CN111852786B - 行星传动装置、传动系、风力涡轮机及工业应用装置 - Google Patents

行星传动装置、传动系、风力涡轮机及工业应用装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种行星传动装置、传动系、风力涡轮机及工业应用装置。行星传动装置(1)具有至少两个行星级，其中，一个行星级的太阳轴(2)为了传递扭矩而通过耦合齿部与第一传动级之后的第二传动级的行星架(3)相连，其特征在于，耦合齿部是平面花键。本发明还涉及一种风力涡轮机(20)的传动系(24)，在该风力涡轮机中将相应的行星传动装置(1)用作为传动装置。本发明还涉及一种风力涡轮机(20)，其配备有相应的传动系(24)。本发明还涉及一种工业应用装置(26)，其具有相应的行星传动装置(1)来作为传动装置(1)。

Description

行星传动装置、传动系、风力涡轮机及工业应用装置
技术领域
本发明涉及一种行星传动装置，其具有至少两个传动级，其中，一个行星级的太阳轴为了传递扭矩而通过耦合齿部与该行星级之后的另一行星级的行星架连接。本发明还涉及一种风力涡轮机的传动系，其中使用了相应的行星传动装置作为传动装置；本发明涉及一种配备有这种传动系的风力涡轮机；以及具有这种行星传动装置作为传动装置的工业应用装置。
背景技术
DE 10 2016 202 533 A1公开了前文所定义类型的行星传动装置。德国实用新型DE 92 02 238示出了一种通过端面齿(Hirth-Verzahnung)分开的轴，该轴与行星传动装置连接。
发明内容
本发明的目的是，提供一种被改进的前文所述构造类型的行星传动装置、传动系、风力涡轮机和工业应用装置。
为了实现该目的，本发明提供了前文所述类型的行星传动装置，其特征在于，耦合齿部是平面花键(Plankerbverzahnung)。由于根据本发明使用了这种平面花键(通常也称为端面齿部)，可以相关于主旋转轴线轴向和/或径向地节省构造空间，这显著简化了根据客户指定的总尺寸对行星传动装置的设计。
根据本发明的行星传动装置的一种变体，形成平面花键的端面齿部一方面设置在太阳轴的端侧处，另一方面设置在相关于主旋转轴线轴向地抵靠在太阳轴的该端侧处的行星架一端侧处。在该变体中，太阳轴和行星架在端侧处(也就是直接通过平面花键)彼此连接，这使得在该位置设置轮毂是多余的。一方面，这使得能够在相关于主旋转轴线的轴向和径向方向上节省构造空间。另一方面，行星架的生产非常便宜，因为它只需要很少的材料。此外，行星架也非常易于加工。
太阳轴和行星架优选使用相关于主旋转轴线轴向延伸的紧固元件彼此紧固，并且紧固元件优选以规则的间隔相对于彼此定位。紧固元件有利地是在共同的多孔圆盘上定位的紧固螺栓。利用这种紧固螺栓，实现了太阳轴和行星架连接的特别简单且成本低廉的轴向固定。
有利地，紧固元件延伸穿过平面花键。以这种方式，特别是当太阳轴设计为空心轴时，可以相关于主旋转轴线节省径向构造空间。
根据本发明的行星传动装置的另一变体，形成平面花键的端面齿部(Stirnverzahnungen)一方面设置在抗扭地固定在太阳轴的外周面处的轮毂的端侧处，另一方面设置在轴向地抵靠在轮毂的该端侧处的行星架端侧处。因此，在该变体中，太阳轴和行星架间接地经由布置在太阳轴的外周面处的轮毂彼此连接，其中，平面花键设置在轮毂处和行星架处。由于轮毂与行星架分离，由于各个组件具有更好的可触及性，这种构造类型实现了各个组件的更简单且成本更低廉的生产和加工(必要时也使用其他机器)。此外，轮毂的加工和行星架的加工可以被分别委托，因此可以选择对于相应加工来说最佳的加工者。还可以节省物流成本，因为现今通常必须将整个行星架进行长距离运输以加工轮毂部分。
优选地，在第二变体中，轮毂和行星架也使用相关于主旋转轴线轴向延伸的紧固元件彼此紧固，紧固元件特别以规则的间隔相对于彼此定位。有利地，紧固元件是在共同的多孔圆盘上定位的紧固螺栓。
有利地，紧固元件在此也延伸穿过平面花键。
优选地，轮毂通过耦合齿部与太阳轴连接，特别被固定以防止相关于主旋转轴线的轴向位移，这实现简单且稳定的构造。
附图说明
根据以下参照附图对根据本发明的行星传动装置实施方式的描述，本发明的其他特征和优点将清楚易懂。其中，
图1示出了根据本发明第一实施方式的行星传动装置一个区域的示意性剖面图；
图2示出了根据本发明第二实施方式的行星传动装置一个区域的示意性剖面图；
图3示出了具有根据本发明行星传动装置的根据本发明风力涡轮机一个实施方式的侧视剖面图；
图4示出了根据本发明传动系的一个实施方式的示意图，以及
图5示出了根据本发明工业应用装置的一个实施方式的示意图。
在下文中，相同的附图标记表示相同或相同设计的部件或部件区域。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一个实施方式的行星传动装置1的组件，更确切地说，示出了行星级17的一体形成为空心轴的太阳轴2和跟随在该行星级17之后的另一行星级18与太阳轴连接的、当前同样一体形成的行星架3。太阳轴2在其第一自由端设有太阳齿部4。在第二自由端，在端侧处构造有端面齿部10，端面齿部具有相关于行星传动装置1的主旋转轴线19至少基本上径向延伸的齿，该端面齿部10限定了平面花键的第一部分。此外，在太阳轴2的第二自由端处，在该端侧处布置有多个螺纹孔11，这些螺纹孔在相关于主旋转轴线19的轴向方向上延伸穿过端面齿部10，并且当前沿多孔圆盘以均匀的间隔定位。行星架3在其面对太阳轴2的第一自由端处限定了端面齿部12，该端面齿部具有相关于主旋转轴线19至少基本上径向延伸的齿，该端面齿部对应于太阳轴2的端面齿部10设计并且限定了平面花键的第二部分。相应地，行星架3的端面齿部12可以相关于主旋转轴线19轴向地放置到太阳轴2的端面齿部10上，使得太阳轴2和行星架3相对于彼此定心、以抗扭的方式彼此连接，并且相关于主旋转轴线19在径向方向上以及在周向方向上固定。在端面齿部12的区域中形成有通孔13，该通孔对应于太阳轴2的螺纹孔11，当前呈紧固螺栓形式的紧固元件14从外部穿过通孔插入并旋拧到螺纹孔11中。为了能从外部触及行星架3的通孔13，端面齿部12和通孔13设置在环形凸缘15处，该环形凸缘相关于主旋转轴线19径向向内突出，并且该环形凸缘的尺寸使得紧固元件14能够从行星架3背向太阳轴2的自由端处开始插入到通孔13中。此外，行星架3具有行星齿轮容纳部段7和端部段8。
图1所示构造的特征尤其在于，由于通过将太阳轴2和行星架3彼此连接的平面花键实现了扭矩传递的原因，相关于主旋转轴线19仅需要很小的径向构造空间。此外，太阳轴2也可以做得很短，以便获得额外的轴向构造空间。由图1所示构造引起的另一个优点是，行星架3易于制造和加工且成本低廉。其原因一方面是，由于端面齿部10、12而需要很少的材料。另一方面，行星架3也非常易于触及以进行机械加工。因此，可以非常简单地将油通道等引入到行星架3中。
图2示出了根据本发明另一实施方式的行星传动装置1的组件，更确切地说，示出了行星级17一体形成为空心轴的太阳轴2和相邻的另一行星级18与太阳轴间接通过轮毂16连接的、当前同样一体形成的行星架3。太阳轴2包括布置在第一自由端处的太阳齿部4和设置在第二自由端处的外周齿部5，它们的齿相关于主旋转轴线19在轴向方向上延伸。轮毂16设计为环形的，并且沿其内周面配设有与太阳轴2的外周齿部5相对应的内周齿部9。相应地，轮毂16能够相关于主旋转轴线19轴向地推到太阳轴2上，其中，其内周齿部9与太阳轴2的外周齿部5啮合，使得轮毂16相关于主旋转轴线19在径向方向和周向方向上固定在太阳轴2处。轴向固定可以例如通过固定环、通过紧固螺栓等实现。轮毂16在其指向行星架3的端侧处设有端面齿部10，该端面齿部限定了平面花键的第一部分。平面花键的第二部分以端面齿部12的形式形成在行星架3的端侧上。行星架3在轮毂16处的固定以类似于图1中所描述的第一实施方式的方式通过相关于主旋转轴线19轴向延伸的紧固元件13(当前为紧固螺栓的形式)实现，紧固元件穿过设置在行星架3中的通孔13并旋拧到螺纹孔11中，螺纹孔在轮毂16处在端侧上形成在端面齿部10的区域中。相应地，行星架3可以相关于主旋转轴线19轴向地推到太阳轴2上，直到行星架的端面齿部12和轮毂16的端面齿部10彼此啮合，由此在此也实现了在相关于主旋转轴线19的径向方向以及周向方向上的固定。
由于轮毂16和行星架3分离，由于各个组件具有更好的可触及性，图2所示构造实现各个组件的简单且成本低廉的制造和加工。另外，轮毂16的加工和行星架3的加工可以被分别委托，因此可以选择对于相应加工来说最佳的加工者。因为不必长距离运输整个行星架3，还可以节省物流成本。
在图3中以斜视剖面图示出了根据本发明风力涡轮机20的一个实施方式。风力涡轮机20包括可通过风力旋转的转子21。转子21通过转子轴22以传递扭矩的方式与根据本发明的行星传动装置1相连。行星传动装置1又以传递扭矩的方式与发电机23相连。转子轴22、行星传动装置1和发电机23属于传动系24，传动系24容纳在风力涡轮机20的机舱25中。发电机23具有两个、三个或四个极对。由于行星传动装置1，传动系24具有较小的尺寸，这例如简化了风力涡轮机20的组装。传动系24也可以成本低廉地生产。
图4示出了根据本发明传动系24的另一实施方式的示意性构造，该传动系可以用于未详细示出的风力涡轮机20或未详细示出的工业应用装置26中。传动系24包括根据本发明的行星传动装置1，该行星传动装置在输入侧连接至风力涡轮机20的驱动装置27或转子21，并且向其供应驱动功率28。在风力涡轮机20中，这是通过转子轴22实现的。当前，行星传动装置1包括三个行星级17、18和29，它们依次前后布置，最后一个设计为正齿轮级的传动级30，并且它们根据本发明彼此连接。传动级17、18、29和30将输出功率31传递到发电机23或机械应用装置32。
图5示意性示出了具有驱动装置33的工业应用装置26的一种实施方式的构造。驱动装置33被设计用于提供驱动功率28，该驱动功率通过传递扭矩连接传输至根据本发明的传动装置1。传动装置1又以传递扭矩的方式与机械应用装置32相连，以便将输出功率31传输到机械应用装置32。为此，传动装置1被设计为根据上述实施方式之一的行星传动装置1。
尽管已经通过优选实施例对本发明进行了详细说明和描述，但是本发明不限于所公开的实例，并且本领域技术人员可以从中得出其他变体，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种行星传动装置(1)，具有至少两个行星级，其中，一个行星级的能围绕主旋转轴线(19)旋转的太阳轴(2)为了传递扭矩而通过耦合齿部与该行星级之后的另一行星级的行星架(3)连接，其特征在于，所述耦合齿部是平面花键，其中，形成所述平面花键的端面齿部(10、12)一方面设置在抗扭地固定在所述太阳轴(2)的外周面处的轮毂(16)的端侧处，另一方面设置在所述行星架(3)的端侧处，所述行星架的端侧相关于主旋转轴线(19)轴向地抵靠在所述轮毂(16)的该端侧处。
2.根据权利要求1所述的行星传动装置(1)，其特征在于，形成所述平面花键的端面齿部(10、12)一方面设置在所述太阳轴(2)的端侧处，另一方面设置在所述行星架(3)的端侧处，所述行星架的端侧相关于主旋转轴线(19)轴向地抵靠在所述太阳轴(2)的该端侧处。
3.根据权利要求2所述的行星传动装置(1)，其特征在于，所述太阳轴(2)和所述行星架(3)使用相关于所述主旋转轴线(19)轴向延伸的紧固元件(14)彼此紧固，所述紧固元件以规则的间隔相对于彼此定位。
4.根据权利要求3所述的行星传动装置(1)，其特征在于，所述紧固元件(14)延伸穿过所述平面花键。
5.根据权利要求1所述的行星传动装置(1)，其特征在于，所述轮毂(16)和所述行星架(3)使用相关于所述主旋转轴线(19)轴向延伸的紧固元件(14)彼此紧固。
6.根据权利要求5所述的行星传动装置(1)，其特征在于，所述紧固元件以规则的间隔相对于彼此定位。
7.根据权利要求6所述的行星传动装置(1)，其特征在于，所述紧固元件(14)延伸穿过所述平面花键。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的行星传动装置(1)，其特征在于，所述轮毂(16)通过耦合齿部与所述太阳轴(2)连接。
9.一种传动系(24)，包括转子轴(22)，所述转子轴与传动装置以传递扭矩的方式连接，所述传动装置又与发电机(23)以传递扭矩的方式连接，其特征在于，所述传动装置被设计为根据前述权利要求中任一项所述的行星传动装置(1)。
10.一种风力涡轮机(20)，包括转子(21)，所述转子安装至机舱(25)，其中，在所述机舱(25)中布置有传动系(24)，所述传动系与所述转子(21)以传递扭矩的方式连接，其特征在于，所述传动系(24)被设计为根据权利要求9所述的传动系。
11.一种工业应用装置(26)，包括驱动装置(27)，所述驱动装置与传动装置(1)以传递扭矩的方式连接，并且所述驱动装置与机械应用装置(32)以传递扭矩的方式耦合，其特征在于，所述传动装置(1)被设计为根据权利要求1至8中任一项所述的行星传动装置(1)。
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