CN109340318B - 一种紧凑型半直驱风电齿轮箱三功率分流行星传动结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紧凑型半直驱风电齿轮箱三功率分流行星传动结构，包括法兰主轴承、轮毂侧行星轮系、发电机侧行星轮系及位于轮毂侧行星轮系和发电机侧行星轮系之间的中间行星轮系，轮毂侧行星轮系、中间行星轮系和发电机侧行星轮系的内齿圈固为一体，形成为长主轴结构的三联内齿圈，法兰主轴承跨距于三联内齿圈上，三联内齿圈与轮毂用螺栓组合为一体，输入功率从三联内齿圈输入到各自的行星齿轮传动中，且三者输入功率比率不同，发电机侧太阳轮与中间行星架连接，中间太阳轮与轮毂侧行星架连接，轮毂侧太阳轮与发电机连接。本发明结构紧凑，采用差动功率分流结构和三功率分流，在同一平台下可大大提高承载能力及总速比。
Description
技术领域
本发明涉及风电齿轮箱传动的技术领域，尤其是指一种紧凑型半直驱风电齿轮箱三功率分流行星传动结构。
背景技术
如图1所示，为传统的风力发电机组紧凑型半直驱系统，共有两级行星传动装置，总数比约25左右，其中一级行星传动位于主轴承的内圈内。当主轴承固定不变，在同一平台产品升级换代中，由于主轴承内径的限制，制约了承载能力的提高，总速比加大也有限，同时，由于叶片加长，机组功率增加，额定转速会相应减低，在相同速比甚至更低下也给发电机的设计制造带来不利的影响。以前单纯是从齿宽及发电机长度的增加提高承载能力，提高程度有限，特别对于主轴承已经最大限度的发挥作用了。图中01为主轴承、02为一级行星传动、03为二级行星传动、04为轮毂、05为发电机外壳、06为花键、07为输出太阳轮。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提出了一种紧凑型半直驱风电齿轮箱三功率分流行星传动结构，改变齿轮传动结构的形式，采用差动功率分流结构，为了提高功率及速比，采用三功率分流，解决了齿轮箱径向空间不足问题；速比可达到100左右，解决了发电机设计制造难度；同时将主轴承改变为跨距式，充分提高了承载能力，并随跨距的增大而增加。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种紧凑型半直驱风电齿轮箱三功率分流行星传动结构，包括法兰主轴承和三级行星轮系，所述三级行星轮系包括靠近轮毂侧的轮毂侧行星轮系、靠近发电机侧的发电机侧行星轮系及位于轮毂侧行星轮系和发电机侧行星轮系之间的中间行星轮系，所述轮毂侧行星轮系、中间行星轮系和发电机侧行星轮系的内齿圈固为一体，形成为长主轴结构的三联内齿圈，所述法兰主轴承跨距于三联内齿圈上，并与发电机侧行星轮系的发电机侧行星架及发电机外壳用螺栓组合为一体，用于承受风轮传递过来的力和弯矩载荷，减少交变载荷对齿轮箱的冲击，所述三联内齿圈与轮毂用螺栓组合为一体，输入功率从三联内齿圈输入到各自的行星齿轮传动中，且三者输入功率比率不同，所述发电机侧行星轮系的发电机侧太阳轮与中间行星轮系的中间行星架连接，所述中间行星轮系的中间太阳轮与轮毂侧行星轮系的轮毂侧行星架连接，所述轮毂侧行星轮系的轮毂侧太阳轮与发电机连接，所述发电机侧行星轮系的内齿圈功率经过其行星轮、发电机侧太阳轮传递到中间行星架，再经过中间行星轮系的行星轮与内齿圈功率合成，通过中间太阳轮将功率传递到轮毂侧行星架，最终由轮毂侧太阳轮传递给发电机。
进一步，所述三级行星轮系的行星轮均采用柔性销结构来进行均载，所述柔性销结构由柔性销轴和销套组成，所述柔性销轴与各自相应的行星架过盈配合，所述销套与柔性销轴过盈配合，并支撑各自相应的行星轴承和行星轮，当内齿圈和太阳轮的两个切向力施加于行星轮上时，来自行星架上的柔性销轴弯曲引起的角度绕度能够被反方向来自柔性销轴另一端的销套弯曲引起的角度绕度所抵消，使每个行星轮平行浮动，进而使载荷在每个行星轮之间平均分配。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、采用长主轴结构的三联内齿圈，同时将法兰主轴承改变为跨距式，法兰主轴承在三联内齿圈上跨距安装，在增加轴承承载能力的同时，结构更加紧凑。
2、采用三级行星齿轮差动传动结构，速比在100左右。
3、每个行星轮均采用柔性销结构来进行均载，使行星轮浮动均载，使多行星轮系的受载更加均匀，传动更加平稳，有效提高寿命，并结构紧凑。
4、在同一平台下可大大提高承载能力及总速比。
附图说明
图1为传统的半直驱风电齿轮箱传动结构示意图。
图2为紧凑型半直驱风电齿轮箱三功率分流行星传动结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图2所示，本实施例所提供的紧凑型半直驱风电齿轮箱三功率分流行星传动结构，包括法兰主轴承1和三级行星轮系，所述三级行星轮系包括靠近轮毂侧的轮毂侧行星轮系、靠近发电机侧的发电机侧行星轮系及位于轮毂侧行星轮系和发电机侧行星轮系之间的中间行星轮系，所述轮毂侧行星轮系、中间行星轮系和发电机侧行星轮系的内齿圈固为一体，形成为长主轴结构的三联内齿圈2，所述法兰主轴承1跨距于三联内齿圈2上(可大大提高轴承承载能力)，并与发电机侧行星轮系的发电机侧行星架3及发电机外壳4用螺栓组合为一体，用于承受风轮传递过来的力和弯矩等载荷，减少交变载荷对齿轮箱的冲击，所述三联内齿圈2与轮毂5用螺栓组合为一体，输入功率从三联内齿圈2输入到各自的行星齿轮传动中，且三者输入功率比率不同，这样行星传动承受最大功率的比率就小得多，径向尺寸就能保证。所述发电机侧行星轮系的发电机侧太阳轮6与中间行星轮系的中间行星架7连接，所述中间行星轮系的中间太阳轮8与轮毂侧行星轮系的轮毂侧行星架9连接，所述轮毂侧行星轮系的轮毂侧太阳轮10与发电机连接，所述发电机侧行星轮系的内齿圈功率经过其行星轮11、发电机侧太阳轮6传递到中间行星架7，再经过中间行星轮系的行星轮12与内齿圈功率合成，通过中间太阳轮8将功率传递到轮毂侧行星架9，最终经轮毂侧行星轮系的行星轮13、轮毂侧太阳轮10传递给发电机，这种结构使轮毂5的功率得以分流，进而使齿轮箱径向尺寸减小，齿轮箱的功率密度增大，安全可靠性提高。
另外，所述三级行星轮系的行星轮11、12、13均采用柔性销结构来进行均载，所述柔性销结构由柔性销轴14和销套15组成，所述柔性销轴14与各自相应的行星架过盈配合，所述销套15与柔性销轴14过盈配合，并支撑各自相应的行星轴承和行星轮。当内齿圈和太阳轮的两个切向力施加于行星轮上时，来自行星架上的柔性销轴弯曲引起的角度绕度能够被反方向来自柔性销轴另一端的销套弯曲引起的角度绕度所抵消，使每个行星轮平行浮动，进而使载荷在每个行星轮之间平均分配。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种紧凑型半直驱风电齿轮箱三功率分流行星传动结构，其特征在于：包括法兰主轴承和三级行星轮系，所述三级行星轮系包括靠近轮毂侧的轮毂侧行星轮系、靠近发电机侧的发电机侧行星轮系及位于轮毂侧行星轮系和发电机侧行星轮系之间的中间行星轮系，所述轮毂侧行星轮系、中间行星轮系和发电机侧行星轮系的内齿圈固为一体，形成为长主轴结构的三联内齿圈，所述法兰主轴承跨距于三联内齿圈上，并与发电机侧行星轮系的发电机侧行星架及发电机外壳用螺栓组合为一体，用于承受风轮传递过来的力和弯矩载荷，减少交变载荷对齿轮箱的冲击，所述三联内齿圈与轮毂用螺栓组合为一体，输入功率从三联内齿圈输入到各自的行星齿轮传动中，且三者输入功率比率不同，所述发电机侧行星轮系的发电机侧太阳轮与中间行星轮系的中间行星架连接，所述中间行星轮系的中间太阳轮与轮毂侧行星轮系的轮毂侧行星架连接，所述轮毂侧行星轮系的轮毂侧太阳轮与发电机连接，所述发电机侧行星轮系的内齿圈功率经过其行星轮、发电机侧太阳轮传递到中间行星架，再经过中间行星轮系的行星轮与内齿圈功率合成，通过中间太阳轮将功率传递到轮毂侧行星架，最终由轮毂侧太阳轮传递给发电机。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型半直驱风电齿轮箱三功率分流行星传动结构，其特征在于：所述三级行星轮系的行星轮均采用柔性销结构来进行均载，所述柔性销结构由柔性销轴和销套组成，所述柔性销轴与各自相应的行星架过盈配合，所述销套与柔性销轴过盈配合，并支撑各自相应的行星轴承和行星轮，当内齿圈和太阳轮的两个切向力施加于行星轮上时，来自行星架上的柔性销轴弯曲引起的角度绕度能够被反方向来自柔性销轴另一端的销套弯曲引起的角度绕度所抵消，使每个行星轮平行浮动，进而使载荷在每个行星轮之间平均分配。
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