CN114033837A - 一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置 - Google Patents

一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114033837A
CN114033837A CN202111319285.1A CN202111319285A CN114033837A CN 114033837 A CN114033837 A CN 114033837A CN 202111319285 A CN202111319285 A CN 202111319285A CN 114033837 A CN114033837 A CN 114033837A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing
sliding
rolling
hybrid
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111319285.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张帆
胡志建
吉宏斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Science and Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Science and Technology filed Critical Taiyuan University of Science and Technology
Priority to CN202111319285.1A priority Critical patent/CN114033837A/zh
Publication of CN114033837A publication Critical patent/CN114033837A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • F16H2057/085—Bearings for orbital gears
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

本发明涉及一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置。主要解决现有风电齿轮箱独立使用滚动轴承或滑动轴承而存在的在低速变速和多次启停情况下的轴承摩擦磨损寿命的技术问题。本发明采用的技术方案是：一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置，其包括四个滚滑混合轴承体、圆柱滚子轴承和径向滑动轴承，第一滚滑混合轴承体支承在内啮合行星轮的左侧，第二滚滑混合轴承体支承在内啮合行星轮和外啮合行星轮之间，第三和第四滚滑混合轴承体支承在两个高速级平行人字大齿轮的两侧，圆柱滚子轴承和径向滑动轴承支承在高速级小齿轮轴的左右两侧。本发明具有提高风电齿轮箱轴承的服役可靠性和使用寿命，缩短更换周期，降低使用成本等优点。

Description

一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置
技术领域
本发明属于增速齿轮箱支承装置技术领域，具体涉及一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置。
背景技术
目前风电增速齿轮箱轴系的主流支承技术为滚动轴承，随着齿轮箱尺寸重量、成本及可靠性等方面要求的提升，风电增速齿轮箱在实际使用中开始研究和应用滑动轴承支承方案。这两种轴承支承技术有着明显的优缺点：滚动轴承是标准件，安装使用方便，但是使用寿命短、成本高，并且在特定工况条件下容易打滑、磨损并导致轴承早期失效，随着大功率齿轮箱的需求，滚动轴承承载能力和转速之间的矛盾愈发突出；滑动轴承结构简单、安装方便，特别是承载能力大、转速高、噪音小，同时因为液体润滑而寿命较长，但是在低速变速和启停情况下由于转速不够使得滑动轴承处于混合润滑状态，容易发生磨损和局部温度过高，严重降低滑动轴承的使用寿命和运转可靠性。因此两种独立使用的滚动轴承或滑动轴承支承方案均存在在低速和重载条件下因为磨损而导致齿轮箱服役可靠性的问题，特别是在海上风电装备中，零部件更换难度大、成本高、周期长，影响发电效率。
发明内容
本发明的目的是解决现有风电齿轮箱独立使用滚动轴承或滑动轴承而存在的在低速变速和多次启停情况下的轴承摩擦磨损寿命的技术问题，提供一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置，其包括四个滚滑混合轴承体、圆柱滚子轴承和径向滑动轴承，第一滚滑混合轴承体支承在内啮合行星轮的左侧，第二滚滑混合轴承体支承在内啮合行星轮和外啮合行星轮之间，第三和第四滚滑混合轴承体支承在两个高速级平行人字大齿轮的两侧，圆柱滚子轴承和径向滑动轴承支承在高速级小齿轮轴的左右两侧。
进一步地，所述第一滚滑混合轴承体由Ⅰ号径向滑动轴承和Ⅰ号圆锥滚子轴承组成并同轴装配，所述Ⅰ号径向滑动轴承通过螺栓和定位销装在Ⅰ号轴承座上，所述Ⅰ号圆锥滚子轴承内外圈分别装在行星轮轴和Ⅰ号轴承座上并位于Ⅰ号径向滑动轴承和内啮合行星轮左侧之间。
进一步地，所述第二滚滑混合轴承体由Ⅱ号径向滑动轴承和Ⅱ号圆锥滚子轴承组成并同轴装配，所述Ⅱ号径向滑动轴承通过螺栓和定位销装在Ⅱ号轴承座上，所述Ⅱ号圆锥滚子轴承内外圈分别装在行星轮轴和Ⅱ号轴承座上并位于Ⅱ号径向滑动轴承和内啮合行星轮右侧之间。
进一步地，所述第三滚滑混合轴承体由Ⅲ号径向滑动轴承和Ⅲ号圆锥滚子轴承组成并同轴装配，所述Ⅲ号径向滑动轴承通过螺栓和定位销装在Ⅲ号轴承座上，所述Ⅲ号圆锥滚子轴承内外圈分别装在空心轴和Ⅲ号轴承座上并位于Ⅲ号径向滑动轴承和第一高速级人字大齿轮左侧之间；所述第四滚滑混合轴承体由Ⅳ号径向滑动轴承和Ⅳ号圆锥滚子轴承组成并同轴装配，所述Ⅳ号径向滑动轴承通过螺栓和定位销装在Ⅳ号轴承座上，所述Ⅳ号圆锥滚子轴承内外圈分别装在空心轴和Ⅳ号轴承座上并位于Ⅳ号径向滑动轴承和第二高速级人字大齿轮右侧之间。
本发明的有益效果是：
本发明采用的滚滑混合轴承支承装置，由于其由滚动轴承和滑动轴承组成，滚动轴承在启停等超低速情况下支承转轴，滑动轴承在相对高速等形成润滑膜状态下支承转轴，两者组合工作可以避免滑动轴承在启停过程与转轴的直接接触，可以有效改善齿轮箱转轴在运行过程中摩擦力矩突变的情况，有效降低滑动轴承在启停等工况下的摩擦磨损，增大齿轮箱系统的承载能力和转速。这种滚滑性能优势互补可以显著提高齿轮箱服役的可靠性并延长服役寿命，特别对于海上风电装备齿轮箱，能够减少零部件更换次数、降低运行成本高、提升发电效率。解决了现有风电齿轮箱独立使用滚动轴承或滑动轴承而存在的在低速变速和多次启停情况下的轴承摩擦磨损寿命的技术问题。与背景技术相比，本发明具有提高风电齿轮箱轴承的服役可靠性和使用寿命，缩短更换周期，降低使用成本等优点。
附图说明
图1是本发明的支承原理图；
图2本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
如图1～2所示，本实施例中的一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置，其包括四个滚滑混合轴承体、圆柱滚子轴承R5和径向滑动轴承S5，第一滚滑混合轴承体支承在内啮合行星轮2的左侧，第二滚滑混合轴承体支承在内啮合行星轮2和外啮合行星轮3之间，第三和第四滚滑混合轴承体支承在两个高速级平行人字大齿轮5、6的两侧，所述圆柱滚子轴承R5内圈装在高速级小齿轮轴12的左侧，外圈装在箱体部件13和Ⅲ号轴承座B3上，承受高速级小齿轮轴12的径向载荷，所述径向滑动轴承S5通过螺栓和定位销安装在V号轴承座B5上并位于高速级小齿轮轴12的右侧。
所述第一滚滑混合轴承体由Ⅰ号径向滑动轴承S1和Ⅰ号圆锥滚子轴承R1组成并同轴装配，所述Ⅰ号径向滑动轴承通过螺栓和定位销装在Ⅰ号轴承座B1上，所述Ⅰ号圆锥滚子轴承内外圈分别装在行星轮轴9和Ⅰ号轴承座上并位于Ⅰ号径向滑动轴承和内啮合行星轮2左侧之间。所述Ⅰ号圆锥滚子轴承R1承受行星轮轴9的轴向载荷。
所述第二滚滑混合轴承体由Ⅱ号径向滑动轴承S2和Ⅱ号圆锥滚子轴承R2组成并同轴装配，所述Ⅱ号径向滑动轴承S2通过螺栓和定位销装在Ⅱ号轴承座B2上，所述Ⅱ号圆锥滚子轴承R2内外圈分别装在行星轮轴9和Ⅱ号轴承座B2上并位于Ⅱ号径向滑动轴承S2和内啮合行星轮2右侧之间。所述Ⅱ号圆锥滚子R2轴承承受行星轮轴9的轴向载荷。
所述第三滚滑混合轴承体由Ⅲ号径向滑动轴承S3和Ⅲ号圆锥滚子轴承R3组成并同轴装配，所述Ⅲ号径向滑动轴承S3通过螺栓和定位销装在Ⅲ号轴承座B3上，所述Ⅲ号圆锥滚子轴承R3内外圈分别装在空心轴11和Ⅲ号轴承座B3上并位于Ⅲ号径向滑动轴承S3和第一高速级人字大齿轮5左侧之间；所述Ⅲ号圆锥滚子轴承R3承受空心轴11的轴向载荷。所述第四滚滑混合轴承体由Ⅳ号径向滑动轴承S4和Ⅳ号圆锥滚子轴承R4组成并同轴装配，所述Ⅳ号径向滑动轴承S4通过螺栓和定位销装在Ⅳ号轴承座B4上，所述Ⅳ号圆锥滚子轴承R4内外圈分别装在空心轴11和Ⅳ号轴承座B4上并位于Ⅳ号径向滑动轴承S4和第二高速级人字大齿轮6右侧之间，所述Ⅳ号圆锥滚子轴承R4承受空心轴11的轴向载荷。
本发明具体的工作原理和过程为：：
本发明所述的风电齿轮箱滚滑混合轴承支承装置由滑动轴承和滚动轴承同轴装配而成，滚动轴承具有一个游隙，滑动轴承具有一个油膜间隙，滚动轴承的游隙小于滑动轴承的油膜间隙。所述滚滑混合轴承支承装置工作时具备以下两个阶段的特征：一是超低速启停阶段，由于滚动轴承的游隙小于滑动轴承的油膜间隙，转轴在重力或其它载荷作用下直接压在滚动轴承上，滚动轴承支承转轴，使转轴不能与滑动轴承直接接触，当转轴在超低速启动或停止时，滑动轴承不能形成足够的油膜压力将转轴浮起来，滚动轴承起到主要支承转轴的作用，达到转轴顺利启动或停止的目的，并避免或降低滑动轴承的摩擦磨损。二是高速稳定运行阶段，当转轴达到一定转速，滑动轴承可以形成稳定的油膜压力并将转轴悬浮起来，此时，安装在转轴上的滚动轴承内圈随转轴一起浮起来并与滚动体脱离接触，滚动轴承不再承受转轴的载荷，由滑动轴承独立承载并支承转轴旋转。
本发明采用的滚动轴承均为圆锥滚子轴承R1、R2、R3、R4，不仅在启停阶段支承转轴，而且在稳定运转阶段承受转轴的轴向载荷。齿轮箱输入扭矩Tin驱动内齿圈1转动，内齿圈1驱动内啮合行星轮2转动，外啮合行星轮3和内啮合行星轮2为同一根行星轮轴9而一起转动，外啮合行星轮3驱动太阳轮4转动，空心轴11安装在太阳轮轴10上，第一、第二高速级平行人字大齿轮5、6安装在空心轴11上，太阳轮4、太阳轮轴10、空心轴11和第一、第二高速级平行人字大齿轮5、6为一个整体而一起转动，第一、第二高速级平行人字大齿轮5、6驱动第一、第二高速级平行人字小齿轮7、8转动，第一、第二高速级平行人字小齿轮7、8安装在高速级小齿轮轴12上，高速级小齿轮轴12作为齿轮箱的输出轴而输出扭矩Tout。在齿轮箱启停等超低速运动时，所述行星轮轴9因内齿圈1与内啮合行星轮2以及外啮合行星轮3与太阳轮4所产生的径向载荷和轴向载荷由Ⅰ号圆锥滚子轴承R1和Ⅱ号圆锥滚子轴承R2共同承受；所述空心轴11因外啮合行星轮3与太阳轮4所产生的径向载荷和轴向载荷以及第一、第二高速级平行人字小齿轮7、8与第一、第二高速级平行人字大齿轮5、6所产生的径向载荷由Ⅲ号圆锥滚子轴承R3和Ⅳ号圆锥滚子轴承R4共同承受；所述高速级小齿轮轴12因第一、第二高速级平行人字小齿轮7、8与第一、第二高速级平行人字大齿轮5、6所产生的径向载荷由圆柱滚子轴承R5和径向滑动轴承S5共同承受。在齿轮箱稳定运行时，所述行星轮轴9因内齿圈1与内啮合行星轮2以及外啮合行星轮3与太阳轮4所产生的径向载荷由Ⅰ号径向滑动轴承S1和Ⅱ号径向滑动轴承S2共同承受，行星轮轴9因内齿圈1与内啮合行星轮2以及外啮合行星轮3与太阳轮4所产生的轴向载荷由Ⅰ号圆锥滚子轴承R1和Ⅱ号圆锥滚子轴承R2共同承受；所述空心轴11因外啮合行星轮3与太阳轮4以及第一、第二高速级平行人字小齿轮7、8与第一、第二高速级平行人字大齿轮5、6所产生的径向载荷由Ⅲ号径向滑动轴承S3和Ⅳ号径向滑动轴承S4共同承受，所述空心轴11因外啮合行星轮3与太阳轮4所产生的轴向载荷由Ⅲ号圆锥滚子轴承R3和Ⅳ号圆锥滚子轴承R4共同承受；所述高速级小齿轮轴12因第一、第二高速级平行人字小齿轮7、8与第一、第二高速级平行人字大齿轮5、6所产生的径向载荷由圆柱滚子轴承R5和径向滑动轴承S5共同承受。

Claims (4)

1.一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置，其特征在于：包括四个滚滑混合轴承体、圆柱滚子轴承(R5)和径向滑动轴承(S5)，第一滚滑混合轴承体支承在内啮合行星轮(2)的左侧，第二滚滑混合轴承体支承在内啮合行星轮(2)和外啮合行星轮(3)之间，第三和第四滚滑混合轴承体支承在两个高速级平行人字大齿轮(5、6)的两侧，圆柱滚子轴承(R5)和径向滑动轴承(S5)支承在高速级小齿轮轴(12)的左右两侧。
2.根据权利要求1所述的一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置，其特征在于：所述第一滚滑混合轴承体由Ⅰ号径向滑动轴承(S1)和Ⅰ号圆锥滚子轴承(R1)组成并同轴装配，所述Ⅰ号径向滑动轴承通过螺栓和定位销装在Ⅰ号轴承座(B1)上，所述Ⅰ号圆锥滚子轴承内外圈分别装在行星轮轴(9)和Ⅰ号轴承座上并位于Ⅰ号径向滑动轴承和内啮合行星轮(2)左侧之间。
3.根据权利要求1所述的一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置，其特征在于：所述第二滚滑混合轴承体由Ⅱ号径向滑动轴承(S2)和Ⅱ号圆锥滚子轴承(R2)组成并同轴装配，所述Ⅱ号径向滑动轴承(S2)通过螺栓和定位销装在Ⅱ号轴承座(B2)上，所述Ⅱ号圆锥滚子轴承(R2)内外圈分别装在行星轮轴(9)和Ⅱ号轴承座(B2)上并位于Ⅱ号径向滑动轴承(S2)和内啮合行星轮(2)右侧之间。
4.根据权利要求1所述的一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置，其特征在于：所述第三滚滑混合轴承体由Ⅲ号径向滑动轴承(S3)和Ⅲ号圆锥滚子轴承(R3)组成并同轴装配，所述Ⅲ号径向滑动轴承(S3)通过螺栓和定位销装在Ⅲ号轴承座(B3)上，所述Ⅲ号圆锥滚子轴承(R3)内外圈分别装在空心轴(11)和Ⅲ号轴承座(B3)上并位于Ⅲ号径向滑动轴承(S3)和第一高速级人字大齿轮(5)左侧之间；所述第四滚滑混合轴承体由Ⅳ号径向滑动轴承(S4)和Ⅳ号圆锥滚子轴承(R4)组成并同轴装配，所述Ⅳ号径向滑动轴承(S4)通过螺栓和定位销装在Ⅳ号轴承座(B4)上，所述Ⅳ号圆锥滚子轴承(R4)内外圈分别装在空心轴(11)和Ⅳ号轴承座(B4)上并位于Ⅳ号径向滑动轴承(S4)和第二高速级人字大齿轮(6)右侧之间。
CN202111319285.1A 2021-11-09 2021-11-09 一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置 Pending CN114033837A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111319285.1A CN114033837A (zh) 2021-11-09 2021-11-09 一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111319285.1A CN114033837A (zh) 2021-11-09 2021-11-09 一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114033837A true CN114033837A (zh) 2022-02-11

Family

ID=80143647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111319285.1A Pending CN114033837A (zh) 2021-11-09 2021-11-09 一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114033837A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115111345A (zh) * 2022-08-22 2022-09-27 太原科技大学 一种径向/推力滑动轴承组合支承结构的风电增速齿轮箱

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115111345A (zh) * 2022-08-22 2022-09-27 太原科技大学 一种径向/推力滑动轴承组合支承结构的风电增速齿轮箱

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210071752A1 (en) Reduction gearbox for turbine fracturing
CN201714592U (zh) 大功率风力发电机用增速齿轮箱
CN102979857A (zh) 轴承脂润滑风电双摆线变桨减速器
CN201714590U (zh) 风力发电机用增速齿轮箱
CN201568560U (zh) 核电水循环冷却泵直齿行星传动装置
CN114033837A (zh) 一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置
CN202194785U (zh) 一种水平轴风力机组及其齿轮箱装置
CN202074011U (zh) 风电增速齿轮箱滑动轴承装置
CN202040282U (zh) 大功率风力发电机用增速齿轮箱
CN202579059U (zh) 大功率离岸型风力发电机增速齿轮箱
CN103089928A (zh) 轴承用脂润滑兆瓦级十分流风电增速箱
CN201129405Y (zh) 用于风力发电机的增速齿轮箱
CN217401604U (zh) 一种风电增速齿轮箱的滚滑混合轴承支承装置
CN2895882Y (zh) 一种斜齿风机增速机
CN212717002U (zh) 一种全集成稀油润滑式风力发电机组主传动链系统
CN103791033A (zh) 轴承用脂润滑双联双臂式风电增速箱
CN103791034A (zh) 轴承用脂润滑两级行星风电增速箱
CN101294618B (zh) 行星调速器
CN112696468A (zh) 一种水平异心的外啮合与行星复合传动加载装置
CN102979856A (zh) 轴承脂润滑风电锥-摆偏航减速器
CN200975449Y (zh) 可控变速装置
CN201396405Y (zh) 风电增速箱
CN211314459U (zh) 一种用于双馈式风电机组的增速齿轮箱
CN103032522A (zh) 风力发电机摆线变桨齿轮箱
CN103791044A (zh) 轴承用脂润滑大功率贯流泵专用行星齿轮箱

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination