CN101842616A - 用于润滑轴承的油歧管 - Google Patents

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Abstract

一种轴承供油组件包括(a)具有相对的第一侧和第二侧(72，74)的板部件(70)，该板部件具有形成于第一侧中的适于接收第一轴承(36，58)的第一孔口(76，78)；(b)环形歧管(90)，其附连到板部件上，使得板部件和该歧管协作地限定环形油沟(114)；以及(c)形成于歧管中的多个通道(108)，通道与板部件协作，以限定与第一孔口和油沟流体连通的多个大体沿轴向引导的通路(b)。通道在歧管的周边周围基本均匀地隔开。可使用供油组件来将油供应到承载着以不同速度运转的单独的轴的两个轴承。

Description

用于润滑轴承的油歧管
发明背景
本发明大体涉及轴承，且更具体而言涉及承受变化的轴向载荷和径向载荷的轴承的润滑。
滚动元件轴承的润滑通常在轴承的载荷区中需要单个油射流。这个油流对于这种轴承遇到的大多数操作条件来说是足够的。但是，在一些情况下，诸如用于风力涡轮的大型齿轮箱，需要一个或多个滚动元件轴承来在短时间段中持续承担轴向推力。单个油射流对于此运行条件来说是不够的。在此条件下，必须跨越轴承的整个直径将润滑油均匀地引导到滚子端。已知的是使用多个油管和喷嘴来提供这种润滑，但是这会增加零件数，且会在多个连接处产生潜在泄漏点。还已知的是修改结构构件来包括用于轴承的供油通道。但是，这会使制造复杂且增加成本，并且会将构件置于由于制造误差而破碎的风险下。
发明简要概述
本发明解决了现有技术的这些和其它缺点，本发明提供了一种附连到承载着一个或多个轴承的板状结构部件上的环形歧管，使得板部件和歧管协作地限定环形油沟。多个通道形成于歧管中，该多个通道与结构部件协作，以限定与轴承和油沟中的至少一个流体连通的多个沿轴向引导的通路。通道在歧管的周边周围隔开，例如，通道可在周边周围基本均匀地隔开，以便即使是在迅速变化的载荷条件下也促进对轴承的均匀供油。
根据本发明的一个方面，一种用于齿轮箱的轴承供油组件包括：(a)具有相对的第一侧和第二侧的板部件，该板部件具有形成于第一侧中的第一孔口，该第一孔口适于接收第一轴承；(b)环形歧管，其附连到板部件上，使得板部件和该歧管协作地限定环形油沟；以及(c)形成于歧管中的多个通道，该通道与板部件协作，以限定与第一孔口和油沟流体连通的多个沿轴向引导的通路。通道在歧管的周边周围隔开，例如基本均匀地隔开。
根据本发明的另一个方面，一种用于齿轮箱的供油组件包括：(a)壳体；(b)具有相对的第一侧和第二侧的、设置在壳体中的中间板，该中间板具有形成于第一侧中的第一孔口；(c)接收在第一孔口中的第一轴承；(d)环形歧管，其与第一轴承相对而附连到中间板上，使得中间板和歧管协作地限定环形油沟；以及(e)形成于歧管中的多个通道，这些通道与中间板协作，以限定与第一孔口和油沟流体连通的多个沿轴向引导的通路。通道在歧管的周边周围隔开，例如基本均匀地隔开。
附图简述
通过参照结合附图图形得到的以下描述，可最好地理解本发明，其中：
图1是包括根据本发明的一个方面构造的油歧管的风力涡轮的局部截面侧视图；
图2是图1的风力涡轮的齿轮箱的透视图；
图3是图2的齿轮箱的另一个透视图；
图4是图2的齿轮箱的截面图；
图5是图4的齿轮箱的一部分的截面透视图，该图显示了根据本发明构造的油歧管；
图6是从相对于风力涡轮的顺风方向看到的图4的齿轮箱的中间板的透视图；
图7是从相对于风力涡轮的逆风方向看到的图6的中间板的透视图；
图8是图5所示的油歧管的顶部俯视图；
图9是图7的油歧管的截面图；以及
图10是附连有歧管的中间板的一部分的截面图，该图显示了其油流径。
发明详细描述
参照附图，其中，相同参考标号在所有各图中表示相同元件，图1描绘了包括安装在塔架14的上端上的机舱12的风力涡轮10。塔架14通过基座16锚定到地面上。具有叶片20的转子18安装在机舱12的一端上。转子轴22将转子18联接到齿轮箱24上，齿轮箱24继而联接到发电机(或交流发电机)26上。
图2-4所示的齿轮箱24是封闭在壳体28内的多级行星单元。齿轮系包括托架30，该托架联接到转子轴22上，且在逆风托架轴承34和顺风托架轴承36中安装到壳体28上。注意，本文所用的术语“顺风”和“逆风”指的是相对于在操作期间预期通过风力涡轮10的风流的方向。仅仅是为了便于描述而使用这些位置术语；本文描述的实际构件不需要具有相对于气流的任何特定定向。在所示实例中，顺风托架轴承36是具有内圈38、外圈40和多个滚子42(在图5中最佳地看到)的圆柱滚子轴承，且顺风托架轴承36构造成以便经受轴向载荷以及径向载荷。多个行星齿轮44与托架30一起旋转。各个行星齿轮44包括接合固定的环形齿轮50的主啮合件48和接合太阳齿轮46的辅啮合件52，太阳齿轮46联接到中心轴54上。中心轴54通过花键联接到高速齿轮56上，高速齿轮56在高速齿轮轴承58中运转。在所示实例中，高速齿轮轴承58是具有内圈60、外圈62和多个滚子64(在图5中最佳地看到)的圆柱滚子轴承，且高速齿轮轴承58构造成以便经受轴向载荷和径向载荷。高速齿轮56接合高速小齿轮66，高速小齿轮66继而联接到小齿轮轴68上。小齿轮轴68联接到发电机26上，且联接到液压促动式停机制动器(未显示)上。
在壳体28内的是称为“中间板”或板部件70的固定的板状部件，在图5-7中更加详细地示出。中间板70具有相对的逆风侧72和顺风侧74、接收顺风托架轴承36的外圈40的逆风孔口76，以及接收高速齿轮轴承58的外圈62的顺风孔口78。虽然没有在图5中显示，但是托架30接收在顺风托架轴承36的内圈38中，而高速齿轮56则接收在高速齿轮轴承58的内圈60中。中间板70包括沿径向延伸的凸缘80，凸缘80具有逆风面82、相对的顺风面84以及横跨在逆风面82和顺风面84之间的内面86。逆风面82连结逆风孔口76，而顺风面84连结顺风孔口78。
齿轮箱24是湿槽式设计，其中用于润滑和冷却的油由电动泵88(见图2)循环，且以传统方式被供应到壳体28内的各种齿轮、轴、轴承等。
在操作中，齿轮箱24将来自转子18的相对高的扭矩、低速(例如约18RPM)旋转输入转换成适用于发电机26的操作的较高速(例如约1440RPM)、较低扭矩输出。因为齿轮箱24中的若干齿轮啮合件是斜的，而非正的，所以当它们经历相对于彼此的角加速或角减速时，基本轴向的载荷布置在内部的齿轮上。
当转子18经受紧急停止时，会出现一个特定的高载荷条件。在这种情况下，响应于预定的操作极限，液压停机制动器突然对小齿轮轴68施加强大的夹紧力，从而迅速停止其旋转。从风中吸收能量的转子18仍然对托架30施加大的扭矩。因为斜的齿轮轮廓，非常大的推力沿“逆风”方向(例如朝向转子18)施加到高速齿轮56上。例如，在额定为约1500kW功率输出的已知类型的风力涡轮10中，推力载荷可在约110kN(25,000lbf)至约130kN(30,000lbf)的范围中。在这种情况下，高速齿轮轴承58上的推力载荷的增大几乎是瞬时的。在这些条件下，不能通过单个油通道对高速齿轮轴承58可靠地提供润滑。因此，使用附连到中间板70上的歧管90将油供应到高速齿轮轴承58。
图8和9更加详细地示出了歧管90。歧管90具有大体环形的环部分92，大体环形的环部分92具有内边缘94和外边缘96。内缘98从内边缘94的周边沿顺风方向沿轴向延伸，以限定中心开口100，且与环部分92协作，以限定L形截面。外缘102从环部分92的外边缘96沿顺风方向沿轴向延伸。方形断面地带104形成于内缘98和环部分92的交接部处。
通过歧管90的环部分92、邻近且部分通过外缘102形成一个或多个输送孔106。如图8的详细视图“A”所示，多个沿轴向延伸的供油槽口或其它通道108形成于内缘98中。在所显示的具体实例中，八个供油槽口108在歧管90的周边周围隔开，但是确切的数目并不关键。各个供油槽口108穿过地带104和内缘98的径向外表面。在另一个实施例中，供油槽口或通道108在歧管90的周边周围基本均匀地隔开(表示连续的槽口之间的间隔的差异不多于±10％)，有利地便于如以下更详细地阐述的那样来提供更均匀的油分配。
如图6和7所示，歧管90安装到中间板70的上游侧72上，且接收在逆风孔口76中。在所示实例中，螺栓110延伸穿过中间板70，且拧入歧管90中的安装孔112中，以将歧管90夹到中间板70上。可代替螺栓110使用其它类型的紧固件、粘合剂或结合技术(例如钎焊或焊接)。当组装到中间板70上时，外缘102靠着逆风孔口76和凸缘80的逆风面82密封，而内缘98靠着凸缘80的内面86密封。组装起来的中间板70和歧管90限定360°的环形油沟114。
现在将参照图5来对歧管90的操作进行阐述。在操作中，加压油供应到油入口116，油入口116穿过中间板70且与油沟114连通。油沿径向在周围流动，以填充油沟114。一些油沿逆风方向流过输送孔106，以供应顺风托架轴承36。从顺风托架轴承36起，油排到壳体28中的低点，且然后被再循环。油还从油沟114径向向内地流到供油槽口108中，然后沿顺风方向轴向地流过供油槽口108，且在高速齿轮轴承58的周边周围的若干个位置处基本直接在高速齿轮轴承58的滚子64处排出。图10中的箭头“B”处显示了此流动通路。从高速齿轮轴承58起，油排到壳体28中的低点，且然后被再循环。此布置对均匀地跨越高速齿轮轴承58的整个直径的滚子端提供润滑油。这确保了加压油流可保持不落后于迅速施加的载荷。本文描述的单歧管结构将润滑油同时供应到两个单独的轴或其它旋转部件，例如以不同的速度旋转的高速齿轮轴承58和顺风托架轴承36。而且，重要的是不需要为了提供这种油流而在相对大型和昂贵的中间板70中形成小的或复杂的机加工的特征(孔、槽口等)。这显著地降低了中间板70的成本，且降低了由于生产误差而使中间板70破碎的风险。
上文已经描述了用于齿轮箱的油歧管。虽然已经对本发明的具体实施例进行了描述，但将对本领域技术人员显而易见的是，可在不偏离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。因此，对本发明的优选实施例以及实践本发明的最佳模式的前述描述仅是出于说明目的而提供的，而不是为了限制的目的。本发明由权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种用于齿轮箱的供油组件，包括：
(a)具有相对的第一侧和第二侧的板部件，所述板部件具有形成于所述第一侧中的第一孔口，所述第一孔口适于接收第一轴承；
(b)环形歧管，所述环形歧管附连到所述板部件上，使得所述板部件和所述歧管协作地限定环形油沟；以及
(c)形成于所述歧管中的多个通道，所述通道与所述板部件协作，以限定与所述第一孔口和所述油沟流体连通的多个沿轴向引导的通路，所述通道在所述歧管的周边周围隔开。
2.根据权利要求1所述的供油组件，其特征在于，所述通路定位成以便将油直接地传送到所述第一轴承中。
3.根据权利要求1所述的供油组件，其特征在于，所述歧管包括：
具有径向内边缘和外边缘的环部分；
自所述内边缘沿轴向延伸的内缘；以及
自所述外边缘沿轴向延伸的外缘；
其中，所述通道包括形成于所述内缘中的多个供油槽口。
4.根据权利要求3所述的供油组件，其特征在于，所述供油组件还包括在所述内缘和所述环部分的交接部处在所述内缘周围延伸的地带，其中，所述供油槽口延伸穿过所述地带。
5.根据权利要求1所述的供油组件，其特征在于，所述板部件包括形成于所述第二侧中的第二孔口，所述第二孔口适于接收第二轴承，其中所述歧管接收在所述第二孔口中。
6.根据权利要求5所述的供油组件，其特征在于，所述供油组件还包括形成于所述歧管的环部分中、与所述油沟和所述第二孔口流体连通的至少一个输送孔。
7.根据权利要求1所述的供油组件，其特征在于，所述供油组件还包括穿过所述板部件且与所述油沟连通的油入口。
8.根据权利要求5所述的供油组件，其特征在于：
所述第一孔口和所述第二孔口由沿径向延伸的凸缘隔开，所述凸缘具有相对的第一面和第二面，以及横跨在所述第一面和第二面之间的内面；且
所述歧管的内缘靠在所述凸缘的内面上。
9.根据权利要求8所述的供油组件，其特征在于，所述通道沿着所述内面和所述内缘之间的接合部延伸。
10.根据权利要求1所述的供油组件，其特征在于，所述通道绕着所述歧管的周边基本均匀地隔开。
11.一种用于齿轮箱的供油组件，包括：
壳体；
具有相对的第一侧和第二侧的、设置在所述壳体中的中间板，所述中间板具有形成于所述第一侧中的第一孔口；
接收在所述第一孔口中的第一轴承；
环形歧管，所述环形歧管与所述第一轴承相对而附连到所述中间板上，使得所述中间板和所述歧管协作地限定环形油沟；以及
形成于所述歧管中的多个通道，所述通道与所述中间板协作，以限定与所述第一孔口和所述油沟流体连通的多个沿轴向引导的通路，所述通道在所述歧管的周边周围隔开。
12.根据权利要求11所述的供油组件，其特征在于，所述第一轴承是滚动元件轴承，且所述通道对准，以便将油直接地传送到所述轴承的一个或多个滚动元件中。
13.根据权利要求11所述的供油组件，其特征在于，所述歧管包括：
具有径向内边缘和外边缘的环部分；
自所述内边缘沿轴向延伸的内缘；以及
自所述外边缘沿轴向延伸的外缘；
其中，所述通道包括形成于所述内缘中的多个供油槽口。
14.根据权利要求13所述的供油组件，其特征在于，所述供油组件还包括在所述内缘和所述环部分的交接部处在所述内缘周围延伸的地带，其中所述供油槽口延伸穿过所述地带。
15.根据权利要求11所述的供油组件，其特征在于，所述中间板包括形成于所述第二侧中的第二孔口，所述第二孔口接收第二轴承，并且其中，所述歧管接收在所述第二孔口中、所述中间板和所述第二轴承之间。
16.根据权利要求15所述的供油组件，其特征在于，所述供油组件还包括形成于所述歧管的环部分中、与所述油沟和所述第二孔口流体连通的至少一个输送孔。
17.根据权利要求15所述的供油组件，其特征在于，第一旋转部件联接到所述第一轴承上，且与所述第一旋转部件分离的第二旋转部件联接到所述第二轴承上。
18.根据权利要求15所述的供油组件，其特征在于：
所述第一孔口和所述第二孔口由沿径向延伸的凸缘隔开，所述凸缘具有相对的第一面和第二面，以及横跨在所述第一面和第二面之间的内面；且
所述歧管的内缘靠在所述凸缘的内面上。
19.根据权利要求18所述的供油组件，其特征在于，所述通道沿着所述内面和所述内缘之间的接合部延伸。
20.根据权利要求11所述的供油组件，其特征在于，所述供油组件还包括穿过所述中间板且与所述油沟连通的油入口。
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