CN218913638U - 一种齿圈轮齿刮脂齿轮及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种齿圈轮齿刮脂齿轮。齿圈轮齿刮脂齿轮至少由斜齿轮（1）与心轴（2）构成。斜齿轮（1）由多个齿轮薄片（1.1）叠拼构成。斜齿轮（1）由心轴（2）支撑，心轴（2）的至少一端设置在斜齿轮（1）的外部，并且斜齿轮（1）能够相对所述心轴（2）转动。本实用新型提出的齿圈轮齿的清理方案由齿轮啮合完成，除脂过程即可以避免大量人工操作，又可以完全摆脱电动控制，由纯机械装置完成可靠性更高。装置利用斜齿轮啮合转动在轴线方向产生分力的天然特性，刮脂效果明显，效率高，同时结构简单，制造和维护成本低。

Description

一种齿圈轮齿刮脂齿轮及风力发电机组

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及一种齿圈除脂装置及风力发电机组。

背景技术

风电是可再生能源领域中最具大规模开发价值和商业化发展前景的发电方式，可利用的风能在全球范围内分布广泛、储量巨大。

风力发电机组利用叶片驱动主轴转动，主轴带动发电机转轴转动将机械能转化为电能。作为大型旋转机械，现代常规风力发电机组包含三大回转支承——1）变桨回转支承；2）主轴回转支承；3）偏航回转支承。其中主轴由叶轮驱动属于被动旋转，因此主轴回转支承（即主轴承）不带齿圈。而变桨回转支承和偏航回转支承都是主动控制实现回转功能的，一般地技术方案中都会使用大型齿圈，与电机输出端的小齿啮合实现回转。

齿圈与小齿啮合属于纯机械式接触，正常工作时需要保证润滑。不同于主轴承设置在机舱内部，变桨回转支承以及偏航回转支承使用的大齿圈通常都采用开放式设计。风电机组运行过程中，由于回转处（如塔架顶部于机场之间）的密封等级较低，空气中的杂质颗粒会附着在齿圈的润滑脂上。由于环境温度低和齿圈使用概率小等原因，润滑脂的粘稠度增加，不会从齿圈上滑落，一段时间后，附带有灰尘和其他杂质的润滑脂（可以认为是废脂）会粘在齿圈的齿面上，难以清除。如果没有定期安排清洗，多次啮合后，齿圈和小齿的齿面遭受损伤，一定的累积后会影响机组正常运行。

附着在齿圈表面的带有灰尘和其他杂质的润滑脂粘性强，难以清洗。此外齿圈的尺寸较大，齿数多，如果频繁安排人工处理，不但效率低，并且成本高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种齿圈除脂装置，以解决背景技术中提到的至少一个技术问题。

为达上述目的，第一方面提供一种风力发电机组用齿圈除脂装置，其特征在于，至少由斜齿轮与心轴构成；

所述斜齿轮由多个齿轮薄片螺旋叠放构成；

所述斜齿轮由所述心轴支撑，所述心轴至少有一端设置在所述斜齿轮的外部；

所述斜齿轮与所述齿圈啮合并相对所述心轴转动。

在进一步技术方案中，所述齿轮薄片为一个渐开线圆柱齿轮，并且所有所述齿轮薄片的齿数和模数都相等。

在进一步技术方案中，所述斜齿轮中的全部所述齿轮薄片的分度圆圆心都在一条直线上，该直线为所述斜齿轮的轴线。

在进一步技术方案中，所述斜齿轮的轴线与所述心轴的轴线重合。

所述齿轮薄片上至少设置有三个薄片螺栓孔，所述薄片螺栓孔设置在所述齿轮薄片的齿底圆的内部，并且所述薄片螺栓孔根据圆周等分布置。

在进一步技术方案中，全部所述齿轮薄片上的所述薄片螺栓孔的轴线重合。

所述齿圈除脂装置还包括两个端盖，所述端盖分别设置在所述斜齿轮的两个端面上。

所述齿轮薄片的中部设置有一个通孔，所述通孔的孔径大于所述心轴的径向尺寸，所述心轴能够穿过所述通孔。

所述斜齿轮的两端各设置有转轴轴承，所述转轴轴承的固定圈与所述心轴连接，所述转轴轴承的转动圈与所述斜齿轮连接。

第二方面，提供一种风电机组，所述风电机组包括所述的一种齿圈除脂装置。

本实用新型的有益效果是：采用纯机械是结构，通过齿轮的啮合实现齿圈齿面废脂的清除。装置利用斜齿轮旋转过程中的轴线分力，以及齿轮薄片之间的凸起达到将废脂刮除的效果。整个装置无需电控器件，可靠性高，避免消耗电能。并且结构简单，容易安装和维护，制造和运行成本低。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种齿圈除脂装置的示意图；

图2为本实用新型实施例的一种齿圈除脂装置齿轮薄片的示意图；

图3为本实用新型实施例的一种齿圈除脂装置齿轮薄片的俯视图；

图4为本实用新型实施例的一种齿圈除脂装置齿轮薄片的局部示意图。

附图标号说明：

1、斜齿轮，1.1、齿轮薄片，1.101、轮齿，1.102、薄片螺栓孔，1.103、齿底圆，1.104、通孔，1.105、刮脂齿顶面，1.106、刮脂齿面，1.107、刮脂齿底面，1.2、斜齿轮端面，2、心轴，3、端盖，4、转轴轴承。

值得注意的是上述附图是用于说明本实用新型的特征，并非旨在展示任何实际结构或反映各种部件的尺寸，相对比例等等细节信息。为了更清楚的展示本实用新型的原理，并且为了避免不必要的细节使本实用新型的原理变得模糊，各图中示例已经经过简化处理。这些图示对于相关领域的技术人员在理解本实用新型时不会带来不便，而实际的实施例可以包括更多的模块或部件。

实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案更加清楚，下面结合本实用新型实施例的相关附图，对本实用新型实施例进行完整的描述。本专利描述的仅是一部分实施例，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。

如图1所示，一种齿圈除脂装置主要由斜齿轮（1）及心轴（2）构成。其中，斜齿轮（1）由多个齿轮薄片（1.1）螺旋叠放构成。这里的每个齿轮薄片（1.1）都是一个厚度很小的渐开线圆柱齿轮，并且在本实施例中，所有齿轮薄片（1.1）中轮齿1.101的数量（即齿数）和模数都相等。在一些实施例中，可以采用多个规格的齿轮薄片相互叠拼，但显然批量化制造成本方面不如同规格齿轮薄片具有优势。

如图1所示，在齿轮薄片螺旋叠放时，每个齿轮薄片与相邻的齿轮薄片错开固定的角度，这种设置的原因是保持叠拼后形成的斜齿轮（1）具有相对恒定的螺旋角，保证与齿圈的啮合。

在本实施例中，心轴（2）的两端都设置在斜齿轮（1）的外部，斜齿轮（1）的两端都设置有转轴轴承（4）。在除脂的过程中，斜齿轮（1）与齿圈啮合旋转，此时，心轴（2）相对齿圈与斜齿轮（1）应该是固定端。因此，转轴轴承（4）的固定圈与心轴（2）连接，转轴轴承的转动圈与斜齿轮（1）连接。通过转轴轴承（4），斜齿轮（1）能够相对心轴（2）转动。

斜齿轮（1）中的全部齿轮薄片（1.1）的分度圆圆心都在一条直线上，该直线为斜齿轮（1）的轴线，同时斜齿轮（1）的轴线与心轴（2）的轴线重合，即所有齿轮薄片同轴转动，且与心轴（2）之间不发生偏心。

在本实施例中，如图2所示，齿轮薄片（1.1）上设置有八个薄片螺栓孔（1.102），薄片螺栓孔（1.102）设置在齿轮薄片（1.1）的齿底圆（1.103）的内部。八个薄片螺栓孔（1.102）根据圆周等分布置，即相邻两个薄片螺栓孔（1.102）中心与齿轮薄片（1.1）几何中心连线相差45度。

在本实施例中，可以采用将全部齿轮薄片（1.1）叠拼完成之后，统一在机床加工出所有薄片螺栓孔（1.102）,保证全部齿轮薄片（1.1）的薄片螺栓孔（1.102）轴线重合。通过八根螺栓可以将全部齿轮薄片（1.1）固定在一起，形成斜齿轮（1）。

如图2和图3所示，齿轮薄片（1.1）的中部设置有一个通孔（1.104），该通孔（1.104）的孔径大于心轴（2）的径向尺寸，心轴（2）能够穿过通孔（1.104），即心轴（2）穿过通孔（1.104）后，心轴（2）外壁与通孔之间仍然存在一定的间隙。

如图1所示，斜齿轮（1）的两个端面（1.2）上还分别设置有端盖（3），端盖（3）的作用主要是：1）在端部固定齿轮薄片（1.1），即连接用的螺母会直接在端盖上旋紧；2）承担转轴轴承（4）挡圈的作用。端盖（3）同样也预留了螺栓孔，该螺栓孔的数量和规格与齿轮薄片（1.1）上的薄片螺栓孔（1.102）一致，并且设定的位置形成配合，便于连接螺栓穿过。

本实用新型提出的储供脂装置在偏航齿圈上的应用工作流程是（变桨齿圈的工作流程类似）：

齿圈除脂装置通过心轴（2）与风力发电机组的底座固定连接, 心轴（2）在运行过程中与底座不发生相对转动，同时齿圈除脂装置中的斜齿轮（1）与偏航齿圈啮合；

A）有偏航需求时或在维护过程中，偏航电机通过小齿与偏航齿圈的啮合，驱动底座相对塔架转动，即底座相对偏航齿圈转动；

B）此时齿圈除脂装置中的斜齿轮（1）在偏航齿圈的带动下相对心轴（2）开始转动；

C）由于斜齿轮（1）天然的特性以及力作用的相互性，斜齿轮（1）在偏航齿圈轴线方向和径线方向都会产生分力，因此在斜齿轮（1）转动过程中，每个齿轮薄片（1.1）相对偏航齿圈都会沿着偏航齿圈轴线方向运动，即形成了“从上到下”或“从下到上”刮过的效果；

D）如图4所示, 齿轮薄片（1.1）上的每个轮齿（1.101）的三个面——刮脂齿顶面（1.105）、刮脂齿面（1.106）以及刮脂齿底面（1.107）都可以产生上一步中所述的“从上到下”或“从下到上”刮脂的效果；

E） 齿圈除脂装置对偏航齿圈齿面废脂的清除结束。

值得说明的是上述过程不受偏航方向的影响，即斜齿轮（1）旋转的方向不会影响“从上到下”或“从下到上”刮脂的效果，仅会改变刮脂的方向，即斜齿轮（1）逆时针旋转，会产生“从上到下” 刮脂的效果，同理，斜齿轮（1）顺时针针旋转，会产生“从下到上” 刮脂的效果。

本实用新型提出的储供脂装置的新颖性和优势是：

A） 齿圈齿面的清理由齿轮啮合完成，除脂过程即可以避免大量人工的操作，又可以完全摆脱电动控制，由纯机械装置完成可靠性更高；

B） 利用斜齿轮啮合转动在轴线方向产生分力的天然特性，刮脂效果明显，效率高，同时结构简单，制造和维护成本低。

值得提及的是，偏航齿圈等齿圈一般为直齿齿圈，齿圈除脂装置中的斜齿轮（1）与直齿齿圈啮合时，斜齿轮（1）的旋转轴线与直齿齿圈的旋转轴线不平行，需要形成一定的角度。

还有一点是，在除脂的过程中，斜齿轮（1）与齿圈之间啮合的目的虽然不是动力传递，但由于废脂的存在，以及不同齿轮薄片之间错位造成原本的金属接触摩擦力更大，因此回转支承发生回转时来自于齿圈的外载荷很大，因此本实施例中心轴（2）的两端都设置在斜齿轮（1）的外部，用于对连接固定端（如底座），为斜齿轮（1）提供更好的支撑。在一些实施例中，可以仅设置心轴（2）的一端都设置在斜齿轮（1）的外部，心轴（2）与固定端的连接就变成了悬臂支撑。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种齿圈轮齿刮脂齿轮，其特征在于，至少由斜齿轮（1）与心轴（2）构成；

所述斜齿轮（1）由多个齿轮薄片（1.1）螺旋叠放构成；

所述斜齿轮（1）由所述心轴（2）支撑，所述心轴（2）至少有一端设置在所述斜齿轮（1）的外部；

所述斜齿轮（1）与所述齿圈啮合，并且所述斜齿轮（1）相对所述心轴（2）转动。

2.根据权利要求1所述的一种齿圈轮齿刮脂齿轮，其特征在于，所述齿轮薄片（1.1）为一个渐开线圆柱齿轮，并且所有所述齿轮薄片（1.1）的齿数和模数都相等。

3.根据权利要求2所述的一种齿圈轮齿刮脂齿轮，其特征在于，所述斜齿轮（1）中的全部所述齿轮薄片（1.1）的分度圆圆心都在一条直线上，该直线为所述斜齿轮（1）的轴线。

4.根据权利要求3所述的一种齿圈轮齿刮脂齿轮，其特征在于，所述斜齿轮（1）的轴线与所述心轴（2）的轴线重合。

5.根据权利要求2所述的一种齿圈轮齿刮脂齿轮，其特征在于，所述齿轮薄片（1.1）上至少设置有三个薄片螺栓孔（1.102），所述薄片螺栓孔（1.102）设置在所述齿轮薄片（1.1）的齿底圆（1.103）的内部，并且所述薄片螺栓孔（1.102）根据圆周等分布置。

6.根据权利要求5所述的一种齿圈轮齿刮脂齿轮，其特征在于，全部所述齿轮薄片（1.1）上的所述薄片螺栓孔（1.102）的轴线重合。

7.根据权利要求1所述的一种齿圈轮齿刮脂齿轮，其特征在于，还包括两个端盖（3），所述端盖（3）分别设置在所述斜齿轮（1）的两个端面（1.2）上。

8.根据权利要求1所述的一种齿圈轮齿刮脂齿轮，其特征在于，所述齿轮薄片（1.1）的中部设置有一个通孔（1.104），所述通孔（1.104）的孔径大于所述心轴（2）的径向尺寸，所述心轴（2）能够穿过所述通孔（1.104）。

9.根据权利要求1所述的一种齿圈轮齿刮脂齿轮，其特征在于，所述斜齿轮（1）的两端各设置有转轴轴承（4），所述转轴轴承（4）的固定圈与所述心轴（2）连接，所述转轴轴承的转动圈与所述斜齿轮（1）连接。

10.一种风力发电机组，其特征在于：包括权利要求1-9任一项所述的一种一种齿圈轮齿刮脂齿轮。

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