CN201714592U - 大功率风力发电机用增速齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率风力发电机用增速齿轮箱，其采用二级行星轮系+平行输出齿轮轴的动力传递结构，包括箱体、输入行星轮系、第二级行星轮系、输出齿轮系及润滑系统，箱体分体设置为前箱体、中箱体和后箱体，且后箱体包括上箱体和下箱体，两行星轮系中的内齿圈分别固定连接在相邻的两箱体分体之间，输入行星架通过法兰定位连接在管轴轴端，而二级行星轮系中的太阳轮皆浮动套接在管轴外围，且输入行星轮系太阳轮与第二级行星轮系行星架通过花键相互啮合而实现两者的动力传递，润滑系统利用油泵经润滑油道对各轴承进行强制润滑，因此，本实用新型齿轮箱箱体重量较轻，拆卸方便，易于更换输出齿轮轴，齿轮箱可靠度较高，使用寿命较长。

Description

大功率风力发电机用增速齿轮箱

技术领域

本实用新型涉及齿轮箱，尤其是一种大功率的风力发电机用增速齿轮箱。

背景技术

风力发电与传统的火力发电相比，具有发电无污染的优势，与水力发电相比，具有基建成本低、占地面积小，维护保养方便的优势，尤其是大型水力发电站，蓄水库还容易对下游造成一定的安全隐患。

在风力发电机中，齿轮箱是风力发电机的关键部件；我国兆瓦级大功率风力发电机用增速齿轮箱发展迅速，目前国内已经批量生产并应用于风电场发电。现有技术中较为常用的增速齿轮箱一般采用一级行星轮系+二级平行轴(即为过渡齿轮轴和输出齿轮轴)输出的方式进行传动，由于风力发电机用齿轮箱使用工况恶劣，载荷情况极为复杂，齿轮箱在现场应用过程中的经常需要维护；在大功率的风力发电机用增速齿轮箱上，各轴承的润滑以及过渡齿轮轴、输出齿轮轴及其支撑轴承的承载能力、在高空中的方便维护性等都是我们必须考虑和进一步完善的问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种大功率风力发电机用增速齿轮箱，其通过采用二级行星轮系进行动力传递，以有效地提高齿轮箱的承载能力，同时，利用油泵通过润滑油道对行星轮支撑轴承进行强制润滑，不仅极大地提高了齿轮箱的可靠度，还有效地延长了齿轮箱的使用寿命。

为实现以上的技术目的，本实用新型将采取以下的技术方案：

一种大功率风力发电机用增速齿轮箱，包括箱体、行星轮系、管轴、输出齿轮系和润滑系统：所述箱体，包括前箱体、中箱体和后箱体；所述的行星轮系包括输入行星轮系、第二行星轮系，它们通过轴承支撑在箱体中；输入行星轮系包括第一行星轴、第一行星轮、第一内齿圈以及第一太阳轮；第二行星轮系包括第二行星架、第二行星轴、第二行星轮、第二内齿圈以及第二太阳轮；输出齿轮系包括输出大齿轮、输出齿轮轴以及内花键轴，输出大齿轮固定在内花键轴上；输入行星轮系的第一内齿圈位于前箱体和中箱体之间，第二行星轮系的第二内齿圈位于中箱体和后箱体之间，输出齿轮系位于后箱体中；输入行星轮系和第二行星轮系的太阳轮以及输出大齿轮的内花键轴依次安装在同一管轴上；输入行星架通过法兰与管轴的一端定位连接，而管轴的另一端则通过轴承支撑于箱体内；输入行星架穿过前箱体与输入法兰连接，第一太阳轮通过花键与第二行星轮系的第二行星架连接，第二行星轮系的第二太阳轮通过花键与输出齿轮系的内花键轴连接，输出大齿轮与输出齿轮轴啮合，输出齿轮轴的输出端穿出后箱体；另外，所述润滑系统，包括通往各个轴承的润滑油道、油泵齿轮、与油泵齿轮相啮合的油泵齿轮轴、机械泵以及油路分配器，油泵齿轮固定安装在内花键轴端部，而油泵齿轮轴则与机械泵输入轴同轴连接，且机械泵输出端通过油路分配器与各个润滑油道连接。

输入行星架周边以环形阵列方式至少分布有四个第一行星轴，第二行星架周边则以环形阵列方式至少分布有三个第二行星轴。

输入行星架与前箱体的结合部、以及输出齿轮轴和油泵齿轮轴穿过后箱体的结合部均设有密封装置，密封装置包括挡油环、甩油环和防尘圈。

所述润滑系统还包括电动泵，该电动泵与机械泵相并联后通过常闭电磁阀串接在润滑系统中，且电动泵和机械泵的输出端通过同一油路分配器与各个润滑油道连接。

第一行星轮通过两个同轴排列的短圆柱滚子轴承安装在第一行星轴上，第二行星轮通过两个同轴排列的短圆柱滚子轴承安装在第二行星轴上。

输入行星架采用满装圆柱滚子轴承安装在前箱体和中箱体之间，输出大齿轮的内花键轴以及输出齿轮轴的输出端分别通过配对的圆锥滚子轴承平行地安装在后箱体内。

输入行星架的输入端通过螺纹紧固件与输入法兰固定连接。

后箱体由上箱体和下箱体通过螺纹紧固件连接成一体组成，管轴和穿过后箱体的输出齿轮轴位于它们的结合部。

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：

1、本实用新型将箱体分割成前箱体、中箱体以及后箱体，而后箱体又由下箱体和上箱体组成，前箱体通过输入行星轮系中的第一内齿圈与中箱体相连；中箱体通过第二行星轮系中的第二内齿圈与后箱体相连；上箱体与下箱体之间的分割线重合于花键轴与输出齿轮轴两者轴心的连线，同时上箱体和下箱体采用螺栓相连，因此，齿轮箱的箱体拆卸更加方便，使得在几十米高空的风力发电机机舱中更换输出齿轮轴及其支撑轴承变为可能；

2、将第一内齿圈和第二内齿圈同时作为箱体的组成部分，不仅减轻了齿轮箱的整体重量，而且容易加工；

3、齿轮箱采用二级行星轮系+一级平行轴(即输出齿轮轴)结构，其中，输入行星轮系采用四个行星轮，增加了承载能力；第二行星轮系采用三个行星轮，进一步增加了承载能力；且输入行星轮系以及第二行星轮系中的行星轮都采用两个短圆柱滚子轴承支撑，尤其是行星架采用满装圆柱滚子轴承安装后，既增加了承载能力，又减小了安装空间；

4、齿轮箱上设置有独立的机械泵，机械泵和电动泵并联后通过电磁阀串接在齿轮箱的润滑系统中，它们的输出端通过共用的同一油路分配器与各润滑油道连接。在电动泵停止工作时，通过电磁阀切换，机械泵单独通过另外的润滑油道润滑齿轮箱，确保齿轮箱任何转动下，润滑系统都能够正常工作；

5、通过润滑油道对各轴承，尤其是行星轮的轴承实施强制润滑，这样就大大提高了齿轮箱的可靠度，延长了齿轮箱的使用寿命。

6、在行星架和管轴之间采用法兰连接；行星架和输出法兰以及法兰和管轴之间采用O型圈密封；同时，行星架在管轴上通过采用压板定位，拆装方便。

7、齿轮箱的输入端是采用输出法兰连接，且输出法兰和输入行星轮系采用销和螺栓连接，因此，安装方便，连接可靠。

8、中箱体和机舱采用法兰连接连接，使得齿轮箱受力更小。

附图说明

图1是本实用新型涉及的一种实施例的结构示意图；

图2是图1的外形示意图；

其中，输出法兰1  输入行星架21  第一行星轴22  第一行星轮23  第一内齿圈24第一太阳轮25  前箱体31  中箱体32  上箱体33  下箱体34  透盖35  管轴4  第二行星架51  第二行星轴52  第二行星轮53  第二内齿圈54  第二太阳轮55  输出齿轮轴61大齿轮62  内花键轴7  油泵齿轮轴81  油泵齿轮82  机械泵83  电动泵84  电磁阀85法兰9。

具体实施方式

附图非限制性的公开了本实用新型涉及的具体实施例的结构示意图，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1和图2所示，本实用新型所述的大功率风力发电机用增速齿轮箱，包括箱体、输出法兰1、管轴4、输入行星轮系、第二行星轮53系、输出齿轮系以及润滑系统，管轴4设置于箱体内，其中：

所述箱体，包括分体设置的前箱体31、中箱体32和后箱体，后箱体包括利用螺栓连接成一体的上箱体33和下箱体34，管轴4和穿过后箱体的输出齿轮系中的输出齿轮轴61位于它们的结合部，即上箱体33和下箱体34的分割线重合于内花键轴7和输出齿轮轴61的连接线，输入行星轮系安装于前箱体31和中箱体32之间，第二级行星轮系设置于中箱体32和后箱体之间，输出齿轮系安装于上箱体33和下箱体34之间，而润滑系统中的油泵输出齿轮系则设置于下箱体34内；

所述输入行星轮系，包括输入行星架21、第一行星轴22、第一行星轮23、第一内齿圈24以及第一太阳轮25，输入行星架21与第一太阳轮25同轴心设置，所述输入行星架21通过法兰9与管轴4的一端定位连接，而管轴4的另一端则通过轴承支撑于箱体内，且输入行星架21两端附近的肩部通过满装圆柱滚子轴承支撑于前箱体31和中箱体32之间，同时，输入行星架21的输入端穿过前箱体31放置，并通过螺纹紧固件与输出法兰1固定连接，且该输入行星架21与前箱体31的连接部位安装有密封圈，密封圈包括挡油环、甩油环和防尘圈，第一内齿圈24利用螺栓固定连接在前箱体31和中箱体32之间，而第一太阳轮25浮动套接于管轴4外围，另外，输入行星架21周边以环形阵列方式至少分布有四个第一行星轴22，每个第一行星轴22上均设有一个第一行星轮23，且第一行星轮23通过两个短圆柱滚子轴承并排安装在第一行星轴22上；

所述第二行星轮系，包括第二行星架51、第二行星轴52、第二行星轮53、第二内齿圈54以及第二太阳轮55，所述第二行星架51与第一太阳轮25通过花键相啮合，第二太阳轮55浮动套接于管轴4上，且第二太阳轮55与第一太阳轮25同轴心设置，而第二内齿圈54则通过螺纹紧固件固定安装在中箱体32和后箱体之间，另外，第二行星架51周边则以环形阵列方式至少分布有三个第二行星轴52，每个第二行星轴52上均设有一个第二行星轮53，且第二行星轮53也通过两个短圆柱滚子轴承并排安装在第二行星轴52上；

输出齿轮系，包括输出齿轮轴61以及与输出齿轮轴61上所设置齿轮相啮合的大齿轮62，该大齿轮62通过内花键轴7套接于第二太阳轮55上，所述内花键轴7与第二太阳轮55相啮合，另外，所述输出齿轮轴61平行于管轴4设置，且输出齿轮轴61的输出端穿过后箱体放置，同时输出齿轮轴61与后箱体的结合处安装有密封圈，且内花键轴7以及输出齿轮轴61的一端分别通过配对的圆锥滚子轴承平行地安装在后箱体内；

所述润滑系统，包括油泵齿轮82、与油泵齿轮82相啮合的油泵齿轮轴81、油泵以及油路分配器，油泵由相互独立工作的机械泵83和电动泵84并联组成，且机械泵83和电动泵84并联后通过常闭电磁阀85串接在齿轮箱的润滑系统中，油泵齿轮82固定安装在内花键轴7端部，而油泵齿轮轴81则与油泵输入轴同轴连接，另箱体、输入行星架21以及行星轮轴上分别设有通往各自对应支撑轴承安装点的润滑油道，油泵输出端通过油路分配器与各个润滑油道连接。

在本实用新型中，输入行星轮系的速比为5～6，大齿轮62与输出齿轮轴61速比为3～4。

实际使用时，风力形成的动能由输出法兰1输入，使第一行星轮23围绕第一太阳轮25转动，由于第一行星轮23同时与第一内齿圈24、第一太阳轮25啮合，使第一太阳轮25产生自转，并带动第二行星架51同步转动；第二行星架51使第二行星轮53围绕第二太阳轮55转动，由于第二行星轮53同时与第二内齿圈54、第二太阳轮55啮合，使第二太阳轮55产生自转，并带动内花键轴7和大齿轮62同步转动；然后通过输出齿轮轴61高速转动，最后由输出齿轮轴61带动发电机发电。齿轮箱通过中箱体32和机舱之间采用法兰9连接。

工作中，润滑油箱中的润滑油在机械泵83和电动泵84的共同作用下，通过油路分配器输往各润滑油道，为所有的轴承和齿轮提供润滑油。

在风力发电机空转时，电机泵停止，机械泵83通过电磁阀85切换可继续保持润滑系统正常工作，为齿轮箱中各个润滑点提供润滑油。

Claims (8)

1.一种大功率风力发电机用增速齿轮箱，包括箱体、行星轮系、管轴、输出齿轮系和润滑系统，其特征在于：

所述箱体，包括前箱体、中箱体和后箱体；

所述的行星轮系包括输入行星轮系、第二行星轮系，它们通过轴承支撑在箱体中；

输入行星轮系包括第一行星轴、第一行星轮、第一内齿圈以及第一太阳轮；第二行星轮系包括第二行星架、第二行星轴、第二行星轮、第二内齿圈以及第二太阳轮；输出齿轮系包括输出大齿轮、输出齿轮轴以及内花键轴，输出大齿轮固定在内花键轴上；

输入行星轮系的第一内齿圈位于前箱体和中箱体之间，第二行星轮系的第二内齿圈位于中箱体和后箱体之间，输出齿轮系位于后箱体中；输入行星轮系和第二行星轮系的太阳轮以及输出大齿轮的内花键轴依次安装在同一管轴上；输入行星架通过法兰与管轴的一端定位连接，而管轴的另一端则通过轴承支撑于箱体内；

输入行星架穿过前箱体与输入法兰连接，第一太阳轮通过花键与第二行星轮系的第二行星架连接，第二行星轮系的第二太阳轮通过花键与输出齿轮系的内花键轴连接，输出大齿轮与输出齿轮轴啮合，输出齿轮轴的输出端穿出后箱体；

另外，所述润滑系统，包括通往各个轴承的润滑油道、油泵齿轮、与油泵齿轮相啮合的油泵齿轮轴、机械泵以及油路分配器，油泵齿轮固定安装在内花键轴端部，而油泵齿轮轴则与机械泵输入轴同轴连接，且机械泵输出端通过油路分配器与各个润滑油道连接。

2.根据权利要求1所述的大功率风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，输入行星架周边以环形阵列方式至少分布有四个第一行星轴，第二行星架周边则以环形阵列方式至少分布有三个第二行星轴。

3.根据权利要求1所述的大功率风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，输入行星架与前箱体的结合部、以及输出齿轮轴和油泵齿轮轴穿过后箱体的结合部均设有密封装置，密封装置包括挡油环、甩油环和防尘圈。

4.根据权利要求1所述的大功率风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，所述润滑系统还包括电动泵，该电动泵与机械泵相并联后通过常闭电磁阀串接在润滑系统中，且电动泵和机械泵的输出端通过同一油路分配器与各个润滑油道连接。

5.根据权利要求1所述的大功率风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，第一行星轮通过两个同轴排列的短圆柱滚子轴承安装在第一行星轴上，第二行星轮通过两个同轴排列的短圆柱滚子轴承安装在第二行星轴上。

6.根据权利要求1所述的大功率风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，输入行星架采用满装圆柱滚子轴承安装在前箱体和中箱体之间，输出大齿轮的内花键轴以及输出齿轮轴的输出端分别通过配对的圆锥滚子轴承平行地安装在后箱体内。

7.根据权利要求1所述的大功率风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，输入行星架的输入端通过螺纹紧固件与输入法兰固定连接。

8.根据权利要求1～7之一所述的大功率风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，后箱体由上箱体和下箱体通过螺纹紧固件连接成一体组成，管轴和穿过后箱体的输出齿轮轴位于它们的结合部。

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