CN109899503B - 风电增速箱花键连接润滑冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电增速箱花键连接润滑冷却系统，包括：花键轴、太阳轮、油泵齿轮和透盖；花键轴和太阳轮之间设有储油空腔；花键轴设有连通至储油空腔用于将储油空腔内的油排出的第一回油通道；油泵齿轮设有连通至第一回油通道用于将第一回油通道内的油排出的第二回油通道；透盖设有连通至第二回油通道用于将第二回油通道内的油排出的第三回油通道和用于将第三回油通道内的油排出的出油口；油从进油口进入储油空腔依次流经第一回油通道、第二回油通道和第三回油通道后从出油口排出；储油空腔内的润滑油淹没花键轴和太阳轮的花键。本发明的有益之处在于，有效降低内外花键在运行过程中的发热磨损，保证了花键连接的运行寿命。

Description

风电增速箱花键连接润滑冷却系统

技术领域

本发明涉及一种风电增速箱花键连接润滑冷却系统，尤其涉及一种大兆瓦风电增速箱花键连接润滑冷却系统。

背景技术

兆瓦级风电增速箱的传动形式通常包含行星轮系，一般为2K-H型周转轮系；主要结构型式包括一级行星+两级平行级结构、两级行星+一级平行级结构。行星级至行星级、行星级至平行级的传递，通常采用花键的连接形式。且在行星轮系中，太阳轮的设计务必保证存在一定的径向浮动量，以便保证行星轮与太阳轮啮合时的均载。

大兆瓦风电增速箱在运行过程，太阳轮于平行级齿轮之间的花键连接，处于高速重载状态；同时，太阳轮的旋转运动在径向方向上存在一定的浮动量。因此，花键连接处，内外花键间的键齿啮合面之间存在微动摩擦，从而产生大量的热和微小颗粒物。此时，过量的热的集聚和高浓度的微小颗粒物将会加剧花键的键齿的磨损，导致花键连接的早起失效。因此，在花键连接的运行过程中，有效的对花键的键齿进行润滑冷却，对保证花键连接运行寿命至关重要。

传统的风电增速箱的花键连接润滑系统主要有两种。

第一种主要润滑方式为：喷油环上设置有喷油孔，通过调整喷油孔的角度，将润滑油喷到太阳轮上外花键前段的轴颈上；由于风电增速箱在运行过程中，并非水平放置，而是倾斜设置存在一定的仰角。因此，喷在太阳轮轴颈上的润滑油会由于倾角的存在，在重力作用下向花键啮合区域流动。在花键的下风向末端，设置有回油孔；润滑油流经花键啮合区域后，通过回油孔流回油池，从而带走热量和微小颗粒物。这种方式无法保证润滑油持续流经所有键齿建立有效油膜并带走热量和微小颗粒物。因此，容易造成内外花键的早期失效。

第二种其主要润滑方式为：通过建立集油腔，在花键轴上设置进油口和回油孔将从进油口流入的润滑油储存在集油腔内；在理想状态下，集油腔内的润滑油可以均匀的流经所有键齿，并通过下方向的回油孔，带走花键微动摩擦产生的热量和微小颗粒物。但该结构在设计过程中需要多次试验，调整进油口的流量和回油口的大小，以确保齿轮箱在稳定运行的状态下，集油腔内能够有效存储足够多的润滑油，以保障所有键齿能够得到有效的润滑冷却。否则，该种润滑方式，依然无法保证所有键齿的有效润滑冷却，从而导致花键早期失效。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种风电增速箱花键连接润滑冷却系统，使花键所有键齿能有效浸没在润滑油中，从而使花键的键齿得到有效的润滑冷却；且无需通过繁琐的试验和参数调整来保证设计的可行性。

为了实现上述目标，本发明采用如下方案：

一种风电增速箱花键连接润滑冷却系统，包括：花键轴、太阳轮、油泵齿轮和透盖；花键轴和太阳轮通过花键连接；油泵齿轮连接至花键轴；花键轴、太阳轮和油泵齿轮均相对于透盖转动；花键轴和太阳轮之间设有储油空腔；花键轴和/或太阳轮设有供油进入储油空腔的进油口；花键轴设有连通至储油空腔用于将储油空腔内的油排出的第一回油通道；油泵齿轮设有连通至第一回油通道用于将第一回油通道内的油排出的第二回油通道；透盖设有连通至第二回油通道用于将第二回油通道内的油排出的第三回油通道和用于将第三回油通道内的油排出的出油口；油从进油口进入储油空腔依次流经第一回油通道、第二回油通道和第三回油通道后从出油口排出；储油空腔内的润滑油淹没花键轴和太阳轮的花键。

进一步地，风电增速箱花键连接润滑冷却系统还包括：滑环；第二回油通道通过滑环连通至第三回油通道。

进一步地，花键轴形成有第一台阶结构；太阳轮形成有第二台阶结构；第一台阶结构和第二台阶结构封闭花键轴和太阳轮之间间隙的两端形成储油空腔。

进一步地，第一回油通道设置于花键轴的电机侧。

进一步地，进油口由花键轴形成；进油口设置于花键轴远离透盖的一端。

一种风电增速箱花键连接润滑冷却系统，包括：花键轴、太阳轮、油泵齿轮和透盖；花键轴和太阳轮通过花键连接；油泵齿轮连接至花键轴；花键轴、太阳轮和油泵齿轮均相对于透盖转动；花键轴和太阳轮之间设有储油空腔；花键轴和/或太阳轮设有供油进入储油空腔的进油口；花键轴设有连通至储油空腔用于将储油空腔内的油排出的第一回油通道；油泵齿轮设有连通至第一回油通道用于将第一回油通道内的油排出的第二回油通道；透盖设有连通至第二回油通道用于将第二回油通道内的油排出的第三回油通道和用于将第三回油通道内的油排出的出油口；油从进油口进入储油空腔依次流经第一回油通道、第二回油通道和第三回油通道后从出油口排出；花键轴的轴线相对于水平面倾斜设置；在花键轴的轴线方向上，花键轴远离透盖的一端的高度高于花键轴靠近透盖的一端的高度；出油口的高度高于花键轴和太阳轮的花键的高度。

进一步地，风电增速箱花键连接润滑冷却系统还包括：滑环；第二回油通道通过滑环连通至第三回油通道。

进一步地，花键轴形成有第一台阶结构；太阳轮形成有第二台阶结构；第一台阶结构和第二台阶结构封闭花键轴和太阳轮之间间隙的两端形成储油空腔。

一种风电增速箱花键连接润滑冷却系统，包括：花键轴、太阳轮、油泵齿轮、透盖和滑环；花键轴和太阳轮通过花键连接；油泵齿轮连接至花键轴；花键轴、太阳轮和油泵齿轮均相对于透盖转动；滑环设置于透盖和油泵齿轮之间；花键轴和太阳轮之间设有储油空腔；花键轴和/或太阳轮设有供油进入储油空腔的进油口；花键轴设有连通至储油空腔用于将储油空腔内的油排出的第一回油通道；油泵齿轮设有连通至第一回油通道用于将第一回油通道内的油排出的第二回油通道；透盖设有连通第二回油通道用于将第二回油通道内的油排出的第三回油通道；第二回油通道通过滑环连通至第三回油通道；透盖还设有用于基于自身高度控制储油空腔内的液位面的高度以使花键轴和太阳轮的花键位于储油空腔内的液位面下方的出油口；油从进油口进入储油空腔依次流经第一回油通道、第二回油通道和第三回油通道后从出油口排出。

进一步地，花键轴形成有第一台阶结构；太阳轮形成有第二台阶结构；第一台阶结构和第二台阶结构封闭花键轴和太阳轮之间间隙的两端形成储油空腔。

本发明的有益之处在于，通过出油口的高度控制了储油空腔内的润滑油的油位高度。润滑油在储油空腔内的油位高度可控使得花键连接的内外花键完全有效的浸润在润滑油中，降低内外花键在运行过程中的发热磨损，保证了花键连接的运行寿命。

附图说明

图1是本发明的风电增速箱花键连接润滑冷却系统的示意图；

图2是图1中风电增速箱花键连接润滑冷却系统的局部放大图。

风电增速箱花键连接润滑冷却系统100，花键轴10，进油口11，第一回油通道12，第一台阶结构13，太阳轮20，储油空腔21，第二台阶结构22，滑环30，油泵齿轮40，第二回油通道41，透盖50，第三回油通道51，出油口52，液位面60。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体介绍。

如图1和图2所示，一种风电增速箱花键连接润滑冷却系统100，包括：花键轴10、太阳轮20、油泵齿轮40和透盖50。

花键轴10和太阳轮20通过花键连接。油泵齿轮40连接至花键轴10。花键轴10、太阳轮20和油泵齿轮40均相对于透盖50转动。具体而言，透盖50固定至增速箱的箱体，处于静止状态。透盖50为不动件。花键轴10、太阳轮20和油泵齿轮40为动件，处于回转运动状态。

花键轴10和太阳轮20之间设有储油空腔21。或者说，花键轴10和太阳轮20形成储油空腔21。

作为一种具体的实施方式，花键轴10形成有供油进入储油空腔21的进油口11。润滑油从进油口11进入到储油空腔21中对花键进行润滑。作为可选的实施方式，进油口也可以由太阳轮形成。或者进油口也可以由花键轴和太阳轮共同形成。又或者，花键轴和太阳轮均形成有进油口11。

花键轴10设有第一回油通道12。第一回油通道12连通至储油空腔21用于将储油空腔21内的油排出。

油泵齿轮40设有第二回油通道41。第二回油通道41连通至第一回油通道12用于将第一回油通道12内的油排出。

透盖50设有第三回油通道51和出油口52。第三回油通道51连通至第二回油通道41用于将第二回油通道41内的油排出的第三回油通道51。出油口52用于将第三回油通道51内的油排出。

具体而言，油从进油口11进入储油空腔21依次流经第一回油通道12、第二回油通道41和第三回油通道51后从出油口52排出。

花键轴10的轴线相对于水平面倾斜设置。在花键轴10的轴线方向上，花键轴10远离透盖50的一端的高度高于花键轴10靠近透盖50的一端的高度。出油口52的高度高于花键轴10和太阳轮20的花键的高度。即，出油口52的高度高于花键的任意键齿的高度，使花键的全部键齿淹没在储油空腔21内的润滑油中。储油空腔21内的润滑油淹没花键轴10和太阳轮20的花键。即花键的键齿均被储油空腔21内的润滑油淹没。出油口50根据自身高度控制储油空腔21内的液位面60的高度从而使花键轴10和太阳轮20的花键位于储油空腔21内的液位面60下方。

在首次注油时，润滑油从进油口11流经花键的键齿并在储油空腔21内驻留，储油空腔21内的润滑油油位不断上升或者说液位面60不断上升，直到上升到一定高度后，储油空腔21内的润滑油才能从出油口52流出。继续注油，新油进入储油空腔21，旧油排出实现动态平衡。

出油口52设置在不动件上，花键轴10、太阳轮20和油泵齿轮40的转动不会引起出油口52高度的变化。从而控制了储油空腔21内的润滑油达到预设的高度。

作为一种具体的实施方式，风电增速箱花键连接润滑冷却系统100还包括：滑环30。滑环30设置于透盖50和油泵齿轮40之间。第二回油通道41通过滑环30连通至第三回油通道51。滑环30在不动件和回转件之间实现的油路的连通。

作为一种具体的实施方式，花键轴10形成有第一台阶结构13。太阳轮20形成有第二台阶结构22。第一台阶结构13和第二台阶结构22封闭花键轴10和太阳轮20之间间隙的两端形成储油空腔21。

作为一种具体的实施方式，第一回油通道12设置于花键轴10的电机侧。第一回油通道12设置于花键轴10的花键的右侧。进油口11设置于花键轴10的花键的左侧。进油口11设置于花键轴10远离透盖50的一端。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种风电增速箱花键连接润滑冷却系统，包括：花键轴、太阳轮、油泵齿轮和透盖；所述花键轴和所述太阳轮通过花键连接；所述油泵齿轮连接至所述花键轴；所述花键轴、所述太阳轮和所述油泵齿轮均相对于所述透盖转动；其特征在于，所述花键轴和所述太阳轮之间设有储油空腔；所述花键轴和/或所述太阳轮设有供油进入所述储油空腔的进油口；所述花键轴设有连通至所述储油空腔用于将所述储油空腔内的油排出的第一回油通道；所述油泵齿轮设有连通至所述第一回油通道用于将所述第一回油通道内的油排出的第二回油通道；所述透盖设有连通至所述第二回油通道用于将所述第二回油通道内的油排出的第三回油通道和用于将所述第三回油通道内的油排出的出油口；油从所述进油口进入所述储油空腔依次流经所述第一回油通道、所述第二回油通道和所述第三回油通道后从所述出油口排出；所述储油空腔内的润滑油淹没所述花键轴和所述太阳轮的花键；所述出油口的高度高于所述花键轴和所述太阳轮的花键的高度。

2.根据权利要求1所述的风电增速箱花键连接润滑冷却系统，其特征在于，

所述风电增速箱花键连接润滑冷却系统还包括：滑环；所述第二回油通道通过所述滑环连通至所述第三回油通道。

3.根据权利要求1所述的风电增速箱花键连接润滑冷却系统，其特征在于，

所述花键轴形成有第一台阶结构；所述太阳轮形成有第二台阶结构；所述第一台阶结构和所述第二台阶结构封闭所述花键轴和所述太阳轮之间间隙的两端形成所述储油空腔。

4.根据权利要求1所述的风电增速箱花键连接润滑冷却系统，其特征在于，

所述第一回油通道设置于所述花键轴的电机侧。

5.根据权利要求1所述的风电增速箱花键连接润滑冷却系统，其特征在于，

所述进油口由所述花键轴形成；所述进油口设置于所述花键轴远离所述透盖的一端。

6.一种风电增速箱花键连接润滑冷却系统，包括：花键轴、太阳轮、油泵齿轮、透盖和滑环；所述花键轴和所述太阳轮通过花键连接；所述油泵齿轮连接至所述花键轴；所述花键轴、所述太阳轮和所述油泵齿轮均相对于所述透盖转动；所述滑环设置于所述透盖和所述油泵齿轮之间；其特征在于，所述花键轴和所述太阳轮之间设有储油空腔；所述花键轴和/或所述太阳轮设有供油进入所述储油空腔的进油口；所述花键轴设有连通至所述储油空腔用于将所述储油空腔内的油排出的第一回油通道；所述油泵齿轮设有连通至所述第一回油通道用于将所述第一回油通道内的油排出的第二回油通道；所述透盖设有连通所述第二回油通道用于将所述第二回油通道内的油排出的第三回油通道；所述第二回油通道通过所述滑环连通至所述第三回油通道；所述透盖还设有用于基于自身高度控制所述储油空腔内的液位面的高度以使所述花键轴和所述太阳轮的花键位于所述储油空腔内的液位面下方的出油口；油从所述进油口进入所述储油空腔依次流经所述第一回油通道、所述第二回油通道和所述第三回油通道后从所述出油口排出；所述出油口的高度高于所述花键轴和所述太阳轮的花键的高度。

7.根据权利要求6所述的风电增速箱花键连接润滑冷却系统，其特征在于，

所述花键轴形成有第一台阶结构；所述太阳轮形成有第二台阶结构；所述第一台阶结构和所述第二台阶结构封闭所述花键轴和所述太阳轮之间间隙的两端形成所述储油空腔。