CN201381953Y - 一种半直驱风力发电机组增速箱 - Google Patents

一种半直驱风力发电机组增速箱 Download PDF

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刘玉新
高亚春
王晓辉
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Abstract

本实用新型提供了一种半直驱风力发电机组增速箱。它包括箱体、行星轮、行星轮架、太阳轮、风冷散热器、润滑系统及油箱，风冷散热器设置在箱体上方，润滑系统及油箱设置在箱体下方，太阳轮以浮动形式与行星轮相啮合。本实用新型是一种一级行星传动齿轮箱，主要改进在于箱体采用前后法兰安装形式，结构简单，安装方便；行星架取代主轴，采用一级行星传动，设计传动比较小，仅为7.5，箱体内的运转零件的额定转速为150r/min，低速带来长使用寿命及高可靠性；润滑系统配置独立保温油箱，保证机组在－30℃能快速加热启动运行。另外，各润滑点全部采用强制润滑方式，有效提高箱体内传动和支撑零件的使用寿命。

Description

一种半直驱风力发电机组增速箱
(一)技术领域
本实用新型属于风力发电机组增速箱，具体涉及一种增速机械传动装置。
(二)背景技术
风力发电是利用风能来发电，而风力发电机组是将风能转化为电能的机械装置。风电机组完成将风能转换为机械能，再将机械能转换成电能的过程。风机上的叶轮在风力的作用下带动主轴旋转，实现了将风能转换成机械能的过程，而旋转的主轴再带动发电机的转子旋转则实现了将机械能转换成电能的过程。由于风轮的转速较低，而发电机的转速较高，这样在发电机和主轴之间需要配置一个增速箱，并且把齿轮箱输出轴转速提高到与发电机的转子所要求的转速相匹配。
目前，世界上现代水平轴风力发电机组应用齿轮箱的发电技术有二种，第一种是双馈风力发电技术，这种技术的风力发电机组采用普通的4级异步发电机，同步转速高达1500r/min，而叶轮的转速只有每分钟二、三十转，所以要使齿轮箱输出轴转速与发电机转速相匹配，需要一个传动比高达70到100的多级传动齿轮箱。一般采用一级行星加两级平行轴柱齿轮传动，或两级行星传动加一级平行轴柱齿轮传动。其安装形式为地脚安装。与其他零部件的联接方式为轴连接。润滑方式为浸油加强制方式。
第二种风力发电技术为半直驱发电技术，这是国外第三代风力发电技术。国外采用该技术的机组的突出特点是应用高度集成技术将增速传动装置和发电机集成设计为一个发电单元，发电单元中包括一个一级行星传动装置和中低速永磁发电机。
上述采用半直驱发电技术的机组的主要优点是整机零部件的最高运转速度仅为150r/min，低转速带来高使用寿命、高可靠性。可以采用标准的低速永磁发电机，成本低，发电质量好。缺点是：该机组中，没有采用标准的独立发电机；发电单元的制造要求较高，成本较高；发电单元的设计、生产、配套都要求配套厂的高度协同，难度很高。
为了克服半直驱风力发电机组的上述缺点，将发电机和增速箱设计成独立的两个部件，降低制造、装配成本。这也是适应国内风力发电机组设计、生产、配套的需要。
(三)发明内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单，安装方便，能够保证机组在-30℃能快速加热启动运行，采用全强制润滑方式，能够提高传动零件使用寿命的半直驱风力发电机组增速箱。
本实用新型的目的是这样实现的：它包括箱体、行星轮、行星轮架、太阳轮、风冷散热器、润滑系统及油箱，风冷散热器设置在箱体上方，润滑系统及油箱设置在箱体下方，箱体包括通过销钉和螺栓联接的前箱体、后箱体、大齿圈三部分，行星轮架前侧通过主轴承与前箱体固定联接，后侧通过后支撑圆柱滚子轴承与后箱体径向固定，行星轮连接在行星轮架上，太阳轮以浮动形式与行星轮相啮合。
本实用新型还有这样一些技术特征：
1、所述的箱体外观结构为台阶圆柱状，采用一级行星齿轮传动；
2、所述的行星轮架前端设置有法兰与风机叶轮的轮毂相联；
3、所述的行星轮包括3个行星轮，均布连接在行星轮架上；
4、所述的后箱体的后端设置有与发电机壳体或支架相联的大法兰及止口；
5、所述的主轴承为大直径大锥角双列圆柱或圆锥滚子轴承；
6、所述的太阳轮通过渡花键套和内花键联轴器与发电机连接。
本实用新型是一种一级行星传动齿轮箱，主要改进在于箱体采用前后法兰安装形式，结构简单，安装方便；行星架取代主轴，应用大规格大锥角双列圆柱滚子轴承作为主轴承，承担由叶轮传递过来的气动推力；主轴承和后支撑圆柱滚子轴承与箱体共同承担气动力和重力等合成的弯矩，避免箱体内的传动零件承受弯矩；采用一级行星传动，设计传动比较小，仅为7.5，箱体内的运转零件的额定转速为150r/min，低速带来长使用寿命及高可靠性；润滑系统配置独立保温油箱，保证机组在-30℃能快速加热启动运行。另外，各润滑点全部采用强制润滑方式，有效提高箱体内传动和支撑零件的使用寿命。
(四)附图说明
图1是本实用新型的具体实施方式的结构示意图；
图2是图1的左视图。
(五)具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
结合图1和图2，本实施例包括箱体、行星轮、行星轮架6、太阳轮7、风冷散热器2、润滑系统及油箱9，其中箱体设计为三部分，即前箱体5、后箱体1及大齿圈3，它们之间用销钉和螺栓联接。行星轮架6代替主轴，前端设计出法兰与风机叶轮的轮毂相联，行星轮架6前侧通过主轴承与前5箱体固定联接，后侧通过后支撑圆柱滚子轴承10与后箱体1径向固定。3个行星轮4均布连接在行星轮架6上，太阳轮7以浮动形式与三行星轮4相啮合。后箱体1的后端设计出大法兰及止口，以便于与发电机壳体或支架相联，这样，形成了整个箱体的对外前后法兰连接方式。风冷散热器2配置在箱体的正上方。润滑系统及油箱9配置在箱体的正下方。
本实施例箱体外观结构为台阶圆柱状，采用一级行星齿轮传动，上方配置一个方形的风冷散热器，下方悬挂一个长方体的油箱，保温油箱保证机组能够在零下30度时进行启动运行。润滑方式采用强制润滑，确保机组工作的可靠性。该增速箱设计额定功率为1650Kw，传动比为7.5。
本实施例机械能传动路径如下：叶轮的轮毂带动行星轮架6转动，行星轮4转动时带动太阳轮7转动，太阳轮7转动经过渡花键套11、内花键联轴器12传递到所连接的发电机。
本实施例中由叶轮传递过来的气动力和重力合成的弯矩，由主轴承8和后支撑圆柱滚子轴承10共同承担，避免箱体内的传动零件承受不必要的弯矩，提高使用寿命，提高传动效率，而行星轮架6、两个支撑轴承和整个箱体共同形成一个具有足够刚度的刚性框架，保证行星传动的齿轮只传递扭矩，基本不受弯矩。
本实施例中行星轮架6取代主轴，应用大直径大锥角双列圆柱或圆锥滚子轴承作为主轴承8，承担由叶轮传递过来的推力；此气动力经主轴承8内环、滚动体、外环，到增速箱的前箱体5，再经大齿圈3和后箱体1到齿轮箱的安装支架，从而保证增速箱内部齿轮传动和其他支撑轴承不再承受轴向推力。

Claims (7)

1、一种半直驱风力发电机组增速箱，它包括箱体、风冷散热器、润滑系统及油箱，风冷散热器设置在箱体上方，润滑系统及油箱设置在箱体下方，其特征在于它还包括行星轮、行星轮架和太阳轮，箱体包括通过销钉和螺栓联接的前箱体、后箱体、大齿圈三部分，行星轮架前侧通过主轴承与前箱体固定联接，后侧通过后支撑圆柱滚子轴承与后箱体径向固定，行星轮连接在行星轮架上，太阳轮以浮动形式与行星轮相啮合。
2、根据权利要求1所述的一种半直驱风力发电机组增速箱，其特征在于所述的箱体外观结构为台阶圆柱状，采用一级行星齿轮传动。
3、根据权利要求2所述的一种半直驱风力发电机组增速箱，其特征在于所述的行星轮架前端设置有法兰与风机叶轮的轮毂相联。
4、根据权利要求3所述的一种半直驱风力发电机组增速箱，其特征在于所述的行星轮包括3个行星轮，均布连接在行星轮架上。
5、根据权利要求4所述的一种半直驱风力发电机组增速箱，其特征在于所述的后箱体的后端设置有与发电机壳体或支架相联的大法兰及止口。
6、根据权利要求5所述的一种半直驱风力发电机组增速箱，其特征在于所述的主轴承为大直径大锥角双列圆柱或圆锥滚子轴承。
7、根据权利要求6所述的一种半直驱风力发电机组增速箱，其特征在于所述的太阳轮通过渡花键套和内花键联轴器与发电机连接。
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