SU1796044A3 - Multiflow double-stage reduction gear of bearing transmission unit of wind-driven power plant - Google Patents
Multiflow double-stage reduction gear of bearing transmission unit of wind-driven power plant Download PDFInfo
- Publication number
- SU1796044A3 SU1796044A3 SU894772456A SU4772456A SU1796044A3 SU 1796044 A3 SU1796044 A3 SU 1796044A3 SU 894772456 A SU894772456 A SU 894772456A SU 4772456 A SU4772456 A SU 4772456A SU 1796044 A3 SU1796044 A3 SU 1796044A3
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- wind
- power plant
- transmission unit
- wind turbine
- gears
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
- F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
- F16H1/20—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members
- F16H1/22—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
- F16H1/227—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts comprising two or more gearwheels in mesh with the same internally toothed wheel
Description
Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии природного ветрового потока в электрическую энергию промышленной чистоты.The invention relates to wind energy and can be used to convert the energy of a natural wind flow into electrical energy of industrial purity.
Известна вертикально-осевая ветровая турбина УАУТ (International Power Generation) с вертикальными прямолинейными лопастями, соединяемыми с первичным валом жесткими горизонтальными траверсами. Первичный вал ротора ветровой турбины опирается на два ряда конических подшипников, расположенных на верхней части вертикальной башни. Первичный входной вал соединен с главной коробкой передач, расположенной в собственном корпусе и размещен в верхней части башни под оперным узлом ротора вет ровой турбины. Вторичная коробка передач расположена в основании башни и соединена с главной коробкой передач вертикальным трансмиссионным валом, проходящим через всю высоту башни.Known vertical-axial wind turbine UAUT (International Power Generation) with vertical rectilinear blades connected to the input shaft by rigid horizontal cross-arms. The primary shaft of the wind turbine rotor is supported by two rows of tapered bearings located on the top of the vertical tower. The primary input shaft is connected to the main gearbox located in its own housing and located in the upper part of the tower under the operating unit of the wind turbine rotor. The secondary gearbox is located at the base of the tower and is connected to the main gearbox by a vertical transmission shaft extending through the entire tower height.
Недостатком такой конструкции является большое количество механизмов, расположенных на большом расстоянии друг от друга, наличие длинных валов трансмиссии, что увеличивает металлоемкость конструкции, механические потери и снижает надежность установки в целом.The disadvantage of this design is a large number of mechanisms located at a great distance from each other, the presence of long transmission shafts, which increases the metal consumption of the structure, mechanical losses and reduces the reliability of the installation as a whole.
Известна ветровая турбина типа Дарье с вертикальным валом и жестко соединенными в верхнем и нижнем концах вала криволинейными профилированными лопастями, построенные компанией ДАФKnown wind turbine of the Darrieus type with a vertical shaft and rigidly connected at the upper and lower ends of the shaft with curved profiled blades, built by DAF
ИНДАЛ Канада. Вал ротора ветровой турби1796044 АЗ ны в основании опирается на систему гидравлических подшипников, верхний конец вала также снабжен подшипником, нагрузки от которого передаются на фундамент с помощью растяжек. Трансмиссия в виде зубчатого привода расположена в основании ветровой турбины ниже гидравлической системы подшипников. Трансмиссия приводит во вращение два генератора половинной мощности.INDAL Canada. The rotor shaft of the 1796044 АЗ wind turbine at the base is supported by a system of hydraulic bearings, the upper end of the shaft is also equipped with a bearing, the loads from which are transferred to the foundation by means of guy ropes. The gear drive transmission is located at the base of the wind turbine below the hydraulic bearing system. The transmission drives two half-capacity generators.
Недостатком такой конструкции является необходимость иметь вертикальный вал большой высоты, верхний конец которого должен удерживаться с помощью растяжек для обеспечения устойчивости всей конструкции, поскольку только нижняя система подшипников не в состоянии обеспечить устойчивость консольного ротора. Наличие центрального вала обуславливает конструкцию привода с наружным зацеплением зубчатых колес и, как следствие, необходимость иметь как минимум два генератора, что увеличивает число механизмов и стоимость оборудования.The disadvantage of this design is the need to have a vertical shaft of great height, the upper end of which must be held with the help of guy wires to ensure the stability of the entire structure, since only the lower bearing system is not able to ensure the stability of the cantilever rotor. The presence of the central shaft determines the design of the drive with external gearing of gears and, as a result, the need to have at least two generators, which increases the number of mechanisms and the cost of equipment.
В качестве зубчатых передач используются планетарные, содержащие солнечное колесо, коронное колесо и водило с сателлитами, каждый из которых имеет два венца, связанные между собой устройством, обеспечивающим выравнивание распределения нагрузки между сателлитами и выполненными, например, в виде упругих элементов, установленных между венцами сателлита.As gears, planetary gears are used, containing a sun wheel, a crown wheel and a carrier with satellites, each of which has two rims connected to each other by a device that ensures equalization of the load distribution between the satellites and made, for example, in the form of elastic elements installed between the rims of the satellite ...
Подобные конструкции используются в качестве редукторов вертолетов МИ.Similar designs are used as gearboxes for MI helicopters.
Недостатком такой конструкции является высокая степень точности изготовления зубчатых колес, а также необходимость применения дефицитных высоколегированных сталей в качестве материала зубчатых колес, что увеличивает определяющую их цену.The disadvantage of this design is a high degree of precision in the manufacture of gears, as well as the need to use scarce high-alloy steels as a material for gears, which increases the price that determines them.
Известно техническое решение, выполненное планетарной зубчатой передачей, в которой задачи равномерного распределения нагрузок между сателлитами (потоками) осуществляются за счет выполнения коренного и солнечного колес в виде пакетов из зубчатых дисков, а каждый сателлит состоит из набора чередующихся между собой ведущих и ведомых подпружиненных в осевом направлении фрикционных дисков, снабженных зубчатыми венцами, Зацепляющимися соответственно с солнечным и коронным колесами.A technical solution is known, made by a planetary gear transmission, in which the tasks of uniform distribution of loads between the satellites (streams) are carried out due to the implementation of the main and solar wheels in the form of packages of gear disks, and each satellite consists of a set of alternating leading and driven spring-loaded axially the direction of the friction discs, equipped with toothed rims, Meshing respectively with the sun and crown wheels.
Недостаток - такая конструкция не устраняет равномерность распределения “нагрузок по сателлитам (потокам) возникающую в результате погрешности шага зубьев зубчатых колес, кроме того, наличие фрикционов не обеспечивает достаточно высокой степени распределения нагрузок в большом диапазоне величин крутящих моментов, определяющих характер работы ветроэнергетических установок.The disadvantage is that such a design does not eliminate the uniformity of distribution of “loads on the satellites (flows) resulting from the error in the pitch of the teeth of the gears, in addition, the presence of clutches does not provide a sufficiently high degree of distribution of loads in a wide range of torque values that determine the nature of the operation of wind power plants.
Целью конструкции является повышение надежности и долговечности ветроэнергетической установки, а также упрощение конструкции опорно-трансмиссионного узла и повышение точности равномерного распределения нагрузки по потокам.The purpose of the design is to increase the reliability and durability of the wind power plant, as well as to simplify the design of the support-transmission unit and increase the accuracy of the uniform distribution of the load along the streams.
Указанная цель достигается тем, что опорные подшипники ротора ветровой турбины и трансмиссия в виде зубчатой передачи (мультипликатора) конструктивно совмещены в едином опорно-трансмиссионном узле, включающем многопоточный двухступенчатый редуктор, тихоходное входное колесо которого является подшипниковой опорой ротора ветровой турбины. Входное тихоходное прямозубое зубчатое колесо с внутренним зацеплением многопоточного двухступенчатого редуктора соединено с выходным косозубым зубчатым колесом с внешним зацеплением через ряд промежуточных блоков зубчатых колес, причем каждый блок имеет косозубое и прямозубое колеса, установленные на одном валу, который оперт на пружины.This goal is achieved by the fact that the support bearings of the wind turbine rotor and the transmission in the form of a gear train (multiplier) are structurally combined in a single support-transmission unit, including a multi-flow two-stage gearbox, the low-speed input wheel of which is the bearing support of the wind turbine rotor. The input low-speed spur gear with internal gearing of the multi-flow two-stage gearbox is connected to the output helical gear with external gearing through a row of intermediate gear blocks, each block having helical and spur gears mounted on one shaft, which is supported by springs.
На фиг.1 изображена ветроэнергертическая установка с вертикальной осью вращения ротора ветровой турбины; на фиг.2 опорно-трансмиссионный узел ВЭУ; на фиг.З - сечение А-А опорно-трансмиссионного узла ВЭУ.Figure 1 shows a wind power plant with a vertical axis of rotation of the wind turbine rotor; figure 2 support-transmission unit of the wind turbine; in Fig.Z - section A-A of the support-transmission unit of the wind turbine.
Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения содержит несущую башню 1, ротор ветровой турбины 2 и опорно-трансмиссионный узел 3.A wind power plant with a vertical axis of rotation contains a supporting tower 1, a wind turbine rotor 2 and a support-transmission unit 3.
Опорно-трансмиссионный узел 3 представляет собой конструкцию, совмещающую функции подшипниковой опоры ротора ветровой турбины и редуктора (мультипликатора), повышающего частоту вращения ротора генератора по отношению к частоте вращения ротора ветровой турбины.The support-transmission unit 3 is a structure that combines the functions of a bearing support for a wind turbine rotor and a reducer (multiplier) that increases the generator rotor speed in relation to the wind turbine rotor speed.
Узел 3 включает двухступенчатый и многопоточный редуктор, состоящий из цилиндрических прямозубых колес и тихоходной ступени и косозубых колес в быстроходной ступени.Unit 3 includes a two-stage and multi-flow gearbox consisting of cylindrical spur gears and a low-speed stage and helical gears in a high-speed stage.
Корпус узла 3 состоит из двух частей, 4 и 5. Нижняя неподвижная часть 4 узла устанавливается на верхней части несущей башни 1 ВЭУ. На нижней части корпуса 4 установлена центральная опорная втулка 6, на которой установлены подшипники 7 и 8, которые несут осевую и радиальную нагрузки и воспринимают опрокидывающий мо мент от ротора ветровой турбины 2. В нижней части корпуса 4 узла 3 установлены быстроходная косозубая шестерня 9 и все промежуточные блоки зубчатых колес 10.The body of the unit 3 consists of two parts, 4 and 5. The lower fixed part 4 of the unit is installed on the upper part of the supporting tower 1 of the wind turbine. On the lower part of the housing 4, a central support sleeve 6 is installed, on which bearings 7 and 8 are installed, which carry axial and radial loads and perceive the overturning moment from the rotor of the wind turbine 2. In the lower part of the housing 4 of unit 3, a high-speed helical gear 9 is installed and all intermediate blocks of gears 10.
Верхняя, вращающаяся часть корпуса 5 узла 3 служит для крепления к ней горизонтальных траверс ротора ветровой турбины 2 и ведущего прямозубого колеса 11 с внутренним зацеплением тихоходной ступени редуктора.The upper, rotating part of the body 5 of the unit 3 serves to attach to it the horizontal traverses of the rotor of the wind turbine 2 and the driving spur gear 11 with internal gearing of the low-speed gear stage.
Каждый промежуточный блок 10 зубчатых колес выполнен из двух прямозубого 12 и косозубого 13 зубчатых колес, установленных на одном валу 14, который через упорный подшипник 15 опирается на тарельчатые пружины 16.Each intermediate block 10 of gears is made of two spur gear 12 and helical gear 13, mounted on one shaft 14, which, through a thrust bearing 15, rests on Belleville springs 16.
Устройство работает следующим образом:The device works as follows:
При передаче крутящего момента от ротора ветровой турбины 2 к генератору промежуточный блок 10 испытывает радиальные нагрузки, а также осевые^возникающие в быстроходной ступени, как результат наличия косозубой передачи. При возникновении радиальных усилий между отдельными блоками они выравниваются за счет перемещения блоков в осевом направлении, при этом сжимаются или разжимаются тарельчатые пружины 16. Жесткостью пружин и также углом наклона зубчатого колеса косозубой ступени определяется степень точности распределения нагрузок по блокам (потокам).When transmitting torque from the rotor of the wind turbine 2 to the generator, the intermediate block 10 experiences radial loads, as well as axial loads arising in the high-speed stage, as a result of the presence of a helical gear. When radial forces occur between the individual blocks, they are aligned due to the movement of the blocks in the axial direction, while the Belleville springs 16 are compressed or expanded. The spring rate and also the angle of inclination of the helical stage gear wheel determine the degree of accuracy in the distribution of loads over the blocks (flows).
Зубчатая передача обеспечивает повышение частоты вращения ротора электрической машины по отношению к частоте вращения ротора ветровой турбины.The gear train provides an increase in the rotor speed of the electric machine in relation to the rotor speed of the wind turbine.
При запуске ветроэнергетической установки трансмиссия выполняет функции редукторЭ) понижающего частоту вращения электрической машины, работающей в режиме двигателя по отношению к частоте вращения ротора ветровой турбины.When starting a wind power plant, the transmission acts as a gearbox (E) reducing the speed of the electric machine operating in the engine mode in relation to the speed of the wind turbine rotor.
При работе установки комбинация упорного и радиального подшипников воспринимает все массовые и аэродинамические нагрузки ротора ветровой турбины, в том числе опрокидывающий момент в плоскости, перпендикулярной направлению ветра.During the operation of the installation, the combination of thrust and radial bearings perceives all mass and aerodynamic loads of the wind turbine rotor, including the overturning moment in the plane perpendicular to the wind direction.
Данная конструкция ветроэнергетической установки с совмещенными функциями подшипниковой опоры ротора ветровой турбины и зубчатой передачи (трансмиссии) обеспечиваетThis design of the wind power plant with the combined functions of the bearing support of the wind turbine rotor and the gear train (transmission) provides
- минимальное количество механизмов энергетической установки.- the minimum number of power plant mechanisms.
- максимально короткие связи между ротором ветровой турбины и электрической машиной.- the shortest possible connections between the wind turbine rotor and the electrical machine.
- снижает металлоемкость и стоимость установки,- reduces metal consumption and installation cost,
- увеличивает надежность установки.- increases the reliability of the installation.
Экономический эффект от изготовления и монтажа одной установки составляет - 132 тыс.рублей (см. приложение № 1 ' Расчет экономического эффекта).The economic effect from the manufacture and installation of one unit is 132 thousand rubles (see Appendix No. 1 'Calculation of the economic effect).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894772456A SU1796044A3 (en) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | Multiflow double-stage reduction gear of bearing transmission unit of wind-driven power plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894772456A SU1796044A3 (en) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | Multiflow double-stage reduction gear of bearing transmission unit of wind-driven power plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1796044A3 true SU1796044A3 (en) | 1993-02-15 |
Family
ID=21486332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU894772456A SU1796044A3 (en) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | Multiflow double-stage reduction gear of bearing transmission unit of wind-driven power plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1796044A3 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600414C2 (en) * | 2011-07-29 | 2016-10-20 | Агустауэстлэнд С.П.А. | Planetary mechanism and corresponding method for production |
| RU2635753C2 (en) * | 2012-05-04 | 2017-11-15 | Пань-чиэнь ЛИНЬ | Wind turbine with gearbox of single-stage speed multiplier with high gear ratio |
| CN109406125A (en) * | 2018-11-26 | 2019-03-01 | 吉林大学 | Portable main shaft full working scope load and device for detecting performance |
| RU2706764C1 (en) * | 2019-05-13 | 2019-11-20 | Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ПАО "Силовые машины") | Double-flow reduction gear |
-
1989
- 1989-12-22 SU SU894772456A patent/SU1796044A3/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600414C2 (en) * | 2011-07-29 | 2016-10-20 | Агустауэстлэнд С.П.А. | Planetary mechanism and corresponding method for production |
| RU2635753C2 (en) * | 2012-05-04 | 2017-11-15 | Пань-чиэнь ЛИНЬ | Wind turbine with gearbox of single-stage speed multiplier with high gear ratio |
| CN109406125A (en) * | 2018-11-26 | 2019-03-01 | 吉林大学 | Portable main shaft full working scope load and device for detecting performance |
| RU2706764C1 (en) * | 2019-05-13 | 2019-11-20 | Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ПАО "Силовые машины") | Double-flow reduction gear |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6731017B2 (en) | Distributed powertrain that increases electric power generator density | |
| US7621843B2 (en) | Apparatus for restraining axial movement of a ring gear in a gearbox for a wind turbine | |
| US7008348B2 (en) | Gearbox for wind turbine | |
| US5222924A (en) | Over-drive gear device | |
| US8096917B2 (en) | Planetary gearbox having multiple sun pinions | |
| KR960001479A (en) | Combined input wind turbine | |
| EP2587056B1 (en) | Wind turbine with single-stage compact drive train | |
| WO2009044159A1 (en) | A transmission system for power generation | |
| WO1991019916A1 (en) | Epicyclic gear train | |
| CN103470437A (en) | Fluid energy collection and conversion device, energy transfer output device and generating equipment | |
| US4464095A (en) | Hydraulic energy converter | |
| CN201541175U (en) | Natural power generating equipment and generator set | |
| CN106523265B (en) | Horizontal shaft type wind turbine, wind turbine set and traction transmission system | |
| SU1796044A3 (en) | Multiflow double-stage reduction gear of bearing transmission unit of wind-driven power plant | |
| CN203756446U (en) | Wind driven generator transmission structure | |
| CN103835892A (en) | Transmission structure for wind driven generator | |
| WO2011067633A1 (en) | Gear tooth profile for a wind turbine | |
| KR101700570B1 (en) | turbine with ring gear and, systems of gathering or appling hydro dynamic energy by fluid in using it | |
| CA2371694C (en) | Powertrain for power generator | |
| CN105156283A (en) | Wind power generation high-power flexible long-range transmission device | |
| US11466669B2 (en) | Drive train arrangement | |
| CN108591400A (en) | Power transmission device and the wind energy conversion system for including this power transmission device | |
| WO2014003867A1 (en) | Friction wheel drive train for a wind turbine | |
| JP2006144598A (en) | Step-up gear device for wind turbine device | |
| RU2018027C1 (en) | Wind-power plant |