说几乎只应用滚动轴承。
与采用滚动轴承还是滑动轴承无关地，尝试通过润滑措施来避免在混合摩擦之中运行，并且以这种方式保持轴支承部位的磨损尽可能小。然而，用于润滑和冷却特别是在轴支承部位范围中的变速器部件的、要采用的措施是高耗费的。然而尽管应用所有的对策，由于高负载和由风力发电设备的转子预设的小转速，所有的轴支承部位围绕自身的轴此外还是经受轻微的损耗，因为其定期在混合摩擦区域中工作。齿轮的现存的未过滤的摩擦还加速了接触面的损耗并且因此限制了轴支承部位的寿命。
发明内容
因此，本发明的目的在于，设计特别用于风力发电设备的行星齿轮变速器，以简化保养和/或维护。
该目的在开头所述类型的行星齿轮变速器中如下地实现，行星架经由至少一个包括多个在周向方向上相互间隔开布置的径向滑动轴承区段的、分区的径向滑动轴承支撑在变速器壳体处，其中，径向滑动轴承区段在行星架轴的径向外部定位，从而使得行星架通过径向滑动轴承支撑在位于行星架轴的径向外部的位置上。
因此，本发明的想法在于应用分区的径向滑动轴承，其区段能简单地替换，而不必拆卸和/或拆掉行星齿轮变速器。对此，径向滑动轴承由多个、特别是三个单独的并且在周向方向上相互间隔开的径向滑动轴承区段组成，其尽可能往外地支撑行星架。根据本发明具体提出的是，分区的径向滑动轴承以及径向滑动轴承区段在行星架轴的径向外部支撑行星架。换句话说，行星架通过径向滑动轴承区段支撑在位于通过行星架轴的径向最外的点限定的圈的径向外部的位置上。
以优选的方式，径向滑动轴承区段将行星架支撑在其外直径的范围中。通过向外布置径向滑动轴承的支承位置以及其分离的实施方案能够实现的是，替换磨损的轴承。原则上也能够实现的是，在可能的情况下朝径向方向校准各个单独的径向滑动轴承区段，以便平衡轴承磨损。
原则上，行星架能够在行星齿轮的两侧上经由分区的径向滑动轴承支撑在变速器壳体处。然而根据本发明，仅需要一个轴承并且位于行星齿轮装置的从动侧上的轴承在此特别地定位在行星齿轮轴的径向外部。其它的分区的径向滑动轴承同样能够位于外部，但也能够设置在位于进一步径向向内的合适的位置。
根据本发明的一个实施方式提出，行星架支承在变速器壳体处的行星齿轮的轴向相对置的侧上，并且在行星齿轮装置的从动侧上经由行星架轴的径向外部的、分区的径向滑动轴承支撑在变速器壳体处。
径向滑动轴承的径向滑动轴承区段合适地装配在变速器壳体的外侧上，其中，其穿过变速器壳体中径向的或轴向的穿孔，从而使其利用其内表面到达设备中的行星架上。该设计方案能够实现的是，径向滑动轴承区段从外部装配在变速器壳体处，从而使其容易地拆装。同样从外部能够实现的是，特别在径向方向上进行径向滑动轴承区段的位置的校准。例如，能够通过应用垫片以简单的方式改变径向滑动轴承区段的径向的位置。也能够设置用于调整径向滑动轴承区段的(径向)位置的、另外的调节件。
根据本发明的一个优选的实施方式提出，径向滑动轴承区段分别装配在对应的承载板的径向的内侧上，该承载板装配、特别是拧紧在变速器壳体的外侧上。在此，能够在承载板和对应的径向滑动轴承区段之间设置密封板。
在本发明的一个改进方案中，径向滑动轴承区段能够设置在变速器壳体的构造为转矩支座的部件处，即在变速器与风力发电设备的主平台连接所经由的部件处，以便阻止变速器由于驱动力矩的转动。
原则上能够实现的是，设计和/或定位径向滑动轴承区段，使其相对于变速器壳体也轴向地支撑行星架。然而，轴向的支撑以优选的方式通过单独的轴向滑动轴承实现。在此，根据本发明的一个优选的实施方式提出，垫圈从行星齿轮装置的从动侧出发安装到变速器壳体、特别是变速器壳体的构造为转矩支座的部件中，并且行星架通过轴向滑动轴承轴向地支撑在垫圈、特别是垫圈的径向向外突出的臂上。在此，轴向滑动轴承能够构造为滑环。在行星齿轮装置的驱动侧上，行星架能够通过装配在变速器壳体的法兰上的、分区的径向滑动轴承进行支撑。在此，径向滑动轴承区段能够以已经描述的方式直接或经由密封件固定在承载板上，其装配、特别是拧紧在变速器壳体上。此外，行星架能够在行星齿轮装置的驱动侧上通过轴向滑动轴承、特别是轴向滑环支撑在变速器壳体处。其能够保持在环形部件上，其安装在变速器壳体中、特别是在变速器壳体的盖板中。
径向或轴向滑动轴承在其滑动面的范围中由合适的滑动轴承材料组成，如其已知的那样。特别地，能够采用铜锌合金或铜锡合金。在此优选地，应用锌成分在6％和40％之间的铜锌合金或者锡成分在4％和12％之间的铜锡合金。能考虑的还有铝锡合金，其中其优选地具有在6％和40％之间的锡成分。滑动轴承材料能够滚压包覆在承载板上。同样能够实现的是，所采用的滑动轴承的滑动面配置有PVD层。合适地，滑动轴承能够在最上面的层中也具有人造的进入层(Einlaufschicht)。
附图说明
接下来参照附图描述本发明的实施例。在图中示出：
图1示出根据本发明的行星齿轮装置的实施方式的示意性的剖面图，
图2示出图1中的区块A的放大图，
图3示出图1中的区块B的放大图，
图4示出图1中的区块C的放大图，
图5示出图1中的区块D的放大图，
图6示出在行星齿轮变速器的驱动侧上形成图1中的行星齿轮变速器的壳体的盖板的前视图，
图7示出图6中的法兰的后视图，
图8示出具有保持板的径向滑动轴承区段，
图9示出用于保持轴向滑动轴承的环形部件，
图10示出形成图1中的行星齿轮变速器的变速器壳体的从动侧的部件的转矩支座，
图11示出用于图10中的转矩支座的垫圈，并且
图12示出用于利用图10中的转矩支座应用的径向滑动轴承区段。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施方式的行星齿轮装置的传动级，该行星齿轮装置布置在未示出的风力发电设备的塔楼上，并且用于通过风力发电设备的、承载多个翼的转子来驱动发电机，并在此将转子轴的或者转子毂的慢的转速转换为发电机轴的高的转速。行星齿轮装置包括变速器壳体1，在其中，行星齿轮级作为第一传动级连接另外的在图中未示出的、能够构造为正齿轮级或行星齿轮级的传动级。行星齿轮装置的示出的第一行星齿轮级包括中央太阳轮2，其能围绕中央驱动轴线X旋转地保持在变速器壳体1中并且承载外轮齿2a。属于行星齿轮装置的还有内齿圈3，其相对于中央驱动轴线X同中心地固定地布置在变速器壳体1中并且具有内轮齿3a。
行星齿轮装置还包括行星架4。其经由径向或轴向滑动轴承5，6，7，8能围绕驱动轴线X转动地支承以及轴向地支撑在变速器壳体1中，并且由两个平行的、通过未示出的接片相互连接的侧壁4a，4b组成。最后属于行星齿轮装置的是多个行星齿轮9，其经由行星齿轮轴承10能转动地支承在行星架4上并且具有外轮齿9a，该外轮齿与内齿圈3的内轮齿3a和太阳轮的外轮齿2a啮合在一起。在该实施例中总共设置四个行星齿轮9，其以90度相互错位地布置，并且通过相应的行星齿轮轴承10能转动地支撑在平行于中央驱动轴线X延伸的行星架轴11上，该行星架轴在行星架4的侧壁4a，4b之间延伸。行星架4还具有构造为空心轴的连接部段4d，行星架4经由其与转子的转子轴连接或者能连接。
在所示的实施方式中，变速器壳体1包括两个壳体部分1a，1b，在它们之间定位有内齿圈3，并且内齿圈3与它们固定地连接。在行星齿轮装置的朝向转子的驱动侧上设置盖板1a形式的壳体部分，其与内齿圈3连接并且具有用于行星架4的空心轴4a的中央的贯通开口12。如特别能够在图7和8中识别的那样，贯通开口12的范围均匀地沿着盖板1a的内周分布，并且相互间隔开地紧固有三个径向滑动轴承区段5a，5b，5c，它们限定了分区的径向滑动轴承5，经由该径向滑动轴承将行星架4在行星齿轮装置的驱动侧上径向地支撑并且能转动地支承在变速器壳体1处。径向滑动轴承区段5a，5b，5c分别具有L形的横截面，其中，L臂抵靠在盖板1a的外端侧上并且与其拧紧，并且其它的L臂限定了径向的滑动面并且由相应的滑动材料组成。在该附图中不能识别的是，径向滑动轴承区段5a，5b，5c分别设置在承载板上，经由该承载板，它们也与盖板1a拧紧。该结构接下来也根据另外的径向滑动轴承8的径向滑动轴承区段8a，8b，8c进行描述。此外，行星架4在行星齿轮装置的驱动侧上通过轴向滑动轴承6、在此为轴向滑环支撑在变速器壳体1处。滑动轴承6保持在环形部件13上，其保持在盖板1a的内侧上。
在行星齿轮装置的出口侧通过转矩支座1b形成变速器壳体1，如其在图10中所示。转矩支座1b设计为盖状的并且限定了用于太阳轮2的中央通口14。中央通口14在此设置在垫圈15中，其从行星齿轮装置的从动侧出发安装在转矩支座1b中，并且与转矩支座1b固定地连接。垫圈15设计为横截面是L形状的，并且具有径向的臂15a和轴向的臂15b。垫圈15的径向的臂15a面对着行星架4的从动侧的侧壁4b，并且利用其形成限定的径向的间隙。这保证的是，垫圈14不能够为行星架4承担支承功能。
在其朝向变速器壳体1的内腔的面上，垫圈15的径向的臂15b承载滑环形式的轴向滑动轴承7，经由其轴向地在转矩支座1b上支撑行星架4。轴向地在转矩支座1b上经由分区的径向滑动轴承8支撑和支承行星架4，该径向滑动轴承包括三个在周向方向上相互间隔开布置的径向滑动轴承区段8a，8b，8c。该支撑在此在行星架4的外周上、即在定位在行星架轴11的径向外部的位置上实现。为了解释清楚，在该附图中标记了圆周圈U，在其上存在行星架轴11的径向最外的点。能很好考虑的是，行星架4通过径向滑动轴承8在该圈U的径向外部支撑。
径向滑动轴承8的径向滑动轴承区段8a，8b，8c装配在转矩支座1b的外侧上。对此，径向滑动轴承区段8a，8b，8c分别装配在对应的承载板17的径向的内侧上，该承载板拧紧在变速器壳体1的外侧上。如特别在图12中能很好地识别地，在承载板17和对应的径向滑动轴承区段8a，8b，8c之间设置密封板18。该布置在此实施的是，径向滑动轴承区段8a，8b，8c向内穿过转矩支座1b中的径向的穿孔19，以便到达设备中的行星架4上。未示出的是，径向滑动轴承区段8a，8b，8c的位置能相对于变速器壳体1特别是在径向方向上调整，为此设置相应的调节件。
同样未示出的是，在变速器壳体1上经由外面铺设的油管连接供油泵，其从位于变速器壳体1中的油池中吸取，并且其在压力作用下在过滤和可能的冷却之后供给回到变速器壳体1中。对此，油管连接到变速器壳体1的油入口上，并且在变速器壳体中，在行星齿轮装置的部件中设计油输送通道，经由其特别地为滑动轴承5，6，7，8和行星齿轮轴承连续地输送润滑油。同样地在行星架轴11中设计油通道，从而使其持续地由润滑油流过和冷却。有关具体的设计方案参照申请人的DE 10 260 132 Al。
尽管通过优选的实施例在细节上详细地阐述并描述了本发明，但本发明并不局限于所公开的实例，并且其他的变体方案能够由专业人员由此推导出，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种行星齿轮装置，特别用于风力发电设备，具有变速器壳体(1)、能围绕中央驱动轴线(X)旋转地保持在所述变速器壳体(1)中并且承载外轮齿(2a)的中央太阳轮(2)、相对于所述中央驱动轴线(X)同中心地布置在所述变速器壳体(1)中并且具有内轮齿(3a)的内齿圈(3)、能围绕所述中央驱动轴线(X)转动地支承在所述变速器壳体(1)中的行星架(4)和多个经由行星齿轮轴承(10)能围绕行星架轴(11)转动地支承在所述行星架(4)上并且具有外轮齿(4a)的行星齿轮(9)，所述行星齿轮的外轮齿与所述内齿圈(3)的内轮齿(3a)和所述太阳轮(2)的外轮齿(2a)啮合在一起，其特征在于，所述行星架(4)经由至少一个包括多个在周向方向上相互间隔开布置的径向滑动轴承区段(8a，8b，8c)的、分区的径向滑动轴承(8)支撑在所述变速器壳体(1)处，其中，所述径向滑动轴承区段(8a，8b，8c)在所述行星架轴(11)的径向外部定位，从而使得所述行星架(4)通过所述径向滑动轴承(8a，8b，8c)支撑在位于所述行星架轴(11)的径向外部的位置上。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述行星架(4)支承在所述变速器壳体(1)处的所述行星齿轮(9)的轴向相对置的侧上，并且在所述行星齿轮装置的从动侧上经由包括多个在周向方向上相互间隔开布置的所述径向滑动轴承区段(8a，8b，8c)的、分区的所述径向滑动轴承(8)支撑在所述变速器壳体(1)处，其中，所述径向滑动轴承区段(8a，8b，8c)在所述行星架轴(11)的径向外部定位，从而使得所述行星架(4)通过所述径向滑动轴承(8a，8b，8c)支撑在位于所述行星架轴(11)的径向外部的位置上。
3.根据权利要求2所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述径向滑动轴承(8)的所述径向滑动轴承区段(8a，8b，8c)装配在所述变速器壳体(1)的外侧上，并且穿过所述变速器壳体(1)中径向的或轴向的穿孔(19)地与所述行星架(4)接触。
4.根据权利要求3所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述径向滑动轴承区段(8a，8b，8c)分别装配在对应的承载板(17)的径向的内侧上，所述承载板装配、特别是拧紧在所述变速器壳体(1)的外侧上。
5.根据权利要求4所述的行星齿轮装置，其特征在于，在所述承载板(17)和对应的所述径向滑动轴承区段(8a，8b，8c)之间设置密封板(18)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述径向滑动轴承区段的位置能相对于所述变速器壳体(1)调整，并且特别设置有用于调整径向位置的调节件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述径向滑动轴承区段(8a，8b，8c)设置在所述变速器壳体(1)的构造为转矩支座(1b)的部件处。
8.根据前述权利要求中任一项所述的行星齿轮装置，其特征在于，设计和/或定位所述径向滑动轴承区段，以便相对于所述变速器壳体也轴向地支撑所述行星架。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的行星齿轮装置，其特征在于，垫圈(15)从所述行星齿轮装置的从动侧出发安装到所述变速器壳体(1)、特别是所述变速器壳体(1)的构造为所述转矩支座(1b)的部件中，并且所述行星架(4)通过轴向滑动轴承(7)轴向地支撑在所述垫圈(15)、特别是所述垫圈(15)的径向向外突出的臂(15b)上。
10.根据权利要求9所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述轴向滑动轴承(7)构造为滑环。
11.根据前述权利要求中任一项所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述行星架(4)在所述行星齿轮装置的驱动侧上通过包括多个在周向方向上相互间隔开布置的径向滑动轴承区段(5a，5b，5c)的、分区的径向滑动轴承(5)支撑在所述变速器壳体(1)处。
12.根据权利要求11所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述径向滑动轴承区段(5a，5b，5c)装配在所述变速器壳体(1)处并且特别地经由承载板固定。
13.根据权利要求12所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述径向滑动轴承区段装配在所述变速器壳体(1)的盖板(1a)处。
14.根据前述权利要求中任一项所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述行星架(4)在所述行星齿轮装置的驱动侧上通过轴向滑动轴承(6)、特别是轴向滑环支撑在所述变速器壳体(1)处。
15.根据权利要求14所述的行星齿轮装置，其特征在于，所述轴向滑动轴承(6)保持在环形部件上，所述环形部件安装在所述变速器壳体中、特别是在所述变速器壳体(1)的盖板(1a)中。
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