CN115978180A - 风电主齿轮箱和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电主齿轮箱和加工方法，所述风电主齿轮箱包括行星轴和与所述行星轴配合的行星齿轮，所述行星轴具有与所述行星齿轮配合的对磨区域，在所述对磨区域，所述行星轴的外壁和/或所述行星齿轮的内壁设有容纳孔，所述容纳孔内填充有抗磨材料。通过在行星轴与行星齿轮的对磨区域设置用于填充抗磨材料的容纳孔，当行星轴与行星齿轮在滑动摩擦过程中，至少一部分抗磨材料可以转移到行星轴与行星齿轮内孔的对磨表面上，从而也就可以在行星轴和行星齿轮的对磨区域形成一层较稳定的润滑隔膜，防止行星轴与行星齿轮的内孔之间产生直接接触而导致磨损，提升了行星轴和行星齿轮的减摩耐磨性能，进而延长了行星轴和行星齿轮的使用寿命。

Description

风电主齿轮箱和加工方法

技术领域

本发明涉及风电机组领域，特别涉及一种风电主齿轮箱和加工方法。

背景技术

在主齿轮箱的行星架、行星销轴和行星齿轮变形的情况下，以及供油不足、极端工况和单叶片吊装工况下，行星销轴与行星齿轮内孔的对磨过程中，两侧容易产生摩擦磨损导致行星销轴的对磨面失效。

目前，为了消除两侧的摩擦磨损，常用的方法是对行星销轴的对磨面进行修形，或者加大对磨面处的间隙，或者在对磨面处表面喷涂一层减摩耐磨涂层，但实际上这并不能彻底解决行星齿轮内孔与行星销轴对磨面之间的磨损问题，在整个寿命期内，由于设计偏差、齿轮箱安装、零部件变形、冲击载荷、长期工作导致的设备老化等原因，行星齿轮内孔与行星销轴对磨面之间不可避免的会产生直接接触。

减摩耐磨涂层的应用仅改善了前期工作过程中的摩擦磨损问题，由于涂层较薄，随着工作时间的推移和磨损的增加，涂层的效用会降低，导致后期磨损失效的可能性增大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中行星齿轮内孔与行星销轴对磨面之间随着时间的推移不可避免的会产生直接接触而导致摩擦磨损的缺陷，提供一种风电主齿轮箱和加工方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种风电主齿轮箱，所述风电主齿轮箱包括行星轴和与所述行星轴配合的行星齿轮，所述行星轴具有与所述行星齿轮配合的对磨区域，在所述对磨区域，所述行星轴的外壁和/或所述行星齿轮的内壁设有容纳孔，所述容纳孔内填充有抗磨材料。

在本方案中，通过在行星轴与行星齿轮的对磨区域设置用于填充抗磨材料的容纳孔，当行星轴与行星齿轮在滑动摩擦过程中，至少一部分抗磨材料可以转移到行星轴与行星齿轮内孔的对磨表面上，从而也就可以在行星轴和行星齿轮的对磨区域形成一层较稳定的润滑隔膜，防止行星轴与行星齿轮的内孔之间产生直接接触而导致磨损，提升了行星轴和行星齿轮的减摩耐磨性能，进而延长了行星轴和行星齿轮的使用寿命。

较佳地，所述对磨区域具有对应所述行星齿轮的边缘的第一区域，所述行星轴的外壁和/或所述行星齿轮的内壁至少在所述第一区域设有所述容纳孔。

在本方案中，行星齿轮的边缘为行星轴与行星齿轮的易磨损区域(即第一区域)，在易磨损的第一区域设置容纳孔，使得抗磨材料可以主要集中在易磨损区域并在易磨损区域形成一层较稳定的润滑隔膜，有利于有针对性地增强易磨损区域的减摩耐磨性能，进而有利于提升行星轴和行星齿轮的整体耐磨性能一致性。

较佳地，所述行星轴的外壁设有多个所述容纳孔，多个所述容纳孔沿所述行星轴的周向间隔设置并形成容纳孔组；

和/或，所述行星齿轮的内壁设有多个所述容纳孔，多个所述容纳孔沿所述行星齿轮的内壁的周向间隔设置并形成容纳孔组。

在本方案中，采用上述结构形式，抗磨材料可以沿行星轴的周向均匀分布，避免因抗磨材料分布不均而导致局部磨损严重，有利于进一步保证使用寿命，若局部磨损严重而局部磨损较少，则无法保证行星轴或者行星齿轮的整体功能完整性，也就反而会减短行星轴和行星齿轮的使用寿命。

较佳地，沿所述行星轴的径向，所述行星轴的外壁和/或所述行星齿轮的内壁设有多组所述容纳孔组，相邻所述容纳孔组间隔设置。

在本方案中，采用上述结构形式，进一步保证抗磨材料可以完全覆盖易磨损的第一区域，同时多组容纳孔组还可以保证润滑隔膜的形成。

较佳地，相邻所述容纳孔组的容纳孔错开设置。

在本方案中，采用上述结构形式，将能够进一步保证抗磨材料可以完全覆盖易磨损的第一区域，保证抗磨材料分布均匀。

较佳地，所述抗磨材料的形状与所述容纳孔的形状相适配；

所述容纳孔呈圆柱状；或，所述容纳孔呈棱柱状。

在本方案中，采用上述结构形式，能够最大程度地使用容纳孔。

较佳地，所述抗磨材料为石墨材料；

或，所述抗磨材料为具有氟化材料的复合石墨材料；

或，所述抗磨材料为具有陶瓷材料的复合石墨材料；

或，所述抗磨材料为具有二硫化钼的复合石墨材料。

在本方案中，通过在容纳孔内填充石墨材料，使得行星轴与行星齿轮之间形成一层较稳定的固体润滑隔膜，进一步提升了行星轴和行星齿轮的减摩耐磨性能，有利于进一步延长行星轴和行星齿轮的使用寿命，另一方面，石墨颗粒悬浮在涂层中可以增强涂层的润滑性能；

复合石墨材料具有摩擦系数低和承载能力高的特点，有利于进一步提升减摩耐磨性能。

一种加工方法，所述加工方法用于加工如上述所述的风电主齿轮箱，所述加工方法包括如下步骤：

S1、粗加工或半精加工所述对磨区域；

S2、在所述对磨区域开设所述容纳孔；

S3、加工所述抗磨材料；

S4、向所述容纳孔内填充所述抗磨材料；

S5、精加工所述对磨区域。

在本方案中，在充入抗磨材料之前，先对行星轴或者行星齿轮的对磨区域粗加工或半精加工，充入抗磨材料之后，再对行星轴或者行星齿轮的对磨区域精加工，如此以来，有利于保证加工后的行星轴和行星齿轮的整体结构精度，不会因充入抗磨材料而影响行星轴或行星齿轮的精度。

较佳地，在步骤S3中，所述抗磨材料先在高压下经过模压后再烧结。

较佳地，在步骤S3中，所述抗磨材料在添加粘结剂搅拌均匀后经过模压后再烧结。

本发明的积极进步效果在于：

本发明通过在行星轴与行星齿轮的对磨区域设置用于填充抗磨材料的容纳孔，当行星轴与行星齿轮在滑动摩擦过程中，至少一部分抗磨材料可以转移到行星轴与行星齿轮内孔的对磨表面上，从而也就可以在行星轴和行星齿轮的对磨区域形成一层较稳定的润滑隔膜，防止行星轴与行星齿轮的内孔之间产生直接接触而导致磨损，提升了行星轴和行星齿轮的减摩耐磨性能，进而延长了行星轴和行星齿轮的使用寿命。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的行星轴和行星齿轮的剖面结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的行星轴的剖面结构示意图。

图3为本发明较佳实施例的行星轴的剖面结构示意图，其中标示出了对磨区域和第一区域。

图4为本发明较佳实施例的行星轴的结构示意图。

图5为本发明较佳实施例的行星齿轮剖面结构示意图。

图6为本发明较佳实施例的加工方法的流程图。

附图标记说明

行星轴1

行星齿轮2

对磨区域3

第一区域31

容纳孔4

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

请参照图1-图5进行理解，其中图1的容纳孔4填充有抗磨材料，图2和图3的容纳孔4中未填充抗磨材料。本实施例公开了一种风电主齿轮箱，风电主齿轮箱包括行星轴1和与行星轴1配合的行星齿轮2，行星轴1具有与行星齿轮2配合的对磨区域3，在对磨区域3，行星轴1的外壁和/或行星齿轮2的内壁设有容纳孔4，容纳孔4内填充有抗磨材料。

通过在行星轴1与行星齿轮2的对磨区域3设置用于填充抗磨材料的容纳孔4，当行星轴1与行星齿轮2在滑动摩擦过程中，至少一部分抗磨材料可以转移到行星轴1与行星齿轮2内孔的对磨表面上，从而也就可以在行星轴1和行星齿轮2的对磨区域3形成一层较稳定的润滑隔膜，防止行星轴1与行星齿轮2的内孔之间产生直接接触而导致磨损，提升了行星轴1和行星齿轮2的减摩耐磨性能，进而延长了行星轴1和行星齿轮2的使用寿命。其中，对磨区域3既可以代表行星轴1上的区域，也可以代表行星齿轮2上的区域。

本实施例的技术方案可以单独使用实现减摩耐磨的作用；也可以与现有技术中的涂层一同使用，具体是在行星轴1和行星齿轮2前期的工作过程中，主要由涂层起到防止摩擦磨损作用，当涂层逐渐被消耗直至行星轴1和行星齿轮2之间产生直接接触时，由抗磨材料在行星轴1和行星齿轮2之间形成润滑隔膜实现减摩耐磨的作用，如此以来一方面将能够延长润滑结构的使用寿命，另一方面抗磨材料悬浮在涂层中可以增强涂层的润滑性能。

在本实施例中，容纳孔4设置于行星轴1的外壁，如此将方便加工。在其他的实施例中，容纳孔4可以设置在行星齿轮2的内孔壁上；或者容纳孔4还可以既设置在行星轴1的外壁上，同时也设置在行星齿轮2的内孔壁上。

在本实施例中，抗磨材料为石墨材料，通过在容纳孔4内填充石墨材料，使得行星轴1与行星齿轮2之间形成一层较稳定的固体润滑隔膜，进一步提升了行星轴1和行星齿轮2的减摩耐磨性能，有利于进一步延长行星轴1和行星齿轮2的使用寿命，另一方面，石墨颗粒悬浮在涂层中可以增强涂层的润滑性能。在其他的实施例中，抗磨材料可以是复合石墨材料，例如具有氟化材料的复合石墨材料、具有陶瓷材料的复合石墨材料、具有二硫化钼的复合石墨材料，复合石墨材料具有摩擦系数低和承载能力高的特点，有利于进一步提升减摩耐磨性能。其中，石墨材料可以通过树脂胶粘结于容纳孔4内，也可以通过挤压方式压入容纳孔4内。

进一步，对磨区域3具有对应行星齿轮2的边缘的第一区域31，在本实施例中，行星轴1的外壁在第一区域31设有容纳孔4，行星齿轮2的边缘为行星轴1与行星齿轮2的易磨损区域(即第一区域31)，在易磨损的第一区域31设置容纳孔4，使得石墨颗粒可以主要集中在易磨损区域并在易磨损区域形成一层较稳定的固体润滑隔膜，有利于有针对性地增强易磨损区域的减摩耐磨性能，进而有利于提升行星轴1和行星齿轮2的整体耐磨性能一致性。如图2-图4所示，在本实施例中，行星齿轮2的两侧边缘分别对应两个第一区域31，在两个第一区域31均设有填充有石墨材料的容纳孔4。在前述容纳孔4设置于行星齿轮2的内壁的实施例中，同样至少在第一区域31，行星齿轮2的内壁设有容纳孔4。在前述容纳孔4既设置于行星轴1的外壁又设置于行星齿轮2的内壁的实施例中同理，此处不再赘述。

如图4所示，行星轴1的外壁设有多个容纳孔4，多个容纳孔4沿行星轴1的周向间隔设置并形成容纳孔组，从而抗磨材料可以沿行星轴1的周向均匀分布，避免因抗磨材料分布不均而导致局部磨损严重，有利于进一步保证使用寿命，若局部磨损严重而局部磨损较少，则无法保证行星轴1或者行星齿轮2的整体功能完整性，也就反而会减短行星轴1和行星齿轮2的使用寿命。在前述容纳孔4设置于行星齿轮2的内壁的实施例中，多个容纳孔4沿行星齿轮2的内壁的周向间隔设置并形成容纳孔组。在前述容纳孔4既设置于行星轴1的外壁又设置于行星齿轮2的内壁的实施例中同理，此处不再赘述。

为了进一步保证抗磨材料可以完全覆盖易磨损的第一区域31，沿行星轴1的径向，行星轴1的外壁设有多组容纳孔组，相邻容纳孔组间隔设置，同时多组容纳孔组还可以保证固体润滑隔膜的形成。具体的，在本实施例中，两侧的第一区域31分别设置有三组间隔设置的容纳孔组。在其他实施例中，两侧的第一区域31可以分别设置一组或两组或更多组容纳孔组。

进一步，如图4所示，相邻容纳孔组的容纳孔4错开设置，也就是说，若单侧第一区域31仅具有两组容纳孔组，则在任意一条沿行星轴1的轴向延伸、且位于行星轴1外壁的基准线上，单侧第一区域31内只有一个容纳孔4。在本实施例中，两侧第一区域31分别设有三组容纳孔组，且相邻容纳孔组的容纳孔4错开设置，如此将能够进一步保证抗磨材料可以完全覆盖易磨损的第一区域31，保证抗磨材料分布均匀。容纳孔4设置于行星齿轮2的内壁的实施例以及容纳孔4既设置于行星轴1的外壁又设置于行星齿轮2的内壁的实施例此处不再赘述。

为了最大程度地使用容纳孔4，抗磨材料的形状与容纳孔4的形状相适配，在本实施例中，容纳孔4呈圆柱状，在其他实施例中，容纳孔4可以呈棱柱状，例如长方体，也可以是其它易于润滑的形状。

本实施例还公开了一种加工方法，加工方法用于加工如上述的风电主齿轮箱，如图6所示，加工方法包括如下步骤：S1、粗加工或半精加工对磨区域3；S2、在对磨区域3开设容纳孔4；S3、加工抗磨材料；S4、向容纳孔4内填充抗磨材料；S5、精加工对磨区域3。也就是说，在充入抗磨材料之前，先对行星轴1或者行星齿轮2的对磨区域3粗加工或半精加工，充入抗磨材料之后，再对行星轴1或者行星齿轮2的对磨区域3精加工，如此以来，有利于保证加工后的行星轴1和行星齿轮2的整体结构精度，不会因充入抗磨材料而影响行星轴1或行星齿轮2的精度。

在一个实施例中，抗磨材料先在高压下经过模压后再烧结。在另一个实施例中，抗磨材料也可以在添加粘结剂搅拌均匀后经过模压后再烧结。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种风电主齿轮箱，其特征在于，所述风电主齿轮箱包括行星轴和与所述行星轴配合的行星齿轮，所述行星轴具有与所述行星齿轮配合的对磨区域，在所述对磨区域，所述行星轴的外壁和/或所述行星齿轮的内壁设有容纳孔，所述容纳孔内填充有抗磨材料。

2.如权利要求1所述的风电主齿轮箱，其特征在于，所述对磨区域具有对应所述行星齿轮的边缘的第一区域，所述行星轴的外壁和/或所述行星齿轮的内壁至少在所述第一区域设有所述容纳孔。

3.如权利要求1所述的风电主齿轮箱，其特征在于，所述行星轴的外壁设有多个所述容纳孔，多个所述容纳孔沿所述行星轴的周向间隔设置并形成容纳孔组；

和/或，所述行星齿轮的内壁设有多个所述容纳孔，多个所述容纳孔沿所述行星齿轮的内壁的周向间隔设置并形成容纳孔组。

4.如权利要求3所述的风电主齿轮箱，其特征在于，沿所述行星轴的径向，所述行星轴的外壁和/或所述行星齿轮的内壁设有多组所述容纳孔组，相邻所述容纳孔组间隔设置。

5.如权利要求4所述的风电主齿轮箱，其特征在于，相邻所述容纳孔组的容纳孔错开设置。

6.如权利要求1所述的风电主齿轮箱，其特征在于，所述抗磨材料的形状与所述容纳孔的形状相适配；

所述容纳孔呈圆柱状；或，所述容纳孔呈棱柱状。

7.如权利要求1所述的风电主齿轮箱，其特征在于，所述抗磨材料为石墨材料；

或，所述抗磨材料为具有氟化材料的复合石墨材料；

或，所述抗磨材料为具有陶瓷材料的复合石墨材料；

或，所述抗磨材料为具有二硫化钼的复合石墨材料。

8.一种加工方法，其特征在于，所述加工方法用于加工如权利要求1-7任意一项所述的风电主齿轮箱，所述加工方法包括如下步骤：

S1、粗加工或半精加工所述对磨区域；

S2、在所述对磨区域开设所述容纳孔；

S3、加工所述抗磨材料；

S4、向所述容纳孔内填充所述抗磨材料；

S5、精加工所述行星轴的对磨区域。

9.如权利要求8所述的加工方法，其特征在于，在步骤S3中，所述抗磨材料先在高压下经过模压后再烧结。

10.如权利要求8所述的加工方法，其特征在于，在步骤S3中，所述抗磨材料在添加粘结剂搅拌均匀后经过模压后再烧结。

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