CN202579057U - 大功率风力发电机增速齿轮箱 - Google Patents

大功率风力发电机增速齿轮箱 Download PDF

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袁包钢
王朝阳
许军
李靖
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Abstract

本实用新型涉及一种大功率风力发电机增速齿轮箱，箱体包括前箱体、中箱体和后箱体，箱体中含有两级行星轮系，其中：第一级行星轮系安装在前箱体和中箱体之间，第二级行星轮系安装在中箱体和后箱体之间；输入行星架穿过前箱体与法兰盘连接，第一太阳轮轴通过花键与第二行星架连接，第二太阳轮轴穿出后箱体通过花键与发电机轴连接；输入行星架与前箱体结合处设有密封装置；齿轮箱的润滑***包括润滑油池、电机泵、油路分配器和各润滑油道，润滑油道是指设在箱体、输入行星架以及行星轮轴上通往各轴承安装点的润滑油道，电机泵串接在润滑油箱与油路分配器之间，其输出端通过油路分配器与各润滑油道连接。

Description

大功率风力发电机增速齿轮箱
技术领域
本实用新型涉及一种齿轮箱，尤其是一种大功率风力发电机增速齿轮箱。
背景技术
利用风力发电与传统的火力发电相比，具有发电无污染的优势，与水力发电相比，具有基建成本低、占地面积小，维护保养方便的优势，对于大型的水力发电站，蓄水库还容易对下游存在一定的安全隐患。在风力发电机中，齿轮箱是风力发电机的关键部件，目前我国使用的风力发电机增速齿轮箱主要靠进口解决，一般为整体结构，拆卸困难，一旦出现故障，只能更换总成，造成浪费。
我国兆瓦级大功率风力发电机增速齿轮箱发展迅速，目前国内已经批量生产并应用于风电场发电。现有技术中较为常用的增速齿轮箱一般采用一级行星轮系与两级平行轴、两级行星轮系与一级平行轴的增速级组合的方式进行传动，随着风力发电机发电功率的增大，风力发电机增速齿轮箱及发电机的体积和重量也增大，带来的后果是成本增加、安装困难。如何在提升风力发电机发电功率的同时，降低风力发电机的体积、重量和成本是业内人士普遍关心的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于：针对较大功率的增速齿轮箱，体积大、重量大、成本高的问题，提供一种新的双行星机构的与发电机集成的风力发电机增速齿轮箱。
本实用新型的目的是这样实现的：一种大功率风力发电机增速齿轮箱，包括箱体和行星轮系，其特征在于：箱体包括前箱体、中箱体和后箱体，箱体中含有两级行星轮系，其中：
前箱体和中箱体之间设有第一内齿圈，中箱体和后箱体之间设有第二内齿圈，前箱体、第一内齿圈、中箱体、第二内齿圈和后箱体依次通过螺栓连接，后箱体通过螺栓与发电机箱体连接；
第一太阳轮轴和第二太阳轮轴依次浮动套接于管轴上，管轴的一端通过法兰与输入行星架定位连接，另一端则通过轴承支撑于电机箱体；第一级行星轮系安装在前箱体和中箱体之间，第二级行星轮系安装在中箱体和后箱体之间；输入行星架穿过前箱体与法兰盘连接，第一太阳轮轴通过花键与第二行星架连接，第二太阳轮轴穿出后箱体通过花键与发电机轴连接；
输入行星架与前箱体结合设有密封装置； 
齿轮箱的润滑***包括润滑油池、电机泵、油路分配器和各润滑油道，润滑油道是指设在箱体、输入行星架以及行星轮轴上通往各轴承安装点的润滑油道，电机泵串接在润滑油箱与油路分配器之间，其输出端通过油路分配器与各润滑油道连接。
在本实用新型中：输入行星架周边以环形阵列方式至少分布有四个第一行星轮轴，第二行星架周边则以环形阵列方式至少分布有三个第二行星轮轴。
在本实用新型中：所述的密封装置包括甩油环和防尘圈。
在本实用新型中：所述的管轴的一端通过法兰与输入行星架定位连接是指：输入行星架和管轴之间采用法兰连接，输入行星架与法兰之间，以及法兰与管轴之间均设有O型密封圈，管轴端部设有定位挡板。
在本实用新型中：在两级行星轮系中，支撑行星架的轴承为短圆柱滚子轴承，或满圆柱滚子轴承，或圆锥滚子轴承，支撑行星轮的轴承为短圆柱滚子轴承，或满圆柱滚子轴承，或双列圆锥滚子轴承；支撑输出内花键轴的轴承为短圆柱滚子轴承，或满圆柱滚子轴承，或双列圆锥滚子轴承。
在本实用新型中：发电机的支撑通过螺栓连接在后箱体上。
在本实用新型中：润滑***中至少包含一组润滑发电机轴承的润滑油道。
在本实用新型中：所述的润滑***中还设有冷却器，冷却器中冷却油管的输入端与油路分配器的输出端对接，冷却器中冷却油管的输出端再进入润滑油道。
本实用新型的优点在于：采用两级行星轮系可以传递较大的扭距，将箱体分割成前箱体、中箱体、后箱体，使齿轮箱拆装更加方便；将发电机与齿轮箱集成为一个整体，节省了空间，简化了结构，减轻了整体重量；将两级内齿圈作为箱体的组成部分，不仅减轻了齿轮箱的整体重量，而且容易加工；第一行星轮系中采用至少四个均匀分布的行星轮，增加了承载能力，减小了齿轮箱半径；第二行星轮系中采用至少三个均匀分布的行星轮，增加了承载能力；第一级行星轮采用两个无外圈满装圆柱滚子轴承，尤其是第一级行星架上采用满装圆柱滚子轴承安装后，既增加了承载能力，又减小了安装空间；润滑***为各轴承提供强制润滑，这样就大大提高了齿轮箱的可靠度；冷却***设有冷却器，增强了润滑油的冷却效果。由于输入行星架和管轴之间采用法兰连接，通过挡板定位，行星架和输出法兰以及法兰和管轴之间采用O型密封圈密封，不仅高空拆装、更换管轴方便，而且较好的解决了管轴漏油的问题。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
图中：1、法兰盘，2、输入行星架，3、前箱体，4、第一行星轮轴，5、第一行星轮，6、第一内齿圈，7、第一行星轮轴承，8、中箱体，9、第二行星架，10、第二行星轮轴，11、第二行星轮，12、第二内齿圈，13、后箱体，14、第二级太阳轮轴，15、第一太阳轮轴，16、管轴，17、O形密封圈，18、法兰，19、定位挡板。 
具体实施方式
    附图非限制性的公开了本实用新型涉及的一种具体实施例的结构示意图，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
由图1可见，本实用新型的箱体包括前箱体3、中箱体8和后箱体13，前箱体3和中箱体8之间设有第一内齿圈6，前箱体3、第一内齿圈6、中箱体8通过螺栓连接；中箱体8和后箱体13之间设有第二内齿圈12，中箱体8、第二内齿圈12、后箱体13通过螺栓连接；后箱体13与发电机箱体通过螺栓连接；第一太阳轮轴15和第二太阳轮轴14依次浮动套接于管轴16上，管轴16的一端通过法兰18与输入行星架2定位连接，另一端则通过轴承支撑于电机箱体，法兰18与输入行星架2，法兰18与管轴16之间均设有O形密封圈17，管轴端部设有定位挡板19；输入行星架2通过轴承安装在前箱体3和中箱体8之间，输入行星架2的输入端穿过前箱体3与法兰盘1连接，第一太阳轮轴15的花键轴穿过中箱体8与第二行星架9连接，第二行星架9通过轴承安装在中箱体8和后箱体13之间，第二太阳轮轴14的花键轴穿过后箱体13与发电机轴连接；输入行星架2与前箱体3结合处设有密封装置；箱体、输入行星架2以及两级行星轮轴4、10中设有通往各轴承安装点的润滑油道。 
在本实施例中，输入行星架2周边均匀设置四个第一行星轮5，第一行星轮5同时与第一内齿圈6、第一太阳轮轴15中的太阳轮啮合；第一太阳轮轴15端部的花键与第二行星架9连接；第二行星架9周边均匀设置三个第二行星轮11，第二行星轮11同时与内第二内齿圈12、第二太阳轮轴14中的太阳轮啮合；第二级太阳轮轴14端部的花键与发电机轴连接；输入行星架2采用的轴承为满圆柱滚子轴承，第二行星架9采用的轴承为圆锥滚子轴承，两级行星轮5、10采用的轴承为双列满圆柱滚子轴承或短圆柱滚子轴承；输入行星架2与前箱体3结合处的密封装置包括甩油环和防尘圈。
具体实施时，润滑***中至少还包含一组润滑发电机轴承的润滑油道。所述的润滑***中还设有冷却器，冷却器中冷却油管的输入端与油路分配器的输出端对接，冷却器中冷却油管的输出端再进入润滑油道。
实际使用时，风力形成的动能由输入行星架2输入，使第一行星轮5围绕第一太阳轮轴15转动，由于第一行星轮5同时与第一内齿圈6、第一太阳轮轴15中的太阳轮啮合，使第一太阳轮轴15产生自转，第一太阳轮轴15带动第二行星架9同步转动，然后使第二行星轮11围绕第二太阳轮轴14转动，由于第二行星轮11同时与第二内齿圈12、第二太阳轮轴14中的太阳轮啮合，使第二太阳轮轴14产生自转，第二太阳轮轴14带动发电机轴转动发电。工作中，润滑油在电机泵的作用下为齿轮啮合处以及所有的轴承提供润滑油，当温度过高时，可以通过油路分配器把一部分润滑油导入冷却器中冷却油管输入端，由冷却器中冷却油管的输出端进入润滑油道，对润滑油降温，确保润滑油的润滑效果。

Claims (8)

1.一种大功率风力发电机增速齿轮箱，包括箱体和行星轮系，其特征在于：箱体包括前箱体、中箱体和后箱体，箱体中含有两级行星轮系，其中：
前箱体和中箱体之间设有第一内齿圈，中箱体和后箱体之间设有第二内齿圈，前箱体、第一内齿圈、中箱体、第二内齿圈和后箱体依次通过螺栓连接，后箱体通过螺栓与发电机箱体连接；
第一太阳轮轴和第二太阳轮轴依次浮动套接于管轴上，管轴的一端通过法兰与输入行星架定位连接，另一端则通过轴承支撑于电机箱体；第一级行星轮系安装在前箱体和中箱体之间，第二级行星轮系安装在中箱体和后箱体之间；输入行星架穿过前箱体与法兰盘连接，第一太阳轮轴通过花键与第二行星架连接，第二太阳轮轴穿出后箱体通过花键与发电机轴连接；
输入行星架与前箱体结合处设有密封装置；
齿轮箱的润滑***包括润滑油池、电机泵、油路分配器和各润滑油道，润滑油道是指设在箱体、输入行星架以及行星轮轴上通往各轴承安装点的润滑油道，电机泵串接在润滑油箱与油路分配器之间，其输出端通过油路分配器与各润滑油道连接。
2.根据权利要求1所述的大功率风力发电机增速齿轮箱，其特征在于：输入行星架周边以环形阵列方式至少分布有四个第一行星轮轴，第二行星架周边则以环形阵列方式至少分布有三个第二行星轮轴。
3.根据权利要求1所述的大功率风力发电机增速齿轮箱，其特征在于：所述的密封装置包括甩油环和防尘圈。
4.根据权利要求1所述的大功率风力发电机增速齿轮箱，其特征在于，所述的管轴的一端通过法兰与输入行星架定位连接是指：输入行星架和管轴之间采用法兰连接，输入行星架与法兰之间，以及法兰与管轴之间均设有O型密封圈，管轴端部设有定位挡板。
5.根据权利要求1所述的大功率风力发电机增速齿轮箱，其特征在于：在两级行星轮系中，支撑各行星架的轴承均为短圆柱滚子轴承，或满圆柱滚子轴承，或圆锥滚子轴承，支撑各行星轮的轴承均为短圆柱滚子轴承，或满圆柱滚子轴承，或双列圆锥滚子轴承。
6.根据权利要求1所述的大功率风力发电机增速齿轮箱，其特征在于：发电机的支撑通过螺栓连接在后箱体上。
7.根据权利要求1所述的大功率风力发电机增速齿轮箱，其特征在于：润滑***中至少含有一组润滑发电机轴承的润滑油道。
8.根据权利要求1~7之一所述的大功率风力发电机增速齿轮箱，其特征在于：所述的润滑***中还设有冷却器，冷却器中冷却油管的输入端与油路分配器的输出端对接，冷却器中冷却油管的输出端再进入润滑油道。
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