一種定日鏡俯仰角傳動裝置的製作方法

2023-05-06 16:41:31

專利名稱：一種定日鏡俯仰角傳動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能塔式發電系統技術領域，更具體地說，涉及一種定日鏡俯仰角傳動裝置。
背景技術：
太陽能塔式發電應用的是塔式系統，塔式系統又稱集中式系統。它是在很大面積的場地上裝有許多臺大型太陽能反射鏡，通常稱為定日鏡，每臺都各自配有跟蹤機構準確的將太陽光反射集中到一個高塔頂部的接收器上。接收器上的聚光倍率可超過1000倍。在這裡把吸收的太陽光能轉化成熱能，再將熱能傳給接收器管道內的流動性工質，工質種類可以是水、導熱油、熔鹽、空氣等。工質以水為例，當水被加熱升溫到幾百度之後，就被送往高溫儲罐內儲存。在需要發電之時，由水蒸汽發生器生成高壓蒸汽推動蒸汽輪機發電機組進行發電。發電後的餘熱蒸汽，輸送到冷凝器中冷卻成水後，再送回到低溫儲罐儲存。到此，就完成了一個工質循環周期。由於塔式太陽能熱發電的參數可與高溫、高壓火電站一致，這樣不僅使太陽能電站有較高的熱效率，而且容易獲得配套設備，也可以與火電配套建設。美國能源部主持的研究結果表明在大規模發電方面，塔式太陽能熱發電將是所有太陽能發電技術成本最低的一種方式。定日鏡是一種由鏡面(反射鏡)、鏡架(支撐結構)、跟蹤傳動裝置及其控制系統組成的聚光裝置，是塔式太陽能熱發電的主要裝置之一，其建造費用大約佔到電站總投資的一半。跟蹤傳動裝置在定日鏡系統中負責定日鏡的運動和定位，是定日鏡中最關鍵的部件，也是成本最高的部件。它的性能直接決定了定日鏡的跟蹤精度，從而影響太陽能的聚集乃至整個系統的發電效率。跟蹤傳動裝置通常為兩部分組成，即由水平(方位角傳動機構)和俯仰(俯仰角傳動機構)兩個精密傳動裝置組成，可實現大減速比全方位跟蹤精確定位。由於鏡面位置的微小變化都將造成聚集光斑在數百米外的集熱器上產生較大範圍內的偏差，因此對整個裝置的傳動精度和回差要求都很嚴格。俯仰角傳動裝置的輸出軸軸線與地面水平，輸出軸為雙側貫通型輸出，輸出軸通過鏡架驅動鏡面實現俯仰角跟蹤太陽。目前國內外已有以下解決方案「多級行星減速部件+蝸輪蝸杆副+蝸輪消隙機構」，已有應用案例，但是蝸輪蝸杆副作為輸出級體積較大，受力較大，長期運行磨損大，影響定位精度。另外，結構複雜的蝸輪消隙機構降低了系統的效率，結構簡單的彈簧類蝸輪消隙機構多次反覆使用後會產生疲勞失效，耐用性差。因此，如何避免由於蝸輪蝸杆副作為輸出級帶來的體積較大，受力較大，長期運行磨損大，影響定位精度的問題，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容
有鑑於此，本發明提供了一種定日鏡俯仰角傳動裝置，以避免由於蝸輪蝸杆副作為輸出級帶來的體積較大，受力較大，長期運行磨損大，影響定位精度的問題。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案一種定日鏡俯仰角傳動裝置，包括箱體，所述箱體包括裝配在一起的下箱體組件和上箱體組件；設置於所述箱體內的蝸輪蝸杆機構，所述蝸輪蝸杆機構的蝸輪組件上同軸連接有輸出齒輪軸；驅動電機，所述驅動電機通過減速裝置與所述蝸輪蝸杆機構的蝸杆軸相連；支撐於所述箱體上的輸出軸，所述輸出軸的兩端均設有位於所述箱體外部的輸出法蘭，所述輸出軸設有與所述輸出齒輪軸的齒輪嚙合的輸出齒輪，且所述輸出齒輪的直徑大於所述輸出齒輪軸的齒輪的直徑。優選地，在上述定日鏡俯仰角傳動裝置中，所述輸出軸通過滾動軸承支撐於所述箱體上。優選地，在上述定日鏡俯仰角傳動裝置中，還包括設置於所述箱體上，且套設於所述輸出軸的滾動軸承外側的偏心機構。優選地，在上述定日鏡俯仰角傳動裝置中，所述輸出齒輪為扇形結構。優選地，在上述定日鏡俯仰角傳動裝置中，所述輸出軸和所述輸出法蘭通過花鍵連接。優選地，在上述定日鏡俯仰角傳動裝置中，所述蝸輪組件套設在所述輸出齒輪軸上，且一側通過調整環進行軸向定位，另一側通過螺栓將壓板壓裝在所述蝸輪組件上實現定位。優選地，在上述定日鏡俯仰角傳動裝置中，所述減速裝置為多級行星減速機構。優選地，在上述定日鏡俯仰角傳動裝置中，所述減速裝置的箱體通過螺栓連接在所述下箱體組件上。優選地，在上述定日鏡俯仰角傳動裝置中，所述驅動電機通過電機的法蘭連接在所述減速裝置的箱體上。優選地，在上述定日鏡俯仰角傳動裝置中，所述蝸杆軸為硬齒面漸開線圓柱蝸杆；所述輸出齒輪軸為硬齒面輸出齒輪軸；所述輸出齒輪為硬齒面輸出齒輪。從上述的技術方案可以看出，本發明提供的定日鏡俯仰角傳動裝置，驅動電機將動力傳遞給減速裝置，並通過減速裝置實現較大速比的減速後，傳遞給蝸輪蝸杆機構，該蝸輪蝸杆機構進行第二次大減速比減速，並且蝸輪蝸杆機構具有可逆向自鎖的功能。蝸輪蝸杆機構的動力傳遞給輸出齒輪軸，輸出齒輪軸將動力傳遞給輸出齒輪，輸出齒輪帶動輸出軸旋轉，通過輸出法蘭將動力傳出。由上可見，本發明的輸出級為平行級齒輪副(即輸出齒輪軸和輸出齒輪)。該齒輪副輸出轉速特別低，齒輪發熱膨脹量微小可忽略不計，通過磨齒將齒輪副側隙控制在數十微米級別，從而使整個傳動裝置的回差得到控制同時具有較高的機械效率。本發明避免了由於蝸輪蝸杆副作為輸出級帶來的體積較大，受力較大，長期運行磨損大，影響定位精度的問題。
在本發明另一技術方案中，還包括設置於所述箱體上，且套設於所述輸出軸的滾動軸承外側的偏心機構。利用漸開線圓柱齒輪嚙合具有可分離性的特點，通過轉動該偏心機構，能夠調整輸出軸與輸出齒輪軸之間的軸間距，繼而調整輸出級硬齒面齒輪副的微側隙和正常嚙合。與結構複雜的蝸輪消隙機構相比，提高了系統的效率，與結構簡單的彈簧類蝸輪消隙機構相比，不會產生疲勞失效，耐用性高。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例提供的定日鏡俯仰角傳動裝置的結構示意圖；圖2為圖1沿A-A線的剖視圖。其中，Ia為下箱體組件，Ib為上箱體組件，2為驅動電機，3為減速裝置，4為滾動軸承，5為蝸杆軸,6為蝸輪組件,7為輸出齒輪軸,8為輸出齒輪,9為輸出軸，10為滾動軸承，11為偏心機構，12為輸出法蘭，13為滾動軸承，14為調整環，15為壓板,16為螺栓。
具體實施例方式本發明公開了一種定日鏡俯仰角傳動裝置，以避免由於蝸輪蝸杆副作為輸出級帶來的體積較大，受力較大，長期運行磨損大，影響定位精度的問題。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明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發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，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，都屬於本發明保護的範圍。請參閱圖1和圖2，圖1為本發明實施例提供的定日鏡俯仰角傳動裝置的結構示意圖；圖2為圖1沿A-A線的剖視圖。本發明實施例提供的定日鏡俯仰角傳動裝置，包括箱體、驅動電機2、減速裝置3、蝸輪蝸杆機構、輸出齒輪軸7、輸出軸9。其中，箱體包括裝配在一起的下箱體組件Ia和上箱體組件Ib，下箱體組件Ia和上箱體組件Ib可通過螺栓進行緊固。下箱體組件Ia和上箱體組件Ib的結構和壁厚均經過嚴格的分析計算和優化，在滿足強度和剛度要求前提下使得質量和體積最小。蝸輪蝸杆機構設置於箱體內，蝸輪蝸杆機構的蝸輪組件6上同軸連接有輸出齒輪軸7。其中，蝸輪蝸杆機構的蝸杆軸5通過滾動軸承4支撐在下箱體組件Ia上。驅動電機2通過減速裝置3與所述蝸輪蝸杆機構的蝸杆軸5相連，輸出軸9支撐於箱體上(輸出軸9具體可通過滾動軸承10支撐於箱體上)，輸出軸9的兩端均設有位於箱體外部的輸出法蘭12，輸出法蘭12是定日鏡俯仰角傳動裝置的最終動力輸出部件。輸出軸9設有與輸出齒輪軸7的齒輪嚙合的輸出齒輪8 (輸出齒輪8可通過螺栓和銷子連接在輸出軸9上)，且輸出齒輪8的直徑大於輸出齒輪軸7的齒輪的直徑。本發明提供的定日鏡俯仰角傳動裝置，驅動電機2將動力傳遞給減速裝置3，並通過減速裝置3實現較大速比的減速後，傳遞給蝸輪蝸杆機構，該蝸輪蝸杆機構進行第二次大減速比減速，並且蝸輪蝸杆機構具有可逆向自鎖的功能。蝸輪蝸杆機構的動力傳遞給輸出齒輪軸7，輸出齒輪軸7將動力傳遞給輸出齒輪8，輸出齒輪8帶動輸出軸9旋轉，通過輸出法蘭12將動力傳出。由上可見，本發明的輸出級為平行級齒輪副(即輸出齒輪軸7和輸出齒輪8)。該齒輪副輸出轉速特別低，齒輪發熱膨脹量微小可忽略不計，通過磨齒將齒輪副側隙控制在數十微米級別，從而使整個傳動裝置的回差得到控制同時具有較高的機械效率。本發明避免了由於蝸輪蝸杆副作為輸出級帶來的體積較大，受力較大，長期運行磨損大，影響定位精度的問題。為了進一步優化上述技術方案，本發明還可包括設置於箱體上，且套設於輸出軸9的滾動軸承10外側的偏心機構11。偏心機構11可為現有技術中的任意材質製成的外圈和內圈為偏心的偏心機構。本發明利用漸開線圓柱齒輪嚙合具有可分離性的特點，通過轉動該偏心機構11，能夠調整輸出軸9與輸出齒輪軸7之間的軸間距，繼而調整輸出級硬齒輪副的微側隙和正常嚙合。與結構複雜的蝸輪消隙機構相比，提高了系統的效率，與結構簡單的彈簧類蝸輪消隙機構相比，不會產生疲勞失效，耐用性高。由於塔式太陽能熱發電定日鏡俯仰角傳動裝置的俯仰角只有90°，也就是輸出齒輪8參與工作的部分只有90°，所以將輸出齒輪8做成扇形結構，能夠最大程度地節約空間和成本，也可根據需要改變扇形的角度來增大和縮小運轉角度。進一步地，輸出軸9和輸出法蘭12通過花鍵連接。相應地，可將輸出軸9兩端設置有外花鍵，通過該外花鍵將動力傳給有內花鍵的輸出法蘭12。在本發明一具體實施例中，蝸輪組件6套設在輸出齒輪軸7上，且一側通過調整環14進行軸向定位，另一側通過螺栓16將壓板15壓裝在蝸輪組件6上實現定位。即蝸輪組件6在輸出齒輪軸7上的軸向定位通過調整環14的厚薄來進行調節。在本發明一具體實施例中，減速裝置3為多級行星減速機構。多級行星減速機構的最後一級行星架通過花鍵將動力輸出給蝸杆軸5，該蝸杆軸5與蝸輪組件6組成大減速t匕，可逆向自鎖的蝸輪蝸杆副。減速裝置3的箱體通過螺栓連接在下箱體組件Ia上，驅動電機2通過電機的法蘭連接在減速裝置3的箱體上。蝸杆軸5為硬齒面漸開線圓柱蝸杆，輸出齒輪軸7為硬齒面輸出齒輪軸，輸出齒輪8為硬齒面輸出齒輪。蝸杆軸5和輸出齒輪軸7上的齒輪副均採用了硬齒面，具有很好的耐磨性和很長的使用壽命。輸出級採用了高承載能力的硬齒面技術實現了整個傳動裝置的小體積。本發明中的部件包括多級行星減速機構、硬齒面漸開線蝸輪蝸杆副和微側隙硬齒面平行級齒輪副都是成熟的技術，零件製造難度低，產品使用維護成本低，耐磨性好，使用壽命長，並且採用硬齒面技術減小了產品的體積，節約了成本。本發明的輸出級為微側隙硬齒面平行級齒輪副，其通過偏心套(即偏心機構11)調整可達到極小的回差要求比採用蝸輪蝸杆調隙副成本低、效率高，並且輸出齒輪為硬齒面比後者蝸輪輸出耐磨性更好，使用壽命更長。本發明選用的漸開線圓柱蝸杆比選用環面二包絡蝸杆成本低，而且輸出級為硬齒面齒輪副，可以減小整個裝置的體積同時硬齒面比後者的蝸輪輸出耐磨性更好，使用壽命更長。本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種定日鏡俯仰角傳動裝置，其特徵在於，包括 箱體，所述箱體包括裝配在一起的下箱體組件(Ia)和上箱體組件(Ib); 設置於所述箱體內的蝸輪蝸杆機構，所述蝸輪蝸杆機構的蝸輪組件(6)上同軸連接有輸出齒輪軸(7)； 驅動電機(2)，所述驅動電機(2)通過減速裝置(3)與所述蝸輪蝸杆機構的蝸杆軸(5)相連； 支撐於所述箱體上的輸出軸(9)，所述輸出軸(9)的兩端均設有位於所述箱體外部的輸出法蘭(12)，所述輸出軸(9)設有與所述輸出齒輪軸(7)的齒輪嚙合的輸出齒輪(8)，且所述輸出齒輪(8)的直徑大於所述輸出齒輪軸(7)的齒輪的直徑。
2.如權利要求1所述的定日鏡俯仰角傳動裝置，其特徵在於，所述輸出軸(9)通過滾動軸承(10)支撐於所述箱體上。
3.如權利要求2所述的定日鏡俯仰角傳動裝置，其特徵在於，還包括設置於所述箱體上，且套設於所述輸出軸(9)的滾動軸承(10)外側的偏心機構(11 )。
4.如權利要求1所述的定日鏡俯仰角傳動裝置，其特徵在於，所述輸出齒輪(8)為扇形結構。
5.如權利要求1所述的定日鏡俯仰角傳動裝置，其特徵在於，所述輸出軸(9)和所述輸出法蘭(12)通過花鍵連接。
6.如權利要求1-5任一項所述的定日鏡俯仰角傳動裝置，其特徵在於，所述蝸輪組件(6 )套設在所述輸出齒輪軸(7 )上，且一側通過調整環(14 )進行軸向定位，另一側通過螺栓(16)將壓板(15)壓裝在所述蝸輪組件(6)上實現定位。
7.如權利要求1-5任一項所述的定日鏡俯仰角傳動裝置，其特徵在於，所述減速裝置(3)為多級行星減速機構。
8.如權利要求7所述的定日鏡俯仰角傳動裝置，其特徵在於，所述減速裝置(3)的箱體通過螺栓連接在所述下箱體組件(Ia)上。
9.如權利要求8所述的定日鏡俯仰角傳動裝置，其特徵在於，所述驅動電機(2)通過電機的法蘭連接在所述減速裝置(3)的箱體上。
10.如權利要求1-5任一項所述的定日鏡俯仰角傳動裝置，其特徵在於，所述蝸杆軸(5)為硬齒面漸開線圓柱蝸杆； 所述輸出齒輪軸(7)為硬齒面輸出齒輪軸； 所述輸出齒輪(8)為硬齒面輸出齒輪。
全文摘要
本發明公開了一種定日鏡俯仰角傳動裝置，包括箱體，包括裝配在一起的下箱體組件和上箱體組件；設置於箱體內的蝸輪蝸杆機構，蝸輪蝸杆機構的蝸輪組件上同軸連接有輸出齒輪軸；驅動電機，通過減速裝置與蝸輪蝸杆機構的蝸杆軸相連；支撐於箱體上的輸出軸，輸出軸的兩端均設有位於箱體外部的輸出法蘭，輸出軸設有與輸出齒輪軸的齒輪嚙合的輸出齒輪，且輸出齒輪的直徑大於輸出齒輪軸的齒輪的直徑。本發明的輸出級為平行級齒輪副，其轉速低，齒輪發熱膨脹量微小可忽略不計，通過磨齒將齒輪副側隙控制在數十微米級別，從而使整個傳動裝置的回差得到控制同時具有較高的機械效率。
文檔編號H02K7/116GK103016623SQ20121053977
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優先權日2012年12月13日
發明者杜木信, 蔣春明, 曹雲, 呂和生, 闕洪軍, 杜軼川 申請人:重慶齒輪箱有限責任公司