CN112943868B - 高功率复合行星风电齿轮箱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高功率复合行星风电齿轮箱，包括支持臂、扭力臂、主壳体、过渡板、后壳体、输出端端盖；一级复合行星轮系为空心驱动轴通过与其刚性连接的内齿轮与三个行星短轴和三个行星长轴上的外齿轮啮合，再经过行星轴后端安装双层排布的行星齿轮与太阳轮相啮合，而太阳轮与内花键齿毂经由花键联接，内花键齿毂与中间齿轮过盈配合，中间齿轮与固定轴上的齿轮相啮合，输出齿轮过盈压装在中间轴上，输出齿轮与输出轴上的齿轮相啮合，然后通过联轴器与风机的发电机相连，实现扭矩的传递。具有功率密度高、传动速比大、组件尺寸小、可靠性高等特点。

Description

高功率复合行星风电齿轮箱
技术领域
本发明涉及一种风电齿轮箱，特别是一种高功率复合行星风电齿轮箱。
背景技术
现有的复合行星风电齿轮箱中，扭矩经3～4个行星齿轮组从内齿圈分流传递到太阳轮，每个行星齿轮组至少包括两个行星齿轮，其中一个初级行星齿轮与内齿圈啮合，且其中一个次级行星齿轮与太阳轮啮合。
在同一径向空间内，受内齿圈中心距限制，4个行星齿轮组以上的复合行星级的传动比将持续降低，导致行星级功率分流数量无法增加，齿轮箱功率密度无法提升。对目前常用的3～4个行星齿轮组的复合行星齿轮箱提高使用功率的方法，主要是对整体齿轮箱所有零件等刚度扩大，此种方法在确保行星齿轮组支撑用滚动轴承承载能力的前提下，导致滚动轴承尺寸成倍增大，生产制造难度和价格急剧增加。以上两点成为将复合行星齿轮箱应用于高功率风电项目的瓶颈问题。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种提高了齿轮箱的功率密度，大幅度减轻齿轮箱的重量的高功率复合行星风电齿轮箱。
本发明的高功率复合行星风电齿轮箱，包括主壳体，在所述的主壳体的前壁上固定有扭力臂，一根沿水平方向设置的空心驱动轴的前侧穿过空心驱动轴前轴承的内圈，所述的空心驱动轴前轴承的外圈固定在扭力臂的内孔中，所述的扭力臂两侧通孔内过盈安装有两根支持臂,所述的支持臂与齿轮箱安装基座连接固定；
在所述的主壳体后壁上盖有过渡板，在所述的过渡板的中间开有过渡板安装孔，一个后壳体的前壁与过渡板以及主壳体后壁固定相连，在所述的后壳体的后壁上固定有输出端端盖；
在位于主壳体内的空心驱动轴的前端通过联轴器与风机的主轴相连；所述的空心驱动轴的后侧外壁的圆周方向连接有筒形结构，在所述的筒形结构的敞口端上连接有内齿轮，沿水平方向设置的三根行星短轴以及三根行星长轴上分别环绕空心驱动轴的中心轴线均布，在每一根行星短轴和行星长轴分别安装有一个外齿轮，每一个外齿轮均与安装在空心驱动轴上的内齿轮啮合，三根行星短轴以及三根行星长轴的前后两侧分别通过行星轴前轴承以及行星轴后轴承与连接在主壳体内壁上的支架相连，在三根行星短轴以及三根行星长轴分别穿过行星轴后轴承的后端上分别固定有一个行星齿轮，三根行星短轴上的行星齿轮位于三根行星长轴上的行星齿轮的前侧，六个行星齿轮分别与太阳轮啮合，在所述的太阳轮的中间开有通孔，一根前端固定轴的后端插在空心驱动轴后壁上的轴孔内，沿水平方向设置的后端固定轴穿过太阳轮上的中间通孔以及安装在中间通孔后端的轴承后穿过输出端端盖上固定的骨架油封设置，所述的后端固定轴的前端与前端固定轴的后端在空心驱动轴的轴孔处固定相连，所述的行星齿轮位于过渡板前侧；
在所述的过渡板的上侧的开孔中安装有中间轴前轴承，位于后壳体内上侧的一根沿水平方向设置的中间轴的前端与中间轴前轴承连接且后端通过中间轴后轴承与输出端端盖连接；
在所述的过渡板的后侧中间设置有内花键齿毂，所述的内花键齿毂的前后两端分别与安装在过渡板中间的内花键齿毂前轴承以及安装在后壳体上的内花键齿毂后轴承连接，所述的太阳轮后端与内花键齿毂后端经由花键联接，在所述的内花键齿毂上过盈配合套有中间齿轮，中间齿轮与中间轴上的齿轮相啮合，输出齿轮过盈配合压装在中间轴后部，输出齿轮与输出轴上的齿轮相啮合；一根输出轴的前端通过输出轴前轴承固定在后壳体上且后端通过输出轴后轴承固定在输出端端盖上，所述的输出轴的后端通过联轴器与风机的发电机相连。
本发明的有益效果是：
在同一径向空间内，克服复合行星级因行星齿轮组提高导致传动比降低的问题，将行星齿轮组增加至6个，即增加行星级功率分流数量，提高齿轮箱内部空间利用率，增加齿轮箱功率密度，从而减轻齿轮箱重量；对于同等功率的复合行星齿轮箱，减小了行星齿轮组尺寸，降低单个滚动轴承承载要求，即可选用更小尺寸的轴承和齿轮件，大幅降低了生产制造难度和价格；解决了将复合行星齿轮箱应用于高功率风电项目的难题，有效的拓展了复合行星齿轮传动的使用空间。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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的附图。
图1是本发明的一种高功率复合行星风电齿轮箱的结构示意图；
图2是图1所示结构齿轮件的立体图；
图3是主壳体敞口端盖方向的视图；
图4是图1所示结构的左视图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
如附图所示本发明的高功率复合行星风电齿轮箱，包括主壳体10，在所述的主壳体10的前壁上固定有扭力臂3，一根沿水平方向设置的空心驱动轴1的前侧穿过空心驱动轴前轴承2的内圈，所述的空心驱动轴前轴承2的外圈固定在扭力臂3的内孔中，所述的扭力臂3两侧通孔内过盈安装有两根支持臂26；所述的支持臂26与齿轮箱安装基座连接固定，完成齿轮箱安装。
在所述的主壳体10后壁上盖有过渡板16，在所述的过渡板的中间开有过渡板安装孔，一个后壳体17的前壁与过渡板以及主壳体10后壁固定相连，在所述的后壳体17的后壁上固定有输出端端盖25。
在位于主壳体10内的空心驱动轴1的前端通过联轴器与风机的主轴相连，作为齿轮箱扭矩的输入；所述的空心驱动轴1的后侧外壁的圆周方向连接有筒形结构，在所述的筒形结构的敞口端上连接有内齿轮5，沿水平方向设置的三根行星短轴6以及三根行星长轴9上分别环绕空心驱动轴1的中心轴线均布，在每一根行星短轴6和行星长轴9分别安装有一个外齿轮，每一个外齿轮均与安装在空心驱动轴1上的内齿轮5啮合，三根行星短轴6以及三根行星长轴9的前后两侧分别通过行星轴前轴承4以及行星轴后轴承7与连接在主壳体10内壁上的支架相连。在三根行星短轴6以及三根行星长轴9分别穿过行星轴后轴承7的后端上分别固定有一个行星齿轮8，三根行星短轴6上的行星齿轮8位于三根行星长轴9上的行星齿轮8的前侧，六个行星齿轮8分别与太阳轮11啮合，在所述的太阳轮11的中间开有通孔，一根前端固定轴的后端插在空心驱动轴1后壁上的轴孔内，沿水平方向设置的后端固定轴穿过太阳轮11上的中间通孔以及安装在中间通孔后端的轴承后穿过输出端端盖25上固定的骨架油封设置。所述的后端固定轴的前端与前端固定轴的后端在空心驱动轴1的轴孔处固定相连。所述的行星齿轮8位于过渡板16前侧。
在所述的过渡板16的上侧的开孔中安装有中间轴前轴承18，位于后壳体17内上侧的一根沿水平方向设置的中间轴19的前端与中间轴前轴承18连接且后端通过中间轴后轴承21与输出端端盖25连接。
在所述的过渡板16的后侧中间设置有内花键齿毂12，所述的内花键齿毂12的前后两端分别与安装在过渡板16中间的内花键齿毂前轴承14以及安装在后壳体17上的内花键齿毂后轴承13连接。所述的太阳轮11后端与内花键齿毂12后端经由花键27联接，在所述的内花键齿毂上过盈配合套有中间齿轮15，中间齿轮与中间轴19上的齿轮相啮合，输出齿轮20过盈配合压装在中间轴19后部，输出齿轮与输出轴23上的齿轮相啮合；一根输出轴23的前端通过输出轴前轴承22固定在后壳体17上且后端通过输出轴后轴承24固定在输出端端盖25上，所述的输出轴23的后端通过联轴器与风机的发电机相连，实现齿轮箱扭矩的输出传递。
本结构的传动过程如下：
空心驱动轴1通过与其刚性连接的内齿轮5与行星轴上的外齿轮啮合，再经过行星轴上安装的行星齿轮8与太阳轮11相啮合，而太阳轮与内花键齿毂经由花键联接，内花键齿毂与中间齿轮过盈配合，中间齿轮与固定轴上的齿轮相啮合，输出齿轮过盈压装在中间轴19上，输出齿轮与输出轴上的齿轮相啮合，然后通过联轴器与风机的发电机相连，实现扭矩的传递。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.高功率复合行星风电齿轮箱，包括主壳体(10)，其特征在于：在所述的主壳体(10)的前壁上固定有扭力臂(3)，一根沿水平方向设置的空心驱动轴(1)的前侧穿过空心驱动轴前轴承(2)的内圈，所述的空心驱动轴前轴承(2)的外圈固定在扭力臂(3)的内孔中，所述的扭力臂两侧通孔内过盈安装有两根支持臂,所述的支持臂与齿轮箱安装基座连接固定；
在所述的主壳体后壁上盖有过渡板(16)，在所述的过渡板的中间开有过渡板安装孔，一个后壳体(17)的前壁与过渡板以及主壳体后壁固定相连，在所述的后壳体的后壁上固定有输出端端盖(25)；
在位于主壳体内的空心驱动轴的前端通过联轴器与风机的主轴相连；所述的空心驱动轴的后侧外壁的圆周方向连接有筒形结构，在所述的筒形结构的敞口端上连接有内齿轮(5)，沿水平方向设置的三根行星短轴(6)以及三根行星长轴(9)上分别环绕空心驱动轴(1)的中心轴线均布，在每一根行星短轴和行星长轴分别安装有一个外齿轮，每一个外齿轮均与安装在空心驱动轴上的内齿轮(5)啮合，三根行星短轴以及三根行星长轴的前后两侧分别通过行星轴前轴承(4)以及行星轴后轴承(7)与连接在主壳体(10)内壁上的支架相连，在三根行星短轴以及三根行星长轴分别穿过行星轴后轴承(7)的后端上分别固定有一个行星齿轮(8)，三根行星短轴上的行星齿轮位于三根行星长轴上的行星齿轮的前侧，六个行星齿轮(8)分别与太阳轮(11)啮合，在所述的太阳轮(11)的中间开有通孔，一根前端固定轴的后端插在空心驱动轴(1)后壁上的轴孔内，沿水平方向设置的后端固定轴穿过太阳轮(11)上的中间通孔以及安装在中间通孔后端的轴承后穿过输出端端盖(25)上固定的骨架油封设置，所述的后端固定轴的前端与前端固定轴的后端在空心驱动轴(1)的轴孔处固定相连，所述的行星齿轮位于过渡板前侧；
在所述的过渡板(16)的上侧的开孔中安装有中间轴前轴承(18)，位于后壳体(17)内上侧的一根沿水平方向设置的中间轴(19)的前端与中间轴前轴承连接且后端通过中间轴后轴承(21)与输出端端盖(25)连接；
在所述的过渡板的后侧中间设置有内花键齿毂(12)，所述的内花键齿毂的前后两端分别与安装在过渡板中间的内花键齿毂前轴承(14)以及安装在后壳体(17)上的内花键齿毂后轴承(13)连接，所述的太阳轮(11)后端与内花键齿毂(12)后端经由花键(27)联接，在所述的内花键齿毂(12)上过盈配合套有中间齿轮(15)，中间齿轮与中间轴(19)上的齿轮相啮合，输出齿轮(20)过盈配合压装在中间轴(19)后部，输出齿轮与输出轴(23)上的齿轮相啮合；一根输出轴的前端通过输出轴前轴承(22)固定在后壳体(17)上且后端通过输出轴后轴承(24)固定在输出端端盖(25)上，所述的输出轴(23)的后端通过联轴器与风机的发电机相连。
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