CN217762020U - 一种全退型大兆瓦风电齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全退型大兆瓦风电齿轮箱，包括输入法兰、风轮锁定法兰、主轴承、中箱体、一级行星总成、箱体、二级行星总成和后端盖，所述一级行星总成的内齿圈采用外置结构，所述风轮锁定法兰、主轴承的外圈、中箱体、一级行星总成的内齿圈和箱体由前至后依次设置，并通过长螺柱串联紧固在一起，所述输入法兰设于主轴承的前端，并位于风轮锁定法兰的内侧，其与主轴承采用止口配合，所述一级行星总成的行星架与输入法兰连接，所述二级行星总成的行星架与一级行星总成传动连接，其内齿圈采用外置结构，且其内齿圈前后两端分别与箱体和后端盖连接。本实用新型相比传统齿轮箱的外径大大缩小，有效降低齿轮箱重量、降低成本，便于运输。

Description

一种全退型大兆瓦风电齿轮箱

技术领域

本实用新型涉及风电齿轮箱的技术领域，尤其是指一种全退型大兆瓦风电齿轮箱。

背景技术

风电齿轮箱是风机传动链最关键部分，而主轴承是风电齿轮箱的关键核心部分，主轴承的外径与布置情况决定了齿轮箱径向尺寸的大小，而一般情况下齿轮箱径向尺寸越大齿轮箱就越重，成本越多，扭矩密度越小，在风电市场上的竞争力也就越小。

传统半直驱风电齿轮箱的结构如图1所示，序号01是一级行星总成部分，序号02是风轮锁紧法兰，序号03是主轴承，序号04是箱体总成，其中一级行星总成的行星轮在主轴承的正下方，主轴承的内径需要比行星轮所在位置的外径大，齿轮箱的外径是由主轴承的外径决定的，这种传统的布置方式通常齿轮箱的外径做的要比主轴承的外径要大，对齿轮箱降本、运输都会造成不利的影响。

目前，风电行业竞争异常激烈，一方面要从零部件类似轴承国产化来降低成本，通过提升自身的研发水平将齿轮箱里面的核心部件逐渐国产化代替；另一方面要在结构上进行优化。从结构上优化齿轮箱，缩小齿轮箱的几何尺寸，减小齿轮箱重量、降低齿轮箱扭矩密度已经成为一种趋势。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全退型大兆瓦风电齿轮箱，借鉴小兆瓦风电齿轮箱的主轴承外径，通过优化结构来适配用在大兆瓦风机上，即通过齿轮箱的内齿圈采用外置的结构、行星架采用后置的结构，相比传统齿轮箱的外径大大缩小，有效降低齿轮箱重量、降低成本，便于运输，且由于齿轮箱径向空间相对比较紧凑，扭矩密度在一定程度上有所提高，该方案对后续的齿轮箱优化设计提供参考。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种全退型半直驱风电齿轮箱，包括输入法兰、风轮锁定法兰、主轴承、中箱体、一级行星总成、箱体、二级行星总成和后端盖，所述一级行星总成的内齿圈采用外置结构，所述风轮锁紧法兰、主轴承的外圈、中箱体、一级行星总成的内齿圈和箱体由前至后依次设置，并通过长螺柱串联紧固在一起，所述输入法兰设于主轴承的前端，并位于风轮锁定法兰的内侧，其与主轴承采用止口配合，所述一级行星总成采用柔性销结构，其行星架与输入法兰连接，所述二级行星总成采用刚性销结构，其行星架与一级行星总成传动连接，其内齿圈采用外置结构，且其内齿圈前后两端分别与箱体和后端盖连接。

进一步，所述一级行星总成包括一级行星架、弹性销轴、弹性销轴套、一级行星轴承、一级行星齿轮、一级内齿圈和一级太阳轮，所述一级行星架的前端与输入法兰连接，其后端沿其周向均布有多个弹性销轴，每个弹性销轴均通过过盈配合与一级行星架连接，每个弹性销轴上均通过过盈配合安装有弹性销轴套，每个弹性销轴和对应的弹性销轴套均组成柔性销结构，每个柔性销结构上均通过一级行星轴承安装有一个一级行星齿轮，每个一级行星齿轮分别与一级内齿圈和一级太阳轮啮合，且所述一级内齿圈的前后两端分别与中箱体和箱体固定连接，所述一级太阳轮通过传动花键与二级行星总成传动连接。

进一步，所述一级行星齿轮有六个。

进一步，所述二级行星总成包括二级行星架、二级行星轴、二级行星轴承、二级行星齿轮、二级内齿圈和二级太阳轮，所述二级行星架的前端通过传动花键与一级行星总成的一级太阳轮传动连接，其后端沿其周向均布有多个二级行星轴，每个二级行星轴上通过二级行星轴承安装有一个二级行星齿轮，每个二级行星齿轮分别与二级内齿圈和二级太阳轮啮合，且所述二级内齿圈的前后两端分别与箱体和后端盖固定连接，所述二级太阳轮通过联轴器与发电机连接。

进一步，所述二级行星齿轮有四个。

进一步，所述主轴承的外径与小兆瓦风电齿轮箱的主轴承的外径尺寸相同。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

本实用新型的齿轮箱适用于大兆瓦风机平台，采用的主轴承借鉴小兆瓦风电齿轮箱的主轴承外径，通过优化结构来适配用在大兆瓦风机上，通过将齿轮箱内的两个内齿圈外置、一级行星架后置大大节省了齿轮箱的径向空间，有效降低齿轮箱的整体重量，降低成本，便于运输；且由于齿轮箱径向空间相对比较紧凑，扭矩密度在一定程度上有所提高，该方案对后续的齿轮箱优化设计提供参考。

附图说明

图1为传统半直驱风电齿轮箱的结构示意图。

图2为本实用新型的风电齿轮箱的结构示意图。

图3为本实用新型中一级行星总成的结构示意图。

图4为本实用新型中二级行星总成的结构示意图。

图5为本实用新型中两个内齿圈与箱体连接的外形图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明,但本实用新型的使用方式不限于此。

如图2所示，本实施例所述的全退型大兆瓦风电齿轮箱，包括输入法兰1、风轮锁定法兰2、主轴承3、中箱体4、一级行星总成、箱体6、二级行星总成和后端盖8，主轴承3的外径与小兆瓦风电齿轮箱的主轴承的外径尺寸相同，以参照3MW风机平台主轴承的外径为例，由于该主轴承的外径相对较小，所以将一级行星总成的内齿圈采用外置结构；所述风轮锁定法兰、主轴承3的外圈、中箱体4、一级行星总成的内齿圈和箱体6由前至后依次设置，并通过长螺柱串联紧固在一起，在齿轮箱运转过程中处于固定的状态；所述输入法兰1设于主轴承3的前端，并位于风轮锁定法兰2的内侧，其与主轴承3采用止口配合在一起；所述一级行星总成采用柔性销结构，其行星架采用置于主轴承3后部的结构，且该行星架的前端与输入法兰1通过螺栓连接，中箱体4在输入法兰1 与一级行星总成之间起过渡连接的作用，采用柔性销结构能够明显改善其行星齿轮之间的受载情况，使行星齿轮之间的啮合更加均匀、运行更加平稳，从而降低了齿轮啮合副损伤的概率，增加了齿轮箱的使用寿命；所述二级行星总成采用刚性销结构，其行星架与一级行星总成传动连接，其内齿圈采用外置结构，且其内齿圈前后两端分别与箱体6和后端盖8连接。

如图3所示，一级行星总成包括一级行星架501、弹性销轴502、弹性销轴套503、一级行星轴承504、一级行星齿轮505、一级内齿圈506和一级太阳轮 507，所述一级行星架501的前端与输入法兰1连接，其后端沿其周向均布有多个弹性销轴502，每个弹性销轴502均通过过盈配合与一级行星架501连接，每个弹性销轴502上均通过过盈配合安装有弹性销轴套503，每个弹性销轴502和对应的弹性销轴套503均组成柔性销结构，弹性销轴502的前端连接有圆螺母 10，通过圆螺母10承受弹性销轴502的轴向拉力，对弹性销轴502进行轴向定位，每个柔性销结构上均通过一级行星轴承504安装有一个一级行星齿轮505，每个一级行星齿轮505分别与一级内齿圈506和一级太阳轮507啮合，且所述一级内齿圈506的前后两端分别与中箱体4和箱体6固定连接，所述一级太阳轮507通过传动花键9与二级行星总成传动连接。进一步的，本实施例中由于齿轮箱内部空间紧凑，因此可以将一级行星总成的进油路由传统的外管路设计为内管路。

如图4所示，二级行星总成包括二级行星架701、二级行星轴702、二级行星轴承703、二级行星齿轮704、二级内齿圈705和二级太阳轮706，所述二级行星架701的前端通过传动花键9与一级太阳轮507传动连接，其后端沿其周向均布有多个二级行星轴702，每个二级行星轴702上通过二级行星轴承703安装有一个二级行星齿轮704，每个二级行星齿轮704分别与二级内齿圈705和二级太阳轮706啮合，且二级内齿圈705的前后两端分别与箱体6和后端盖8固定连接，所述二级太阳轮706通过联轴器与发电机连接。

如图5所示，由于一级内齿圈506和二级内齿圈705均为外置结构，因此本实施例中箱体6与一级内齿圈506和二级内齿圈705共同组成齿轮箱的箱体总成。

本实施例采用两级行星传动型式，速比分配按照每一级最大速比的原则，一级采用六个行星齿轮，二级采用四个行星齿轮。

齿轮箱的传动路线为：风先作用到叶片上，驱动风轮旋转，旋转的风轮将动能由输入法兰1输入后，带动输入法兰1旋转，输入法兰1旋转会带动一级行星架501旋转，一级行星架501旋转会带动其上面的六个一级行星齿轮505 旋转，在一级行星齿轮505随着一级行星架501一边公转的同时，也会绕着自身的轴向做自转运动。由一级行星齿轮505旋转驱动一级太阳轮507旋转，从而驱动二级行星总成旋转，二级行星总成的运动路径与一级行星总成相同，最后通过二级太阳轮706的输出轴输出，输出轴将输入的大扭矩、低转速的动能转换成了低扭矩、高转速的动能，通过联轴器传递给发电机，由发电机最后将输入的动能转换成电能，输送给电网。

本实施例的齿轮箱适用于6MW～7MW大兆瓦风机平台，借鉴小兆瓦风电齿轮箱的主轴承外径，通过优化结构来适配用在大兆瓦风机上，通过将齿轮箱内的两个内齿圈外置、一级行星架后置大大节省了齿轮箱的径向空间，有效降低齿轮箱的整体重量，降低成本，便于运输，适于推广。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种全退型大兆瓦风电齿轮箱，其特征在于：包括输入法兰、风轮锁定法兰、主轴承、中箱体、一级行星总成、箱体、二级行星总成和后端盖，所述一级行星总成的内齿圈采用外置结构，所述风轮锁定法兰、主轴承的外圈、中箱体、一级行星总成的内齿圈和箱体由前至后依次设置，并通过长螺柱串联紧固在一起，所述输入法兰设于主轴承的前端，并位于风轮锁定法兰的内侧，其与主轴承采用止口配合，所述一级行星总成采用柔性销结构，其行星架与输入法兰连接，所述二级行星总成采用刚性销结构，其行星架与一级行星总成传动连接，其内齿圈采用外置结构，且其内齿圈前后两端分别与箱体和后端盖连接。

2.根据权利要求1所述的一种全退型大兆瓦风电齿轮箱，其特征在于：所述一级行星总成包括一级行星架、弹性销轴、弹性销轴套、一级行星轴承、一级行星齿轮、一级内齿圈和一级太阳轮，所述一级行星架的前端与输入法兰连接，其后端沿其周向均布有多个弹性销轴，每个弹性销轴均通过过盈配合与一级行星架连接，每个弹性销轴上均通过过盈配合安装有弹性销轴套，每个弹性销轴和对应的弹性销轴套均组成柔性销结构，每个柔性销结构上均通过一级行星轴承安装有一个一级行星齿轮，每个一级行星齿轮分别与一级内齿圈和一级太阳轮啮合，且所述一级内齿圈的前后两端分别与中箱体和箱体固定连接，所述一级太阳轮通过传动花键与二级行星总成传动连接。

3.根据权利要求2所述的一种全退型大兆瓦风电齿轮箱，其特征在于：所述一级行星齿轮有六个。

4.根据权利要求1所述的一种全退型大兆瓦风电齿轮箱，其特征在于：所述二级行星总成包括二级行星架、二级行星轴、二级行星轴承、二级行星齿轮、二级内齿圈和二级太阳轮，所述二级行星架的前端通过传动花键与一级行星总成的一级太阳轮传动连接，其后端沿其周向均布有多个二级行星轴，每个二级行星轴上通过二级行星轴承安装有一个二级行星齿轮，每个二级行星齿轮分别与二级内齿圈和二级太阳轮啮合，且所述二级内齿圈的前后两端分别与箱体和后端盖固定连接，所述二级太阳轮通过联轴器与发电机连接。

5.根据权利要求4所述的一种全退型大兆瓦风电齿轮箱，其特征在于：所述二级行星齿轮有四个。

6.根据权利要求1所述的一种全退型大兆瓦风电齿轮箱，其特征在于：所述主轴承的外径与小兆瓦风电齿轮箱的主轴承的外径尺寸相同。

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