CN202746548U - 传动机构及风力发电机组 - Google Patents

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刘作辉
张芹
李力森
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Abstract

本实用新型提供一种传动机构及风力发电机组，其中，传动机构，包括机架、齿轮箱和主轴，所述齿轮箱的箱体与所述机架弹性连接；所述齿轮箱的输入轴与所述主轴补偿式连接。上述技术方案提供的传动机构，齿轮箱不再采用输入轴悬挂的支撑方式，而是采用箱体悬挂支撑的方式，即齿轮箱的箱体直接与机架连接。虽然齿轮箱还是悬臂梁式的支撑，但箱体的直径比输入轴大的多，刚度自然大得多。所以，上述传动机构可以提高齿轮箱的支撑刚度，减小齿轮箱自重引起的箱体变形，减小齿轮的承载不均，避免齿轮的啮合问题，提高齿轮箱的使用寿命和可靠性。

Description

传动机构及风力发电机组
技术领域
本实用新型涉及机械结构技术，尤其涉及一种传动机构及风力发电机组。
背景技术
随着国内外风电产业的高速发展，风力发电机组的功率不断增大，传动链中的齿轮箱传递的功率与自身的重量也随之增大。除齿轮箱自身的设计和制造外，齿轮箱的支撑和减振方式是影响齿轮箱寿命与可靠性的重要因素，因此，齿轮箱的支撑和减振方式的研发是保证齿轮箱在设计寿命内可靠运行的研发重点。
现有传动链中的齿轮箱采用输入轴悬挂的支撑方式，即齿轮箱输入轴直接与主轴刚性连接，起到支撑整个齿轮箱的作用；减振单元布置在齿轮箱两侧。这种减振单元有橡胶减振、液压减振等形式，只起到扭矩减振的作用，而并不支撑齿轮箱的自重。
不难想象，这种支撑与减振方式的齿轮箱就像一个悬臂梁，齿轮箱的自重会产生弯矩。而齿轮箱输入轴由于受到齿轮箱设计的影响，直径都不是很大。所以这种支撑方式的刚度不是很大，因此这种悬臂梁式支撑的齿轮箱就会面临由于自重弯矩引起的箱体变形，以及进而导致的齿轮承载不均、齿轮啮合等问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种传动机构及风力发电机组，用于优化现有传动机构的结构，以提高齿轮箱的使用寿命和可靠性。
本实用新型提供了一种传动机构，包括机架、齿轮箱和主轴，其中，
所述齿轮箱的箱体与所述机架弹性连接；
所述齿轮箱的输入轴与所述主轴补偿式连接。
如上所述的传动机构，优选的是，
所述齿轮箱的输入轴和主轴之间通过弹性销轴连接，所述弹性销轴具有径向刚度。
如上所述的传动机构，优选的是，
所述弹性销轴包括金属芯、包覆固定在所述金属芯一端的橡胶环以及包覆固定在所述橡胶圈外侧的金属环；
其中，所述金属芯远离所述橡胶环的一端与所述齿轮箱的输入轴固定连接，所述金属环与所述主轴固定连接。
如上所述的传动机构，优选的是，
所述齿轮箱输入轴的端部和所述主轴的端部对应设置有鼓形齿，用于形成鼓形齿连接。
如上所述的传动机构，优选的是，
所述齿轮箱和所述机架之间设置有减振单元。
如上所述的传动机构，优选的是，
所述减振单元包括螺纹杆，所述螺纹杆上顺次套设有金属板、第一橡胶体、金属管和橡胶体组成；
其中，所述橡胶体组成包括顺次固定的第一金属罩体、第二橡胶体和第二金属罩体；所述第二橡胶体朝向所述第一金属罩体的一侧设置有与所述螺纹杆中心线呈锐角的面，所述第一金属罩体贴设在所述第二橡胶体上；所述螺纹杆穿设所述齿轮箱，且与所述机架固定连接。
如上所述的传动机构，优选的是，
所述第二金属罩体远离所述第二橡胶体的一侧设置有凸起，所述机架上对应设置有凹槽，所述凸起插入在所述机架的凹槽中。
如上所述的传动机构，优选的是，
所述机架和所述齿轮箱的箱体之间设置有第一间隙；
所述齿轮箱的输入轴和所述主轴之间设置有第二间隙。
本实用新型还提供了一种风力发电机组，其中，包括本实用新型任意提供所述的传动机构。
上述技术方案提供的传动机构，由于采用齿轮箱的箱体与机架弹性连接，机架能够有效支撑齿轮箱，以提高齿轮箱的支撑刚度，减小齿轮箱自重引起的箱体变形，减小齿轮的承载不均，避免齿轮的啮合问题，提高齿轮箱的使用寿命和可靠性。
附图说明
图1a为本实用新型实施例一提供的传动机构的安装示意图；
图1b为图1a中弹性销轴的放大示意图；
图1c为图1a中减振单元的放大示意图；
图2为本实用新型实施例二提供的传动机构的安装示意图。
具体实施方式
图1a为本实用新型实施例一提供的传动机构的安装示意图，图1b为图1a中弹性销轴的放大示意图，图1c为图1a中减振单元的放大示意图。参见图1a-图1c，本实用新型实施例一提供一种传动机构，包括机架1、齿轮箱2和主轴3，其中，所述齿轮箱2的箱体与所述机架1弹性连接；所述齿轮箱2的输入轴21与所述主轴3补偿式连接。
具体地，齿轮箱上箱体的一侧沿箱体的周向方向设置有连接法兰，箱体与机架通过该法兰弹性连接，以起到对箱体的支撑和减振作用。图1所示方向为主视图方向，只剖视了两处作为示意。
上述技术方案提供的传动机构，齿轮箱不再采用输入轴悬挂的支撑方式，而是采用箱体悬挂支撑的方式，即齿轮箱的箱体直接与机架连接。虽然齿轮箱还是悬臂梁式的支撑，但箱体的直径比输入轴大的多，刚度自然大得多。所以，上述传动机构可以提高齿轮箱的支撑刚度，减小齿轮箱自重引起的箱体变形，减小齿轮的承载不均，避免齿轮的啮合问题，提高齿轮箱的使用寿命和可靠性。
此处，补偿式连接是用于使输入轴和主轴之间的轴心不在一条直线上时，两者之间仍能有效传动。实现上述补偿式连接的方式有多种，比如花键连接、鼓形齿连接或是滑块式联轴器连接等。
参见图1b，图1b给出了补偿式连接的一种具体实现方式：齿轮箱2的输入轴21和主轴3之间通过弹性销轴4连接，弹性销轴4具有径向刚度。
弹性销轴之所以能够实现补偿，是因为弹性销轴沿径向方向具有径向刚度，所以在径向方向能产生一定的变形量。采用弹性销轴是因为其便于制造。
参见图1b，具体地，弹性销轴4包括金属芯41、包覆固定在所述金属芯41一端的橡胶环42以及包覆固定在所述橡胶圈外侧的金属环43；其中，所述弹性金属芯41远离所述橡胶环42的一端与所述齿轮箱2的输入轴21固定连接，所述金属环43与所述主轴3固定连接。
安装时，先将弹性金属芯41远离所述橡胶环42的一端与所述齿轮箱2的输入轴21固定连接，然后再将金属环43装在主轴3上的对应处。
进一步地，所述齿轮箱2和所述机架1之间设置有减振单元6，以起到对机架1的支撑和减振。
减振单元可以采用现有技术中的液压减振、橡胶减振或弹簧减振等方式。此处，减振单元也不再布置在齿轮箱的两侧，而是直接布置在齿轮箱与机架的悬挂连接处，这种减振单元需要径向和轴向两个方向的刚度，径向刚度起到扭矩减振和支撑齿轮箱自重的作用，轴向刚度起到平衡齿轮箱的自重弯矩作用。
参见图1c，此处，给出减振单元的一种优选实现方式：减振单元6包括螺纹杆61，所述螺纹杆61上顺次套设有金属板62、第一橡胶体63、金属管64和橡胶体组成；橡胶体组成包括顺次固定的第一金属罩体65、第二橡胶体66和第二金属罩体67；所述第二橡胶体66朝向所述第一金属罩体65的一侧设置有与螺纹杆61中心线呈锐角的面，所述第一金属罩体65随形贴设在所述第二橡胶体66上；螺纹杆61穿设齿轮箱2，且与机架1固定连接。
参见图1c，具体地，第二金属罩体67远离所述第二橡胶体66的一侧设置有凸起68，所述机架1上对应设置有凹槽11，凸起68插入在所述机架1的凹槽中11。
螺纹杆与机架的固定连接有多种实现方式，比如在机架上设置内螺纹孔，直接将螺栓杆旋入到内螺纹孔中；或是在机架上设置通孔，螺纹杆穿设通孔，然后与紧固螺母螺纹连接。下面以在机架上设置内螺纹孔为例，说明减振单元的安装方式：
安装时，先将带着金属板62、第一橡胶体63和金属管64的螺纹杆61穿设齿轮箱2，然后再在螺纹杆61上套设橡胶体组成。最后再将螺纹杆61旋入到机架1中。
第二橡胶体朝向第一金属罩体的一侧设置有与螺纹杆中心线呈锐角的面，以将径向载荷传递到第二橡胶体上。
减振单元要具有轴向刚度和径向刚度，轴向刚度用于抵消因齿轮箱自重产生的弯矩，径向刚度一方面用于减振，另一方面用于承载齿轮箱的自重。上述实现方式的减振单元，第一橡胶体只具有轴向刚度，第二橡胶体具有径向刚度和轴向刚度。另外，设置金属管和金属板的作用在于：安装时，不管螺栓杆的拧紧力是多少，金属管和金属板能限制第一橡胶体和第二橡胶体的变形量基本上处于一定值，这样就能保证减振单元的径向刚度和轴向刚度，以保证减振性能和连接的可靠性。
上述技术方案提供的传动机构，由于采用齿轮箱的箱体与机架弹性连接，所以能够在提高齿轮箱支撑刚度的同时起到减振作用，以减小齿轮箱因自重产生的变形，并减小齿轮箱受到的振动，降低齿轮箱被破坏的几率。再者，齿轮箱和主轴之间采用补偿式连接，能够使得两者轴心不同线时，也能有效传动。
参见图2，图2为本实用新型实施例二提供的传动机构的安装示意图。本实用新型实施例二与实施例一技术方案的不同之处在于，齿轮箱输入轴和主轴之间补偿式连接的实现方式不同。本实施例中，所述齿轮箱2输入轴21的端部和所述主轴3的端部对应设置有鼓形齿5，用于形成鼓形齿5连接。
鼓形齿连接是一种现有的补偿式连接方式，且鼓形齿连接能够传递高扭矩。
上述技术方案提供的传动机构，齿轮箱和主轴之间采用鼓形齿实现补偿式连接，使得输入轴和主轴之间的轴心不在一条直线上时，两者之间仍能有效传动。
本实用新型实施例还提供一种风力发电机组，其中，包括本实用新型任意实施例所提供的传动机构。
上述技术方案提供的风力发电机组，由于采用齿轮箱的箱体与机架弹性连接，所以能够在提高齿轮箱支撑刚度的同时起到减振作用，以减小齿轮箱因自重产生的变形；并减小齿轮箱受到的振动，降低齿轮箱被破坏的几率。再者，齿轮箱和主轴之间采用补偿式连接，能够使得两者轴心不同线时，也能有效传动。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种传动机构，包括机架、齿轮箱和主轴，其特征在于，
所述齿轮箱的箱体与所述机架弹性连接；
所述齿轮箱的输入轴与所述主轴补偿式连接。
2.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于，
所述齿轮箱的输入轴和主轴之间通过弹性销轴连接，所述弹性销轴具有径向刚度。
3.根据权利要求2所述的传动机构，其特征在于，
所述弹性销轴包括金属芯、包覆固定在所述金属芯一端的橡胶环以及包覆固定在所述橡胶圈外侧的金属环；
其中，所述金属芯远离所述橡胶环的一端与所述齿轮箱的输入轴固定连接，所述金属环与所述主轴固定连接。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的传动机构，其特征在于，
所述齿轮箱输入轴的端部和所述主轴的端部对应设置有鼓形齿，用于形成鼓形齿连接。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的传动机构，其特征在于，
所述齿轮箱和所述机架之间设置有减振单元。
6.根据权利要求5所述的传动机构，其特征在于，
所述减振单元包括螺纹杆，所述螺纹杆上顺次套设有金属板、第一橡胶体、金属管和橡胶体组成；
其中，所述橡胶体组成包括顺次固定的第一金属罩体、第二橡胶体和第二金属罩体；所述第二橡胶体朝向所述第一金属罩体的一侧设置有与所述螺纹杆中心线呈锐角的面，所述第一金属罩体随形贴设在所述第二橡胶体上；所述螺纹杆穿设所述齿轮箱，且与所述机架固定连接。
7.根据权利要求6所述的传动机构，其特征在于，
所述第二金属罩体远离所述第二橡胶体的一侧设置有凸起，所述机架上对应设置有凹槽，所述凸起插入在所述机架的凹槽中。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的传动机构，其特征在于，
所述机架和所述齿轮箱的箱体之间设置有第一间隙；
所述齿轮箱的输入轴和所述主轴之间设置有第二间隙。
9.一种风力发电机组，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的传动机构。
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