CN114658831A - 行星齿轮箱和风电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于风电设备的行星齿轮箱，具有行星轴(10)、行星齿轮(40)以及行星架(50)，其中，所述行星齿轮(40)和所述行星架(50)被装配在所述行星轴(10)上，所述行星轴(10)具有与所述行星齿轮(40)接触的圆周面(102)，其中，在所述圆周面(102)上设置储油件(20)。此外，本发明还涉及一种具有上述行星齿轮箱的风电设备。

Description

行星齿轮箱和风电设备
技术领域
本发明涉及到一种应用在风电领域的行星齿轮箱。具体地讲，涉及的是应用在行星齿轮箱里的行星轴。
背景技术
随着海上风电的发展，大兆瓦级风机是未来发展的趋势，同时度电成本的降低，对齿轮箱的成本以及运行可靠性有更苛刻的要求，而轴承是齿轮箱中的关键部件，这对轴承的尺寸以及承载能力有更高的要求。由于滚动轴承的失效导致了风力发电齿轮箱失效，致使大量的维修时间和成本的浪费。
WO 03/014 567 A1公开了一种风力发电设备，包括：可旋转地安装在机塔上的、具有用于发电的发电机的机房；承载至少两个转子叶片的转子轮毂的、风力驱动的转子；以及承载转子的大型滚动轴承。此外，大型滚动轴承与和机房中的发电机连接的、并以已知的方式由带有环绕的内齿部的环形齿轮、多个支承在行星齿轮架上的行星齿轮以及中间的恒星齿轮组成的行星齿轮变速器相连接，方法是该大型滚动轴承的两个轴承环的内轴承环通过压力配合连接固定在行星齿轮变速器的环形齿轮的外罩面上。另外，EP 811 764 A1也公开了如此实现大型滚动轴承与行星齿轮变速器的连接，使得大型滚动轴承的两个轴承环的内轴承环压到与转子轮毂连接的并承载行星齿轮架的环上。
现有技术中的风力发电设备具有这样的缺点，大型滚动轴承和连接在后面的行星齿轮变速器由较多的单个部件组成，并且由此一方面在其制造中非常耗成本并且另一方面具有较高的总重量，该总重量在其装配在120m高度以下的机房中时会引起很多缺点。此外，行星齿轮变速器的环形齿轮和大型滚动轴承的内轴承环必须具有至少一个2m以上的外直径或者说内直径，尽管其尺寸制造得非常精确，使得可以可靠地排除由在内轴承环和环形齿轮之间进行压力配合连接时正的配合过度形成的或者说由有待夯实的配合形成的对轴颈的功能或者对行星齿轮变速器的齿部的负面影响，但是由于存在间隙在工作时行星齿轮仍会移动，从而对行星轴产生较大的径向荷载，容易造成零件的损坏。另外，在风电设备空转时，由于动压系统没有启动，设备内没有流动的润滑油，容易增加摩擦，从而降低零件的使用寿命。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种行星齿轮箱，其能够解决上述现有技术中的缺点。
所述技术问题被根据本发明设计的一种用于风电设备的行星齿轮箱所解决。该行星齿轮箱具有行星轴、行星齿轮以及行星架，其中，行星齿轮和行星架被装配在行星轴上，其中，行星齿轮和行星架被装配在行星轴上，行星轴具有与行星齿轮接触的圆周面，其中，在圆周面上设置储油件，例如由高吸油储油树脂材料制成的储油件。该储油件主要用于吸油并暂时储油，在行星轴缺少润滑油时能够释放出储存的润滑油。当风机空转时，行星轴会有一段时间浸没在油池里，此时储油件迅速吸油储油；当该区域转出油池之后，储油件会释放润滑油到承载区域，对功能区域进行很好的润滑，该过程是行星架每转一圈每根行星轴都会发生一次，由此可以改善空转时润滑不足的状态，从而提高设备的使用寿命。
根据本发明的优选实施方式，行星轴具有周向油槽，其中，储油件设置在周向油槽中，因此储油件安装简便，行星轴上不需要加工额外的供油孔，降低了加工成本。另外优选的是，储油件的外径小于圆周面的外径，因此储油件不会和行星齿轮内孔之间产生干涉。
根据本发明的优选实施方式，在圆周面上设置两个液压油腔，且两个液压油腔的圆周间隔角度为155°，从而保证正常工作时的承载区域面积足够大，又避免在有反向运转的工况时承载区域面积过小，不会在油腔边缘处产生应力集中。需要注意的是，155°的选取，是经过大量的实验得到的具有较好技术效果的角度。本发明并不严格限制角度的具体数值，只要能够保证承载区域面积足够大且反向运转时承载区域面积又不会过小，相应的角度范围都在本发明的保护范围之内。
根据本发明的优选实施方式，储油件的内表面具有油槽，该油槽加强了储油件的储油功能，当行星轴该区域浸没在油池中，油槽可以瞬间储满油，当该区域转出油池之后，该油槽储存的润滑油可以释放到行星轴的承载区域，对功能区域进行更好的润滑。附加的油槽可以储存更多的润滑油，空转时，更好地为功能区域提供润滑，降低维修成本。
根据本发明的优选实施方式，圆周面能够分为承载区域和非承载区域，其中，储油件设置在非承载区域。由于装配工艺以及重力的限制，在将行星齿轮装配到行星轴上之后，行星轴的部分圆周区域会受到荷载，因此能够将行星轴的圆周面分为承载区域和非承载区域。行星轴上的储油件可以布置在整个圆周面上，也可以仅布置在非承载区域上。在行星轴圆周面的圆周方向上布置一圈储油件，用于更多地储存润滑油；只在非承载区域中设置储油件，能够消除在较大载荷工况下储油件发生边缘应力集中，可以增大承载区域的有效接触面积，降低轴向油槽边缘应力集中的风险，同时还能降低对行星齿轮内圆面功能区域的磨损。进一步优选的是，储油件是分段式的或者是整体式的，可以根据行星轴的形状特征以及行星轴与行星齿轮之间的结构特征灵活设计储油件，具体的尺寸和形状不受限制，安装到行星轴上的圆周面上之后，不影响行星轴的功能即可。
此外，本发明要解决的技术问题还能够被一种风电设备所解决，该风电设备具有包括前面所述的技术特征的行星齿轮箱。
附图说明
以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来表示相同或功能相同的部件。附图为：
图1根据本发明设计的行星轴的立体图；
图2根据本发明设计的储油件的立体图。
具体实施方式
以下将结合附图阐述根据本发明的行星齿轮箱的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。
图1示出根据本发明设计的行星轴10的立体图，其中，该行星轴10在轴向适当的位置上具有液压油腔101，由此适当增加行星轴和行星齿轮之间的间隙，使得润滑油更容易流进功能区域。在此，优选的设计方案是，在行星轴10的周向上设有两个沿轴向延伸的液压油腔101，并且它们彼此间隔155°布置，由此在这两个液压油腔101之间形成承载区域和非承载区域，非承载区域的圆周角度为155°。在该实施例中，即保证正常工作时的承载区域面积足够大，又避免在有反向运转的工况时承载区域面积过小，不会在油腔边缘处产生应力集中。行星轴10上的周向油槽109布置在整个圆周面上，也可以如图1所示仅布置在非承载区域上，并且具有修型设计，该修型设计可以消除系统在较大载荷工况周向油槽109的边缘应力集中。
根据本发明的实施方式：在行星轴10的周向油槽109处安装高吸油储油树脂材料制成的储油件20，该储油件20和行星轴10的连接可以是机械连接，也可以通过焊接或者涂胶的方式连接。
图2单独示出了储油件20的立体图，其中，储油件20的外圆面直径稍小于行星轴10的外圆周面直径，因此储油件不会和行星齿轮内孔之间产生干涉，使得储油件20不会凸出于行星轴10的圆周面。储油件20的内表面设有油槽201，油槽的形状不受限制，从而可以存储更多的润滑油。
虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述储油件20的功能和结构方面的改变。
附图标记列表
10 行星轴
20 储油件
30 销钉
40 行星齿轮
50 行星架
101 液压油腔
102 圆周面
109 周向油槽
201 油槽

Claims (10)

1.一种用于风电设备的行星齿轮箱，具有行星轴(10)、行星齿轮以及行星架，其中，所述行星齿轮和所述行星架被装配在所述行星轴(10)上，所述行星轴(10)具有与所述行星齿轮接触的圆周面(102)，其中，在所述圆周面(102)上设置储油件(20)。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述行星轴(10)具有周向油槽(109)，其中，所述储油件(20)设置在所述周向油槽(109)中。
3.根据权利要求2所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述储油件(20)的外径小于所述圆周面(102)的外径。
4.根据权利要求1或2所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述行星轴(10)具有两个液压油腔(101)，且所述两个液压油腔(101)的圆周间隔角度为155°。
5.根据权利要求1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述储油件(20)的内表面具有油槽(201)。
6.根据权利要求1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述圆周面(102)能够分为承载区域和非承载区域，其中，所述储油件(20)设置在所述非承载区域。
7.根据权利要求1所述的行星齿轮箱，其特征在于，在所述圆周面(102)的圆周方向上布置储油件(20)。
8.根据权利要求1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述储油件(20)是分段式的或者是整体式的。
9.根据权利要求1所述的行星齿轮箱，其特征在于，所述储油件(20)由高吸油储油树脂材料制成。
10.一种风电设备，其特征在于，所述风电设备具有根据权利要求1至9中任一项所述的行星齿轮箱。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024016324A1 (zh) * 2022-07-22 2024-01-25 舍弗勒技术股份两合公司 行星齿轮箱和风电设备

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