軸承用脂潤滑風(fēng)力發(fā)電變槳齒輪箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及風(fēng)電齒輪箱【技術(shù)領(lǐng)域】，一種軸承用脂潤滑風(fēng)力發(fā)電變槳齒輪箱，包括箱體與三級(jí)行星輪系，所述箱體包括法蘭、及順次聯(lián)接的第一、二級(jí)內(nèi)齒圈、第三級(jí)內(nèi)齒圈與主箱體，其特征在于：輸入軸用第一密封軸承支承在法蘭內(nèi)孔；第一行星輪用第二密封軸承支承在第一星輪軸上；第二行星輪用第三密封軸承支承在第二星輪軸上；第三行星輪用第四密封軸承支承在第三星輪軸上；輸出齒輪軸軸頸用第五、第六密封軸承支承在主箱體內(nèi)孔，第六密封軸承兩側(cè)裝有第一、第二密封件；密封軸承為接觸式徑向密封軸承；密封件為旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈或由薄唇齒形滑環(huán)+O型圈組成的TB3車氏密封。有益效果：軸承運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，因而減速器使用壽命長、噪聲低。
【專利說明】軸承用脂潤滑風(fēng)力發(fā)電變槳齒輪箱
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)電齒輪箱【技術(shù)領(lǐng)域】，一種軸承用脂潤滑風(fēng)力發(fā)電變槳齒輪箱，其新穎性在于箱體內(nèi)滾動(dòng)軸承用軸承脂潤滑、齒輪嚙合副用齒輪油強(qiáng)制潤滑。
【【背景技術(shù)】】
[0002]齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組三大核心技術(shù)之一。國內(nèi)有大公司高管宣稱生產(chǎn)的風(fēng)電齒輪箱達(dá)到衛(wèi)星級(jí)水平，保證20年正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0003]但《風(fēng)電齒輪箱的發(fā)展及技術(shù)分析》(機(jī)械傳動(dòng)2008.06)指出:國產(chǎn)齒輪箱都運(yùn)行不足3年而停機(jī)大修。
[0004]本發(fā)明是下述【背景技術(shù)】的創(chuàng)新:
[0005]《風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳齒輪箱》(ZL200410064931.4)
[0006]《風(fēng)力發(fā)電變槳減速齒輪箱》ZL200920116858.9
[0007]《風(fēng)力發(fā)電變槳減速齒輪箱》ZL200920116858.9
[0008](一)國內(nèi)風(fēng)電機(jī)組中的齒輪箱包括【背景技術(shù)】的問題是停機(jī)故障率高:
[0009]《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱潤滑油選擇指南》指出:“國內(nèi)風(fēng)電機(jī)組80%的停機(jī)故障是因?yàn)辇X輪箱問題，齒輪箱出現(xiàn)故障概率分別為:軸承81%，齒輪14%…”
[0010]軸承故障率·高的原因是什麼？①現(xiàn)代加工中心完全能保證軸承孔的加工精度，因此可排除機(jī)加工因素；②設(shè)計(jì)者慣于選用比計(jì)算值高一個(gè)等級(jí)軸承，因此可排除軸承負(fù)荷小于設(shè)計(jì)因素；③齒輪箱裝配工大多是經(jīng)驗(yàn)豐富的高級(jí)技師，因此可排除齒輪箱裝配質(zhì)量因素。
[0011]( 二)“潤滑不良是引起軸承早期破壞的主要原因”(劉澤九《滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊(cè)》891 頁)
[0012]“…軸承早期失效往往不是材質(zhì)引起的疲勞破壞，而是污染物進(jìn)入軸承內(nèi)部后潤滑脂質(zhì)逐漸變壞，在滾動(dòng)接觸面上產(chǎn)生壓痕所致。”(《密封深溝球軸承的密封技術(shù)》軸承2009.05)
[0013]向心球軸承接觸應(yīng)力σ jmax = 5000MPa( P.A.別捷爾曼的《滾動(dòng)軸承手冊(cè)》134頁)為齒輪副σ jmax = 1450MPa的3_4倍，因此軸承潤滑脂(油)的清潔度應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于齒輪的潤滑油。
[0014](I)國內(nèi)最大型風(fēng)電齒輪箱企業(yè)——南京高速齒輪制造有限公司齒輪專家在發(fā)明專利《風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的輸入端》(201110062373.8)申請(qǐng)說明書中明確指出:
[0015]現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳或偏航齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的鐵屑和雜質(zhì)隨潤滑油進(jìn)入軸承中，直接影響齒輪箱使用壽命，…；
[0016](2)朱孝錄《齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》94頁:在動(dòng)力齒輪傳動(dòng)中，輪齒表面由于滑動(dòng)磨損、腐蝕、過熱等等，因而出現(xiàn)齒面損耗是不可避免的；
[0017](3)《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱軸承的保養(yǎng)和維護(hù)》:“運(yùn)行人員登機(jī)發(fā)現(xiàn)濾清器內(nèi)有2mm2鱗片狀鐵屑和大量金屬粉末；高速軸軸承損壞后齒輪位移，導(dǎo)致行星架齒面嚙合異常而損壞?！?br> [0018](4)上海機(jī)械學(xué)院《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》上103頁:“齒輪傳動(dòng)裝備使用一段時(shí)間后拆下可發(fā)現(xiàn)輪齒表面出現(xiàn)磨損痕跡，特別在潤滑較差或潤滑油不純潔的條件下，磨損現(xiàn)象更為明顯，…磨損是由于接觸面之間有作用力和相對(duì)滑動(dòng)造成的。”
[0019](5)《磁性油塞》(ZL200720131393.5)說明書指出:在工作的過程中，由于相互嚙合的齒輪磨損后往往形成游離鐵粉末，加速金屬接觸面的磨損，……；
[0020](6)《軌道交通車輛齒輪箱上的磁性油塞》(201120068109.0)說明書:齒輪嚙合中產(chǎn)生的游離金屬顆粒不斷被潤滑油帶入齒輪嚙合面，加速了齒輪磨損，直接影響齒輪箱使用壽命，…；
[0021](7)《風(fēng)電增速箱》(ZL200920112092)說明書采用磁性螺塞來吸附潤滑油中游離金屬粉末；
[0022](8)《傳動(dòng)機(jī)構(gòu)箱體潤滑油鐵屑磨粒吸附裝置》(ZL200820083625.9)說明書:齒輪在加工過程中難免帶有毛刺，齒輪嚙合副的滑動(dòng)摩擦?xí)a(chǎn)生鐵屑磨粒，…。
[0023](三)理論上要求軸承用脂潤滑(或不含添加劑礦物油)，齒輪用含添加劑的潤滑油:
[0024](a)劉澤九《滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊(cè)》893頁:“當(dāng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)或高溫下工作的軸承，在無法使用潤滑脂潤滑時(shí)或軸承 鄰近的另件(如齒輪)用潤滑油潤滑時(shí)，軸承才用潤滑油潤
滑。”
[0025]921頁:“…滾動(dòng)軸承的潤滑一般用不含添加劑的礦物油”；
[0026](b)朱孝錄《齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》1087頁:處于邊界潤滑狀態(tài)下的齒輪，應(yīng)使用含極壓抗磨劑(添加劑)的潤滑油。
[0027]SH/T0017-1990 L-FC 一等品軸承油運(yùn)動(dòng)粘度為90-100 ；比齒輪油粘度為288-352
小得多。
[0028]結(jié)論:風(fēng)電齒輪箱故障率高的根本原因是齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的鐵屑和雜質(zhì)隨潤滑油進(jìn)入軸承中，軸承損壞導(dǎo)致齒輪箱出現(xiàn)故障而停機(jī)，即使有過濾器和磁性螺塞。
[0029](四)密封軸承能防止鐵屑和雜質(zhì)隨潤滑油進(jìn)入軸承中，確保齒輪箱使用的可靠性。選用密封軸承的理論依據(jù)如下:
[0030]①《密封深溝球軸承的密封技術(shù)》軸承2009.05: “密封深溝球軸承具有抗污染、防塵埃、簡化主機(jī)結(jié)構(gòu)，便于安裝和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在電機(jī)、航空、航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?！谝恍┡涮字鳈C(jī)上，軸承的早期失效往往不是材質(zhì)引起的疲勞破壞，而是污染物進(jìn)入軸承內(nèi)部后潤滑脂質(zhì)逐漸變壞，在滾動(dòng)接觸面上產(chǎn)生壓痕所致?！?br> [0031]②劉澤九《滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊(cè)》593頁:“密封軸承既可以有一個(gè)良好密封潤滑環(huán)境，同時(shí)也省去復(fù)雜的潤滑系統(tǒng)。所以在結(jié)構(gòu)緊湊、密封要求嚴(yán)格部位，均建議使用密封軸承。軸承自身密封除了具有良好防塵、密封效果外，還能在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中毋需補(bǔ)給潤滑劑而保持良好運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，減少了維修費(fèi)用。”
[0032]③卜炎《實(shí)用軸承技術(shù)手冊(cè)》95頁:“在那些結(jié)構(gòu)緊湊、軸向尺寸要求小、密封要求嚴(yán)格、維護(hù)補(bǔ)油困難，不便采用附加密封裝置的地方，可以優(yōu)先選用密封軸承?！?br> [0033]④埃斯曼《滾動(dòng)軸承設(shè)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)》221頁:“當(dāng)結(jié)構(gòu)緊湊時(shí)，最好使用裝有兩面密封的向心球軸承。裝有兩面密封圈的向心球軸承已裝入足夠軸承整個(gè)使用期限的潤滑脂?！?br> [0034]朱孝錄《齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》1096頁:“齒輪潤滑油和齒輪及其他另件一樣都有它的使用壽命，油品的使用壽命又與使用工況和保養(yǎng)技術(shù)密切相關(guān)?！话愎I(yè)齒輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)2500h.或6個(gè)月必須換油?！?br> [0035]劉澤九《滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊(cè)》913頁給出圖7-3軸承換脂周期經(jīng)驗(yàn)曲線，為便于應(yīng)用現(xiàn)將其變換為下述擬合公式:
[0036]T=L 475.106 °.9908 ~1.025.IO6ITc1.8626 (h.)
[0037]式中:系數(shù)K = Kf.η.Dm(r.mm/s)(球軸承 Kf = 0.9 ~1.1), Dm = (D+d) /2,計(jì)算結(jié)果:密封軸承的換脂周期> 2500 (h.)，因而證明了密封軸承已裝入足夠軸承整個(gè)使用期限的潤滑脂。
[0038]電機(jī) Ii1 = 1000rpm, NAD:i = 6.3、n = 158.7rpm, NBD:i = 40、n = 25rpm 換脂周
期
【權(quán)利要求】
1.一種軸承用脂潤滑風(fēng)力發(fā)電變槳齒輪箱，包括箱體與三級(jí)行星輪系，所述箱體包括法蘭(I)及順次聯(lián)接的第一、二內(nèi)齒圈(3)、第三內(nèi)齒圈(4)與主箱體(2)，所述三級(jí)行星輪系中的第一級(jí)包括第一太陽輪(7)、第一行星架(5)、第一行星輪(6)、第一星輪軸及內(nèi)齒圈(3)，第二級(jí)包括第二太陽輪(10)、第二行星架(8)、第二行星輪(9)、第二星輪軸及內(nèi)齒圈(3)，第三級(jí)包括第三太陽輪(13)、第三行星架(11)、第三行星輪(12)、第三星輪軸(18)及第三內(nèi)齒圈(4)，所述第一、二星輪軸分別固定在第一、第二行星架(5、8)上，所述第一行星架(5)與第二太陽輪(10)花鍵聯(lián)接，所述第二行星架⑶與第三太陽輪(13)花鍵聯(lián)接，減速傳動(dòng)的路線:動(dòng)力由輸入軸(14)傳給與之聯(lián)接的第一太陽輪(7)，第一級(jí)行星減速后由第一行星架(5)傳給與之聯(lián)接的第二太陽輪(10)，第二級(jí)行星減速后由第二行星架(8)傳給與之聯(lián)接的第三太陽輪(13)，第三級(jí)行星減速后最終由第三行星架(11)傳給與之花鍵聯(lián)接的輸出齒輪軸(15)輸出，其特征在于: 所述輸入軸(14)用第一密封軸承(23)支承在法蘭(I)內(nèi)孔； 所述第一行星輪(6)用第二密封軸承(22)支承在第一星輪軸上； 所述第二行星輪(9)用第三密封軸承(21)支承在第二星輪軸上； 所述第三行星輪(12)用第四密封軸承(20)支承在第三星輪軸(18)上； 所述輸出齒輪軸(15)軸頸用第五、第六密封軸承(19、17)支承在主箱體(2)內(nèi)孔，所述第六密封軸承(17)兩側(cè)裝有第一、第二密封件(16、24)； 所述密封軸承為接觸式徑向`密封軸承，如RK、或RS、或HMS (A)、或MHS (A)型； 所述密封件為旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈或車氏組合密封。
【文檔編號(hào)】F16H1/28GK103791035SQ201210443589
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】吳聲震 申請(qǐng)人:吳小杰