CN114718994A - 一种新型风电齿轮箱 - Google Patents

Abstract

一种新型风电齿轮箱，属于机械齿轮箱技术领域，包括用于起到支撑作用的箱体，所述箱体内安装有输入端、中间级及输出端，且输入端、中间级和输出端依次连接。因而该结构可以有效地降低由于制造和安装误差所带来的行星轮系的回差问题，因此利用此结构可以适当降低对高速级部件的加工与安装要求，并提高了设计对象的可靠性使其可以适用于MW级别功率的发电场合同时由于并联的两排行星轮为旋向相反的圆柱斜齿轮，可以通过此结构来抵消轴向力减小对轴的轴向力使得轴的连接处可以利用弹性挡圈固定与齿式联轴器来连接同时实现最有益的浮动均载方式，减小偏载对可靠性带来的不利影响。

Description

一种新型风电齿轮箱

技术领域

本发明属于机械齿轮箱技术领域，具体涉及一种新型风电齿轮箱。

背景技术

能源与环境问题一直是全人类的困扰，随着全世界工业化的进程不断推进，能源短缺与环境污染越来越成为全人类所需面对的公共难题，为此新能源的发展显得尤为重要，其中利用风能又是目前最为成熟的技术方案之一，我国风能资源丰富，但由于风电机组本身的复杂性，我国所掌握的核心技术与制造水平还不足以实现大功率风电机组的完全国产化制造。由于在风力发电机组中，风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须要通过风电齿轮箱的增速来使发电机得到相应的转速，风电齿轮箱作为重要的核心部件在风电设备中起到至关重要的作用。

由于风力发电机组通常需要在环境较为恶劣的野外工作，行星齿轮增速器又需安装在高空中，由于大功率风力发电齿轮箱尺寸较大，而输入功率的不恒定(受变化的风速的影响)，齿轮箱本身内部存在复杂的内外啮合，因此其工作时，内部所受载荷多为冲击形式的动载荷，容易因齿轮与轴承的损坏造成经济损失。近年来我国众多科研人员对风电齿轮箱进行了诸多研究分析，但目前所产的设备中，齿轮箱的故障仍是最高频的故障。由于行星齿轮箱本身的结构复杂性以及其由于环境原因和制造精度限制造成的内部载荷的分配不均等原因造成其在大功率的发电应用场合受到众多限制，无法进一步提高单机功率。

行星轮系传动是一种比较先进的齿轮传动装置，其具有传动比大、承载能力大、体积小、重量轻、材料消耗小、输入与输出轴同轴等优点。行星齿轮增速器运用于风电机组有利于克服传统变速器笨重、传动效率和传动比低等的一系列缺点。行星轮系传动的基本原理为：在运行过程中，行星齿轮既存在自转运动又要通过系杆绕中心轮进行公转运动，既有级内的中心轮(太阳轮)、行星轮与内齿圈之间的啮合传动，又有轮系之间的耦合传动。故行星轮系传动装置相较于传统的定轴轮系装置的结构和运动形式要更加复杂，因此在大功率或高精度的应用场合对其可靠性有着较大的挑战。

目前市场上的风电齿轮箱主要采用如下几类轮系组合方案：

1.单级周转(行星)轮系与多级定轴轮系串联的组合方案。这种组合方案的风电齿轮箱在结构上比较简单，加工难度相对较小，但仅有一级周转轮系因此无法实现较大的传动比仅适用于传动比不大，功率较小的场合，而且第一级的周转轮系将会单独承载整个输入负载，可靠性难以保证，易于发生故障。

2.两级周转轮系与单级定轴轮系串联的组合方案。这种组合方案的风电齿轮箱在结构上存在两级周转轮系可以实现较大的传动比，但轴向与径向尺寸都难以控制，同样也是由第一级周转轮系的行星架单独承受整个输入负载，当功率较高时，载荷变大，对行星架的强度提出了很高的要求，而且由于制造和安装误差造成的回差现象将会放大从而影响精度，行星架的加工难度也很大，实际使用时由于外界环境因素的影响，可能会出现偏载过大的现象。

3.复合轮系组合方案。它可以在较小的结构下实现较大的传动比，但这一类方案应用最少，主要由于其结构的复杂性使得其对制造与安装精度要求很高特别是其对对中性要求较高，各个零件的尺寸精度相对较高，因此制造安装成本高，且由于其体积小、结构复杂使得承载能力不高，且不便于对其进行维修。

综上所述可知，目前风电齿轮箱的故障率是整个风电机组发生率最高的，其中风电齿轮箱失效原因主要是由其制造安装误差以及结构缺陷所造成的。由于风电机组常工作在条件较为恶劣的环境中，风电齿轮箱内部常受变化的动载荷甚至是冲击载荷，使得风电齿轮箱容易发生失效，同时在输出端，由于转速较高，风电齿轮箱的制造与安装精度要求较高，否则容易造成较大的回差使得在运行过程中发生异响甚至失效。因此需要设计出一款可以在环境较为恶劣的情况下可以实现对输入端的冲击载荷进行减弱或者分散，输出端可以保证较小的回差，同时传动比大，结构尺寸相对较小，加工制造维修成本相对较低的一种新型的风电齿轮箱结构方案。

为了应对传统风电齿轮箱结构的不足，现如今已经在此基础上设计出了许多改进的结构来解决一些不足，如：

实用新型专利《一种风电齿轮箱》(申请号为CN202022930890.X)为一种在传统轮系方案上改进的装置，其箱体的内壁上设有轴承座；行星架，行星架的端部均设有转动凸台；滑动轴承，转动凸台通过滑动轴承转动安装于轴承座上，滑动轴承包括滑动部和与滑动部连接的定位部，滑动部夹设于转动凸台和轴承座之间，且滑动部位于轴承座和行星架的幅板之间，定位部上开设有连接结构，连接件贯穿连接结构并连接于轴承座或行星架上。通过上述结构，该风电齿轮箱能够避免轴承内外圈打滑以及滚子打滑的问题，在降低成本的同时提高其可靠性。但是这种结构对润滑的要求较高，需保持充足的润滑条件，否则一旦润滑剂不足，它将立刻产生严重磨损并导致失效，而在风电齿轮箱的高速重载的内部工况中，有摩擦带来的大量热量容易导致润滑油迅速汽化若密封无法保证则容易导致润滑油迅速流失造成润滑不足使得滑动轴承迅速磨损失效，且不便于维修与更换。

发明专利《一种风电齿轮箱》(申请号为202011360107.9)为一种在传统轮系方案上改进的装置，行星轮系的太阳轮的一端设有轴颈，轴颈的端面上设有第一啮合齿；二级轮系，二级轮系包括输入轴，输入轴的端面上设有第二啮合齿，第二啮合齿与第一啮合齿啮合；连接结构，包括轴向连接件，轴向连接件的一端连接于轴颈，另一端连接于输入轴。通过上述结构，该风电齿轮箱连接结构能够降低轴系的轴向空间占用，提升材料的利用率，降低成本。但这一结构牺牲了风电齿轮箱的内部最优均载结构方案，使得风电齿轮箱不适宜在大功率且带有冲击载荷的工作环境下工作，具有较大的使用限制。

发明专利《一种风电齿轮箱传动结构》(申请号为CN201810598199.0)为一种在传统轮系方案上改进的装置，它包括叶轮和箱体，叶轮通过轴承安装在箱体的凸颈外圈上，叶轮侧边通过轮毂联轴器与主轴相连，主轴穿过箱体凸颈伸入箱体内，主轴尾端连接行星架，行星架通过轴承支撑于箱体内壁上，在靠近箱体前侧壁的主轴上装有主动锥齿轮，主动锥齿轮通过双联锥齿轮与从动锥齿轮传动连接，双联锥齿轮由轴承安装于箱体内壁上，从动锥齿轮固定在内齿圈上，行星架内的行星轮与内齿圈啮合，行星轮通过轴承伸出行星架外的滚轮与太阳轮啮合，太阳轮轴从箱体后侧壁伸出，对外输出转矩。此发明提高了传动比，由此提高风机的运行性能、发电量和发电效率。但该装置利用的锥齿轮在使用时有较高的精度要求，同时在不利于实现浮动均载，润滑不好时容易在运行时产生噪声。

而整个风电齿轮箱系统由于工况环境复杂，其常常工作在恶劣条件下，易在输入端产生冲击载荷对内部结构形成冲击造成破坏，又由于风电机组的发电功率很高，输入力矩也会很高因此若不能处理好内部的载荷分配，即均载，则会造成过大的摩擦生热使润滑失效更严重的造成零部件磨损失效产生噪声甚至整体失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型风电齿轮箱，可以实现在输入端进行载荷分流，输出端抑制由于制造与安装误差造成的回差以及偏载问题的方案。该新型风电齿轮箱包括输入端、中间级、输出端与箱体(机架)四个部分，其中输入端与中间级组成行星差动轮系实现载荷分流功能，输出端通过行星轮并联均布实现对回差影响的抑制，各级之间通过辅助均载结构来实现级间的浮动来抑制偏载，箱体的作用主要是支撑和连接各级轮系结构与储存润滑油保证齿轮间的顺利啮合与轴承的正常工作。

一种新型风电齿轮箱，包括用于起到支撑作用的箱体，所述箱体内安装有输入端、中间级及输出端，且输入端、中间级和输出端依次连接。

所述箱体包括输入端透盖，所述输入端透盖、输入端行星架端盖、第一外壳、第二外壳、第三外壳、输出端行星架端盖、轴承端盖及输出端透盖依次连接固定，第一外壳的支座两侧对称布置用于固定整个齿轮箱的螺栓孔，第一外壳顶部对应开有吊环螺栓螺纹孔与通气塞螺纹孔分别用于安装吊环螺栓与第二通气塞，第三外壳顶部开有通气塞螺纹孔与喷油嘴螺纹口分别用于安装第一通气塞与喷油管口。

所述第一外壳内部两侧肋板加工成环形，且中间挖空设置。

第一外壳的两侧设置有散热片。

所述输入端包括输入轴和输入端内齿圈，所述输入轴上套装有输入端行星架左臂，所述输入端内齿圈通过输入端内齿圈导向键安装在第一外壳加工好的凹槽上，所述输入端行星架左臂与输入端行星架右臂通过螺栓连接，所述出入端行星架右臂上安装有输入端中心齿轮轴，输入端中心齿轮轴上的太阳轮位于输入端行星架左臂与输入端行星架右臂之间，输入端行星架左臂与输入端行星架右臂之间安装有三个均布的输入端行星轮轴，每一个输入端行星轮轴上均安装有同时与输入端中心齿轮轴上的太阳轮和输入内齿圈啮合的输入端行星轮。

所述中间级包括中间级内齿圈；所述中间级内齿圈与输入端行星架右臂连接，所述中间级行星架左臂与输入端中心齿轮轴连接，中间级行星架左臂通过其上的连接柱与中间级行星架右臂上对应开设的凹槽配合并通过螺栓紧固连接，中间级行星架右臂中心孔处安装有中间级中心齿轮轴，中间级行星架左臂与中间级行星架右臂之间沿周向等间距安装中间级行星轮轴，每一个中间级行星轮轴上都安装有同时与中间级内齿圈和中间级中心齿轮轴上的太阳轮啮合的中间级行星轮。

所述输出端包括输出端行星架左臂、输出轴和输出端行星架中臂；所述输出端行星架左臂套装在中间级中心齿轮轴上，所述输出端行星架左臂与输出端行星架中臂左侧连接，输出端行星架中臂右侧与输出端行星架右臂连接，所述输出端行星架中臂及输出端行星架右臂的中心孔处安装有输出端中心齿轮轴，输出端中心轮输出端的轮齿和输出轴左侧的轮齿均与套装在两者上的浮动齿式联轴器外壳连接，输出轴上通过深沟球轴承安装有套筒，输出轴的输出端通过平键与发电机通过联轴器相连接输出扭矩与转速，输出端行星架左臂与输出端行星架中臂之间以及输出端行星架中臂与输出端行星架右臂之间均沿周向等间距安装有输出端行星轮轴，每一个输出端行星轮轴上均安装有输出端行星轮，输出端行星轮同时与对应的输出端内齿圈和输出端中心齿轮轴上的太阳轮啮合。

所述输出端行星架左臂与输出端行星架中臂之间安装的输出端行星轮的旋向与输出端行星架中臂与输出端行星架右臂之间安装的输出端行星轮的旋向相反。

本发明的有益效果为：

本发明提出了一种新型风电齿轮箱结构方案，负载由输入轴连接输入端行星架输入，通过将输入端行星架与中间级内齿圈相连接与输入端中心轮与中间级行星架连接构成两级的行星差动轮系实现了载荷分流式结构，利用此结构可以实现对输入功率的分流，可以同时实现将输入负载传递给输入端行星架、中间级内齿圈与行星架有利于降低输入端部件的负载；输出端则采用行星齿轮并联结构，通过三臂式行星架连接两排旋向相反的圆柱斜齿轮同时与有两排旋向相对应的圆柱斜齿的中心轮相啮合实现行星齿轮的并联，行星轮并联均布齿轮传动系统中行星轮均匀分布，增加了行星轮与太阳轮、外齿圈同时啮合的齿数，提高了传动系统的承载能力和误差补偿能力。通过双列齿轮啮合而提高承载能力减小单个齿轮体积，从而降低径向尺寸，这一好处用于高速级时尤为明显，可以减小整个增速器齿轮箱的倾翻力矩从而减小齿轮箱箱体的重量。因而该结构可以有效地降低由于制造和安装误差所带来的行星轮系的回差问题，因此利用此结构可以适当降低对高速级部件的加工与安装要求，并提高了设计对象的可靠性使其可以适用于MW级别功率的发电场合同时由于并联的两排行星轮为旋向相反的圆柱斜齿轮，可以通过此结构来抵消轴向力减小对轴的轴向力使得轴的连接处可以利用弹性挡圈固定与齿式联轴器来连接同时实现最有益的浮动均载方式，减小偏载对可靠性带来的不利影响。

附图说明

图1为本发明中新型风电齿轮箱的整体结构图；

图2为本发明中新型风电齿轮箱的主视图方向的剖视图；

图3为本发明中新型风电齿轮箱的俯视图方向的半剖视图；

图4为本发明中新型风电齿轮箱箱体的剖视图；

图5为本发明中新型风电齿轮箱输入端结构的主视方向剖视图；

图6为本发明中新型风电齿轮箱中间级结构的主视方向剖视图；

图7为本发明中新型风电齿轮箱输出端结构的主视方向剖视图；

图8为本发明中新型风电齿轮箱的运动简图；

1、箱体，101、输入端透盖，102、输入端行星架端盖，103、第一外壳，104、第二外壳，105、第三外壳，106、起重吊耳，107、输出端行星架端盖，108、轴承端盖，109、输出端透盖，110、喷油管口，111、第一通气塞，112、第二通气塞，113、吊环螺栓；2、输入端，201、输入轴，202、双列调心滚子轴承，203、第一销轴，204、输入端行星架左臂，205、输入端内齿圈，206、输入端行星架右臂，207、第二销轴，208、输入端中心齿轮轴，209、第一球形顶块，210、第一顶块，211、第二球形顶块，212、输入端行星轮，213、输入端行星轮轴，214、第一圆柱滚子轴承，215、输入端内齿圈导向键，216-分离式轴承；3、中间级，301、第二顶块，302、中间级行星架左臂，303、中间级内齿圈，304、中间级行星轮，305、中间级行星架右臂，306、中间级行星轮轴，307、第二圆柱滚子轴承，308、中间级中心齿轮轴，309、第三球形顶块，310、第四销轴，311、第三顶块，312、第四球形顶块，313、第三销轴，314、第五销轴，4、输出端，401、第四顶块，402、输出端行星架左臂，403、B型螺钉紧固轴端挡圈，404、输出端行星轮轴，405、轴肩挡圈，406、第三圆柱滚子轴承，407、B型孔用第一弹性挡圈，408、输出端行星轮，409、输出端内齿圈，410、输出端行星架右臂，412、输出端中心齿轮轴，413、浮动齿式联轴器外壳，414、深沟球轴承，415、输出轴，416、平键，417、B型轴用弹性挡圈，418、套筒，419、B型孔用第二弹性挡圈，420、输出端行星架中臂，421-第六销轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1至图8所示，一种新型风电齿轮箱，包括用于起到支撑作用的箱体1，所述箱体1内同轴安装有输入端2、中间级3及输出端4，且输入端2、中间级3和输出端4按着串联的方式依次连接，箱体1作为整个风电齿轮箱的支架起着机架的作用即支撑和连接各级轮系结构，同时储存润滑油保证齿轮间的顺利啮合与轴承的正常工作。

所述箱体1包括输入端透盖101，所述输入端透盖101通过其上的轴肩与输入端行星架端盖102的输入端内孔过渡配合安装，并通过8枚螺栓和平垫圈连接紧固，输入端行星架端盖102的输出端通过其上的轴肩与第一外壳103一端内孔对接，并通过16枚螺栓和平垫圈紧固，第一外壳103的支座两侧对称布置了8个螺栓孔用于整个齿轮箱的固定，第一外壳103两侧设有散热片以辅助整个风电齿轮箱的主要散热同时在一侧开有油温与油量传感器接入口便于实时监视润滑油情况，第一外壳103顶部对应开有吊环螺栓螺纹孔与通气塞螺纹孔分别用于安装吊环螺栓113与第二通气塞112，第一外壳103、第二外壳104与第三外壳105依次连接并通过16枚螺栓和平垫圈紧固，第三外壳105顶部开有通气塞螺纹孔与喷油嘴螺纹口分别用于安装第一通气塞111与喷油管口110，第三外壳105的输出端内孔与输出端行星架端盖107上的轴肩对接，并通过16枚螺栓和平垫圈紧固，输出端行星架端盖107内孔与轴承端盖108的轴肩对接，并通过8枚螺栓与平垫圈紧固，轴承端盖108内孔与输出端透盖109的轴肩对接，并通过8枚螺栓和平垫圈紧固，轴承端盖108底部开有卸油孔用于高速级润滑油的放出。

所述输入端2包括输入轴201和输入端内齿圈205，所述输入轴201加工有花键并安装有双列调心滚子轴承202，通过双列调心滚子轴承202与输入端行星架端盖107转动连接，并且通过输入端透盖101的轴肩和输入轴201的轴肩实现双列调心滚子轴承202的轴向定位，以实现双列调心滚子轴承202的调心功能，同时实现对与输入轴201相固联的输入端行星架的浮动均载功能，由于输入端需要承受较大的载荷，且输入功率受环境风速的决定，导致输入端所受载荷为一个变化的载荷，而由于输入端行星架尺寸较大，自重大，浮动时会产生比较大的离心力，因此行星架浮动适用于转速较低的输入端场合，输入轴201的输出端轴肩上套装有输入端行星架左臂204，通过8枚螺栓紧固，并通过16枚对称分布在8枚螺栓两侧夹角为22.5°的第一销轴203来传递扭矩，所述输入端内齿圈205通过输入端内齿圈导向键215安装在第一外壳103加工好的凹槽上，所述输入端行星架左臂204与输入端行星架右臂206对接，并通过六枚为均布的三对每对间夹角为30°的螺栓与十字止动垫片紧固，同时通过9枚对称分布于六枚螺栓两侧夹角为15°的第二销轴207传递扭矩，并通过三枚十字止动垫片作轴向固定，所述出入端行星架右臂上安装有输入端中心齿轮轴，并通过第一球形顶块209、第一顶块210与第二球形顶块211保持与输入端行星架左臂204、输入端行星架右臂206之间的间隙，输入端中心齿轮轴208上的太阳轮位于输入端行星架左臂204与输入端行星架右臂206之间，输入端行星架左臂204与输入端行星架右臂206之间安装有三个均布的输入端行星轮轴213，输入端行星轮轴213上分别通过第一圆柱滚子轴承214安装有与太阳轮和输入端内齿圈205啮合的输入端行星轮212，并通过输入端行星轮轴213上开设的轴肩实现轴向定位，所述输入端行星架右臂206通过分离式轴承216与第二外壳104连接。

输入端2行星架与输入轴201采用螺栓与销轴连接方式，由于输入端2的行星架与输入轴201比较重因此该结构相较于传统的输入轴与行星架型面连接有便于安装于拆卸的优点，输入端2行星架做成两臂剖分式便于加工与安装，输入端行星轮213与输入端中心齿轮轴208由于体积较大均采用焊接式齿轮即分别加工外齿圈、内齿圈与腹板再焊接在一起，以节约材料并减轻单个齿轮的重量。

所述中间级3包括中间级内齿圈303；所述中间级内齿圈303与输入端行星架右臂206对接，并通过8枚螺栓与环形垫圈紧固，通过16枚夹角为22.5°对称分布于8枚螺栓两侧的第三销轴313来传递扭矩，并通过环形垫圈轴向定位，所述中间级行星架左臂302上开有圆孔槽，在圆孔槽内安装有第二顶块301，通过与第一球形顶块209配合实现输入端中心齿轮轴208输出端与中间级行星架左臂302的齿式连接，以实现输入端与中间级的浮动均载效果，中间级行星架左臂302通过三个均布的连接柱与中间级行星架右臂305对应开设的凹槽配合并通过6枚均布的三对每对夹角为30°的螺栓与三枚十字型垫片紧固连接，同时通过均布于6枚螺栓两侧的夹角为15°的第五销轴314来传递扭矩，中间级行星架左臂302与中间级行星架右臂305上对应开设有三个轴孔用于安装中间级行星轮轴306，3个中间级行星轮304分别通过两个第二圆柱滚子轴承307安装于中间级行星轮轴306上并通过中间级行星轮轴306上的轴肩实现轴向定位，同时与中间级内齿圈303和中间级中心齿轮轴308上的太阳轮啮合，中间级中心齿轮轴308左侧开设有安装第三顶块311的圆形槽，与第四球形顶块312配合保证中间级中心齿轮轴308与中间级行星架左臂302之间的间隙，中间级中心齿轮轴308右侧中心处开设有用于安装第三球形顶块309的阶梯圆形槽，并通过8枚螺栓实现与输出端4的紧固连接，同时通过16枚均布于8枚螺栓两侧夹角为22.5°的第四销轴310传递扭矩；

中间级3行星架做成剖分式便于加工与安装，中间级行星轮304采用焊接式加工方法，中间级中心齿轮轴308左侧齿轮采用腹板式加工方法右侧轮齿做成一体式齿轮轴，以实现节约材料和减轻重量的效果。

所述输出端4包括输出端行星架左臂402和输出端行星架中臂420；所述输出端行星架左臂402上的凹槽与输出端行星架中臂420左侧上的连接柱对接并通过6枚螺栓和十字型止动垫片紧固，同时通过9根对称均布于6枚螺栓两侧的第六销轴421传递扭矩，输出端行星架中臂420右侧上的连接柱与输出端行星架右臂410上的凹槽对接并通过六枚均布的3对每对间夹角为30°螺栓和三枚十字型止动垫片紧固，同时通过9根对称均布于6枚螺栓两侧夹角为15°的第六销轴421传递扭矩，通过三枚十字型止动垫片实现对第六销轴421的轴向定位，输出端行星架右臂410与输出端行星架中臂420根据同样的方式实现连接但是其上分布的轴孔、连接柱和凹槽均与左侧的轴孔、连接柱和凹槽相对应的错开了60°的角度，输出端行星架左臂402、输出端行星架中臂420及输出端行星架右臂410的中心孔处安装有输出端中心齿轮轴412，输出端中心齿轮轴412输出端的轮齿和输出轴415左侧的轮齿均与套装在两者上的浮动齿式联轴器外壳413实现齿式连接，通过两个B型孔用第二弹性挡圈419进行轴向定位，两个深沟球轴承414分别安装于输出轴415两个轴肩上中间布置有套筒418端部安装有B型轴用弹性挡圈417进行轴向定位，输出轴415右侧轴颈180°开有两个键槽布置两个平键416与发电机通过联轴器相连接输出扭矩与转速，输出端行星架左臂402与输出端行星架中臂420之间以及输出端行星架中臂420与输出端行星架右臂410之间均沿周向等间距安装有输出端行星轮轴404，输出端行星轮轴405通过十字型沉头螺钉与B型螺钉紧固轴端挡圈进行轴向定位与锁紧，每一个输出端行星轮轴404上均通过两个第三圆柱滚子轴承406安装有输出端行星轮408，输出端行星轮408同时与对应的输出端内齿圈409和输出端中心齿轮轴412上的太阳轮啮合，且输出端行星轮408通过轴肩挡圈405与B型孔用第一弹性挡圈407进行轴向定位；

输出端4行星架做成三臂剖分式，输出端行星架中臂420两侧均布有三个连接板且分别间隔120°布置，便于加工和安装，两排行星轮旋向相反以抵消斜齿轮产生的轴向力，输出端行星轮408采用腹板式加工，输出端中心齿轮轴412与输出轴415均做成一体式的齿轮轴便于安装和减轻重量。

行星齿轮增速器在工作时，为了保证其各个零部件可以抵抗由于制造装配误差、摩擦磨损以及在重载或高速下形成的高温与结构弹性变形所造成的偏载现象，需要通过一定的手段来减轻这种影响。如果单纯仅仅靠提高齿轮的制造安装精度以及提高其它构件(如行星架、机体等)的精度公差来达到行星轮间的载荷均匀分配，这种方式获得的是一种静不定的完全刚性系统。而且一味靠这种方式不仅会增加制造与安装成本还容易造成由于外部因素影响而造成的偏载无法调节，最终可能会造成整个系统永久性的损坏，造成更大经济损失。而采用在机构上添加均载机构来实现对各个行星轮的调节以达到载荷均匀分配的目的是最简单且有效地途径。

输入端行星架右臂206与中间级内齿圈303连接通过轴承安装于箱体1上同时输入端中心轮208右端加工有轮齿通过与中间级行星架左臂302左侧加工的内轮齿相啮合组成一个两级的行星差动轮系结构实现对输入负载和功率的分流，减轻了对风电齿轮箱内部零部件的动载荷冲击提高了可靠性，同时该结构连接处采用的是中心轮浮动均载方式，由于中心轮尺寸相对较小、惯性小、浮动灵活，适用于中、高速级的浮动用，这里的输入端采用行星架与中心轮组合式浮动结构，有效地结合两种浮动均载结构的优势，因此实现均载效果好、运载平稳、噪声小的目的。

中间级3由于为差动轮系，因此本身即可通过输入端2行星架的浮动来使中间级内齿圈303实现浮动来调节实现均载目的。为了防止中间级内齿圈303由于输入端2行星架浮动而发生不必要浮动时，另外将采用输入端2行星架与输入端中心齿轮轴208轴通过单级齿式联轴器连接的方法来实现对中间级内齿圈3-6浮动的自动调节，使中间级的均载浮动效果具有更好的适应性与更加精确；影响行星轮系系统精度的一个主要因素为回差。而造成回差的主要原因为中心轮与内齿圈的偏心误差，从而造成整个系统的传动误差，这种现象在大功率的行星齿轮增速器的高速级中尤为明显，输出端4通过三臂式行星架安装有两排旋向相反的均布的行星轮，通过该结构实现输出端的行星轮并联结构，由于该结构中行星轮均匀分布，增加了行星轮与太阳轮、外齿圈同时啮合的齿数，提高了传动系统的承载能力和误差补偿能力。通过双列齿轮啮合而提高承载能力减小单个齿轮体积，从而降低径向尺寸，这一好处用于高速级的输出端4时尤为明显，可以减小整个增速器齿轮箱的倾翻力矩从而减小齿轮箱箱体1的重量，输出端4由于采用的行星轮并联均布的方式其本省便可以实现一定的均载特性，因此输出端4使用输出端中心齿轮轴412与输出轴415通过浮动齿式联轴器外壳413来实现均载浮动，输出端中心齿轮轴412结构尺寸小、质轻、惯性小，因此输出端适合用中心齿轮浮动来实现均载。

箱体1各个的部件均对应各传动部分加工有相应的辅助元件安装处，在输入端2部分加工有起重吊耳106并安装有单个零部件的吊环螺栓113与第二通气塞112，中间级部分加工有对应的通气塞孔与喷油嘴，喷油嘴加工位置位于中间级行星架右臂的上方，可以通过喷油嘴同时实现对中间级与输出端靠中间级侧的齿轮与轴承进行充分的润滑同时喷油润滑可以加速润滑油流动带走热量利于散热与减少搅油损失，输出端部分喷油嘴加工在输出端输出侧上方，通过该设计可以通过喷油嘴同时实现对输出端输出侧以及输出轴上的齿轮与轴承进行充分的润滑同时喷油润滑可以加速润滑油流动带走热量利于散热与减少搅油损失；第一外壳103内部两侧肋板加工成环形中间挖空，便于两侧润滑油流动同时在保证的强度的同时减轻箱体1主体部分的重量，第一外壳103外侧加工有散热片辅助整个系统散热同时在一侧加工有油量与油温传感器接入口以辅助实时测量油温与油量监测风电齿轮箱的润滑状态，第三外壳105为盘形下端加工有月牙形开口用于中间级3润滑油流入输入端2通过输入端2部分卸油口连接的油管进入润滑油的外部循环回路，输出端4箱体部分轴承端盖108底部同样加工有卸油口连接进入润滑油外部循环回路，输出端行星架端盖107底部加工有月牙形开口用于输出端两侧润滑油的流通同时在保证强度的情况下减轻该部分质量从而减小由于输出端带来的倾翻力矩增加整体的可靠性，由于输出端行星架端盖107轴向跨距较远因此在其外壳加工有4个加强筋保证强度。

一种新型风电齿轮箱的工作过程：

一种新型风电齿轮箱由三部分组成：输入端、中间级、输出端，其中输入端与中间级通过适当的方式连接构成载荷分流结构，输出端与中间级以普通传动连接方式连接，通过自身的特殊的行星轮并联方式形成并联均载结构。

整个风电齿轮箱运行过程为：当风力带动叶片旋转时，此时为低速情况大扭矩的力矩通过风轮传递给由输入端行星架左臂204和输入端行星架右臂206组成的输入端行星架，输入端行星架将输入的扭矩与转速通过输入端与中间级的差动连接方式实现载荷分流，即将输入的扭矩分成为输入端内齿圈205输出与输入端中心齿轮轴208输出以达到载荷分流的目的，以降低传统结构的单一中心轮输出方式下的各零部件所承受载荷；中间级与输出端通过单一中心轮输出扭矩与转速，此时为高转速情况与低扭矩的力矩传递给由输出端行星架左臂402、输出端行星架中臂420和输出端行星架右臂410组成的输出端行星架，通过旋向相反的一组输出端行星轮408并联的方式实现均载以及提高输出端的运动精度以降低由于加工、制造与安装所造成的回差，同时抵消一部分轴向力减小轴向设计尺寸从而降低倾翻力矩使得输出端中心轮可以稳定低输出功率用于风电机组的发电系统中。

Claims (8)

1.一种新型风电齿轮箱，其特征在于，包括用于起到支撑作用的箱体，所述箱体内安装有输入端、中间级及输出端，且输入端、中间级和输出端依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型风电齿轮箱，其特征在于：所述箱体包括输入端透盖，所述输入端透盖、输入端行星架端盖、第一外壳、第二外壳、第三外壳、输出端行星架端盖、轴承端盖及输出端透盖依次连接固定，第一外壳的支座两侧对称布置用于固定整个齿轮箱的螺栓孔，第一外壳顶部对应开有吊环螺栓螺纹孔与通气塞螺纹孔分别用于安装吊环螺栓与第二通气塞，第三外壳顶部开有通气塞螺纹孔与喷油嘴螺纹口分别用于安装第一通气塞与喷油管口。

3.根据权利要求2所述的一种新型风电齿轮箱，其特征在于：所述第一外壳内部两侧肋板加工成环形，且中间挖空设置。

4.根据权利要求2所述的一种新型风电齿轮箱，其特征在于：所述第一外壳的两侧设置有散热片。

5.根据权利要求1所述的一种新型风电齿轮箱，其特征在于：所述输入端包括输入轴和输入端内齿圈，所述输入轴上套装有输入端行星架左臂，所述输入端内齿圈通过输入端内齿圈导向键安装在第一外壳加工好的凹槽上，所述输入端行星架左臂与输入端行星架右臂通过螺栓连接，所述出入端行星架右臂上安装有输入端中心齿轮轴，输入端中心齿轮轴上的太阳轮位于输入端行星架左臂与输入端行星架右臂之间，输入端行星架左臂与输入端行星架右臂之间安装有三个均布的输入端行星轮轴，每一个输入端行星轮轴上均安装有同时与输入端中心齿轮轴上的太阳轮和输入内齿圈啮合的输入端行星轮。

6.根据权利要求1所述的一种新型风电齿轮箱，其特征在于：所述中间级包括中间级内齿圈；所述中间级内齿圈与输入端行星架右臂连接，所述中间级行星架左臂与输入端中心齿轮轴连接，中间级行星架左臂通过其上的连接柱与中间级行星架右臂上对应开设的凹槽配合并通过螺栓紧固连接，中间级行星架右臂中心孔处安装有中间级中心齿轮轴，中间级行星架左臂与中间级行星架右臂之间沿周向等间距安装中间级行星轮轴，每一个中间级行星轮轴上都安装有同时与中间级内齿圈和中间级中心齿轮轴上的太阳轮啮合的中间级行星轮。

7.根据权利要求1所述的一种新型风电齿轮箱，其特征在于：所述输出端包括输出端行星架左臂、输出轴和输出端行星架中臂；所述输出端行星架左臂套装在中间级中心齿轮轴上，所述输出端行星架左臂与输出端行星架中臂左侧连接，输出端行星架中臂右侧与输出端行星架右臂连接，所述输出端行星架中臂及输出端行星架右臂的中心孔处安装有输出端中心齿轮轴，输出端中心轮输出端的轮齿和输出轴左侧的轮齿均与套装在两者上的浮动齿式联轴器外壳连接，输出轴上通过深沟球轴承安装有套筒，输出轴的输出端通过平键与发电机通过联轴器相连接输出扭矩与转速，输出端行星架左臂与输出端行星架中臂之间以及输出端行星架中臂与输出端行星架右臂之间均沿周向等间距安装有输出端行星轮轴，每一个输出端行星轮轴上均安装有输出端行星轮，输出端行星轮同时与对应的输出端内齿圈和输出端中心齿轮轴上的太阳轮啮合。

8.根据权利要求7所述的一种新型风电齿轮箱，其特征在于：所述输出端行星架左臂与输出端行星架中臂之间安装的输出端行星轮的旋向与输出端行星架中臂与输出端行星架右臂之间安装的输出端行星轮的旋向相反。

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