CN202971747U - 一种定日镜俯仰角传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定日镜俯仰角传动装置，包括：箱体，包括装配在一起的下箱体组件和上箱体组件；设置于箱体内的蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构的蜗轮组件上同轴连接有输出齿轮轴；驱动电机，通过减速装置与蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴相连；支撑于箱体上的输出轴，输出轴的两端均设有位于箱体外部的输出法兰，输出轴设有与输出齿轮轴的齿轮啮合的输出齿轮，且输出齿轮的直径大于输出齿轮轴的齿轮的直径。本实用新型的输出级为平行级齿轮副，其转速低，齿轮发热膨胀量微小可忽略不计，通过磨齿将齿轮副侧隙控制在数十微米级别，从而使整个传动装置的回差得到控制同时具有较高的机械效率。

Description

一种定日镜俯仰角传动装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能塔式发电系统技术领域，更具体地说，涉及一种定日镜俯仰角传动装置。

背景技术

太阳能塔式发电应用的是塔式系统，塔式系统又称集中式系统。它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接收器上。接收器上的聚光倍率可超过1000倍。在这里把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给接收器管道内的流动性工质，工质种类可以是：水、导热油、熔盐、空气等。

工质以水为例，当水被加热升温到几百度之后，就被送往高温储罐内储存。在需要发电之时，由水蒸汽发生器生成高压蒸汽推动蒸汽轮机发电机组进行发电。发电后的余热蒸汽，输送到冷凝器中冷却成水后，再送回到低温储罐储存。到此，就完成了一个工质循环周期。由于塔式太阳能热发电的参数可与高温、高压火电站一致，这样不仅使太阳能电站有较高的热效率，而且容易获得配套设备，也可以与火电配套建设。美国能源部主持的研究结果表明：在大规模发电方面，塔式太阳能热发电将是所有太阳能发电技术成本最低的一种方式。

定日镜是一种由镜面（反射镜）、镜架（支撑结构）、跟踪传动装置及其控制系统组成的聚光装置，是塔式太阳能热发电的主要装置之一，其建造费用大约占到电站总投资的一半。跟踪传动装置在定日镜系统中负责定日镜的运动和定位，是定日镜中最关键的部件，也是成本最高的部件。它的性能直接决定了定日镜的跟踪精度，从而影响太阳能的聚集乃至整个系统的发电效率。跟踪传动装置通常为两部分组成，即由水平（方位角传动机构）和俯仰（俯仰角传动机构）两个精密传动装置组成，可实现大减速比全方位跟踪精确定位。由于镜面位置的微小变化都将造成聚集光斑在数百米外的集热器上产生较大范围内的偏差，因此对整个装置的传动精度和回差要求都很严格。

俯仰角传动装置的输出轴轴线与地面水平，输出轴为双侧贯通型输出，输出轴通过镜架驱动镜面实现俯仰角跟踪太阳。目前国内外已有以下解决方案：“多级行星减速部件+蜗轮蜗杆副+蜗轮消隙机构”，已有应用案例，但是蜗轮蜗杆副作为输出级体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度。

另外，结构复杂的蜗轮消隙机构降低了系统的效率，结构简单的弹簧类蜗轮消隙机构多次反复使用后会产生疲劳失效，耐用性差。

因此，如何避免由于蜗轮蜗杆副作为输出级带来的体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度的问题，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种定日镜俯仰角传动装置，以避免由于蜗轮蜗杆副作为输出级带来的体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种定日镜俯仰角传动装置，包括：

箱体，所述箱体包括装配在一起的下箱体组件和上箱体组件；

设置于所述箱体内的蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮组件上同轴连接有输出齿轮轴；

驱动电机，所述驱动电机通过减速装置与所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴相连；

支撑于所述箱体上的输出轴，所述输出轴的两端均设有位于所述箱体外部的输出法兰，所述输出轴设有与所述输出齿轮轴的齿轮啮合的输出齿轮，且所述输出齿轮的直径大于所述输出齿轮轴的齿轮的直径。

优选地，在上述定日镜俯仰角传动装置中，所述输出轴通过滚动轴承支撑于所述箱体上。

优选地，在上述定日镜俯仰角传动装置中，还包括设置于所述箱体上，且套设于所述输出轴的滚动轴承外侧的偏心机构。

优选地，在上述定日镜俯仰角传动装置中，所述输出齿轮为扇形结构。

优选地，在上述定日镜俯仰角传动装置中，所述输出轴和所述输出法兰通过花键连接。

优选地，在上述定日镜俯仰角传动装置中，所述蜗轮组件套设在所述输出齿轮轴上，且一侧通过调整环进行轴向定位，另一侧通过螺栓将压板压装在所述蜗轮组件上实现定位。

优选地，在上述定日镜俯仰角传动装置中，所述减速装置为多级行星减速机构。

优选地，在上述定日镜俯仰角传动装置中，所述减速装置的箱体通过螺栓连接在所述下箱体组件上。

优选地，在上述定日镜俯仰角传动装置中，所述驱动电机通过电机的法兰连接在所述减速装置的箱体上。

优选地，在上述定日镜俯仰角传动装置中，所述蜗杆轴为硬齿面渐开线圆柱蜗杆；

所述输出齿轮轴为硬齿面输出齿轮轴；

所述输出齿轮为硬齿面输出齿轮。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的定日镜俯仰角传动装置，驱动电机将动力传递给减速装置，并通过减速装置实现较大速比的减速后，传递给蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构进行第二次大减速比减速，并且蜗轮蜗杆机构具有可逆向自锁的功能。蜗轮蜗杆机构的动力传递给输出齿轮轴，输出齿轮轴将动力传递给输出齿轮，输出齿轮带动输出轴旋转，通过输出法兰将动力传出。

由上可见，本实用新型的输出级为平行级齿轮副（即输出齿轮轴和输出齿轮）。该齿轮副输出转速特别低，齿轮发热膨胀量微小可忽略不计，通过磨齿将齿轮副侧隙控制在数十微米级别，从而使整个传动装置的回差得到控制同时具有较高的机械效率。本实用新型避免了由于蜗轮蜗杆副作为输出级带来的体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度的问题。

在本实用新型另一技术方案中，还包括设置于所述箱体上，且套设于所述输出轴的滚动轴承外侧的偏心机构。利用渐开线圆柱齿轮啮合具有可分离性的特点，通过转动该偏心机构，能够调整输出轴与输出齿轮轴之间的轴间距，继而调整输出级硬齿面齿轮副的微侧隙和正常啮合。与结构复杂的蜗轮消隙机构相比，提高了系统的效率，与结构简单的弹簧类蜗轮消隙机构相比，不会产生疲劳失效，耐用性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的定日镜俯仰角传动装置的结构示意图；

图2为图1沿A-A线的剖视图。

其中，1a为下箱体组件，1b为上箱体组件，2为驱动电机，3为减速装置，4为滚动轴承，5为蜗杆轴，6为蜗轮组件，7为输出齿轮轴，8为输出齿轮，9为输出轴，10为滚动轴承，11为偏心机构，12为输出法兰，13为滚动轴承，14为调整环，15为压板，16为螺栓。

具体实施方式

本实用新型公开了一种定日镜俯仰角传动装置，以避免由于蜗轮蜗杆副作为输出级带来的体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度的问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的定日镜俯仰角传动装置的结构示意图；图2为图1沿A-A线的剖视图。

本实用新型实施例提供的定日镜俯仰角传动装置，包括箱体、驱动电机2、减速装置3、蜗轮蜗杆机构、输出齿轮轴7、输出轴9。

其中，箱体包括装配在一起的下箱体组件1a和上箱体组件1b，下箱体组件1a和上箱体组件1b可通过螺栓进行紧固。下箱体组件1a和上箱体组件1b的结构和壁厚均经过严格的分析计算和优化，在满足强度和刚度要求前提下使得质量和体积最小。

蜗轮蜗杆机构设置于箱体内，蜗轮蜗杆机构的蜗轮组件6上同轴连接有输出齿轮轴7。其中，蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴5通过滚动轴承4支撑在下箱体组件1a上。

驱动电机2通过减速装置3与所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴5相连，输出轴9支撑于箱体上（输出轴9具体可通过滚动轴承10支撑于箱体上），输出轴9的两端均设有位于箱体外部的输出法兰12，输出法兰12是定日镜俯仰角传动装置的最终动力输出部件。输出轴9设有与输出齿轮轴7的齿轮啮合的输出齿轮8（输出齿轮8可通过螺栓和销子连接在输出轴9上），且输出齿轮8的直径大于输出齿轮轴7的齿轮的直径。

本实用新型提供的定日镜俯仰角传动装置，驱动电机2将动力传递给减速装置3，并通过减速装置3实现较大速比的减速后，传递给蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构进行第二次大减速比减速，并且蜗轮蜗杆机构具有可逆向自锁的功能。蜗轮蜗杆机构的动力传递给输出齿轮轴7，输出齿轮轴7将动力传递给输出齿轮8，输出齿轮8带动输出轴9旋转，通过输出法兰12将动力传出。

由上可见，本实用新型的输出级为平行级齿轮副（即输出齿轮轴7和输出齿轮8）。该齿轮副输出转速特别低，齿轮发热膨胀量微小可忽略不计，通过磨齿将齿轮副侧隙控制在数十微米级别，从而使整个传动装置的回差得到控制同时具有较高的机械效率。本实用新型避免了由于蜗轮蜗杆副作为输出级带来的体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度的问题。

为了进一步优化上述技术方案，本实用新型还可包括设置于箱体上，且套设于输出轴9的滚动轴承10外侧的偏心机构11。偏心机构11可为现有技术中的任意材质制成的外圈和内圈为偏心的偏心机构。

本实用新型利用渐开线圆柱齿轮啮合具有可分离性的特点，通过转动该偏心机构11，能够调整输出轴9与输出齿轮轴7之间的轴间距，继而调整输出级硬齿轮副的微侧隙和正常啮合。与结构复杂的蜗轮消隙机构相比，提高了系统的效率，与结构简单的弹簧类蜗轮消隙机构相比，不会产生疲劳失效，耐用性高。

由于塔式太阳能热发电定日镜俯仰角传动装置的俯仰角只有90°，也就是输出齿轮8参与工作的部分只有90°，所以将输出齿轮8做成扇形结构，能够最大程度地节约空间和成本，也可根据需要改变扇形的角度来增大和缩小运转角度。

进一步地，输出轴9和输出法兰12通过花键连接。相应地，可将输出轴9两端设置有外花键，通过该外花键将动力传给有内花键的输出法兰12。

在本实用新型一具体实施例中，蜗轮组件6套设在输出齿轮轴7上，且一侧通过调整环14进行轴向定位，另一侧通过螺栓16将压板15压装在蜗轮组件6上实现定位。即蜗轮组件6在输出齿轮轴7上的轴向定位通过调整环14的厚薄来进行调节。

在本实用新型一具体实施例中，减速装置3为多级行星减速机构。多级行星减速机构的最后一级行星架通过花键将动力输出给蜗杆轴5，该蜗杆轴5与蜗轮组件6组成大减速比，可逆向自锁的蜗轮蜗杆副。

减速装置3的箱体通过螺栓连接在下箱体组件1a上，驱动电机2通过电机的法兰连接在减速装置3的箱体上。蜗杆轴5为硬齿面渐开线圆柱蜗杆，输出齿轮轴7为硬齿面输出齿轮轴，输出齿轮8为硬齿面输出齿轮。蜗杆轴5和输出齿轮轴7上的齿轮副均采用了硬齿面，具有很好的耐磨性和很长的使用寿命。输出级采用了高承载能力的硬齿面技术实现了整个传动装置的小体积。

本实用新型中的部件包括多级行星减速机构、硬齿面渐开线蜗轮蜗杆副和微侧隙硬齿面平行级齿轮副都是成熟的技术，零件制造难度低，产品使用维护成本低，耐磨性好，使用寿命长，并且采用硬齿面技术减小了产品的体积，节约了成本。

本实用新型的输出级为微侧隙硬齿面平行级齿轮副，其通过偏心套（即偏心机构11）调整可达到极小的回差要求比采用蜗轮蜗杆调隙副成本低、效率高，并且输出齿轮为硬齿面比后者蜗轮输出耐磨性更好，使用寿命更长。

本实用新型选用的渐开线圆柱蜗杆比选用环面二包络蜗杆成本低，而且输出级为硬齿面齿轮副，可以减小整个装置的体积同时硬齿面比后者的蜗轮输出耐磨性更好，使用寿命更长。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种定日镜俯仰角传动装置，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体包括装配在一起的下箱体组件（1a）和上箱体组件（1b）；

设置于所述箱体内的蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮组件（6）上同轴连接有输出齿轮轴（7）；

驱动电机（2），所述驱动电机（2）通过减速装置（3）与所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴（5）相连；

支撑于所述箱体上的输出轴（9），所述输出轴（9）的两端均设有位于所述箱体外部的输出法兰（12），所述输出轴（9）设有与所述输出齿轮轴（7）的齿轮啮合的输出齿轮（8），且所述输出齿轮（8）的直径大于所述输出齿轮轴（7）的齿轮的直径。

2.如权利要求1所述的定日镜俯仰角传动装置，其特征在于，所述输出轴（9）通过滚动轴承（10）支撑于所述箱体上。

3.如权利要求2所述的定日镜俯仰角传动装置，其特征在于，还包括设置于所述箱体上，且套设于所述输出轴（9）的滚动轴承（10）外侧的偏心机构（11）。

4.如权利要求1所述的定日镜俯仰角传动装置，其特征在于，所述输出齿轮（8）为扇形结构。

5.如权利要求1所述的定日镜俯仰角传动装置，其特征在于，所述输出轴（9）和所述输出法兰（12）通过花键连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的定日镜俯仰角传动装置，其特征在于，所述蜗轮组件（6）套设在所述输出齿轮轴（7）上，且一侧通过调整环（14）进行轴向定位，另一侧通过螺栓（16）将压板（15）压装在所述蜗轮组件（6）上实现定位。

7.如权利要求1-5任一项所述的定日镜俯仰角传动装置，其特征在于，所述减速装置（3）为多级行星减速机构。

8.如权利要求7所述的定日镜俯仰角传动装置，其特征在于，所述减速装置（3）的箱体通过螺栓连接在所述下箱体组件（1a）上。

9.如权利要求8所述的定日镜俯仰角传动装置，其特征在于，所述驱动电机（2）通过电机的法兰连接在所述减速装置（3）的箱体上。

10.如权利要求1-5任一项所述的定日镜俯仰角传动装置，其特征在于，所述蜗杆轴（5）为硬齿面渐开线圆柱蜗杆；

所述输出齿轮轴（7）为硬齿面输出齿轮轴；

所述输出齿轮（8）为硬齿面输出齿轮。

Images