專利名稱：風(fēng)力發(fā)電裝置的齒輪箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，具體地說(shuō)，是一種安裝在風(fēng)力發(fā)電裝置主軸和發(fā)電機(jī)之間的增速齒輪箱。
背景技術(shù)：
對(duì)于風(fēng)力發(fā)電裝置主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)行星增速齒輪箱驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)是公知的。主軸向齒輪箱提供低速、高扭矩的輸入；齒輪箱向發(fā)電機(jī)提供高速、低扭矩輸出。該類型的齒輪箱已經(jīng)用于風(fēng)力發(fā)電裝置約20多年。眾所周知，在使用工況下，這種齒輪箱的行星齒輪和與之相關(guān)的軸承承受較高的徑向負(fù)載及沖擊負(fù)荷，又因軸承油膜不易建立，故軸承運(yùn)行狀況惡劣。鑒于不方便對(duì)那些關(guān)鍵磨損元件的維護(hù)、修理及更換，所以使齒輪箱的工作可靠性承受著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為此，申請(qǐng)人已設(shè)計(jì)并申請(qǐng)了前置專利“風(fēng)電用組合式行星架”(申請(qǐng)?zhí)?00510022381.4)擬解決齒輪箱行星齒輪傳動(dòng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足之處，設(shè)計(jì)出性能更為優(yōu)秀、可靠的風(fēng)力發(fā)電裝置的齒輪箱。
本發(fā)明包括現(xiàn)有的塔筒支撐的機(jī)架、機(jī)架內(nèi)安裝的齒輪箱，風(fēng)葉及輪轂通過(guò)主軸與齒輪箱的輸入端相連，齒輪箱的輸出端通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連，即采用復(fù)合行星齒輪布置加兩級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)，三個(gè)或四個(gè)行星齒輪與齒輪箱中心軸線上的太陽(yáng)輪嚙合，太陽(yáng)輪鼓形齒與浮動(dòng)齒套內(nèi)齒嚙合，浮動(dòng)齒套外齒與低速級(jí)齒輪嚙合，低速級(jí)齒輪與中速級(jí)齒輪嚙合，中速級(jí)齒輪與高速級(jí)齒輪嚙合；行星齒輪通過(guò)軸承、承載部件(軸)支撐，承載部件(軸)安裝在行星外架上，行星外架通過(guò)銷子與行星內(nèi)架組成一體，行星外架與行星內(nèi)架只在中間部位通過(guò)環(huán)形結(jié)合面接觸，其它部位懸空，行星內(nèi)架通過(guò)收縮盤與主軸相連。
所述多個(gè)行星齒輪的承載部件(軸)通過(guò)軸承來(lái)帶動(dòng)相對(duì)應(yīng)的圍繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的行星齒輪，行星齒輪與內(nèi)齒圈、太陽(yáng)輪同時(shí)嚙合，主軸動(dòng)力通過(guò)行星輪傳到太陽(yáng)輪上，行星輪繞中心軸線公轉(zhuǎn)、繞其支撐軸軸線自轉(zhuǎn)。
所述浮動(dòng)齒套的外齒與低速空心軸內(nèi)齒嚙合，驅(qū)動(dòng)低速齒輪，低速齒輪由軸承支撐在箱體上。
所述齒輪箱還包括中速級(jí)和高速級(jí)齒輪，中速級(jí)由中速級(jí)齒輪軸和中速級(jí)小齒輪輪齒、中速大齒輪輪齒、軸承，中速級(jí)小齒輪與低速級(jí)齒輪外齒嚙合，中速級(jí)大齒輪與高速級(jí)小齒輪嚙合，齒輪箱的末級(jí)由高速齒輪軸、輪齒、軸承和輸出軸組成，中速級(jí)大齒輪與高速級(jí)齒輪嚙合，由高速軸輸出動(dòng)力。
所述行星齒輪是圍繞中心軸線間隔分布。
所述太陽(yáng)輪、內(nèi)齒圈、行星輪均采用直齒。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用上述組合式結(jié)構(gòu)，不論輸入的扭矩大小，行星內(nèi)架連接板產(chǎn)生多大的扭轉(zhuǎn)變形，裝在行星外架上行星軸的軸心線，都將始終與中心輪軸線保持平行。從而大大減小了齒輪的偏載，和行星輪中軸承載荷的分配不均，提高了軸承和齒輪的可靠性；對(duì)于太陽(yáng)輪鼓形齒，由于通過(guò)浮動(dòng)齒套與低速級(jí)齒輪嚙合，可以減小齒輪和行星架支撐軸孔等傳遞元件由于制造、安裝誤差而引起的三個(gè)或四個(gè)行星齒輪及軸承受力不均勻，減少了齒輪箱的附加沖擊載荷，改善了齒輪接觸和軸承受力，采用所述技術(shù)，大大提高了行星齒輪及軸承的工作可靠性及壽命，同時(shí)也提高了其他齒輪及軸承的工作可靠性及壽命。上述兩項(xiàng)技術(shù)構(gòu)成了本發(fā)明的核心。


圖1是與本發(fā)明配套的齒輪箱的風(fēng)力發(fā)電裝置的剖視示意圖。
圖2是圖1中齒輪箱(10)的俯視放大圖。
圖3是圖1中齒輪箱(10)的縱向剖視放大圖。
圖中代號(hào)含義10齒輪箱 11塔筒 12機(jī)架 20風(fēng)葉及輪轂21主軸 22聯(lián)軸器 23發(fā)電機(jī) 30箱體 31支撐銷 32中心軸線33行星內(nèi)架 34收縮盤 40內(nèi)齒圈 41行星外架 42銷子 43行星齒輪 44輪齒 45軸承 46行星齒輪承載部件(軸) 47軸線 50太陽(yáng)輪 51太陽(yáng)輪鼓形齒 60浮動(dòng)齒套 70低速級(jí)齒輪 71軸承 72軸承 73低速級(jí)齒輪外輪齒 80中速齒輪軸 81中速齒輪小齒輪輪齒 82中速齒輪大齒輪輪齒 83軸承 84軸承 90高速齒輪軸 91高速齒輪輪軸 92軸承 93軸承 94輸出軸；圖中代號(hào)每一段代表不同的功能塊，以十為單位。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1-圖3，其中圖1是示意性顯示了符合本發(fā)明一個(gè)實(shí)施實(shí)例的齒輪箱10，該齒輪箱的尺寸僅示意性地表示。
本發(fā)明包括現(xiàn)有的塔筒11支撐風(fēng)力發(fā)電裝置機(jī)架12、齒輪箱10被支撐在機(jī)架12內(nèi)，風(fēng)葉及輪轂20通過(guò)主軸21與齒輪箱10的輸入端相連，齒輪箱10的輸出端通過(guò)聯(lián)軸器22與發(fā)電機(jī)23相連。即采用復(fù)合行星齒輪43布置加兩級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)，三個(gè)或四個(gè)行星齒輪43與齒輪箱10中心軸線32上的太陽(yáng)輪50輪齒嚙合、并驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪鼓形齒51，太陽(yáng)輪50比行星齒輪43更快的轉(zhuǎn)動(dòng)。太陽(yáng)輪鼓形齒51與浮動(dòng)齒套60內(nèi)齒嚙合，浮動(dòng)齒套60外齒與低速級(jí)齒輪70嚙合，低速級(jí)齒輪70與中速級(jí)齒輪嚙合，中速級(jí)齒輪與高速級(jí)齒輪嚙合，即太陽(yáng)輪鼓形齒51通過(guò)與其嚙合的浮動(dòng)齒套60驅(qū)動(dòng)低速級(jí)齒輪70，由低速級(jí)齒輪70驅(qū)動(dòng)中速齒輪，再由中速齒輪驅(qū)動(dòng)高速齒輪，從而使輸出軸94更快地轉(zhuǎn)動(dòng)。行星齒輪43通過(guò)軸承45、承載部件(軸)46支撐，承載部件(軸)46安裝在行星外架41上，行星外架41通過(guò)銷子42與行星內(nèi)架33組成一體，行星外架41與行星內(nèi)架33只在中間部位通過(guò)環(huán)形結(jié)合面接觸，其它部位懸空，行星內(nèi)架33通過(guò)收縮盤34與主軸21相連。浮動(dòng)齒套60的外齒與低速空心軸內(nèi)齒嚙合，驅(qū)動(dòng)低速齒輪70，低速齒輪70由軸承71、72支撐在箱體30上。齒輪箱10還包括中速級(jí)和高速級(jí)齒輪，中速級(jí)由中速級(jí)齒輪軸80和中速級(jí)小齒輪輪齒81、中速大齒輪輪齒82、軸承83和軸承84組成，中速級(jí)小齒輪81與低速級(jí)齒輪外齒73嚙合，中速級(jí)大齒輪82與高速級(jí)小齒輪91嚙合而轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪箱10的末級(jí)由高速齒輪軸90、高速齒輪輪齒91、軸承92、軸承93和輸出軸94組成，高速齒輪軸90由高速齒輪輪齒91和中速齒輪大齒輪輪齒82嚙合而產(chǎn)生扭矩，由輸出軸94輸出。太陽(yáng)輪50、內(nèi)齒圈40、行星輪43均采用直齒。高速齒輪軸90具有伸出齒輪箱殼體30之外的輸出軸94，用于經(jīng)由聯(lián)軸器22與發(fā)電機(jī)23相連，進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，從而由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。
安裝在風(fēng)力發(fā)電裝置上的風(fēng)葉及輪轂20由風(fēng)力吹動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)主軸21、齒輪箱10和聯(lián)軸器22被傳到發(fā)電機(jī)23，由發(fā)電機(jī)23產(chǎn)生電力。齒輪箱10的箱體30利用支撐銷31被支撐在風(fēng)力發(fā)電裝置的機(jī)架12上。行星齒輪承載部件(軸)46圍繞行星內(nèi)架33的中心軸線32轉(zhuǎn)動(dòng)。行星內(nèi)架33接受來(lái)自風(fēng)葉及輪轂20的轉(zhuǎn)動(dòng)力，并與經(jīng)銷子42固定在一起的行星外架41一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)安裝在行星外架41上的行星齒輪承載部件(軸)46轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)行星齒輪的承載載部件(軸)46通過(guò)軸承45來(lái)帶動(dòng)相對(duì)應(yīng)的圍繞中心軸線32轉(zhuǎn)動(dòng)的行星齒輪43，行星齒輪43與內(nèi)齒圈40、太陽(yáng)輪50同時(shí)嚙合，主軸21動(dòng)力通過(guò)行星輪傳到太陽(yáng)輪50上，行星輪繞中心軸線32公轉(zhuǎn)、繞其支撐軸軸線47自轉(zhuǎn)。在所述實(shí)例中，設(shè)置3個(gè)圍繞中心軸線32等間隔分隔的行星齒輪43，在圖3中僅顯示了一個(gè)行星齒輪43。每個(gè)行星齒輪43具有多個(gè)輪齒44，在所示實(shí)例中，所述外齒輪輪齒44是直輪齒。
由于行星齒輪的承載載部件(軸)46是安裝在行星外架41上，而行星外架41又是通過(guò)銷子42與行星內(nèi)架33連接在一起。故行星內(nèi)架33的轉(zhuǎn)動(dòng)是通過(guò)銷子42傳送到行星外架41的。這樣，保證行星齒輪43的軸線47與中心軸線32平行，從而避免了行星齒輪的承載載部件(軸)46的偏斜而產(chǎn)生的齒面偏斜。太陽(yáng)輪50通過(guò)太陽(yáng)輪鼓形齒51與浮動(dòng)齒套60的內(nèi)齒嚙合，浮動(dòng)齒套60的外齒與低速空心軸內(nèi)齒嚙合，驅(qū)動(dòng)低速級(jí)齒輪70。低速級(jí)齒輪70由軸承71和軸承72支撐在箱體30上。為減少制造、安裝誤差而引起的行星輪及軸承受力不均勻及附加沖擊負(fù)載，同時(shí)也減少齒輪70上的附加沖擊負(fù)載，故采用浮動(dòng)齒套60以改善齒輪輪齒之間的接觸和受力均勻性，從而使齒輪箱10的工作可靠性和使用壽命大大提高。從圖3中可以看出，行星內(nèi)架33，行星外架41，銷子42，行星齒輪的承載載部件(軸)46，行星齒輪43，太陽(yáng)輪50，浮動(dòng)齒套60等部件共同結(jié)合，從而產(chǎn)生了“浮動(dòng)”技術(shù)。使低速齒輪部分及其相關(guān)軸承的受力更均勻，齒間接觸更好。鑒于現(xiàn)有齒輪箱技術(shù)的行星齒輪和與之相關(guān)的軸承承受較高徑向負(fù)載及沖擊負(fù)荷，采用本發(fā)明的“浮動(dòng)”技術(shù)后，可大大提高齒輪箱的可靠性。
雖然這里示出和詳細(xì)公開的特定發(fā)明能充分獲得前文所述的目的并提供前文所述的優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不僅限于此實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電裝置的齒輪箱，包括塔筒支撐的機(jī)架、機(jī)架內(nèi)安裝的齒輪箱，風(fēng)葉及輪轂通過(guò)主軸與齒輪箱的輸入端相連，齒輪箱的輸出端通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連，其特征在于采用復(fù)合行星齒輪布置加兩級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)，三個(gè)或四個(gè)行星齒輪與齒輪箱中心軸線上的太陽(yáng)輪輪齒嚙合、并與太陽(yáng)輪鼓形齒配合，太陽(yáng)輪鼓形齒通過(guò)與其嚙合浮動(dòng)齒套配合，浮動(dòng)齒套與低速級(jí)齒輪嚙合，低速級(jí)齒輪與中速級(jí)齒輪嚙合，中速級(jí)齒輪與高速級(jí)齒輪嚙合；行星齒輪通過(guò)軸承、行星軸支撐，行星軸安裝在行星外架上，行星外架通過(guò)銷子與行星內(nèi)架組成一體，行星外架與行星內(nèi)架只在中間部位通過(guò)環(huán)形結(jié)合面接觸，其它部位懸空，行星內(nèi)架通過(guò)收縮盤與主軸相連。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的齒輪箱，其特征在于組合行星架通過(guò)承載載部件和軸承來(lái)帶動(dòng)相對(duì)應(yīng)的圍繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的行星齒輪，行星齒輪與內(nèi)齒圈、太陽(yáng)輪同時(shí)嚙合，主軸動(dòng)力通過(guò)行星輪內(nèi)齒輪傳到太陽(yáng)輪上，行星輪繞中心軸線公轉(zhuǎn)、繞其支撐軸軸線自轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的齒輪箱，其特征在于浮動(dòng)齒套的內(nèi)齒與太陽(yáng)輪的鼓形齒嚙合，其外齒同時(shí)又與低速空心軸內(nèi)齒嚙合，驅(qū)動(dòng)低速齒輪，低速齒輪由軸承支撐在箱體上。
4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的齒輪箱，其特征在于低速軸大齒輪與中速軸小齒輪嚙合，中速軸大齒輪與高速軸小齒輪嚙合，動(dòng)力由高速軸輸出。
5.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電裝置的齒輪箱，其特征在于行星齒輪是圍繞中心軸線間隔分布。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)力發(fā)電裝置的齒輪箱。采用復(fù)合行星齒輪布置加兩級(jí)平行軸齒輪傳動(dòng)，三個(gè)或四個(gè)行星齒輪與齒輪箱中心軸線上的太陽(yáng)輪輪齒嚙合、并與太陽(yáng)輪鼓形齒嚙合，太陽(yáng)輪鼓形齒與浮動(dòng)齒套內(nèi)齒嚙合，浮動(dòng)齒套外齒與低速級(jí)齒輪嚙合，低速級(jí)齒輪與中速級(jí)齒輪嚙合，中速級(jí)齒輪與高速級(jí)齒輪嚙合；行星齒輪通過(guò)軸承、承載部件(軸)支撐，承載部件(軸)安裝在行星外架上，行星外架通過(guò)銷子與行星內(nèi)架組成一體，行星外架與行星內(nèi)架只在中間部位通過(guò)環(huán)形結(jié)合面接觸，其它部位懸空，行星內(nèi)架通過(guò)收縮盤與主軸相連。采用本發(fā)明的“浮動(dòng)”技術(shù)后，可大大提高齒輪箱的工作可靠性和使用壽命。
文檔編號(hào)F16H1/28GK1888471SQ20061002144
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者張敏銳, 胡蘊(yùn)成, 王雁, 高原生, 鄭謙, 楊益如, 阮貴生 申請(qǐng)人:東方汽輪機(jī)廠