CN203272628U - 用于大功率风力发电机的增速齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于大功率风力发电机的增速齿轮箱，包括箱体、行星轮系、管轴、输出齿轮系、盘车和润滑系统，其中：行星轮系包括第一和第二行星轮系；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、扭力臂、后箱体和含有上箱盖和下箱盖的后箱盖；前箱体、第一内齿圈、扭力臂、第二内齿圈、后箱体和后箱盖依序固定连接；盘车系统安装在内花键轴上，包括盘车大齿轮、盘车小齿轮、盘车齿轮轴、离合器、减速箱、盘车电机；箱体、行星架以及行星轮轴上设有通往各轴承安装点的润滑油道，机械泵与电动泵并联在齿轮箱的润滑系统中，其输出端通过油路分配器与各润滑油道连接。

Description

用于大功率风力发电机的增速齿轮箱

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1.5兆瓦及2兆瓦风力发电机用齿轮箱已经批量生产并应用于风电场发电，3兆瓦风机齿轮箱也已小批量应用。大功率的风机齿轮箱由于需要获得更大的风力，架设高度一般都在几十米，甚至超过百米，风机齿轮箱使用工况更加恶劣。现有技术中较为常用的一级行星轮系与两级平行轴增速级组合的方式承载能力很难达到要求。随着风机齿轮箱功率的增大，盘动输出轴的力矩也在增大， 传统的盘动方式已经不能满足大功率风机齿轮箱的盘动需求。如何提升齿轮箱的载荷能力，更新齿轮箱的盘动方式及润滑方式是业内人士需要考虑和完善的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对大功率风力发电增速齿轮箱的载荷要求、润滑要求、及增速箱盘动等问题，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：一种用于大功率风力发电机的增速齿轮箱，包括箱体、行星轮系、管轴、输出齿轮系、盘车系统和润滑系统，其特征在于：

箱体包括前箱体、扭力臂、后箱体以及由上箱盖和下箱盖组成的后箱盖，前箱体和扭力臂之间设有第一级内齿圈，扭力臂和后箱体之间设有第二级内齿圈；前箱体、第一级内齿圈、扭力臂、第二级内齿圈和后箱体依序固定连接，上箱盖和下箱盖通过定位销和螺栓与后箱体紧密连成一体，上箱盖和下箱盖的结合部位经过管轴的中心；

行星轮系包括第一行星轮系和第二行星轮系，第一级行星轮系包括输入行星架、第一级行星轮轴、第一级行星轮、第一级内齿圈以及第一级太阳轮轴；第二级行星轮系包括第二级行星架、第二级行星轮轴、第二级行星轮、第二级内齿圈以及第二级太阳轮轴；

输入行星架通过轴承支撑于前箱体和扭力臂之间，其输入端穿过前箱体；第二级行星架通过轴承支撑于扭力臂和后箱体之间；第一级太阳轮轴、第二级太阳轮轴和内花键轴依次浮动套接于管轴上，管轴与后箱盖的结合部设有透盖，管轴通过轴承支撑于输入行星架和后箱盖；输出齿轮轴和内花键轴分别通过轴承支撑于后箱体与后箱盖之间；

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；

第一级太阳轮轴通过花键与第二行星架连接，第二级太阳轮轴通过花键与内花键轴连接，内花键轴上的大齿轮与输出齿轮轴上的齿轮啮合；

盘车系统安装在内花键轴上，包括盘车大齿轮、盘车小齿轮、盘车齿轮轴、离合器、减速箱、盘车电机，其中，盘车电机与减速箱输入端连接，减速机输出端通过离合器与盘车齿轮轴连接，盘车小齿轮固定安装在盘车齿轮轴上，盘车小齿轮与盘车大齿轮啮合，盘车大齿轮固定在内花键轴端部；

所述的润滑系统包括油路分配器和通往各个轴承的润滑油道。

在本实用新型中：输入行星架采用圆锥滚子轴承支撑于前箱体和扭力臂，输入行星架上设置了均匀分布的四个第一行星轮轴，第一级行星轮通过两个同轴排列的轴承安装在对应的第一级行星轮轴上；第二级行星架采用圆锥轴承支撑于扭力臂和后箱体，第二级行星架上设置了均匀分布的三个第二级行星轮轴，第二级行星轮通过两个同轴排列的圆柱滚子轴承安装在第二级行星轮轴上。

在本实用新型中： 主轴连接法兰集成在输入行星架端部。

在本实用新型中：润滑系统中设有并联的一个机械泵和两个电动泵；机械泵和电动泵的输出端均通过油路分配器与各润滑油道连接，所述箱体的各组成部分中，以及第一级第二级行星轮系中的各行星架和各行星轮轴上分别设有通往各个润滑点的润滑油道；润滑系统中还配置了由三个并联的水循环热交换器组成的冷却系统。

本实用新型的优点在于：

齿轮箱采用二级行星轮系加一级平行输出齿轮系的结构，与传统结构相比较，输入行星架、第二行星架采用圆锥滚子轴承，既增加了承载能力，又减少了安装空间；

将主轴连接法兰集成在输入行星架上，减轻了整个齿轮箱的重量，便利了主机的装配；

润滑系统中采用机械泵和三个电机泵并联，通过油路分配器连接到各个润滑油道上，对各个润滑点进行强制润滑；并联的三个电机泵和机械泵提供了充足的润滑油量，保证在其中一个电机泵突然出现故障的情况下，也能够维持风机齿轮箱运行，大大提高了齿轮箱的可靠性，降低了维护次数；

风机齿轮箱上配有盘车系统，便于大功率风机在安装及拆卸时盘动叶片；盘车电机通过离合器实现和齿轮箱的连接，在不需要盘车功能时盘车电机及减速箱和齿轮箱脱开，避免盘车电机和减速箱一直处于运行状态中，提高了盘车电机和减速箱的使用寿命。

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的右视图。

图3是图1的俯视图。

图中，1、前箱体，2、输入行星架，3、第一级内齿圈，4、扭力臂，5、第二级行星架，6、第二级内齿圈，7、后箱体，8、大齿轮，9、内花键轴，10、上箱盖，11下箱盖，12、轴承，13、第一级行星轮， 14、第一级行星轮轴，15、第一级太阳轮轴，16、圆柱滚子轴承，17、第二级行星轮， 18、第二级行星轮轴，19、第二级太阳轮轴， 20、输出齿轮轴，21、透盖， 22、盘车大齿轮，23、盘车小齿轮，24、盘车齿轮轴，25、离合器，26、减速箱，27、盘车电机，28、电机泵，29、水循环热交换器，30、机械泵，31、管轴。

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可见，本实用新型包括箱体、行星轮系、管轴、输出齿轮系、盘车系统和润滑系统，其中：

箱体包括前箱体1、扭力臂4、后箱体7以及由上箱盖10和下箱盖11组成的后箱盖，前箱体1和扭力臂4之间设有第一级内齿圈3，扭力臂4和后箱体7之间设有第二级内齿圈6；前箱体1、第一级内齿圈3、扭力臂4、第二级内齿圈6和后箱体7依序固定连接，上箱盖10和下箱盖11通过定位销和螺栓与后箱体7紧密连成一体，上箱盖10和下箱盖11的结合部位经过管轴31的中心。

行星轮系包括第一行星轮系和第二行星轮系，第一级行星轮系包括输入行星架2、第一级行星轮轴14、第一级行星轮13、第一级内齿圈3以及第一级太阳轮轴15；第二级行星轮系包括第二级行星架5、第二级行星轮轴18、第二级行星轮17、第二级内齿圈6以及第二级太阳轮轴19。

输入行星架2通过轴承支撑于前箱体1和扭力臂4之间，其输入端穿过前箱体1；第二级行星架5通过轴承支撑于扭力臂4和后箱体7间；第一级太阳轮轴15、第二级太阳轮轴19和内花键轴9依次浮动套接于管轴31上，管轴31与后箱盖的结合部设有透盖21，管轴31通过轴承支撑于输入行星架2和后箱盖；输出齿轮轴20和内花键轴9分别通过轴承支撑于后箱体7与后箱盖之间。

输出齿轮系包括大齿轮8、输出齿轮轴20以及内花键轴9，大齿轮8固定在内花键轴9上。

第一级太阳轮轴15通过花键与第二行星架5连接，第二级太阳轮轴19通过花键与内花键轴9连接，内花键轴9上的大齿轮8与输出齿轮轴20上的齿轮啮合。

具体实施时，输入行星架2采用圆锥滚子轴承支撑于前箱体1和扭力臂4，输入行星架2上设置了均匀分布的四个第一行星轮轴14，第一级行星轮13通过两个同轴排列的轴承12安装在对应的第一级行星轮轴14上；第二级行星架5采用圆锥轴承支撑于扭力臂4和后箱体7，第二级行星架5上设置了均匀分布的三个第二级行星轮轴18，第二级行星轮17通过两个同轴排列的圆柱滚子轴承16安装在第二级行星轮轴18上。主轴连接法兰集成在输入行星架2端部。

具体实施时，本实用新型的润滑系统应该包括油路分配器和通往各个轴承的润滑油道。

由图1结合图2可见，盘车系统安装在内花键轴9上，包括盘车大齿轮22、盘车小齿轮23、盘车齿轮轴24、离合器25、减速箱26、盘车电机27，其中，盘车电机27与减速箱26输入端连接，减速机26输出端通过离合器25与盘车齿轮轴24连接，盘车小齿轮23固定安装在盘车齿轮轴27上，盘车小齿轮27与盘车大齿轮22啮合，盘车大齿轮22固定在内花键轴9端部。

由图3可见，润滑系统中设有并联的一个机械泵30和三个电动泵28；机械泵30和电动泵28的输出端均通过油路分配器与各润滑油道连接，润滑系统中还配置了由三个并联的水循环热交换器29组成的冷却系统。

具体实施时，所述箱体的各组成部分中，以及第一级第二级行星轮系中的各行星架和各行星轮轴上分别设有通往各个润滑点的润滑油道。

实际使用时，齿轮箱通过前箱体1与机舱之间固定连接。风力形成的动能由输入行星架2输入，使第一行星轮13围绕第一太阳轮轴15转动，由于第一行星轮13同时与第一内齿圈3和第一太阳轮轴15啮合，使第一太阳轮轴15产生自转，并带动第二行星架5同步转动；第二行星架5使第二行星轮17围绕第二太阳轮轴19转动，由于第二行星轮17同时与第二内齿圈6和第二太阳轮轴19啮合，使第二太阳轮轴19产生自转，并带动花键轴9和大齿轮8同步转动；然后通过输出齿轮轴20高速转动，最后由输出齿轮轴20带动发电机发电。

需要盘动增速齿轮箱时，将离合器25结合，盘车电机27通过连接在增速齿轮箱上的盘车齿轮轴24带动盘车小齿轮23，由盘车小齿轮23驱动盘车大齿轮22，使整个轴系转动。不需要盘动增速齿轮箱时，将离合器25脱开时，减速箱26与盘车齿轮轴24脱离，盘车电机27不能驱动盘车齿轮轴24。

Claims (4)

1.一种用于大功率风力发电机的增速齿轮箱，包括箱体、行星轮系、管轴、输出齿轮系、盘车系统和润滑系统，其特征在于：

箱体包括前箱体、扭力臂、后箱体以及由上箱盖和下箱盖组成的后箱盖，前箱体和扭力臂之间设有第一级内齿圈，扭力臂和后箱体之间设有第二级内齿圈；前箱体、第一级内齿圈、扭力臂、第二级内齿圈和后箱体依序固定连接，上箱盖和下箱盖通过定位销和螺栓与后箱体紧密连成一体，上箱盖和下箱盖的结合部位经过管轴的中心；

行星轮系包括第一行星轮系和第二行星轮系，第一级行星轮系包括输入行星架、第一级行星轮轴、第一级行星轮、第一级内齿圈以及第一级太阳轮轴；第二级行星轮系包括第二级行星架、第二级行星轮轴、第二级行星轮、第二级内齿圈以及第二级太阳轮轴；

输入行星架通过轴承支撑于前箱体和扭力臂之间，其输入端穿过前箱体；第二级行星架通过轴承支撑于扭力臂和后箱体之间；第一级太阳轮轴、第二级太阳轮轴和内花键轴依次浮动套接于管轴上，管轴与后箱盖的结合部设有透盖，管轴通过轴承支撑于输入行星架和后箱盖；输出齿轮轴和内花键轴分别通过轴承支撑于后箱体与后箱盖之间；

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；

第一级太阳轮轴通过花键与第二行星架连接，第二级太阳轮轴通过花键与内花键轴连接，内花键轴上的大齿轮与输出齿轮轴上的齿轮啮合；

盘车系统安装在内花键轴上，包括盘车大齿轮、盘车小齿轮、盘车齿轮轴、离合器、减速箱、盘车电机，其中，盘车电机与减速箱输入端连接，减速机输出端通过离合器与盘车齿轮轴连接，盘车小齿轮固定安装在盘车齿轮轴上，盘车小齿轮与盘车大齿轮啮合，盘车大齿轮固定在内花键轴端部；

所述的润滑系统包括油路分配器和通往各个轴承的润滑油道。

2.根据权利要求1所述的用于大功率风力发电机的增速齿轮箱，其特征在于，输入行星架采用圆锥滚子轴承支撑于前箱体和扭力臂，输入行星架上设置了均匀分布的四个第一行星轮轴，第一级行星轮通过两个同轴排列的轴承安装在对应的第一级行星轮轴上；第二级行星架采用圆锥轴承支撑于扭力臂和后箱体，第二级行星架上设置了均匀分布的三个第二级行星轮轴，第二级行星轮通过两个同轴排列的圆柱滚子轴承安装在第二级行星轮轴上。

3.根据权利要求1所述的用于大功率风力发电机的增速齿轮箱，其特征在于， 主轴连接法兰集成在输入行星架端部。

4.根据权利要求1~3之一所述的用于大功率风力发电机的增速齿轮箱，其特征在于，润滑系统中设有并联的一个机械泵和三个电动泵；机械泵和电动泵的输出端均通过油路分配器与各润滑油道连接，所述箱体的各组成部分中，以及第一级第二级行星轮系中的各行星架和各行星轮轴上分别设有通往各个润滑点的润滑油道；润滑系统中还配置了由三个并联的水循环热交换器组成的冷却系统。

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