CN110748612A - 齿轮箱和风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及动力装置领域，具体而言，涉及齿轮箱和风力发电机组；本发明的齿轮箱包括轮毂、箱体、行星齿轮装置、轴承以及输出轴，行星齿轮装置和输出轴均安装于箱体，轮毂通过轴承安装于箱体的外壁，且通过行星齿轮装置与输出轴传动连接；本发明的齿轮箱和风力发电机组其能够减少损伤，延长使用寿命，节省空间，降低重量和成本。

Description

齿轮箱和风力发电机组
技术领域
本发明涉及动力装置领域，具体而言，涉及齿轮箱和风力发电机组。
背景技术
相关技术提供的风力发电机组的轮毂在自重的作用下，容易损伤，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种齿轮箱和风力发电机组，其能够减少损伤，延长使用寿命。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明实施例提供一种齿轮箱，包括轮毂、箱体、行星齿轮装置、轴承以及输出轴，行星齿轮装置和输出轴均安装于箱体，轮毂通过轴承安装于箱体的外壁，且通过行星齿轮装置与输出轴传动连接。
在可选的实施方式中，行星齿轮装置包括一级行星齿轮组件和二级行星齿轮组件，一级行星齿轮组件和二级行星齿轮组件均安装于箱体，轮毂与一级行星齿轮组件传动连接，一级行星齿轮组件与二级行星齿轮组件传动连接，二级行星齿轮组件与输出轴传动连接。
在可选的实施方式中，齿轮箱包括两个轴承，一级行星齿轮组件和二级行星齿轮组件沿轮毂的轴向分布，其中一个轴承邻近一级行星齿轮组件设置，另一个轴承邻近二级行星齿轮组件设置。
在可选的实施方式中，轮毂包括轮毂和设置于轮毂内壁的一级内齿圈；一级行星齿轮组件包括一级太阳轮和与一级太阳轮啮合的一级行星轮；箱体包括一级行星架；轴承外圈与轮毂连接，轴承的内圈与一级行星架连接；一级行星轮可转动地设置于一级行星架，且一级行星轮与一级内齿圈啮合；轮毂能带动一级内齿圈驱动一级行星轮自转。
在可选的实施方式中，二级行星齿轮组件包括二级内齿圈，二级内齿圈固定设置于箱体；二级行星齿轮组件还包括二级太阳轮和与二级太阳轮啮合的二级行星轮；二级行星轮与二级内齿圈啮合；一级太阳轮与二级太阳轮传动连接；二级太阳轮与输出轴传动连接；当一级行星轮自转时，带动一级太阳轮自转，并通过一级太阳轮带动二级行星轮绕二级太阳轮公转，且带动二级太阳轮和输出轴转动。
在可选的实施方式中，齿轮箱还包括第一推力轴承，箱体还包括与一级行星架固定连接的挡肩，第一推力轴承连接于一级太阳轮和挡肩之间。
在可选的实施方式中，齿轮箱还包括第二推力轴承，第二推力轴承连接于二级太阳轮和箱体之间。
在可选的实施方式中，二级行星齿轮组件还包括二级行星架，一级太阳轮与二级行星架同轴固定连接，二级行星轮可转动地设置于二级行星架。
在可选的实施方式中，一级太阳轮、一级行星轮、二级太阳轮和二级行星轮均为斜齿轮。
第二方面，本发明实施例提供一种风力发电机组，包括前述实施方式任一项的齿轮箱。
本发明实施例的齿轮箱的有益效果包括：本发明实施例提供的齿轮箱可以用于风力发电机组中作为动力原件，该齿轮箱的轮毂通过轴承安装于箱体的外壁，且通过行星齿轮装置与输出轴传动连接；如此一来，轮毂的自重产生的载荷能够通过轴承传递至箱体，从而降低轮毂自重对其自身产生交变弯矩，减少轮毂损伤，延长使用寿命。
本发明实施例的风力发电机组的有益效果包括：本发明实施例提供的风力发电机组包括上述的齿轮箱，该齿轮箱的轮毂能降低自重对其自身产生交变弯矩，减少轮毂损伤，有助于延长风力发电机组整体的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例中齿轮箱的剖视图。
图标：010-齿轮箱；100-轮毂；200-一级行星齿轮组件；300-二级行星齿轮组件；400-轴承；210-一级太阳轮；220-一级行星轮；310-二级太阳轮；320-二级行星轮；110-轮毂；230-箱体；120-一级内齿圈；240-一级行星架；101-第一推力轴承；102-第二推力轴承；231-挡肩；232-端盖；330-二级内齿圈；340-二级行星架；103-芯轴；500-输出轴。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1，本实施例提供了一种齿轮箱010，其包括轮毂100、箱体230、行星齿轮装置、轴承400以及输出轴500，行星齿轮装置和输出轴500均安装于箱体230，轮毂100通过轴承400安装于箱体230的外壁，且通过行星齿轮装置与输出轴500传动连接。
本实施例的齿轮箱010在使用时，轮毂100的自重产生的载荷能够通过轴承400传递至箱体230，从而降低轮毂100自重对其自身产生交变弯矩，减少轮毂100损伤，延长使用寿命。
上述行星齿轮装置包括一级行星齿轮组件200和二级行星齿轮组件300，一级行星齿轮组件200和二级行星齿轮组件300均安装于箱体230，轮毂100与一级行星齿轮组件200传动连接，一级行星齿轮组件200与二级行星齿轮组件300传动连接，二级行星齿轮组件300与输出轴500传动连接；即轮毂100能够驱动一级行星齿轮组件200带动二级行星齿轮组件300，并通过二级行星齿轮组件300驱动输出轴500。
上述行星齿轮装置的设置方式，使得齿轮箱010可以通过调节一级行星齿轮组件200和二级行星齿轮组件300的传动比，使得该齿轮箱010动力输出的增加或减小，并有助于节省齿轮箱010占用的空间，减小齿轮箱010轴向的长度，降低重量和成本。
请参考图1，本实施例的轮毂100包括轮毂110和设置于轮毂110内壁的一级内齿圈120，上述一级行星齿轮组件200包括一级太阳轮210和与一级太阳轮210啮合的一级行星轮220；箱体230包括一级行星架240；轴承400的外圈与轮毂110连接，轴承400的内圈与一级行星架240连接；一级行星轮220可转动地设置于一级行星架240，且一级行星轮220与一级内齿圈120啮合；这样一来，当轮毂100转动、且箱体230固定不动时，轮毂100的一级内齿圈120驱动一级行星齿轮组件200的一级行星轮220和一级太阳轮210自转。
将轴承400的外圈与轮毂110连接，轴承400的内圈与一级行星架240连接，可以将轮毂100自重产生的载荷能够通过轴承400传递至一级行星架240，以降低轮毂100自重对其自身产生交变弯矩，减少轮毂100损伤，延长使用寿命。
本实施例的轮毂110和一级内齿圈120为一体成型的；在其他实施例中，轮毂110和一级内齿圈120还可以是焊接等方式连接的。
上述二级行星齿轮组件300包括二级太阳轮310和与二级太阳轮310啮合的二级行星轮320；二级行星齿轮组件300还包括二级内齿圈330，二级内齿圈330固定设置于箱体230；二级行星轮320与二级内齿圈330啮合；一级太阳轮210与二级太阳轮310传动连接；二级太阳轮310与输出轴500传动连接；当一级行星轮220自转时，带动一级太阳轮210自转，并通过一级太阳轮210带动二级行星轮320绕二级太阳轮310公转，且带动二级太阳轮310和输出轴500转动。
上述二级太阳轮310与输出轴500同轴固定连接，以使二级太阳轮310能够更加稳定地驱动输出轴500转动。
进一步地，上述二级内齿圈330设置于一级行星架240的内壁，以便于二级行星轮320沿一级行星架240的周向运动。
本实施例的二级内齿圈330与一级行星架240为一体成型；在其他实施例中，二级内齿圈330与一级行星架240还可以是焊接等方式连接的。
请参考图1，本实施例的二级行星齿轮组件300还包括二级行星架340，上述一级太阳轮210与二级行星架340同轴固定连接，二级行星轮320可转动地设置于二级行星架340，即一级太阳轮210和二级太阳轮310之间通过二级行星架340和二级行星轮320传动连接；当轮毂100转动，且箱体230固定不动时，一级行星轮220和一级太阳轮210自转，一级太阳轮210带动二级行星架340转动，以使可转动地设置于二级行星架340的二级行星轮320能绕二级太阳轮310公转，并利用转动地二级行星轮320带动二级太阳轮310和输出轴500转动。
请参考图1，本实施例的齿轮箱010包括两个轴承400，上述一级行星齿轮组件200和二级行星齿轮组件300沿轮毂100的轴向分布，其中一个轴承400邻近一级行星齿轮组件200设置，另一个轴承400邻近二级行星齿轮组件300，且每个轴承400的外圈与轮毂110连接，轴承400的内圈与一级行星架240连接；如此一来，可以使轮毂100通过两个轴承400更加均衡的减小轮毂100自重产生的载荷，以更有效的降低轮毂100自重对其自身产生交变弯矩，减少轮毂100和箱体230损伤，延长使用寿命。
本发明的齿轮箱010可以利用与风力发电机组，当该齿轮箱010用于风力发电机组时，箱体230能够与风力发电机组的机舱固定连接，以使该齿轮箱010工作时，箱体230保持固定不动，即当一级行星轮220自转、二级行星轮320绕二级太阳轮310公转时，箱体230保持固定不动。进一步地，上述轮毂100能与风力发电机组的扇叶组件传动连接，输出轴500能与发电机传动连接，即扇叶组件提供给轮毂100的动力能够经过输出轴500传递至发电机。
需要说明的是，当该齿轮箱010使用于风力发电机组时，风载产生的推力，一部分能被一级内齿圈120的齿面啮合产生的轴向力抵消，其余部分能够被轴承400传动至箱体230，降低轴承400载荷，提高寿命。
本实施例的一级行星轮220、二级行星轮320、一级内齿圈120、二级内齿圈330、一级太阳轮210和二级太阳轮310均为斜齿轮，以便于在啮合传动时，使得齿面轴向力与风载轴向力抵消，以降低轴向载荷。
在其他实施例中，一级行星轮220、一级太阳轮210、一级内齿圈120、二级内齿圈330、二级行星轮320和二级太阳轮310均为直齿轮；或者，一级行星轮220、一级太阳轮210和一级内齿圈120为斜齿轮，二级内齿圈330、二级行星轮320和二级太阳轮310为直齿轮；还或者一级行星轮220、一级太阳轮210和一级内齿圈120为直齿轮，二级内齿圈330、二级行星轮320和二级太阳轮310为斜齿轮。
需要说明的是，本实施例齿轮箱010应用于风力发电机组时，与二级太阳轮310传动连接的输出轴500能与发电机传动连接，以使转动的二级太阳轮310将动力输出到发电机；且当该齿轮箱010用于风力发电机组时，箱体230与风力发电机组的机舱固定连接，即使得一级行星架240与风力发电机组的机舱固定连接，且二级内齿圈330也与风力发电机组的机舱保持固定，这样一来，轮毂100的重力一级行星架240和二级内齿圈330的作用为静载，以减少交变弯矩载荷，减少箱体230整体的疲劳损伤。
请参考图1，本实施例的一级行星架240固定设置有芯轴103，一级行星轮220可转动地与芯轴103连接；二级行星架340固定设置有芯轴103，二级行星轮320可转动地与芯轴103连接。
进一步地，芯轴103与一级行星轮220通过轴承可转动地连接；芯轴103与二级行星轮320通过轴承可转动地连接。
请参考图1，本实施例的齿轮箱010还包括第一推力轴承101，箱体230还包括与一级行星架240固定连接的挡肩231，第一推力轴承101连接于一级太阳轮210和挡肩231之间；第一推力轴承101的设置可以使一级太阳轮210和一级行星轮220之间啮合传动产生的轴向力被传递上箱体230上。请参考图1，本实施例的齿轮箱010还包括第二推力轴承102，第二推力轴承102连接于二级太阳轮310和箱体230之间；第二推力轴承102的设置能够使二级太阳轮310和二级行星轮320之间啮合传动产生的轴向力被传递上箱体230上。
进一步地，请参考图1，箱体230包括与一级行星架240的端部连接的端盖232，上述第二推力轴承102连接于二级太阳轮310和端盖232之间，用于将二级太阳轮310和二级行星轮320之间啮合传动产生的轴向力被传递上箱体230上。
需要说明的是，上述输出轴500远离二级太阳轮310的一端伸出端盖232，以便于给其他设备提供动力。
需要说明的是，本实施例的齿轮箱010将一级行星齿轮组件200和二级行星齿轮组件300集成设置于轮毂110内，能够减小齿轮箱010占用的空间，从而使得使用该齿轮箱010的风力发电机组的机舱能减小，从而降低风力发电机组成本。
本实施例还提供一种使用了该齿轮箱010的风力发电机组。
本实施例的齿轮箱010的二级太阳轮310与风力发电机组的扇叶组件传动连接，以利用转动地二级太阳轮310驱动扇叶组件转动。
需要说明的是，该风力发电机组的其它部件，例如上述扇叶组件的结构与相关技术类似，在此不再赘述。
本实施例的风力发电机组在发电状态时，轮毂100会同时承受转矩、推力和自重。该风力发电机组的工作过程包括：轮毂100转动，以利用一级内齿圈120驱动一级行星轮220绕设置于一级行星架240的芯轴103自转，且一级行星轮220驱动一级太阳轮210转动；转动的一级太阳轮210将转矩传递给二级行星架340，并通过设置于二级行星架340的芯轴103带动二级行星轮320绕二级太阳轮310公转，且由于二级行星轮320同时与二级内齿圈330以及二级太阳轮310啮合，二级内齿圈330静止不动，二级行星轮320的公转带动二级太阳轮310转动，最终通过二级太阳轮310将动力给输出轴500再输出至风力发电机组。
综上所述，本发明实施例提供的齿轮箱010可以用于风力发电机组中作为动力原件，该齿轮箱010的轮毂100通过轴承400安装于箱体230的外壁，且通过行星齿轮装置与输出轴500传动连接；如此一来，轮毂100的自重产生的载荷能够通过轴承400传递至箱体230，从而降低轮毂100自重对其自身产生交变弯矩，减少轮毂100损伤，延长使用寿命。
本发明实施例提供的风力发电机组包括上述的齿轮箱010，该齿轮箱010的轮毂100能降低自重对其自身产生交变弯矩，减少轮毂100损伤，有助于延长风力发电机组整体的使用寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种齿轮箱，其特征在于，包括轮毂(100)、箱体(230)、行星齿轮装置、轴承(400)以及输出轴(500)，所述行星齿轮装置和所述输出轴(500)均安装于所述箱体(230)，所述轮毂(100)通过所述轴承(400)安装于所述箱体(230)的外壁，且通过所述行星齿轮装置与所述输出轴(500)传动连接。
2.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述行星齿轮装置包括一级行星齿轮组件(200)和二级行星齿轮组件(300)，所述一级行星齿轮组件(200)和所述二级行星齿轮组件(300)均安装于所述箱体(230)，所述轮毂(100)与所述一级行星齿轮组件(200)传动连接，所述一级行星齿轮组件(200)与所述二级行星齿轮组件(300)传动连接，所述二级行星齿轮组件(300)与所述输出轴(500)传动连接。
3.根据权利要求2所述的齿轮箱，其特征在于，所述齿轮箱包括两个所述轴承(400)，所述一级行星齿轮组件(200)和所述二级行星齿轮组件(300)沿所述轮毂(100)的轴向分布，其中一个所述轴承(400)邻近所述一级行星齿轮组件(200)设置，另一个所述轴承(400)邻近所述二级行星齿轮组件(300)设置。
4.根据权利要求2所述的齿轮箱，其特征在于，所述轮毂(100)包括轮毂(110)和设置于所述轮毂(110)内壁的一级内齿圈(120)；所述一级行星齿轮组件(200)包括一级太阳轮(210)和与所述一级太阳轮(210)啮合的一级行星轮(220)；
所述箱体(230)包括一级行星架(240)；所述轴承(400)外圈与所述轮毂(110)连接，所述轴承(400)的内圈与所述一级行星架(240)连接；所述一级行星轮(220)可转动地设置于所述一级行星架(240)，且所述一级行星轮(220)与所述一级内齿圈(120)啮合；所述轮毂(110)能带动所述一级内齿圈(120)驱动所述一级行星轮(220)自转。
5.根据权利要求4所述的齿轮箱，其特征在于，所述二级行星齿轮组件(300)包括二级内齿圈(330)，所述二级内齿圈(330)固定设置于所述箱体(230)；所述二级行星齿轮组件(300)还包括二级太阳轮(310)和与所述二级太阳轮(310)啮合的二级行星轮(320)；所述二级行星轮(320)与所述二级内齿圈(330)啮合；所述一级太阳轮(210)与所述二级太阳轮(310)传动连接；所述二级太阳轮(310)与所述输出轴(500)传动连接；
当所述一级行星轮(220)自转时，带动所述一级太阳轮(210)自转，并通过一级太阳轮(210)带动二级行星轮(320)绕二级太阳轮(310)公转，且带动所述二级太阳轮(310)和所述输出轴(500)转动。
6.根据权利要求4所述的齿轮箱，其特征在于，所述齿轮箱还包括第一推力轴承(101)，所述箱体(230)还包括与所述一级行星架(240)固定连接的挡肩(231)，所述第一推力轴承(101)连接于所述一级太阳轮(210)和所述挡肩(231)之间。
7.根据权利要求5所述的齿轮箱，其特征在于，所述齿轮箱还包括第二推力轴承(102)，所述第二推力轴承(102)连接于所述二级太阳轮(310)和所述箱体(230)之间。
8.根据权利要求5所述的齿轮箱，其特征在于，所述二级行星齿轮组件(300)还包括二级行星架(340)，所述一级太阳轮(210)与所述二级行星架(340)同轴固定连接，所述二级行星轮(320)可转动地设置于所述二级行星架(340)。
9.根据权利要求5所述的齿轮箱，其特征在于，所述一级太阳轮(210)、所述一级行星轮(220)、所述二级太阳轮(310)和所述二级行星轮(320)均为斜齿轮。
10.一种风力发电机组，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的齿轮箱。
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