CN205479172U - 一种用于风力发电的行星齿轮变速器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于风力发电的行星齿轮变速器，包括至少一个中心轮、内齿圈和行星支架，行星支架中有多个行星齿轮，每个行星轮至少由一个径向滑动轴承支撑于行星轮轴上，其特征在于，每个径向滑动轴承至少含一片滑动工作面为合金滑动轴承材料的圆弧形瓦块，所述瓦块在周向形成空缺结构，圆弧形瓦块设置在行星轮轴或行星轮孔上，或者通过在行星轮轴或行星轮孔上覆层合金滑动轴承材料形成。其优点在于：由于瓦块在周向形成空缺结构，可以大大减小摩擦接触面，降低润滑油的温度。瓦块采用类椭圆形，承载能力比圆轴承有较大提高，且可降低油膜温升、提高抗磨损寿命。瓦块的合金滑动轴承材料为无铅合金，具有良好的摩擦相容性和顺应性。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于风电设备的行星齿轮变速器。
背景技术
在授权公开号的CN202182159U中国专利文献中描述了一种用于风电设备的行星齿轮变速器，其行星齿轮的径向支撑轴承为滑动轴承材料制成的套，该套或者作为内环固定在行星轮轴上，或者作为外环装配在行星齿轮的孔里面，其中从属的轴承外环或者轴承内环或者通过行星齿轮的孔形成或者通过行星轮轴形成。
径向滑动轴承利用工作时因轴颈相对于轴承中心位移而产生的周向收敛楔形间隙引起的楔形效应产生承载径向载荷的油膜动压力。
如上述专利文献所述的在滑动轴承的径向间隙内将布满一周360°的润滑油，但并非整周360°的润滑油膜都产生流体动压，通常产生有效流体动压的润滑油膜部分所对应的圆心角范围不超过140°，由于轴承和轴颈的相对旋转运动会引起分布在轴承径向间隙中的润滑油受到剪切摩擦，引起润滑油的温度升高，这种布置方式下整周360°范围内的润滑油都将受到剪切而产生摩擦热，会导致润滑油膜和瓦块温升增高且不利于更换。
其次，上述专利文献所述的套筒通常实施为等厚的圆柱筒，其承载模型为圆轴承模型。公知的是，有其它非圆形滑动轴承，比如椭圆轴承，其承载能力比圆轴承有较大提高。要实现非圆轴承需要将滑动轴承材料实施为非圆形式，如果将CN202182159U中国专利文献中的圆柱套筒改为非圆形式困难且不经济，使得进入轴承间隙的润滑油有限，且增加摩擦功耗，因而这种设置方式还不利于提高轴承承载能力的实施。
此外，滑动轴承在工作过程中由于转速过低或载荷过大等因素，难以避免会产生磨损。如上所述的设置方式在发生磨损后，其楔形间隙收敛度降低至低于圆轴承楔形间隙收敛度，导致承载性能降低，承载能力比设计时的圆轴承承载能力要低，承载能力降低将引起固体接触增多，使得磨损更容易发生。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对CN202182159U专利文献公开的技术方案存在的润滑油膜和瓦块温升增高，尤其是不利于提高轴承承载能力的改进等一系列问题，提供一种新的风力发电机行星齿轮变速器。
本实用新型的目的是这样实现的：一种风力发电机行星齿轮变速器，具有至少一个中心轮、内齿圈和行星支架，行星支架中有多个行星齿轮，每个行星轮至少由一个径向滑动轴承支撑于行星轮轴上，其特征在于，每个径向滑动轴承至少含一片滑动工作面为合金滑动轴承材料的圆弧形瓦块，所述瓦块在周向形成空缺结构，圆弧形瓦块设置在行星轮轴或行星轮孔上，或者通过在行星轮轴或行星轮孔上覆层合金滑动轴承材料形成。
在本实用新型中，至少一个设置于行星轮轴外表面上在与承受载荷方向垂直区域内的油分布槽，所述油分布槽通过行星轮轴上沿轴线方向延伸的油分布通道和与之连接的沿径向延伸的油分布通道与行星支架上的油分布通道相连通。
在本实用新型中，在周向形成空缺的各个瓦块组成一个径向滑动轴承。每个径向滑动轴承可以含一片圆心角α在200°~355°之间的圆弧形瓦块。所述的圆弧形瓦块的滑动工作面还可以为椭圆形。
在本实用新型中，每个径向滑动轴承含两片圆心角α在60°~160°之间的圆弧形瓦块。圆弧形瓦块安装后，形成的滑动工作面还可以为椭圆形。
在本实用新型中，所述的合金滑动轴承材料为无铅合金。
在本实用新型中，所述瓦块还可以构造为至少在由一端起向中部延伸的方向，其厚度逐渐增大。
在本实用新型中，每个行星轮可以由至少一个径向滑动轴承支撑于行星轮轴。
在本实用新型中，每个行星轮还可以由两个径向滑动轴承支撑于行星轮轴，两个径向滑动轴承排列在行星轮与行星轮轴之间的支撑面上，两个径向滑动轴承在圆周方向的对应点相位差为90°。
本实用新型的优点在于：由于本实用新型采用圆弧形瓦块形式的滑动轴承作为行星轮的支撑，瓦块在周向形成空缺结构，可以大大减小摩擦接触面，降低润滑油的温度。圆弧形瓦块可以实施为由一端起向中部延伸的方向，其厚度逐渐增大，滑动工作面构成为类椭圆形，承载能力比圆轴承有较大提高，且可以进一步降低油膜温升、并提高抗磨损寿命。所述合金滑动轴承材料为无铅合金，且具有良好的摩擦相容性和顺应性，作为滑动面的表层涂覆或电镀有磨合层。
附图说明
图1是本实用新型实施例的原理示意图。
图2是一种行星轮支撑部位实施方式的轴向断面示意图。
图3是一种行星轮支撑部位实施方式的径向断面示意图。
图4是图3中圆弧形瓦块的断面结构示意图。
图5是另一种行星轮支撑部位实施方式的径向断面示意图。
图6是图5中圆弧形瓦块的断面结构示意图。
图7是另一种行星轮支撑部位实施方式的轴向断面示意图。
图8是图7中B-B向的断面示意图。
图9是另一种行星轮支撑部分实施方式的轴向端面示意图。
图中：1、行星支架，2、行星轮轴，3、挡油环，4、行星轮，5、圆弧形瓦块，6、径向油膜间隙，7、油分布通道，8、径向油分布通道，9、油分布环，10、变速器箱体，11、轴向滑动轴承，12、间隙，13、虚线为采用等厚瓦块时的轮廓线，15、中心轮，16、内齿圈，17、油分布槽，18、油分布通道。
具体实施方式
附图非限制性的公开了本实用新型实施例的具体结构，下面结合附图对本实用新型做进一步的描述。
图1示出了行星齿轮变速器的行星级，包括变速器箱体10、中心轮15、内齿圈16和行星支架1，行星支架1中安装有多个行星轮轴2，多个行星齿轮4通过径向滑动轴承5可旋转的支撑于行星轮轴2上。
在图2中示出了第一实施方案的行星齿轮变速器在行星齿轮处的纵向截面。行星齿轮4通过径向滑动轴承可旋转的支撑于行星轮轴2上，径向滑动轴承包括两个设置于行星轮轴2上的圆弧形瓦块5，瓦块5的外表面和行星齿轮4的轴孔的内表面之间构成了径向滑动轴承油膜间隙6。在径向滑动轴承两端设有设置于行星齿轮4端部的挡油环3，挡油环3部分伸入到油膜间隙6中，通过增大润滑油从端部泄流的阻力促进油膜动压力更好的形成。
图3为与图2对应的变速器在行星齿轮处的横向截面。瓦块5端部之间的周向空缺和行星轮轴2的外表面、行星齿轮4轴孔的内表面构成间隙12，间隙12构成了存储和流通润滑油的空间，增加瓦块各表面润滑油的流动，带走更多热量，降低润滑油和瓦块的温升。
行星轮轴2上开有沿轴线方向的油分布通道7，油分布通道7连接行星支架1上的油分布通道18和行星轮轴2上的沿径向方向自中心向两侧外表面延伸的油分布通道8，油分布通道8终止于行星轮轴2外表面上的两个沿轴向分布的油分布槽17。来自行星支架1上油分布通道18的润滑油通过上述通道通过油分布槽17在轴向扩展并进入到轴承间隙6，实现对径向滑动轴承的有效润滑。
瓦块5常实施为等厚的圆弧形，示于图4。形成有效动压的润滑油膜所对应的圆心角一般在50°~140°之间，因此瓦块5的圆弧所对应的圆心角α一般在60°~160°范围内，本实施例中为140°，由两个瓦块5对称设置于行星轮轴2上构成径向滑动轴承的内环。
为提高径向滑动轴承的承载能力、进一步降低润滑油温升和提高瓦块5的抗磨损寿命，将瓦块5实施为至少在由一端起向中部延伸的方向，其厚度逐渐增大，图5示出了此时变速器在行星齿轮4处的横截面。
按照这种优选的瓦块结构，两个瓦块5在行星轮轴2的外表面上构成类椭圆形，图中的虚线13为采用等厚瓦块5时的参考圆，行星齿轮4顺时针旋转时，H1、H2分别表示位于下侧的瓦块5与行星齿轮4的轴孔内表面构成的润滑油膜入口和出口区的油膜厚度，H3、H4分别表示位于上侧的瓦块5与行星齿轮4的轴孔内表面构成的润滑油膜入口和出口区的油膜厚度。虚线13与行星齿轮4轴孔内表面组成的楔形间隙为等厚瓦块组成圆轴承的楔形间隙，对比可知，按照这种优选的瓦块5外表面和行星齿轮4轴孔内表面构成的楔形间隙收敛度大于等厚瓦块组成的圆轴承的楔形间隙收敛度。行星齿轮4逆时针旋转时，也可得到类似的相同效果。
将瓦块5构造为至少在由一端起向中部延伸的方向，其厚度逐渐增大，首先得到增大的楔形间隙收敛度和动压效应，较大幅度的提升轴承承载能力。
其次，按照这种优选的瓦块结构，润滑油膜入口区厚度增加，将更大流量的润滑油引入轴承间隙6，增加轴承的进油量、端泄流量，促进润滑油循环散热，进一步降低润滑油膜温升。
此外，按照这种优选的瓦块5的结构，瓦块5在发生磨损后其楔形间隙收敛度将逐渐向圆轴承楔形收敛度退化，在此过程中所述瓦块5组成的轴承承载能力一直高于圆轴承，即增加流体动压承载减少瓦块5外表面和行星齿轮4轴孔内表面的固体粗糙峰接触，减少可能发生的磨损，提高瓦块5的抗磨损寿命。
图6给出了将瓦块5构造为至少在由一端起向中部延伸的方向，其厚度逐渐增大的实施方法。O1和R1为瓦块5内表面圆心和半径，O2和R2为瓦块5外表面圆心和半径，通过将外表面圆心向瓦块5内表面一侧移动，得到由两侧端部起向中部延伸的方向，瓦块厚度逐渐增大的瓦块。
图7示出了第二实施方案瓦块施于行星轮孔的行星齿轮变速器在行星齿轮处的纵向截面。设置于行星齿轮4轴孔内表面左侧的两个瓦块5构成了支撑行星齿轮4的第一个径向滑动轴承，行星轮轴孔内表面右侧的两个瓦块5构成了支撑行星齿轮4的第二个径向滑动轴承，第一、第二径向滑动轴承在圆周方向间隔90°设置，以保证行星齿轮4始终通过瓦块5与行星轮轴2相对滑动，瓦块圆心角与第一实施方案相同。
瓦块施于行星齿轮上的内孔时，A-A处的横截面与图3所示类似，不同之处是将瓦块5施加在行星齿轮的内孔里，B-B处的横截面则为图8所示。为分别强制润滑第一、第二径向滑动轴承，在行星轮轴2上需设置两个从行星轮轴2中心开始向其外表面延伸的径向油分布通道8。
图9示出了一个圆弧形瓦块构成径向滑动轴承的行星齿轮变速器在行星齿轮处的横向截面。圆弧形瓦块5施加于行星轮轴2上，其圆心角α可以为240°，260°，280°或者320°，340°，行星轮轴2上的轴向油分布槽17只需在瓦块5形成的周向空缺12中部开出一个。
本实用新型所述瓦块可通过机械连接固定于行星轮轴上或者行星齿轮内孔上，也可通过在行星轮轴或行星齿轮内孔上覆层合金滑动轴承材料形成。
按照本实用新型的一种优选实施方式，所述合金滑动轴承材料为无铅合金，且具有良好的摩擦相容性和顺应性，作为滑动面的表层涂覆或电镀有磨合层。
为了实现径向滑动轴承的强制润滑，在变速器箱体10和行星支架1之间设置有油分布环9。所述油分布环9一端连接变速器箱体10上的供油通道，另一端连接行星支架1上的油分布通道18，通过设置于行星轮轴2上的油分布通道和油分布槽将来自变速器箱体10的润滑油引入到瓦块5的外表面和行星齿轮4的轴孔内表面之间的径向间隙，实现对径向滑动轴承的强制润滑。
本实用新型的使用不局限于这里所描述的实施实例。
Claims (9)
1.一种用于风力发电的行星齿轮变速器，包括至少一个中心轮、内齿圈和行星支架，行星支架中有多个行星齿轮，每个行星轮至少由一个径向滑动轴承支撑于行星轮轴上，其特征在于，每个径向滑动轴承至少含一片滑动工作面为合金滑动轴承材料的圆弧形瓦块，所述瓦块在周向形成空缺结构,圆弧形瓦块设置在行星轮轴或行星轮孔上，或者通过在行星轮轴或行星轮孔上覆层合金滑动轴承材料形成。
2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电的行星齿轮变速器，其特征在于，至少一个设置于行星轮轴外表面上在与承受载荷方向垂直区域内的油分布槽，所述油分布槽通过行星轮轴上沿轴线方向延伸的油分布通道和与之连接的沿径向延伸的油分布通道与行星支架上的油分布通道相连通。
3.根据权利要求1所述的一种用于风力发电的行星齿轮变速器，其特征在于，每个径向滑动轴承含一片圆心角α在200°~355°之间的圆弧形瓦块。
4.根据权利要求3所述的一种用于风力发电的行星齿轮变速器，其特征在于，所述的圆弧形瓦块的滑动工作面为椭圆形或圆形。
5.根据权利要求1所述的一种用于风力发电的行星齿轮变速器，其特征在于，每个径向滑动轴承含两片圆心角α在60°~160°之间的圆弧形瓦块。
6.根据权利要求4所述的一种用于风力发电的行星齿轮变速器，其特征在于，圆弧形瓦块安装后，形成的滑动工作面为类椭圆形或圆形。
7.根据权利要求1所述的一种用于风力发电的行星齿轮变速器，其特征在于，所述瓦块至少在由一端起向中部延伸的方向，其厚度逐渐增大。
8.根据权利要求1所述的一种用于风力发电的行星齿轮变速器，其特征在于，所述的合金滑动轴承材料为无铅合金。
9.根据权利要求2-8之一所述的一种用于风力发电的行星齿轮变速器，其特征在于，每个行星轮由两个径向滑动轴承支撑于行星轮轴，两个径向滑动轴承排列在行星轮与行星轮轴之间的支撑面上，两个径向滑动轴承在圆周方向的对应点相位差为90°。
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