CN202040282U - 大功率风力发电机用增速齿轮箱 - Google Patents

大功率风力发电机用增速齿轮箱 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及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，其中：行星轮系包括输入行星轮系和第二行星轮系；输出齿轮系包括大齿轮、输出齿轮轴以及内花键轴，大齿轮固定在内花键轴上；箱体包括前箱体、中箱体、后箱体和后端盖，还包括第一内齿圈和第二内齿圈；前箱体、第一内齿圈、中箱体、第二内齿圈、后箱体和后端盖依序固定连接；润滑系统包括通往各个轴承的润滑油道、油泵驱动齿轮、油泵齿轮轴、机械泵以及油路分配器，油泵驱动齿轮固定安装在内花键轴端部，油泵驱动齿轮与油泵齿轮轴啮合，油泵齿轮轴穿过后端盖与机械泵输入轴同轴连接，机械泵输出端通过油路分配器与各个润滑油道连接。

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与两级平行轴增速级组合的方式进行传动，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，这种结构的增速齿轮箱不能适应2MW以上大功率风力发电机的载荷要求。如何提升齿轮箱的载荷能力，提高齿轮箱运行的可靠性是业内人士普遍关心的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，针对目前风力发电增速齿轮箱采用一级行星轮系与两级平行轴增速级组合的方式进行传动不能适应2MW以上大功率风力发电机的载荷要求，提供一种大功率风力发电机用增速齿轮箱。
本实用新型的目的是这样实现的：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：
所述的行星轮系包括输入行星轮系和第二行星轮系，输入行星轮系包括输入行星架、第一行星轮轴、第一行星轮、第一内齿圈以及第一太阳轮轴；第二行星轮系包括第二行星架、第二行星轮轴、第二行星轮、第二内齿圈以及第二太阳轮轴；
所述的输出齿轮系包括大齿轮、输出齿轮轴以及内花键轴，大齿轮固定在内花键轴上；
所述箱体包括前箱体、中箱体、后箱体和后端盖，还包括第一内齿圈和第二内齿圈；前箱体、第一内齿圈、中箱体、第二内齿圈、后箱体和后端盖依序固定连接；
输入行星架通过轴承支撑于前箱体和中箱体，第二行星架通过轴承支撑于中箱体和后箱体；第一太阳轮轴、第二太阳轮轴和内花键轴依次浮动套接于管轴上，管轴的一端通过法兰与输入行星架定位连接，另一端则通过轴承支撑于后端盖；输出齿轮轴和内花键轴分别通过轴承支撑于后箱体和后端盖；
输入行星架穿过前箱体与收缩盘连接，第一太阳轮轴通过花键与第二行星架连接，第二太阳轮轴通过花键与内花键轴连接，大齿轮与输出齿轮轴啮合，输出齿轮轴的输出端穿出后端盖；
所述的润滑系统包括通往各个轴承的润滑油道、油泵驱动齿轮、油泵齿轮轴、机械泵以及油路分配器，油泵驱动齿轮固定安装在内花键轴端部，油泵驱动齿轮与油泵齿轮轴啮合，油泵齿轮轴穿过后端盖与机械泵输入轴同轴连接，机械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：输入行星架周边以环形阵列方式至少分布有三个第一行星轮轴，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轮轴。
在本实用新型中：所述的管轴的一端通过法兰与输入行星架定位连接是指：输入行星架和管轴之间采用法兰连接，输入行星架与法兰之间，以及法兰与管轴之间均设有O型密封圈，管轴端部设有定位挡板。
在本实用新型中：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越后端盖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。
在本实用新型中：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。
在本实用新型中：输入行星架采用满装圆柱滚子轴承支撑于前箱体和中箱体，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轮轴上；第二行星架采用双列圆锥轴承支撑于中箱体和后箱体，第二行星轮通过两个同轴排列的圆锥滚子轴承安装在第二行星轮轴上。
在本实用新型中：输出齿轮轴的输出端通过短圆柱滚子轴承和四点接触球轴承支撑于后端盖，内花键轴的一端通过配对的圆锥滚子轴承支撑于后端盖。
在本实用新型中：所述的后端盖由上箱盖和下箱盖组成，它们的分界线经过输出齿轮轴和管轴的中心，上箱盖和下箱盖通过定位销和螺纹紧固件与后箱体紧密连成一体。
本实用新型的优点在于：
由于将箱体分割成前箱体、中箱体、后箱体和后端盖，同时，第一内齿圈、第二内齿圈又作为箱体的一个组成部分，不仅大大减轻了箱体的重量，而且容易加工。尤其是后端盖又由下箱盖和上箱盖组成，使得在高空拆卸上下箱盖、更换输出齿轮系中的输出大齿轮、输出齿轮轴、花键轴及相应的支撑轴承更加方便；
由于齿轮箱采用二级行星轮系+一级平行轴(即输出齿轮系)结构，行星轮系具有很好的承载能力；尤其是第一行星轮采用两个双列满圆柱滚子轴承，第二行星轮采用两个短圆柱滚子轴承支撑，输入行星架采用满装圆柱滚子轴承安装，，第二行星架采用双列圆锥轴承，既增加了承载能力，又减小了安装空间；
由于润滑系统增设有独立的机械泵，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，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，确保润滑系统工作可靠，延长了齿轮箱的使用寿命；
由于输入行星架和管轴之间采用法兰连接，采用挡板定位，行星架和输出法兰以及法兰和管轴之间采用O型密封圈密封，不仅高空拆装、更换管轴方便，而且较好的解决了管轴漏油的问题。
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所示实施例输出端的外形示意图。
图中，1、前箱体，2、输入行星架，3、第一内齿圈，4、中箱体，5、第二行星架，6、第二内齿圈，7、后箱体，8、大齿轮，9、内花键轴，10、上箱盖，11下箱体，12、油泵齿轮轴，13、机械泵输入轴，14、油泵驱动齿轮，15、输出齿轮轴，16、透盖，17、管轴，18、第二太阳轮，19、第二行星轮，20、第二行星轮轴，21、第一行星轮，22、第一行星轮轴，23、第一太阳轮，24、定位挡板，25、辅助工装，26、收缩盘，27、机械泵，28电动泵，29、法兰，30，O型密封圈。
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。
由图1和图2可见，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、行星轮系、管轴17、输出齿轮系和润滑系统，其中：
所述的行星轮系包括输入行星轮系和第二行星轮系，输入行星轮系包括输入行星架2、第一行星轮轴22、第一行星轮21、第一内齿圈3以及第一太阳轮轴23；第二行星轮系包括第二行星架5、第二行星轮轴20、第二行星轮19、第二内齿圈6以及第二太阳轮轴18；
所述的输出齿轮系包括大齿轮8、输出齿轮轴15以及内花键轴9，大齿轮8固定在内花键轴9上；
所述箱体包括前箱体1、中箱体4、后箱体7和后端盖，还包括第一内齿圈3和第二内齿圈6；前箱体1、第一内齿圈3、中箱体4、第二内齿圈6、后箱体7和后端盖依序固定连接；所述的后端盖由上箱盖10和下箱盖11组成，它们的分界线经过输出齿轮轴15和管轴17的中心，上箱盖10和下箱盖11通过定位销和螺纹紧固件与后箱体7紧密连成一体。
输入行星架2通过轴承支撑于前箱体1和中箱体4，第二行星架5通过轴承支撑于中箱体4和后箱体7；第一太阳轮轴23、第二太阳轮轴18和内花键轴9依次浮动套接于管轴17上，管轴17的一端通过法兰29与输入行星架2定位连接，另一端则通过轴承支撑于后端盖；输出齿轮轴15和内花键轴9分别通过轴承支撑于后箱体7和后端盖；
输入行星架2穿过前箱体1与收缩盘26连接，第一太阳轮轴23通过花键与第二行星架5连接，第二太阳轮轴18通过花键与内花键轴9连接，大齿轮8与输出齿轮轴15啮合，输出齿轮轴15的输出端穿出后端盖；
所述的润滑系统包括通往各个轴承的润滑油道、油泵驱动齿轮14、油泵齿轮轴12、机械泵27以及油路分配器，油泵驱动齿轮14固定安装在内花键轴9端部，油泵驱动齿轮14与油泵齿轮轴12啮合，油泵齿轮轴12穿过后端盖与机械泵输入轴13同轴连接，机械泵27输出端通过油路分配器与各个润滑油道连接。
在本实施例中，输入行星架2与法兰29之间，以及法兰29与管轴17之间均设有O型密封圈30，管轴17端部设有定位挡板24。润滑系统中还包括电动泵18，该电动泵28与机械泵27相并联后通过常闭电磁阀串接在润滑系统中，且电动泵28和机械泵27的输出端通过同一油路分配器与各个润滑油道连接。
在本实施例中，输入行星架2采用满装圆柱滚子轴承支撑于前箱体1和中箱体4，第一行星轮21通过两个同轴排列的短圆柱滚子轴承安装在第一行星轮轴22上；第二行星架5采用双列圆锥轴承支撑于中箱体4和后箱体7，第二行星轮19通过两个同轴排列的圆锥滚子轴承安装在第二行星轮轴20上。输出齿轮轴15的输出端通过短圆柱滚子轴承和四点接触球轴承支撑于后端盖，内花键轴9的一端通过配对的圆锥滚子轴承支撑于后端盖。
在本实施例中，输入行星架2与前箱体1的结合部、以及输出齿轮轴15和油泵齿轮轴12穿越后端盖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。
在本实用新型中，输入行星轮系的速比为5～6，大齿轮8与输出齿轮轴15的速比为3～4。同时，在输入行星架2与管轴17结合部配置了辅助工装25。
具体实施时，输入行星架2周边以环形阵列方式至少分布有三个第一行星轮轴22，第二行星架5周边则以环形阵列方式至少分布有三个第二行星轮轴20。
实际使用时，风力形成的动能由第一行星架输入，使第一行星轮围绕第一太阳轮转动，由于第一行星轮同时与第一内齿圈、第一太阳轮啮合，使第一太阳轮产生自转，并带动第二行星架同步转动；第二行星架使第二行星轮围绕第二太阳轮转动，由于第二行星轮同时与第二内齿圈、第二太阳轮啮合，使第二太阳轮产生自转，并带动花键轴和大齿轮同步转动；然后通过输出齿轮轴高速转动，最后由输出齿轮轴带动发电机发电。齿轮箱通过前箱体与机舱之间采用法兰固定连接。
工作中，润滑油箱中的润滑油在机械泵27和电动泵28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。当在风力发电机空转时，电动泵28停止工作，机械泵27通过电磁阀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：
所述的行星轮系包括输入行星轮系和第二行星轮系，输入行星轮系包括输入行星架、第一行星轮轴、第一行星轮、第一内齿圈以及第一太阳轮轴；第二行星轮系包括第二行星架、第二行星轮轴、第二行星轮、第二内齿圈以及第二太阳轮轴；
所述的输出齿轮系包括大齿轮、输出齿轮轴以及内花键轴，大齿轮固定在内花键轴上；
所述箱体包括前箱体、中箱体、后箱体和后端盖，还包括第一内齿圈和第二内齿圈；前箱体、第一内齿圈、中箱体、第二内齿圈、后箱体和后端盖依序固定连接；
输入行星架通过轴承支撑于前箱体和中箱体，第二行星架通过轴承支撑于中箱体和后箱体；第一太阳轮轴、第二太阳轮轴和内花键轴依次浮动套接于管轴上，管轴的一端通过法兰与输入行星架定位连接，另一端则通过轴承支撑于后端盖；输出齿轮轴和内花键轴分别通过轴承支撑于后箱体和后端盖；
输入行星架穿过前箱体与收缩盘连接，第一太阳轮轴通过花键与第二行星架连接，第二太阳轮轴通过花键与内花键轴连接，大齿轮与输出齿轮轴啮合，输出齿轮轴的输出端穿出后端盖；
所述的润滑系统包括通往各个轴承的润滑油道、油泵驱动齿轮、油泵齿轮轴、机械泵以及油路分配器，油泵驱动齿轮固定安装在内花键轴端部，油泵驱动齿轮与油泵齿轮轴啮合，油泵齿轮轴穿过后端盖与机械泵输入轴同轴连接，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三个第一行星轮轴，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轮轴。
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，所述的管轴的一端通过法兰与输入行星架定位连接是指：输入行星架和管轴之间采用法兰连接，输入行星架与法兰之间，以及法兰与管轴之间均设有O型密封圈，管轴端部设有定位挡板。
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，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越后端盖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。
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，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。
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支撑于前箱体和中箱体，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轮轴上；第二行星架采用双列圆锥轴承支撑于中箱体和后箱体，第二行星轮通过两个同轴排列的圆锥滚子轴承安装在第二行星轮轴上。
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，输出齿轮轴的输出端通过短圆柱滚子轴承和四点接触球轴承支撑于后端盖，内花键轴的一端通过配对的圆锥滚子轴承支撑于后端盖。
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，所述的后端盖由上箱盖和下箱盖组成，它们的分界线经过输出齿轮轴和管轴的中心，上箱盖和下箱盖通过定位销和螺纹紧固件与后箱体紧密连成一体。
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