DE102012009362A1 - Generator gearbox of wind power plant, has sun gear comprising inner peripheral surface that is attachable on outer circumferential surface of the hollow shaft in press-fit manner - Google Patents
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Abstract
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Generatorgetriebe einer Windkraftanlage, umfassend eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, wobei zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle ein Sonnenrad und eine Hohlwelle als zusammenwirkende Getriebeteile einer Planetenradstufe angeordnet sind, wobei ferner das Sonnenrad mit einer Innenumfangsfläche auf einer Außenumfangsfläche der Hohlwelle aufsteckbar ist.The present invention relates to a generator gear of a wind turbine, comprising a drive shaft and an output shaft, between the drive shaft and the output shaft, a sun gear and a hollow shaft are arranged as cooperating transmission parts of a planetary gear, wherein further the sun gear with an inner peripheral surface on an outer peripheral surface of the hollow shaft can be plugged ,
Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, wie sie im Antriebsstrang einer Windkraftanlage vorkommen. Wichtige Merkmale solcher Generatorgetriebe sind unter anderem die Abmessungen und das Gewicht. Dabei kommt es bei der Auslegung der Getriebeteile neben der Werkstoffauswahl und den konstruktiven Aspekten auch auf die herrschenden Kräfte und Drehmomente an, welche auf das Getriebe wirken. Derartige Getriebe unterliegen außergewöhnlichen Beanspruchungen, die aufgrund ihrer baulichen Lage und dem ungleichmäßig wechselndem Belastungskollektivs hervorgerufen werden.The field of application of the invention extends to transmissions, in particular planetary gears, as they occur in the drive train of a wind turbine. Important features of such generator gearboxes include the dimensions and weight. It depends on the design of the gear parts in addition to the selection of materials and the constructive aspects of the prevailing forces and torques, which act on the transmission. Such transmissions are subject to exceptional stresses, which are caused by their structural position and the unevenly changing load collective.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Aus der
Aus der
Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik geht hervor, dass in bestehenden Getrieben von Windkraftanlagen die Sonnenwelle einteilig ausgeführt ist. Eine Sonnenwelle kann auch zweiteilig ausgeführt sein, wobei die Kraftübertragung von dem Sonnenrad auf die Hohlwelle durch eine Steckverzahnung realisiert wird. Die Herstellung der Verzahnung ist aufwendig und nimmt viel Bauraum in Anspruch. Ein konventioneller Pressverband ist aufgrund der dünnen Querschnitte von Sonnenrad und Hohlwelle für das große übertragende Drehmoment nicht einsetzbar.From the well-known state of the art shows that in existing transmissions of wind turbines, the sun wave is made in one piece. A sun shaft can also be designed in two parts, wherein the power transmission from the sun gear to the hollow shaft is realized by a spline. The preparation of the teeth is complex and takes up a lot of space. A conventional interference fit can not be used because of the thin cross sections of the sun gear and the hollow shaft for the large transmitted torque.
Aus der
Ferner eignet sich die reibungserhöhende Schicht insbesondere zur Herstellung von Press- oder Klemmverbindungen, als Sicherungselement für Schraubverbindungen, als auch zur Direktbeschichtung von Schraubverbindungen zur Schraubensicherung. Zwischen beschichteten und unbeschichteten Formkörpern kommt es beim Verspannen durch die reibungserhöhende Beschichtung zum Mikroformschluss, wobei dadurch der Haftreibwert erhöht wird.Furthermore, the friction-increasing layer is particularly suitable for the production of press or clamping connections, as a securing element for screw connections, as well as for the direct coating of screw for screw locking. Between coated and uncoated moldings, when tightened by the friction-increasing coating, microforming occurs, thereby increasing the coefficient of adhesion friction.
Aus der
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe, insbesondere ein Generatorgetriebe einer Windkraftanlage bereitzustellen, das hinsichtlich seines Gewichtes und der Belastbarkeit optimiert ist.It is therefore an object of the present invention to provide a transmission, in particular a generator gear of a wind turbine, which is optimized in terms of its weight and load capacity.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Generatorgetriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den nachfolgenden abhängigen Ansprüchen hervor. The object is achieved on the basis of a generator gearbox according to the preamble of
Erfindungsgemäß weisen das Sonnenrad und die Hohlwelle einen Pressverband auf, wobei zwischen der Innenumfangsfläche des Sonnenrades und der Außenumfangsfläche der Hohlwelle reibwerterhöhende Mittel angeordnet sind.According to the invention, the sun gear and the hollow shaft have a press fit, with friction-increasing means being arranged between the inner peripheral surface of the sun gear and the outer peripheral surface of the hollow shaft.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Innenumfangsfläche des Sonnenrades und der Außenumfangsfläche der Hohlwelle als reibwerterhöhendes Mittel die Hohlwelle an der Außenumfangsfläche aufgeraut und/oder das Sonnenrad an der Innenumfangsfläche aufgeraut. Die Aufrauhung kann mechanisch oder chemisch, aber auch durch eine Laserbearbeitung erzeugt werden. Dadurch wird der Reibwert und somit die Adhäsionskräfte zwischen dem Sonnenrad und der Hohlwelle erhöht.According to a preferred embodiment, the hollow shaft is roughened on the outer peripheral surface between the inner peripheral surface of the sun gear and the outer peripheral surface of the hollow shaft as Reibwerterhöhendes means and / or the sun gear roughened on the inner peripheral surface. The roughening can be generated mechanically or chemically, but also by laser processing. As a result, the coefficient of friction and thus the adhesion forces between the sun gear and the hollow shaft is increased.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Innenumfangsfläche des Sonnenrades und der Außenumfangsfläche der Hohlwelle als reibwerterhöhendes Mittel eine reibwerterhöhende Folie angeordnet. Die reibwerterhöhende Folie wird auf die Zwischenfläche angebracht und das Sonnenrad dann auf die Hohlwelle aufgeschoben. Der Pressverband zwischen Sonnenrad und Hohlwelle sorgt für eine drehsichere Fixierung.According to a further preferred embodiment, a coefficient of friction-increasing film is arranged between the inner circumferential surface of the sun gear and the outer peripheral surface of the hollow shaft as friction-increasing means. The Reibwerterhöhende film is mounted on the intermediate surface and then pushed the sun gear on the hollow shaft. The interference fit between sun gear and hollow shaft ensures a rotationally secure fixation.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Innenumfangsfläche des Sonnenrades und der Außenumfangsfläche der Hohlwelle als reibwerterhöhendes Mittel eine reibwerterhöhende Beschichtung angeordnet. Die reibwerterhöhende Beschichtung kann entweder auf das Sonnenrad oder auf die Hohlwelle, aber auch auf beide Bauteile aufgebracht sein und realisiert eine drehsichere Fixierung zwischen Sonnenrad und Hohlwelle. Eine solche reibwerterhöhende Schicht kann eine verbundstabile Konversionsschicht, wie beispielsweise eine Phosphatschicht sein.According to a further preferred embodiment, a coefficient of friction-increasing coating is arranged between the inner circumferential surface of the sun gear and the outer peripheral surface of the hollow shaft as friction-increasing means. The Reibwerterhöhende coating can be applied either to the sun or on the hollow shaft, but also on both components and realizes a rotationally secure fixation between the sun and the hollow shaft. Such a friction-increasing layer may be a composite-stable conversion layer, such as a phosphate layer.
Vorzugsweise enthalten die reibwerterhöhende Folie und die reibwerterhöhende Beschichtung Hartpartikel aus Karbiden, Nitriden und/oder Diamanten. Die Hartpartikel dringen bei dem Anpressen des Sonnenrades an die Hohlwelle in die jeweiligen Umfangsflächen ein und bilden einen Mikroformschluss. Dadurch entfällt die Steckverzahnung bei einer Sonnenrad-Hohlwellen-Verbindung. Somit können aufgrund des deutlich erhöhten Reibwertes zwischen Sonnenrad und Hohlwelle große Drehmomente übertragen werden, wobei aufgrund der Pressverbindung sowohl Gewicht als auch Bauraum eingespart wird.The friction-increasing film and the friction-increasing coating preferably contain hard particles of carbides, nitrides and / or diamonds. The hard particles penetrate when pressing the sun gear to the hollow shaft in the respective peripheral surfaces and form a microforming. This eliminates the spline in a sun gear hollow shaft connection. Thus, large torques can be transmitted due to the significantly increased coefficient of friction between the sun and the hollow shaft, both weight and space is saved due to the press connection.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass das Sonnenrad aus dem Werkstoff 18CrNiMo6 besteht und die Hohlwelle aus dem Werkstoff 42CrMo4 besteht. Aufgrund der zweiteiligen Sonnenradwelle kann das hoch beanspruchte Sonnenrad aus einem hochwertigeren und beständigeren Werkstoff bestehen als die Hohlwelle. Denkbar ist auch der Einsatz andere Legierungen, wobei das Sonnenrad bei jeder Ausführungsform aus einem hochwertigeren Werkstoff als die Hohlwelle besteht.It is further proposed that the sun gear consists of the material 18CrNiMo6 and the hollow shaft consists of the material 42CrMo4. Due to the two-part sun gear shaft, the highly stressed sun gear can be made of a higher quality and more durable material than the hollow shaft. It is also conceivable to use other alloys, the sun gear in each embodiment consists of a higher quality material than the hollow shaft.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Sonnenrad mindestens eine Längsbohrung und mindestens eine Querbohrung aufweist, wobei die mindestens eine Längsbohrung an einer Stirnfläche des Sonnenrades angeordnet ist und die mindestens eine Querbohrung an der Innenumfangsfläche des Sonnenrades angeordnet ist. Vorzugsweise sind die mindestens eine Längsbohrung und die mindestens eine Querbohrung als Sacklochbohrungen ausgebildet, wobei die mindestens eine Querbohrung in die mindestens eine Längsbohrung mündet.The invention includes the technical teaching that the sun gear has at least one longitudinal bore and at least one transverse bore, wherein the at least one longitudinal bore is arranged on an end face of the sun gear and the at least one transverse bore is arranged on the inner peripheral surface of the sun gear. Preferably, the at least one longitudinal bore and the at least one transverse bore are formed as blind holes, wherein the at least one transverse bore opens into the at least one longitudinal bore.
Des Weiteren bevorzugt bilden die mindestens eine Längsbohrung und die mindestens eine Querbohrung einen Kanal, der über die Längsbohrung an der Stirnfläche des Sonnenrades mit einem Fluid beaufschlagbar ist, um eine Montage und Demontage des Sonnenrades an die Hohlwelle zu vereinfachen. Somit hat der erhöhte Reibwert aufgrund eines sich in der Zwischenfläche ausbildenden Fluidfilms während der Montage und Demontage des Sonnenrades an die Hohlwelle keine Relevanz. Darüber hinaus wird die Montage und Demontage sogar erleichtert.Furthermore, preferably, the at least one longitudinal bore and the at least one transverse bore form a channel, which can be acted upon by a fluid via the longitudinal bore on the end face of the sun gear in order to simplify assembly and disassembly of the sun gear to the hollow shaft. Thus, the increased coefficient of friction due to a forming in the interface fluid film during assembly and disassembly of the sun gear to the hollow shaft has no relevance. In addition, the assembly and disassembly is even easier.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:Further, measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. Show it:
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT
Das Generatorgetriebe
In
Das Sonnenrad
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, anstelle einer Längsbohrung
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.In addition, it should be noted that "encompassing" does not exclude other elements or steps, and "a" or "an" does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to any of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of other embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Generatorgetriebegenerator gear
- 22
- WindkraftanlageWind turbine
- 33
- Antriebswelledrive shaft
- 44
- Abtriebswelleoutput shaft
- 55
- Sonnenradsun
- 66
- Hohlwellehollow shaft
- 77
- InnenumfangsflächeInner circumferential surface
- 88th
- AußenumfangsflächeOuter circumferential surface
- 99
- reibwerterhöhende Foliefriction-increasing film
- 1010
- reibwerterhöhende Beschichtungfriction-increasing coating
- 1111
- Längsbohrunglongitudinal bore
- 1212
- Querbohrungcross hole
- 1313
- Stirnflächeface
- 1414
- Kanalchannel
- 1515
- Turmtower
- 1616
- Gondelgondola
- 1717
- Nabehub
- 1818
- Rotorblätterrotor blades
- 1919
- Rotorrotor
- 2020
- Generatorgenerator
- 2121
- Gewindethread
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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