CN101576065B - 兆瓦级行星差动风电增速箱 - Google Patents

兆瓦级行星差动风电增速箱 Download PDF

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Abstract

本发明兆瓦级行星差动风电增速箱，由机座、输入轴及轴承、差动、准行星及平行轴输出啮合齿A与B组成，其中：行星差动包括太阳轮(15)、行星轮(11)、行星架(16)及内齿圈(10)；准行星包括与行星架联结的太阳轮(5)、准行星轮(8)、星轮轴(7)、固定在大端盖(3)上的机架(4)，其中：差动的太阳轮(15)装在轴(6)上，行星架(16)与准行星的太阳轮(5)联结并空套在轴(6)上，其特征在于：(a)二内齿轮齿数z、模数m均相同；(b)二内齿轮外圆表面花键与输入轴(14)圆筒内花键配合。有益效果：拆、装方便、可在高空大修；重量轻40-55％、机加工艺好、成本低；效率η与行星+定轴相同，比“重齿四级增速”高。

Description

兆瓦级行星差动风电增速箱
技术领域  涉及风电增速箱技术领域，一种兆瓦级行星差动风电增速箱。
背景技术  预计2020年风力发电量由2010年1000万kW增至3000万kW，需1.5MW增速箱近20000台，产值约200个亿。如此庞大数量、使用条件又是极为苛刻，显然，最先进的齿轮箱应该是尽可能轻、拆、装方便能在高空大修。背景技术有两类：(一)NGW行星+定轴，发明专利1项、新型12项；NGW准行星+定轴，新型2项，如重齿公司“行星传动风力发电齿轮箱”(03237681)。主要存在问题：(a)齿轮箱重，价格高；(b)满装轴承必需进口，价贵、预订期长；(c)大修时拆、装困难，必需吊至地面；(二)重齿公司：“差动式行星齿轮箱”(0720125000)，是现代风电增速箱中最新颖的一种结构：NGW行星+准行星+行星差动+平行轴。该实用新型目的在于：降低齿轮箱单位的功率重量。优点是：一级行星传递60-70％的负荷，二级行星传递30-40％的负荷。存在问题是：(a)输入级大内齿圈兼用作箱体的坏处在于，大箱体的热变形、受力变形都会降低薄壁内齿圈的强度；(b)结构复杂、机加工工艺难度大，如大箱体(15)；(c)四级增速，效率η低于现有NGW行星+定轴传动，轴向尺寸长。
发明内容  本发明目的在于提供一种拆、装方便、能在高空大修、重量轻、制造工艺难度低于国外机型的兆瓦级行星差动风电增速箱。
技术方案  (一)采用行星差动与准行星封闭组合轮系，轮系中二内齿轮的齿数z、模数m均相等：装、拆时，内齿轮的两侧齿面便成了“有油导轨”，使装在大端盖上传动件中行星轮轮齿可沿导轨不费力推进、拉出；(二)内齿轮与输入轴套筒花键联接，因而可轻松拆下、进行清洗或维修或更换；(三)行星轮内为滑动轴承，星轮轴系空心轴，轴内储油经小油孔润滑摩擦面。以滑动轴承取代滚动轴承系根据以下机械巨著：(1)王文斌《机械设计手册》卷3.21-4页：普通滑动轴承结构简单、制造方便、承载能力大，但高速稳定性差，易差生油膜振荡；(2)卜炎《实用轴承技术手册》492页：在正常状态下，滑动轴承磨损率是很低的；(3)卜炎《实用轴承技术手册》349页：航空发动机主轴承采用一般滑动轴承，其参数：[p]＝12-22MPa，[v]＝8-10m/s，[pv]≤80，σjmax＝550MPa(4)成大先《机械设计手册》轴承单行本6页：铸造锌合金主要用于中、低速(≤7-10m/s)、重载(25-30MPa)条件下工作的滑动轴承。
有益效果(一)拆、装方便、可在高空大修；(二)重量轻40-55％、机加工艺好、成本低；(三)效率η与行星+定轴相同，比“重齿”四级增速高。
附图说明
图1，本发明实施例结构示意图
图2，实施例中行星差动中行星轮部件的结构示意图
图3，实施例中准行星中行星轮部件的结构示意图
具体实施方式  下面结合附图对本发明详加描述：
参照图1、2与3，一种兆瓦级行星差动风电增速箱，由机座1、输入轴14及轴承13、差动、准行星及平行轴输出啮合齿A与B组成，其中：行星差动包括太阳轮15、行星轮11、行星轮轴12、行星架16及内齿轮10；准行星包括与行星架联结的太阳轮5、准行星轮8、星轮轴7、固定在大端盖3上的机架4，其中：差动的太阳轮15装在轴6上，行星架16与准行星的太阳轮5联结并空套在轴6上，其特征在于：
所述内齿轮2与10齿数z、模数m均相同，因而拆、装极为方便：用起顶螺钉拆卸大端盖时，二内齿的两侧齿面成了有油导轨，使两组行星轮轮齿沿齿导轨轻松拉出；反之，装在大端盖上两大部件沿齿导轨被推进；所述二内齿轮2、10表面花键与输入轴14圆筒内花键配合，因而内齿轮可以轻松拆、装。因此，所有大小齿轮、轴承等清洗、更换均可在高空进行，大修不必吊至地面。
所述的差动行星轮11数量为3只，准行星轮8数量为6只。
所述的差动行星轮11数量为4只，准行星轮8数量为8只。
所述的差动行星轮11为5只，准行星轮8为10只。
差动行星轮11与准行星轮8两者数量一比二，目的使两组轮齿的圆周力相近。行星轮越多，则承载能力越大。
所述准行星轮(8)内为滑动轴承17，星轮轴7为外大里小的盲孔轴，轴上有5-10个小油孔，轴内装有过滤润滑油材料，面对开口处有一集油壳18，开口向上。集油壳集聚飞溅油滴，经小油孔使滑动面充分润滑，大大提高了轴承的使用寿命；差动行星轮11内为滑动轴承9，行星轮轴12为两头小、中间大的空心轴，力学计算表明空心轴具有很大空腔，使之可储存充分润滑油，轴上有5-10个小油孔，孔内有滤油材料。清洁油品是滑动轴承长寿命重要因素。
输入轴(14)的二支承轴承中：轴承(3)置于机座输入端内孔；轴承C内、外圈分别支承在机架(4)与内撑盘D上，内撑盘置于二内齿轮之间、而外圆与输入轴圆筒内孔配合，简支结构提高了输入轴的弯曲强度。输入轴与装内齿轮的圆筒为一整体时，重量轻、承载力大，但机加工艺难度较大；如为装配式，工艺难度小得多但装配麻烦、较重、易变形、机械强度降低。
本发明当拆下齿轮A与B，拆下行星差动部件，太阳轮5与输出轴6联结，即成了准行星增速箱，增速比i＝5-10，用于一级准行星增速+永磁电机机型。
上述实施例是对本发明的说明，不是限定，任何简单变换后方案均属于本发明保护范围。

Claims (4)

1.一种兆瓦级行星差动风电增速箱，由机座(1)、输入轴(14)及其两个支承轴承(C、13)、行星差动与准行星封闭组合轮系及平行轴输出啮合齿轮A与B组成，所述行星差动包括第一太阳轮(15)、差动行星轮(11)、第一行星轮轴(12)、第一行星架(16)及第一内齿轮(10)，所述准行星包括第二太阳轮(5)、准行星轮(8)、第二行星轮轴(7)、第二内齿轮(2)及固定在大端盖(3)上的第二行星架(4)，所述第一太阳轮(15)装在轴(6)上，第一行星架(16)与第二太阳轮(5)联结并空套在轴(6)上，从而构成了所述封闭组合轮系，其特征在于：
第一、二内齿轮(2、10)的齿数z、模数m相同，第一、二内齿轮(2、10)外圆表面花键与输入轴(14)圆筒内花键配合，所述输入轴(14)的一个支承轴承(13)置于机座(1)输入端内孔，另一个支承轴承(C)的内圈与外圈分别支承在第二行星架(4)与内撑盘(D)上，内撑盘(D)装在第一、二内齿轮(2、10)之间，内撑盘(D)的外圆与输入轴(14)圆筒内孔配合；
差动行星轮(11)内孔用第一滑动轴承(9)支承在第一行星轮轴(12)上，第一行星轮轴(12)为空心轴，其空心轴孔呈两头小、中间大，轴上有5-10个小油孔，孔内有过滤材料，准行星轮(8)内孔用第二滑动轴承(17)支承在第二行星轮轴(7)上，所述第二行星轮轴(7)为外大里小的盲孔轴，轴上有5-10个小油孔，孔内装有过滤材料，面对第二行星轮轴(7)开口处有一集油壳(18)，集油壳(18)开口向上。
2.根据权利要求1所述的兆瓦级行星差动风电增速箱，其特征在于：差动行星轮(11)数量为3只，准行星轮(8)数量为6只。
3.根据权利要求1所述的兆瓦级行星差动风电增速箱，其特征在于：差动行星轮(11)数量为4只，准行星轮(8)数量为8只。
4.根据权利要求1所述的兆瓦级行星差动风电增速箱，其特征在于：差动行星轮(11)为5只，准行星轮(8)为10只。
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