CN110094464A - 一种风电齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风电齿轮箱，包括前箱体、后箱体、行星齿轮传动机构和平行轴传动机构，行星齿轮传动机构包括第一级行星轮系和第二级行星轮系，第一级行星轮系包括输入轴、复式行星架、复式双联行星轮、长行星轮轴、复式行星轮、短行星轮轴、惰性太阳轮、第一级太阳轮和第一级内齿圈，复式双联行星轮包括小行星轮和大行星轮，小行星轮、复式行星轮分别与惰性太阳轮和第一级内齿圈啮合传动，实现一路均载，大行星轮与第一级太阳轮啮合传动，实现另一路均载；第二级行星轮系包括第二级太阳轮、第二级内齿圈、法兰、第二级行星轮、行星轮轴。本发明能够抑制多级行星排偏载，使系统传动更加平稳。

Description

一种风电齿轮箱

技术领域

本发明涉及风力发电测试设备技术领域，特别是涉及一种用于风力发电机齿轮箱实验台的连接器。

背景技术

目前，作为发展比较快的风力发电技术已经渐渐的走入各个国家的视野，风力发电作为清洁可再生能源更是被各个国家列入国家长期能源发展战略之中。风力发电机是实现风力发电的设备。

但由于风力发电机通常安装在高山、荒野、海岛等风口处，致使风电增速箱经常承受无规律变向载荷的风力作用。在强冲击、变载荷的恶劣条件下，导致行星排各路行星轮传递的功率分配不均匀，齿间载荷波动剧烈，偏载现象严重，致使系统产生振动、噪声，传动不平稳，极大地影响了传动系统的使用寿命。

发明内容

鉴于上述状况，本发明提供一种能够抑制多级行星排偏载的风电齿轮箱。

一种风电齿轮箱，包括前箱体、后箱体、行星齿轮传动机构和平行轴传动机构，所述行星齿轮传动机构包括第一级行星轮系和第二级行星轮系，所述第一级行星轮系包括输入轴、复式行星架、复式双联行星轮、长行星轮轴、复式行星轮、短行星轮轴、惰性太阳轮、第一级太阳轮和第一级内齿圈；所述输入轴通过圆锥滚子轴承支撑在所述前箱体上，所述复式行星架通过支撑轴承安装在所述前箱体上并且与所述输入轴联接，所述复式双联行星轮包括位于左端的小行星轮和位于右端的大行星轮，所述复式双联行星轮安装在所述长行星轮轴上，所述长行星轮轴装配在所述复式行星架上，所述复式行星轮安装在所述短行星轮轴上，所述短行星轮轴装配在所述复式行星架上，所述小行星轮、所述复式行星轮分别与所述惰性太阳轮和所述第一级内齿圈啮合传动，实现一路均载，所述大行星轮与所述第一级太阳轮啮合传动，实现另一路均载；所述第二级行星轮系包括第二级太阳轮、第二级内齿圈、法兰、第二级行星轮、行星轮轴，所述第二级太阳轮与所述第一级太阳轮通过联轴器进行联接，所述第二级行星轮安装在所述行星轮轴上，并且与所述第二级太阳轮、所述第二级内齿圈啮合传动；所述平行轴传动机构包括空心齿轮轴、定轴大齿轮和齿轮轴，所述空心齿轮轴通过螺钉与所述法兰连接，所述定轴大齿轮安装在所述空心齿轮轴上，并且与所述齿轮轴啮合传动，所述齿轮轴与发电机的输入轴连接。

根据本发明提供的风电齿轮箱，由于第一级行星轮系中采用复式双联行星轮和复式行星轮两组均载分式，具体的，小行星轮、复式行星轮分别与惰性太阳轮和第一级内齿圈啮合传动，实现一路均载，同时，大行星轮与第一级太阳轮啮合传动，实现另一路均载，使其具有承受单向扭矩的行星齿轮组和承受双向扭矩的行星齿轮组来共同实现双分流均载的特点，能够有效地降低轮齿动载荷的冲击，抑制多级行星排偏载，使系统传动更加平稳。

另外，根据本发明上述的风电齿轮箱，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步的，所述第二级内齿圈为浮动组合式内齿圈，其由柔性内齿圈和浮动内齿圈组成，所述浮动内齿圈通过直齿与所述柔性内齿圈相联。

进一步的，所述柔性内齿圈为薄壁圆筒结构且具有一定的柔性，同时能给所述浮动内齿圈提供一定的支撑刚度，并通过圆柱销固定在所述法兰上。

由于第二级内齿圈是一种浮动组合式内齿圈，它是由柔性内齿圈和浮动内齿圈组成，柔性内齿圈具有一定的柔性且与箱体之间并非直接接触，因此，可以有效地降低齿轮传动所产生的振动、噪声，进一步地，由于采用的浮动内齿圈可以有径向及偏转位移，当受载不均衡时可自动定心，寻找平衡位置，所以有利于进一步提高整个齿轮箱的均载性能，从而更有效的抑制多级行星排偏载。

进一步的，所述第二级行星轮与所述浮动内齿圈啮合传动。

进一步的，所述惰性太阳轮为过渡齿轮，只起到功率分流的作用，并不参与动力的最终输出。

进一步的，所述前箱体和后箱体之间通过螺栓进行连接，所述行星齿轮传动机构和所述平行轴传动机构设于所述前箱体和所述后箱体之间，所述行星轮轴通过支撑轴承装配在所述前箱体的内部。

附图说明

图1为本发明实施例的风电齿轮箱的结构示意图；

图2为复式双联行星轮的受力示意图

图3为第二级内齿圈与法兰的组装结构示意图；

图4为图3中A-A面的剖示图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参考图1至图4，本发明实施例提供的风电齿轮箱，包括前箱体34、后箱体26、行星齿轮传动机构和平行轴传动机构，所述前箱体34和后箱体26之间通过螺栓14进行连接。所述行星齿轮传动机构和所述平行轴传动机构设于所述前箱体34和所述后箱体26之间。

所述行星齿轮传动机构包括第一级行星轮系和第二级行星轮系，所述第一级行星轮系包括输入轴1、复式行星架33、复式双联行星轮9、长行星轮轴6、复式行星轮30、短行星轮轴32、惰性太阳轮5、第一级太阳轮29和第一级内齿圈31。

所述输入轴1通过圆锥滚子轴承2支撑在所述前箱体34上，所述输入轴1的左侧与风力机叶片轮毂连接，以向输入轴1传递动力，所述输入轴1将动力传递给复式行星架33，所述复式行星架33通过支撑轴承3安装在所述前箱体34上并且与所述输入轴1联接。

所述复式双联行星轮9包括位于左端的小行星轮8和位于右端的大行星轮10，并通过弹性挡圈7和套筒11作轴向定位安装在长行星轮轴6上。

所述长行星轮轴6装配在所述复式行星架33上，所述复式行星轮30安装在所述短行星轮轴32上，所述短行星轮轴32装配在所述复式行星架33上。

所述复式双联行星轮9的左端小行星齿轮8同时与第一级内齿圈31和惰性太阳轮5相啮合，所述惰性太阳轮5由齿轮套筒23作轴向定位，所述复式双联行星轮9的右端大行星齿轮10与第一级太阳轮29相啮合。

所述小行星轮8、所述复式行星轮30分别与所述惰性太阳轮5和所述第一级内齿圈31啮合传动，实现一路均载，所述大行星轮10与所述第一级太阳轮29啮合传动，实现另一路均载。

所述第二级行星轮系包括第二级太阳轮28、第二级内齿圈15、法兰17、第二级行星轮27、行星轮轴13，所述第二级太阳轮28与所述第一级太阳轮29通过联轴器12进行联接，所述第二级行星轮27安装在所述行星轮轴13上，并且与所述第二级太阳轮28、所述第二级内齿圈15啮合传动。所述行星轮轴13通过支撑轴承装配在所述前箱体34的内部。

所述平行轴传动机构包括空心齿轮轴24、定轴大齿轮25和齿轮轴20，所述空心齿轮轴24通过螺钉18与所述法兰17连接，所述定轴大齿轮25安装在所述空心齿轮轴24上，并且与所述齿轮轴20啮合传动，所述齿轮轴20与发电机的输入轴连接。

具体的，所述第二级内齿圈15为浮动组合式内齿圈，其由柔性内齿圈35和浮动内齿圈36组成，所述浮动内齿圈36通过直齿与所述柔性内齿圈35相联。

所述柔性内齿圈35为薄壁圆筒结构且具有一定的柔性，同时能给所述浮动内齿圈36提供一定的支撑刚度，并通过圆柱销16固定在所述法兰17上。

所述第二级行星轮27具体同时与浮动内齿圈36和第二级太阳轮28相啮合。

所述空心齿轮轴24通过深沟球轴承22安装在后箱体26上，其左侧通过螺钉18与法兰17进行连接，定轴大齿轮25与齿轮轴20相啮合，并通过齿轮套筒23、键4作轴向和周向定位安装在空心齿轮轴24，所述齿轮轴20通过角接触轴承19安装在后箱体26上，所述角接触轴承19由轴承端盖21作轴向定位，所述轴承端盖21由螺钉18固定在后箱体26上。

其中，所述惰性太阳轮5为过渡齿轮，只起到功率分流的作用，并不参与动力的最终输出。

上述风电齿轮箱的工作原理为：

输入轴1左端与风轮叶片的轮毂连接向本发明进行动力输入，输入轴1右端与复式行星架33联接带动其旋转，复式行星架33带动复式双联行星轮9，复式双联行星轮9右端的大行星轮10与第一级太阳轮29啮合传动，第一级太阳轮29带动第二级太阳轮28旋转，第二级行星轮27与第二级太阳轮28、第二级内齿圈15啮合传动，将动力通过法兰17传递给定轴大齿轮25，然后动力由定轴大齿轮25传递给齿轮轴20，最后齿轮轴20带动发电机发电。

上述风电齿轮箱的分流均载原理为：

输入轴1左端与风轮叶片的轮毂连接向输入轴1传递动力，输入轴1右端与复式行星架33联接带动其旋转，其分流均载两路，一路为复式行星架33带动复式行星轮30，复式双联行星轮9的左端小行星轮8分别与第一级内齿圈31和惰性太阳轮5啮合传动，实现一路载荷均载；另一路为复式行星架33带动复式双联行星轮9，复式双联行星轮9的右端大行星轮10与第一级太阳轮29相啮合传动，实现另一路载荷均载。

此外，由于第二级内齿圈15是一种浮动组合式内齿圈，它是由柔性内齿圈35和浮动内齿圈36组成，柔性内齿圈35具有一定的柔性且与箱体之间并非直接接触，因此，可以有效地降低齿轮传动所产生的振动、噪声，进一步地，由于采用的浮动内齿圈36可以有径向及偏转位移，当受载不均衡时可自动定心，寻找平衡位置，所以有利于进一步提高整个齿轮箱的均载性能，从而更有效的抑制多级行星排偏载。

综上，根据本实施例提供的风电齿轮箱，由于第一级行星轮系中采用复式双联行星轮和复式行星轮两组均载分式，具体的，小行星轮、复式行星轮分别与惰性太阳轮和第一级内齿圈啮合传动，实现一路均载，同时，大行星轮与第一级太阳轮啮合传动，实现另一路均载，使其具有承受单向扭矩的行星齿轮组和承受双向扭矩的行星齿轮组来共同实现双分流均载的特点，能够有效地降低轮齿动载荷的冲击，抑制多级行星排偏载，使系统传动更加平稳。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种风电齿轮箱，其特征在于，包括前箱体、后箱体、行星齿轮传动机构和平行轴传动机构，所述行星齿轮传动机构包括第一级行星轮系和第二级行星轮系，所述第一级行星轮系包括输入轴、复式行星架、复式双联行星轮、长行星轮轴、复式行星轮、短行星轮轴、惰性太阳轮、第一级太阳轮和第一级内齿圈；所述输入轴通过圆锥滚子轴承支撑在所述前箱体上，所述复式行星架通过支撑轴承安装在所述前箱体上并且与所述输入轴联接，所述复式双联行星轮包括位于左端的小行星轮和位于右端的大行星轮，所述复式双联行星轮安装在所述长行星轮轴上，所述长行星轮轴装配在所述复式行星架上，所述复式行星轮安装在所述短行星轮轴上，所述短行星轮轴装配在所述复式行星架上，所述小行星轮、所述复式行星轮分别与所述惰性太阳轮和所述第一级内齿圈啮合传动，实现一路均载，所述大行星轮与所述第一级太阳轮啮合传动，实现另一路均载；所述第二级行星轮系包括第二级太阳轮、第二级内齿圈、法兰、第二级行星轮、行星轮轴，所述第二级太阳轮与所述第一级太阳轮通过联轴器进行联接，所述第二级行星轮安装在所述行星轮轴上，并且与所述第二级太阳轮、所述第二级内齿圈啮合传动；所述平行轴传动机构包括空心齿轮轴、定轴大齿轮和齿轮轴，所述空心齿轮轴通过螺钉与所述法兰连接，所述定轴大齿轮安装在所述空心齿轮轴上，并且与所述齿轮轴啮合传动，所述齿轮轴与发电机的输入轴连接。

2.根据权利要求1所述的风电齿轮箱，其特征在于，所述第二级内齿圈为浮动组合式内齿圈，其由柔性内齿圈和浮动内齿圈组成，所述浮动内齿圈通过直齿与所述柔性内齿圈相联。

3.根据权利要求2所述的风电齿轮箱，其特征在于，所述柔性内齿圈为薄壁圆筒结构且具有一定的柔性，同时能给所述浮动内齿圈提供一定的支撑刚度，并通过圆柱销固定在所述法兰上。

4.根据权利要求2所述的风电齿轮箱，其特征在于，所述第二级行星轮与所述浮动内齿圈啮合传动。

5.根据权利要求1所述的风电齿轮箱，其特征在于，所述惰性太阳轮为过渡齿轮，只起到功率分流的作用，并不参与动力的最终输出。

6.根据权利要求1所述的风电齿轮箱，其特征在于，所述前箱体和后箱体之间通过螺栓进行连接，所述行星齿轮传动机构和所述平行轴传动机构设于所述前箱体和所述后箱体之间，所述行星轮轴通过支撑轴承装配在所述前箱体的内部。