CN202811233U - 风力发电机组及传动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风力发电机组及传动机构，该机构包括齿轮箱，减振单元呈柱销状，箱体上具有至少一连接板，连接板上具有连接孔，所有连接板位于同一平面上，过齿轮箱重心的齿轮箱输入轴中心线法平面穿过该平面，齿轮箱通过连接板和多个减振单元支撑在机架上；齿轮箱输入轴与主轴弹性连接。齿轮箱不再采用输入轴悬挂的方式支撑，而是采用在齿轮箱重心处支撑的方式，在齿轮箱的重心位置通过减振单元支撑在机架上，这样齿轮箱就不再是悬臂梁式的支撑，而是重心位置支撑，刚度较大，可以减小齿轮箱自重产生弯矩引起的箱体变形。

Description

风力发电机组及传动机构

技术领域

本实用新型涉传动技术，尤其是风力发电机组及传动机构。

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，传动机构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、制造外，齿轮箱的支撑与减振方式是影响齿轮箱寿命与可靠性的重要因素，因此，其技术研发是保证齿轮箱在设计寿命内可靠运行的研发重点。

现有传动机构中在齿轮箱输入轴与发电机主轴安装时，齿轮箱通常采用输入轴悬挂的支撑方式，减振单元布置在齿轮箱两侧。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风力发电机组及传动机构，用于克服现有技术中的缺陷，提高齿轮箱的支撑刚度，避免悬挂支撑的齿轮箱由于自重产生弯矩引起的箱体变形，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。

本实用新型提供一种传动机构，该机构包括齿轮箱，所述齿轮箱包括箱体，该箱体通过减振单元用于与风力发电机组的机架连接，该齿轮箱输入轴用于连接风力发电机组的主轴，所述减振单元呈柱销状，所述箱体上具有至少一连接板，所述连接板上具有用于穿设所述减振单元的连接孔，所有连接板位于同一平面上，过齿轮箱重心的齿轮箱输入轴中心线的法平面穿过该平面，所述齿轮箱通过连接板和多个所述减振单元支撑在所述机架上；齿轮箱输入轴与风力发电机组主轴弹性连接。

其中，所述连接板为一法兰，所述齿轮箱箱体穿设在该法兰内孔中且与所述法兰固定连接，所述减振单元安装在该法兰周向的连接孔内，减振单元具有径向刚度；齿轮箱输入轴与风力发电机组主轴弹性连接方向与该径向刚度配合。

其中，所述齿轮箱输入轴与主轴通过用于传递扭矩的弹性单元连接，所述弹性单元包括金属芯、包覆固定在所述金属芯一端的第一橡胶环以及包覆固定在所述第一橡胶环外侧的第一金属环，其中，所述金属芯远离所述第一橡胶环的一端与所述齿轮箱的输入轴固定连接，所述第一金属环与所述主轴固定连接。

进一步地，所述减振单元包括一螺杆、套设在所述螺杆上的金属套、套设在该金属套上的第二橡胶环和包覆固定在该第二橡胶体上的第二金属环，所述金属套一端具有台阶，所述第二橡胶环套设在该台阶上，其中，所述金属套具有台阶的一端穿设于所述法兰的周向连接孔内，所述金属套另一端穿设于机架上。

特别是，所述机架和所述齿轮箱的法兰之间设置有第一间隙；所述齿轮箱输入轴和所述主轴之间设置有第二间隙。

进一步地，所述减振单元的螺杆上穿设有第一弹性垫，该第一弹性垫由第三橡胶环和贴设在该第三橡胶环轴向端面上的金属罩体构成，其中所述第三橡胶环呈圆环状且具有用于轴向定位所述金属套台阶端的台阶状内孔。

其中，所述第二间隙中设有二弹性垫。

本实用新型还提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括机架、主轴和传动机构，传动机构为上述的传动机构，所述传动机构的齿轮箱输入轴与所述主轴连接，所述传动机构的减振单元与所述机架连接。

本技术方案中的齿轮箱不再采用输入轴悬挂的方式支撑，而是采用在齿轮箱重心处支撑的方式，在齿轮箱的重心位置通过减振单元支撑在机架上，这样齿轮箱就不再是悬臂梁式的支撑，而是重心位置支撑，刚度较大，可以减小齿轮箱自重产生弯矩引起的箱体变形。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的传动机构的结构示意图；

图2为图1中弹性单元的剖视图；

图3为图1中减振单元局部剖视图；

图4为图1中第一弹性垫的剖视图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型实施例一提供一种传动机构，该机构包括齿轮箱2，齿轮箱2包括箱体，箱体通过减振单元6与风力发电机组的机架1连接，齿轮箱输入轴21连接的风力发电机组主轴3，减振单元6呈柱销状，箱体上具有至少一连接板，连接板上具有用于穿设减振单元的连接孔，所有连接板位于同一平面上，过齿轮箱重心的齿轮箱输入轴中心线的法平面穿过该平面，齿轮箱2通过连接板及多个减振单元6支撑在机架1上；齿轮箱输入轴21与主轴3弹性连接。

作为上述实施例的具体方案，齿轮箱输入轴中心线的法平面有多个，但是过齿轮箱重心的法平面只有一个，设在齿轮箱箱体上的连接板可以是多个，具体沿该箱体周向布置；也可以是一个，具体为一法兰22，齿轮箱箱体穿设在该法兰22内孔中且与法兰22固定连接，减振单元6安装在该法兰周向的连接孔内，减振单元具有径向刚度，所谓具有径向刚度，就是指在减振单元径向方向能承载并产生一定的变形量，齿轮箱输入轴与风力发电机组主轴之间的弹性连接方向与之相适配，以适应齿轮箱相对风力发电机组在径向产生变形导致齿轮箱输入轴与风力发电机组主轴之间的不对中。

齿轮箱不再采用现有技术中输入轴悬挂的支撑方式，而是在齿轮箱重心处支撑的方式，即在齿轮箱的重心位置通过法兰22直接与机架连接。这样齿轮箱就不再是悬臂梁式的支撑，而是重心位置支撑，刚度大得多，可以减小齿轮箱自重弯矩引起的箱体变形；此时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重心位置用于连接的法兰22的轴向连接孔内，这种减振单元只需要径向刚度，径向刚度起到扭矩减振和支撑齿轮箱自重的作用。

齿轮箱输入轴21与主轴3通过用于传递扭矩的弹性单元4连接，弹性单元4具有径向刚度，指在弹性单元径向方向能承载并产生一定的变形量。参见图1及2，具体地，弹性单元4包括金属芯41、包覆固定在所述金属芯41一端的第一橡胶环42以及包覆固定在所述第一橡胶环42外侧的第一金属环43；其中，金属芯41远离第一橡胶环42的一端与齿轮箱2的输入轴21固定连接，第一金属环43与主轴3固定连接。

安装时，先将金属芯41远离第一橡胶环42的一端与齿轮箱2的输入轴21固定连接，然后再将第一金属环43装在主轴3上的对应处。

减振单元不同于现有技术中作为减振单元的液压减振、橡胶减振或弹簧减振等。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重心所在的法平面处的法兰轴向连接孔内，悬挂在该法兰与机架的连接处，这种减振单元仅仅需要径向的刚度，径向刚度起到扭矩减振和支撑齿轮箱自重的作用，因齿轮箱重量通过减振单元及机架集中承载，即支撑力与重力在同一直线上，因此消除了齿轮箱因受支撑力与重力不平衡导致的弯矩，因此本技术方案中的减振单元可以不具有轴向刚度，所谓具有轴向刚度，就是指在轴向方向能承载并产生一定的变形量，也就是在轴向不需要承载，延长了减振单元的使用寿命。

参见图1及图3，此处，给出减振单元的一种优选实现方式：减振单元6包括一螺杆61、套设在螺杆61上的金属套62、套设在该金属套上的第二橡胶环63和包覆固定在该第二橡胶环63上的第二金属环64，金属套61一端具有台阶65，第二橡胶环63套设在该台阶65上，其中，金属套62具有台阶65的一端穿设于法兰22的周向连接孔内，金属套62另一端穿设于机架1上。

螺杆61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，直接将螺杆一端旋入到内螺纹孔中，另一端用螺母固定；或是在机架上设置通孔，螺杆穿设通孔，然后与紧固两端的螺母螺纹连接；螺杆也可采用螺栓，仅在穿出机架端套设螺母固定即可。

机架1和齿轮箱法兰22之间设置有第一间隙；齿轮箱输入轴21和主轴3之间设置有第二间隙。以避免齿轮箱输入轴与主轴之间中心线不对中时齿轮箱振动导致齿轮箱输入轴与主轴发生摩擦。

参见图4、图3及图1，减振单元的螺杆上穿设有第一弹性垫7，该第一弹性垫7由第三橡胶环71和贴设在该第三橡胶环71轴向端面上的金属罩体72构成，其中第三橡胶环72呈圆环状且具有用于轴向定位金属套62台阶端的台阶状内孔73。安装时，第三橡胶环71的内孔穿设于螺杆61上一端的螺帽60处，再将金属套62穿设与螺杆上并使台阶端置于台阶状内孔73的大径孔内，第一弹性垫7置于法兰22外侧，第二橡胶环63及第二金属环64均位于机架1与第一弹性垫7之间并置于法兰22周向的连接孔内，金属套小径端穿设在机架上，金属套的台阶抵触在机架上，最后旋转螺杆61与机架固定。第二间隙中设有二弹性垫8。

齿轮箱输入轴与主轴采用弹性连接。由于齿轮箱与机架采用只有径向刚度的减振单元连接，再考虑齿轮箱的制造误差及齿轮旋转产生的振动，齿轮箱势必会有很小的自重弯矩以及振动，并且齿轮箱输入轴与主轴之间必然出现不对中的情况，所以齿轮箱输入轴与主轴之间需要弹性连接。齿轮箱输入轴与主轴之间可以采用只有径向刚度用于传递扭矩的弹性单元连接，以解决齿轮箱很小的自重弯矩、振动，以及齿轮箱输入轴与主轴不对中的问题。

此外，由于减振单元与弹性单元都只有径向刚度，没有轴向刚度，所以齿轮箱还需要轴向定位。在齿轮箱重心的法兰处减振单元与第一弹性垫配合使用，第一弹性垫起到后轴向即减振单元的单向定位作用，此时齿轮箱法兰与机架之间有第一间隙，以避免齿轮箱振动时与机架发生摩擦。在齿轮箱输入轴与主轴连接处弹性单元与第二弹性垫配合使用，第二弹性垫起到前轴向即齿轮箱输入轴的单向定位作用。

本实施例还提供一种风力发电机组，包括发电机和与发电机输出端连接的传动机构，传动机构为任意实施例的传动机构，发电机输出端与传动机构的主轴连接。

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 (8)

1.一种传动机构，该机构包括齿轮箱，所述齿轮箱包括箱体，该箱体通过减振单元用于与风力发电机组的机架连接，该齿轮箱输入轴用于连接风力发电机组的主轴，其特征在于，所述减振单元呈柱销状，所述箱体上具有至少一连接板，所述连接板上具有用于穿设所述减振单元的连接孔，所有连接板位于同一平面上，过齿轮箱重心的齿轮箱输入轴中心线的法平面穿过该平面，所述齿轮箱通过连接板和多个所述减振单元支撑在所述机架上；齿轮箱输入轴与风力发电机组主轴弹性连接。

2.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于，所述连接板为一法兰，所述齿轮箱箱体穿设在该法兰内孔中且与所述法兰固定连接，所述减振单元安装在该法兰周向的连接孔内，减振单元具有径向刚度；齿轮箱输入轴与风力发电机组主轴弹性连接方向与该径向刚度配合。

3.根据权利要求1或2所述的传动机构，其特征在于，所述齿轮箱输入轴与主轴通过用于传递扭矩的弹性单元连接；

所述弹性单元包括金属芯、包覆固定在所述金属芯一端的第一橡胶环以及包覆固定在所述第一橡胶环外侧的第一金属环，其中，所述金属芯远离所述第一橡胶环的一端与所述齿轮箱的输入轴固定连接，所述第一金属环与所述主轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的传动机构，其特征在于，所述减振单元包括一螺杆、套设在所述螺杆上的金属套、套设在该金属套上的第二橡胶环和包覆固定在该第二橡胶体上的第二金属环，所述金属套一端具有台阶，所述第二橡胶环套设在该台阶上，其中，所述金属套具有台阶的一端穿设于所述法兰的周向连接孔内，所述金属套另一端穿设于机架上。

5.根据权利要求4所述的传动机构，其特征在于，所述机架和所述齿轮箱的法兰之间设置有第一间隙；所述齿轮箱输入轴和所述主轴之间设置有第二间隙。

6.根据权利要求5所述的传动机构，其特征在于，所述减振单元的螺杆上穿设有第一弹性垫，该第一弹性垫由第三橡胶环和贴设在该第三橡胶环轴向端面上的金属罩体构成，其中所述第三橡胶环呈圆环状且具有用于轴向定位所述金属套台阶端的台阶状内孔。

7.根据权利要求5或6所述的传动机构，其特征在于，所述第二间隙中设有二弹性垫。

8.一种风力发电机组，其特征在于，该风力发电机组包括机架、主轴和传动机构，传动机构为权利要求1-7任一所述的传动机构，所述传动机构的齿轮箱输入轴与所述主轴连接，所述传动机构的减振单元与所述机架连接。

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