CN208935333U - 一种主轴内置半直驱风力发电用主传动齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种主轴内置半直驱风力发电用主传动齿轮箱，其特征在于，齿轮箱与主轴采用集成结构，主轴内置在齿轮箱内，主轴轴承内环固定在主轴上，主轴轴承外环固定主箱体上，主轴轴承采用油润滑并设有用于强制润滑的润滑油喷点；二级行星传动机构的二级太阳轮与输出轴采用分体式结构，两者中间通过花键套连接在一起，花键套通过轴承和轴承座支撑在后箱体上。采用本实用新型齿轮箱结构的风机机组具有轴向尺寸减小，结构更紧凑，重量更轻等优点，强制润滑提高了轴承的寿命和可靠性；同时解决了轴向力对电机冲击的影响，提高了齿轮箱的承载能力和传动平稳性。本实用新型齿轮箱具有独立的密封腔体，不需要额外设计密封工装进行型式试验和出厂试验。

Description

一种主轴内置半直驱风力发电用主传动齿轮箱

技术领域

本实用新型涉及风力发电机的传动技术领域，具体而言，尤其涉及一种主轴内置半直驱风力发电用主传动齿轮箱，特别适用于主轴内置、齿轮箱与发电机集成式风力发电机组。

背景技术

风电主齿轮箱是风电机组的核心零部件，是风电机组传动链的最重要组成部分，其主要功能是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，即将输入端(叶轮)的低转速高扭矩动力，通过齿轮箱的增速减扭矩作用，转化成与发电机相匹配的高转速低扭矩动力。

风电主齿轮箱按照与主轴和发电机的不同集成形式，其结构主要可以分为两种：第一种为独立式结构，齿轮箱与主轴和电机相对独立，齿轮箱受载复杂，齿轮箱的可靠性差，且采用此结构齿轮箱的风电机组传动链长，机舱重量和尺寸大，主轴轴承采用脂润滑，主轴轴承可靠性差；第二种为半集成式结构，齿轮箱与主轴集成在一起或与发电机集成在一起，其中最典型的是齿轮箱和电机集成设计，齿轮箱二级太阳轮与输出轴为整体结构，直接与发电机的联轴器连接，容易对电机造成冲击，齿轮箱二级行星机构采用直齿轮，其承载能力和传动平稳性相对较低，且齿轮箱不是独立的密封腔体，齿轮箱需要额外设计密封工装进行型式试验和出厂试验。

实用新型内容

根据上述提出主轴外置，主轴轴承采用脂润滑可靠性差，太阳轮与输出轴为整体结构容易对电机造成冲击等的技术问题，而提供一种主轴内置半直驱风力发电用主传动齿轮箱。本实用新型主要采用齿轮箱与电机集成设计，采用此齿轮箱结构的风机机组轴向尺寸减小，结构更紧凑，重量更轻。主轴轴承在齿轮箱内部，采用润滑油强制润滑，提高了轴承的寿命和可靠性。齿轮箱二级太阳轮与输出轴采用分体式设计，解决了轴向力对电机冲击的影响。齿轮箱二级行星采用斜齿轮，提高了齿轮箱的承载能力和传动平稳性。齿轮箱设计成独立的密封腔体，不需要额外设计密封工装进行型式试验和出厂试验。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种主轴内置半直驱风力发电用主传动齿轮箱，主要由主轴、主箱体、中箱体、一级行星传动机构、二级行星传动机构、后箱体、输出轴和润滑冷却系统组成，其中，所述主箱体、所述中箱体和所述后箱体构成所述齿轮箱的外壳，所述一级行星传动机构和所述二级行星传动机构依次与所述主轴相连构成所述齿轮箱的传动机构，所述主轴与风机轮毂固定在一起，所述齿轮箱通过所述主箱体固定在主机机架上，所述输出轴通过锁紧盘直接与电机连接；

其特征在于，

所述齿轮箱与所述主轴采用集成结构，所述主轴内置在所述齿轮箱内，主轴轴承内环固定在所述主轴上，所述主轴轴承外环固定所述主箱体上，所述主轴轴承采用油润滑并设有用于强制润滑的润滑油喷点；

所述二级行星传动机构的二级太阳轮与所述输出轴采用分体式结构，两者中间通过花键套连接在一起，所述花键套通过轴承和轴承座支撑在所述后箱体上。

进一步地，所述二级行星机构采用斜齿轮传动。

进一步地，所述齿轮箱具有独立的密封腔体，具体为，依次由固定在所述主轴前端的密封管组件和前端盖、套设在所述主轴上且固定于所述主箱体前端的主箱体密封端盖组件、所述主箱体、所述一级行星机构的一级齿圈、所述中箱体、所述二级行星机构的二级齿圈、所述二级太阳轮、所述花键套和所述轴承座以及所述后箱体、后盖组件和所述输出轴组成独立的密封腔体。

进一步地，所述齿轮箱内部的所有轴承和齿轮啮合的部位均设有用于强制润滑的润滑油喷点。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的齿轮箱与主轴和电机集成设计，采用此齿轮箱结构的风机机组轴向尺寸减小，结构更紧凑，重量更轻；

2、本实用新型的主轴内置，主轴轴承在齿轮箱内部，轴承由润滑油强制润滑，提高了轴承的寿命和可靠性；

3、本实用新型的齿轮箱二级行星采用斜齿轮，齿轮箱承载能力和传动平稳性更好；

4、本实用新型的齿轮箱二级太阳轮与输出轴采用分体式设计，便于更换，且发电机只承受输出轴的扭矩，解决了轴向力对电机冲击的影响；

5、本实用新型的齿轮箱结构相对独立，具有独立的密封腔体，不需要额外设计密封工装进行型式试验或出厂试验。

综上，应用本实用新型的技术方案有效解决了现有技术中的诸多缺陷，在风力发电机组向大型化发展的过程中，主轴内置半直驱机组技术是一种发展趋势，且具有广阔市场前景。基于上述理由本实用新型可在风电发电等领域广泛推广。

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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型齿轮箱的剖视图。

图2为本实用新型齿轮箱外部润滑系统的示意图。

图3为本实用新型主轴轴承润滑示意图。

图中：1.密封管组件；2.前端盖；3.主轴；4.主箱体密封端盖组件；5.主箱体；6.主轴轴承；7.一级行星架；8.一级行星轮；9.一级齿圈；10.一级太阳轮；11.中箱体；12.二级行星架；13.二级行星轮；14.二级齿圈；15.二级太阳轮；16.花键套；17.后箱体；18.轴承座；19.后盖组件；20.输出轴；21.润滑冷却系统；22、润滑油喷点。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

如图1、图2所示，本实用新型提供了一种主轴内置半直驱风力发电用主传动齿轮箱，主要由主轴3、主箱体5、中箱体11、一级行星传动机构、二级行星传动机构、后箱体17、输出轴20和润滑冷却系统21组成，所述一级行星传动机构包括一级行星架7、一级行星轮8、一级齿圈9和一级太阳轮10；所述二级行星传动机构包括二级行星架12、二级行星轮13、二级齿圈14和二级太阳轮15。

其中，所述主箱体5、所述中箱体11和所述后箱体17构成所述齿轮箱的外壳，所述一级行星传动机构和所述二级行星传动机构依次与所述主轴3相连构成所述齿轮箱的传动机构，所述主轴3与风机轮毂通过螺栓固定在一起，所述齿轮箱通过所述主箱体5固定在主机机架上，所述输出轴20通过锁紧盘直接与电机连接。

所述齿轮箱与所述主轴3采用集成结构，所述主轴3内置在所述齿轮箱内，主轴轴承6内环固定在所述主轴3上，所述主轴轴承6外环固定所述主箱体5上，所述主轴轴承6采用油润滑并设有用于强制润滑的润滑油喷点22(如图3所示)，轴承由润滑油强制润滑，提高了轴承的寿命和可靠性。

所述二级行星机构采用斜齿轮传动，齿轮箱承载能力和传动平稳性更好。所述二级行星传动机构的二级太阳轮15与所述输出轴20采用分体式结构，两者中间通过花键套16连接在一起，所述花键套16通过轴承和轴承座18支撑在所述后箱体17上。所述二级太阳轮15轴向力传递到所述花键套16并最终传递到齿轮箱箱体上，发电机只承受输出轴20的扭矩，解决了轴向力对电机冲击的影响。

所述齿轮箱具有独立的密封腔体，不需要额外设计密封工装进行型式试验或出厂试验。具体为，依次由固定在所述主轴3前端的密封管组件1和前端盖2、套设在所述主轴3上且固定于所述主箱体5前端的主箱体密封端盖组件4、所述主箱体5、所述一级行星机构的一级齿圈9、所述中箱体11、所述二级行星机构的二级齿圈14、所述二级太阳轮15、所述花键套16和所述轴承座18以及所述后箱体17、后盖组件19和所述输出轴20组成独立的密封腔体。

所述齿轮箱的动力传递路线如下：

轮毂(叶片)→主轴3→一级行星架7→一级行星轮8→一级太阳轮10→二级行星架12→二级行星轮13→二级太阳轮15→花键套16→输出轴20，所述主轴3与所述一级行星架7采用过盈连接，所述一级太阳轮10与所述二级行星架12、所述二级太阳轮15与所述输出轴20通过花键套16采用花键连接，所述齿轮箱内部所有轴承和齿轮啮合部位都有润滑油喷点进行强制润滑。

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 (4)

1.一种主轴内置半直驱风力发电用主传动齿轮箱，主要由主轴(3)、主箱体(5)、中箱体(11)、一级行星传动机构、二级行星传动机构、后箱体(17)、输出轴(20)和润滑冷却系统(21)组成，其中，所述主箱体(5)、所述中箱体(11)和所述后箱体(17)构成所述齿轮箱的外壳，所述一级行星传动机构和所述二级行星传动机构依次与所述主轴(3)相连构成所述齿轮箱的传动机构，所述主轴(3)与风机轮毂固定在一起，所述齿轮箱通过所述主箱体(5)固定在主机机架上，所述输出轴(20)通过锁紧盘直接与电机连接；

其特征在于，

所述齿轮箱与所述主轴(3)采用集成结构，所述主轴(3)内置在所述齿轮箱内，主轴轴承(6)内环固定在所述主轴(3)上，所述主轴轴承(6)外环固定所述主箱体(5)上，所述主轴轴承(6)采用油润滑并设有用于强制润滑的润滑油喷点(22)；

所述二级行星传动机构的二级太阳轮(15)与所述输出轴(20)采用分体式结构，两者中间通过花键套(16)连接在一起，所述花键套(16)通过轴承和轴承座(18)支撑在所述后箱体(17)上。

2.根据权利要求1所述的主轴内置半直驱风力发电用主传动齿轮箱，其特征在于，所述二级行星机构采用斜齿轮传动。

3.根据权利要求1或2所述的主轴内置半直驱风力发电用主传动齿轮箱，其特征在于，所述齿轮箱具有独立的密封腔体，具体为，依次由固定在所述主轴(3)前端的密封管组件(1)和前端盖(2)、套设在所述主轴(3)上且固定于所述主箱体(5)前端的主箱体密封端盖组件(4)、所述主箱体(5)、所述一级行星机构的一级齿圈(9)、所述中箱体(11)、所述二级行星机构的二级齿圈(14)、所述二级太阳轮(15)、所述花键套(16)和所述轴承座(18)以及所述后箱体(17)、后盖组件(19)和所述输出轴(20)组成独立的密封腔体。

4.根据权利要求3所述的主轴内置半直驱风力发电用主传动齿轮箱，其特征在于，所述齿轮箱内部的所有轴承和齿轮啮合的部位均设有用于强制润滑的润滑油喷点。