風力發電機及齒輪箱的製作方法
2023-09-16 04:01:20 2
專利名稱:風力發電機及齒輪箱的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種風力發電機及齒輪箱，其中，該齒輪箱包括：輸入軸、配置有第一級內齒圈的第一級行星傳動系統、配置有第二級內齒圈和第二級行星架的第二級行星傳動系統；輸入軸設置有第一傳動線路和第二傳動線路；第一傳動線路中，輸入軸與第一級內齒圈連接，經第一級行星傳動系統與第二級內齒圈連接；第二傳動線路中，輸入軸通過第二級行星架與第二級行星傳動系統連接；第一級行星傳動系統經第二級內齒圈與第二級行星傳動系統連接，輸入軸的傳動功率經第一傳動線路和第二傳動線合流至第二級行星傳動系統輸出。因此，實施本實用新型提出的齒輪箱結構，能夠提升齒輪箱的性能。
【專利說明】風力發電機及齒輪箱
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及風力發電機領域，特別涉及一種風力發電機及齒輪箱。
【背景技術】
[0002]近年來，能源的短缺促使了風力發電機的迅速發展，風機的單機發電功率也越來越高，已發展到3麗到6MW的大功率風力發電機。但由於單機發電功率的增大，使得風機齒輪箱的外形尺寸很大，機艙的外形尺寸及重量也相應增大，這不便於生產、運輸及安裝。
[0003]目前，風機齒輪箱存在以下的兩類設計:
[0004]I)採用NGW型一級行星傳動、兩級平行軸或NGW型兩級行星傳動、以及一級平行軸傳動，但這種方式並沒有減小齒輪箱的外形尺寸。
[0005]2)採用差動行星齒輪箱，可減小齒輪箱的尺寸，降低單位功率的重量。參照圖1，示出了該差動行星齒輪箱的原理:該差動行星齒輪箱包括:輸入軸10、第一級太陽輪21、第二級太陽輪22、第一級行星輪31、第二級行星輪32、第一級行星架41、第二級行星架42、第一級內齒圈51、第二級內齒圈52以及輸出端60。其中，旋轉的行星架所在的輪係為第一級輪系，固定的行星架所在的輪係為第二級輪系。第二級內齒圈52跨過第一級行星輪31與第一級行星架41相連，第一級行星架41又與輸入軸10相連，從而輸出端60實現差動輪系輸出。
[0006]然而，由於第二級內齒圈52懸臂太長，內齒圈的強度受很大的影響，是薄弱環節，且第二級太陽輪22與第一級內齒圈51直連，浮動時由於重量大、太陽輪與內齒圈互為影響，效果不好。另外，由於第二級內齒圈52跨過第一級內齒圈51，最大徑向尺寸的減小受到一定限制。
實用新型內容
[0007]有鑑於此，本實用新型實施的目的在於提出一種風力發電機及齒輪箱，能夠減小齒輪箱的外形尺寸及重量，並提高齒輪箱的性能。
[0008]進一步來講，該齒輪箱包括:輸入軸、配置有第一級內齒圈的第一級行星傳動系統、配置有第二級內齒圈和第二級行星架的第二級行星傳動系統；輸入軸設置有第一傳動線路和第二傳動線路；第一傳動線路中，輸入軸與第一級內齒圈連接，經第一級行星傳動系統與第二級內齒圈連接；第二傳動線路中，輸入軸通過第二級行星架與第二級行星傳動系統連接；第一級行星傳動系統經第二級內齒圈與第二級行星傳動系統連接，輸入軸的傳動功率經第一傳動線路和第二傳動線路合流至第二級行星傳動系統輸出。
[0009]可選地，在一些實施例中，第一傳動線路包括:輸入軸的外齒與第一級內齒圈連接，並通過第一級行星輪與第一級太陽輪連接；第一級太陽輪與齒形套連接，齒形套的外齒與第二級內齒圈連接。
[0010]可選地，在一些實施例中，第一級內齒圈的徑向採用浮動結構，軸向通過第一扇形檔板定位；第一扇形檔板插入到輸入軸的外齒形槽內，固定連接於第一級內齒圈。
[0011]可選地，在一些實施例中，第一級太陽輪為浮動構件；第一級太陽輪通過花鍵與齒形套連接；齒形套通過配對的圓錐滾子軸承和圓柱滾子軸承軸向定位及支撐。
[0012]可選地，在一些實施例中，第二級內齒圈的徑向採用浮動結構，軸向通過第二扇形檔板定位；第二扇形檔板插入齒形套的外齒形槽內，固定連接於第二級內齒圈。
[0013]可選地，在一些實施例中，第二傳動線路包括:輸入軸通過花鍵套與第二級行星架連接，第二級行星架與第二級行星傳動系統的第二級行星輪連接。
[0014]可選地，在一些實施例中，花鍵套通過軸向檔板軸向定位；軸向檔板通過設置在花鍵套上的軸用彈性擋圈、以及設置在第二級行星架上的孔用彈性擋圈定位。
[0015]可選地，在一些實施例中，第二級行星傳動系統包括:第二級行星輪，與第二級內齒圈、第二級行星架連接；第二級太陽輪，與第二級行星輪連接；其中，輸入軸的傳動功率經第一級內齒圈及第二級行星架分流後，合流至第二級行星輪，經第二級太陽輪輸出。
[0016]可選地，在一些實施例中，第二級太陽輪通過花鍵與平行軸的大齒輪連接，大齒輪齒輪嚙合於輸出軸，輸出外部所需的功率及轉速。
[0017]相對於現有技術，本實用新型具有以下優勢:
[0018]在本實用新型的齒輪箱中，通過設置第一傳動線路和第二傳動線路，將輸入軸的傳動功率分流傳遞，並匯聚於第二級行星傳動系統輸出，能夠在很大程度上減小齒輪箱的外形尺寸及重量，並提高齒輪箱的性能。
[0019]本實用新型實施例還提供了一種風力發電機，該風力發電機設有上述任一種齒輪箱，由於上述任一種齒輪箱具有上述技術效果，因此，設有該齒輪箱的風力發電機也應具備相應的技術效果，茲不贅述。
[0020]本實用新型實施例的更多特點和優勢將在之後的【具體實施方式】予以說明。
【附圖說明】
[0021]構成本實用新型實施例的一部分的附圖用來提供對本實用新型實施例的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0022]圖1為相關技術中差動行星齒輪箱的原理示意圖；
[0023]圖2為本實用新型實施例提供的齒輪箱的原理示意圖；
[0024]圖3為本實用新型實施例提供的齒輪箱的結構示意圖。
[0025]附圖標記說明
[0026]相關技術中:
[0027]10 輸入軸
[0028]21 第一級太陽輪
[0029]22 第二級太陽輪
[0030]31 第一級行星輪
[0031]32 第二級行星輪
[0032]41 第一級行星架
[0033]42 第二級行星架
[0034]51 第一級內齒圈
[0035]52第二級內齒圈
[0036]60輸出端
[0037]本實用新型實施例中:
[0038]I輸入軸
[0039]2花鍵套
[0040]3圓錐滾子軸承
[0041]4圓柱滾子軸承
[0042]5第二扇形檔板
[0043]6齒形套
[0044]7第二級內齒圈
[0045]8軸向檔板
[0046]9第二級行星輪
[0047]10第二級太陽輪
[0048]11大齒輪
[0049]12輸出軸
[0050]13第二級行星架
[0051]14第一級行星架
[0052]15第一級行星輪
[0053]16第一級太陽輪
[0054]17第一級內齒圈
[0055]18第一扇形檔板
[0056]19箱體
【具體實施方式】
[0057]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0058]需要說明的是，在不衝突的情況下，本實用新型實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
[0059]下面結合附圖，對本實用新型的各優選實施例作進一步說明:
[0060]參照圖2，其為本實施例提供的齒輪箱的原理示意圖。參照圖3，其為本實施例的齒輪箱的結構示意圖。
[0061]本實施例中，該齒輪箱包括:輸入軸1、第一級行星傳動系統及第二級行星傳動系統。第一級行星傳動系統配置有第一級內齒圈17、第一級行星架14，第二級行星傳動系統配置有第二級內齒圈7、第二級行星架13。其中，輸入軸I設置有第一傳動線路和第二傳動線路:
[0062]I)第一傳動線路中，輸入軸I與第一級內齒圈17連接，經第一級行星傳動系統與第二級內齒圈7連接；
[0063]2)第二傳動線路中，輸入軸I通過第二級行星架13與第二級行星傳動系統連接。
[0064]第一級行星傳動系統經第二級內齒圈7與第二級行星傳動系統連接，輸入軸I的傳動功率經第一傳動線路和第二傳動線路合流至第二級行星傳動系統輸出。
[0065]上述實施例中，齒輪箱為差動行星齒輪箱，可作為風力發電機的主齒輪箱。該齒輪箱採用功率分流的差動行星傳動，輸入軸I分兩路將動力傳動至第二級行星傳動系統，一路通過第一級內齒圈17、第一級行星傳動系統與第二級內齒圈7連接，將動力匯流到第二級行星傳動系統；另一路通過第二級行星架13將動力匯流到第二級行星傳動系統，從而使齒輪箱的外徑尺寸減小，重量減輕而且均載效果好，內齒圈的強度高。
[0066]如圖2和圖3所示，作為一種可選的實施方式，上述第一傳動線路可包括以下傳動連接方式:
[0067]輸入軸I的外齒與第一級內齒圈17連接，並通過第一級行星輪15與第一級太陽輪16連接。第一級太陽輪16與齒形套6連接，齒形套6的外齒與第二級內齒圈7連接。
[0068]可選的是，上述實施例中，第一級內齒圈17的徑向採用浮動結構，軸向通過第一扇形檔板18定位。其中，內齒圈通過採用浮動結構，可提高強度。第一扇形檔板18插入到輸入軸I的外齒形槽內，固定連接於第一級內齒圈17。
[0069]可選的是，上述實施例中，第一級太陽輪16為浮動構件。第一級太陽輪16通過花鍵與齒形套6連接。齒形套6通過配對的圓錐滾子軸承3和圓柱滾子軸承4軸向定位及支撐。
[0070]可選的是，上述實施例中，第二級內齒圈7的徑向採用浮動結構，軸向通過第二扇形檔板5定位。第二扇形檔板5插入齒形套6的外齒形槽內，固定連接於第二級內齒圈7。
[0071]上述各實施例中，可通過採用內齒圈及太陽輪的聯合浮動，使均載效果提升，並使內齒圈的強度得以提高。
[0072]需要說明的是，輸入軸I的外齒齒形與第一級內齒圈17的齒形一致，第一級內齒圈17靠若干個第一扇形檔板18軸向定位，第一扇形檔板18插入到輸入軸外齒形槽內，用螺栓固定在第一級內齒圈17上，同時第一扇形檔板18與齒形槽有軸向間隙。
[0073]另外，齒形套6的外齒齒形與第二級內齒圈7的齒形一致，第二級內齒圈7靠若干個第二扇形檔板5軸向定位，第二扇形檔板5插入到齒形套6的外齒形槽內，用螺栓固定在第二級內齒圈7上，同時，第二扇形檔板5與齒形槽有軸向間隙。
[0074]如圖2和圖3所示，作為一種可選的實施方式，上述第二傳動線路可包括以下傳動連接方式:
[0075]輸入軸I通過花鍵套2與第二級行星架13連接，第二級行星架13與第二級行星傳動系統的第二級行星輪9連接。
[0076]可選的是，花鍵套2通過軸向檔板8軸向定位。軸向檔板8通過設置在花鍵套2上的軸用彈性擋圈、以及設置在第二級行星架13上的孔用彈性擋圈定位。
[0077]在一可選實施例中，除了第二級內齒圈7及第二級行星架13之外，上述第二級行星傳動系統可進一步包括第二級行星輪9和第二級太陽輪10，第二級行星輪9與第二級內齒圈7、第二級行星架13連接。第二級太陽輪10與第二級行星輪9連接。
[0078]其中，輸入軸I的傳動功率經第一級內齒圈17及第二級行星架13分流後，合流至第二級行星輪9，經第二級太陽輪10輸出。
[0079]第二級太陽輪10通過花鍵與平行軸的大齒輪11連接，大齒輪11與輸出軸12齒輪嚙合，輸出外部所需的功率及轉速。
[0080]其中，第二級太陽輪輸出後，通過太陽輪的內花鍵傳遞到大齒輪上，平行級的輸出軸輸出功率及轉速，同時，每級的行星輪系都為內齒圈及太陽輪的聯合浮動，互不幹涉，每級的內齒圈無懸臂連接，強度得以提高。並且，通過採用內齒圈及太陽輪的聯合浮動，能夠提升均載效果。另外，兩級行星傳動通過不同的齒數匹配，分流功率之比可達到一定數值，從而可進一步減小齒輪箱的外形尺寸及重量。
[0081]可選地，齒輪箱外還罩設有箱體19，輸入軸1、輸出軸12分別穿設於箱體19兩側。
[0082]下面結合一實例，對上述各齒輪箱作一示例性說明:
[0083]如圖2和圖3所示，輸入軸I分兩路與第一級內齒圈17、花鍵套2連接，並最後將動力匯聚於第二級行星傳動系統，這裡，對這兩路連接方式分別說明如下:
[0084]I)第一傳動線路
[0085]輸入軸I通過其上的外齒與第一級內齒圈17連接，第一級內齒圈17採用徑向浮動結構，軸向用第一扇形檔板18定位。第一扇形檔板18插入到輸入軸I外齒形槽內，用螺栓固定在第一級內齒圈17上。又通過第一級行星輪15，與第一級太陽輪16連接，第一級太陽輪16為浮動構件。由於內齒圈及太陽輪聯合浮動，使行星傳動的不均載係數大為降低。第一級太陽輪16通過花鍵與齒形套6連接，齒形套6上的外齒與第二級內齒圈7連接。第二級內齒圈7採用徑向浮動結構，軸向用第二扇形檔板5定位，第二扇形檔板5插入到齒形套6外齒形槽內，用螺栓固定在第二級內齒圈7上。齒形套6靠配對圓錐滾子軸承3及圓柱滾子軸承4軸向定位及支撐。
[0086]這樣，從輸入軸I第一路輸入的運動及動力，經過一系列的傳遞，到達了第二級內齒圈7處。
[0087]2)第二傳動線路
[0088]輸入軸I通過花鍵套2上的兩處外花鍵與第二級行星架13連接，花鍵套2依靠軸向檔板8軸向定位，軸向檔板8依靠在花鍵套2上的軸用彈性擋圈及第二級行星架13上的孔用彈性擋圈定位。
[0089]至此，兩路分流沿不同的路線匯入到第二級行星傳動系統，實現在第二級行星輪9合流，繼而傳遞到第二級太陽輪10輸出，第二級太陽輪10通過花鍵與平行軸的大齒輪11連接，大齒輪11與輸出軸12齒輪嚙合，輸出發電機所需要的功率及轉速。
[0090]從上述各實施例可以看出，本實用新型的齒輪箱具有如下優點:
[0091]通過設置第一傳動線路和第二傳動線路，將輸入軸的傳動功率分流傳遞，並匯聚於第二級行星傳動系統輸出，能夠較大程度地減小齒輪箱的外形尺寸及重量，採用內齒圈及太陽輪的聯合浮動，使得均載效果提升，且內齒圈的強度得以提高。
[0092]本實用新型實施例還提供了一種風力發電機，該風力發電機設有上述任一種齒輪箱，由於上述任一種齒輪箱具有上述技術效果，因此，設有該齒輪箱的風力發電機也應具備相應的技術效果，其具體實施過程與上述實施例類似，茲不贅述。
[0093]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種齒輪箱，其特徵在於，包括:輸入軸(I)、配置有第一級內齒圈(17)的第一級行星傳動系統、配置有第二級內齒圈(7)和第二級行星架(13)的第二級行星傳動系統； 所述輸入軸(I)設置有第一傳動線路和第二傳動線路；所述第一傳動線路中，所述輸入軸(I)與所述第一級內齒圈(17)連接，經所述第一級行星傳動系統與所述第二級內齒圈(7)連接； 所述第二傳動線路中，所述輸入軸(I)通過所述第二級行星架(13)與所述第二級行星傳動系統連接； 所述第一級行星傳動系統經所述第二級內齒圈(7)與所述第二級行星傳動系統連接，所述輸入軸(I)的傳動功率經所述第一傳動線路和所述第二傳動線路合流至所述第二級行星傳動系統輸出。2.根據權利要求1所述的齒輪箱，其特徵在於，所述第一傳動線路包括: 所述輸入軸(I)的外齒與所述第一級內齒圈(17)連接，並通過第一級行星輪(15)與第一級太陽輪(16)連接； 所述第一級太陽輪(16)與齒形套(6)連接，所述齒形套(6)的外齒與所述第二級內齒圈(7)連接。3.根據權利要求2所述的齒輪箱，其特徵在於: 所述第一級內齒圈(17)的徑向採用浮動結構，軸向通過第一扇形檔板(18)定位；所述第一扇形檔板(18)插入到所述輸入軸(I)的外齒形槽內，固定連接於所述第一級內齒圈(17) ο4.根據權利要求3所述的齒輪箱，其特徵在於: 所述第一級太陽輪(16)為浮動構件；所述第一級太陽輪(16)通過花鍵與齒形套(6)連接； 所述齒形套(6)通過配對的圓錐滾子軸承(3)和圓柱滾子軸承(4)軸向定位及支撐。5.根據權利要求4所述的齒輪箱，其特徵在於: 所述第二級內齒圈(7)的徑向採用浮動結構，軸向通過第二扇形檔板(5)定位； 所述第二扇形檔板(5)插入齒形套(6)的外齒形槽內，固定連接於所述第二級內齒圈⑵。6.根據權利要求1至5任一項所述的齒輪箱，其特徵在於，所述第二傳動線路包括: 所述輸入軸(I)通過花鍵套(2)與所述第二級行星架(13)連接，所述第二級行星架(13)與所述第二級行星傳動系統的第二級行星輪(9)連接。7.根據權利要求6所述的齒輪箱，其特徵在於: 所述花鍵套⑵通過軸向檔板⑶軸向定位； 所述軸向檔板(8)通過設置在所述花鍵套(2)上的軸用彈性擋圈、以及設置在所述第二級行星架(13)上的孔用彈性擋圈定位。8.根據權利要求7所述的齒輪箱，其特徵在於，所述第二級行星傳動系統包括: 第二級行星輪(9)，與所述第二級內齒圈(7)、所述第二級行星架(13)連接； 第二級太陽輪(10)，與所述第二級行星輪(9)連接； 其中，所述輸入軸(I)的傳動功率經所述第一級內齒圈(17)及所述第二級行星架(13)分流後，合流至所述第二級行星輪(9)，經所述第二級太陽輪(10)輸出。9.根據權利要求8所述的齒輪箱，其特徵在於，所述第二級太陽輪(10)通過花鍵與平行軸的大齒輪(11)連接，所述大齒輪(11)齒輪嚙合於輸出軸(12)，輸出外部所需的功率及轉速。10.一種風力發電機，其特徵在於，設置有權利要求1至9任一項所述的齒輪箱。
【文檔編號】F03D11-02GK204284319SQ201420720246
【發明者】夏國鋒, 何紅, 郭新毅 [申請人]三一重型能源裝備有限公司