軸承用脂潤滑風電復合行星齒輪箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及風電齒輪箱【技術領域】，一種軸承用脂潤滑風電復合行星齒輪箱，包括箱體、NW行星輪系及定軸，其特征在于：行星架兩側軸頸分別用第一、軸承支承在前箱體與后箱體內孔，第一軸承兩側有第一、二密封件，第二軸承兩側有第三、四密封件；行星輪兩側分別用第一、第二密封軸承支承在行星架兩側壁孔中；末級主動輪兩端用第三、四密封軸承分別支承在大、小端蓋內孔；輸出齒輪軸兩側用第五、六密封軸承分別支承在大、小端蓋內孔；密封軸承為接觸式徑向密封軸承，有單唇和雙唇兩種；密封件為旋轉軸唇形或車氏密封。有益效果：軸承運轉可靠，因而減速器使用壽命長、噪聲低。
【專利說明】軸承用脂潤滑風電復合行星齒輪箱
【【技術領域】】
[0001]本發(fā)明涉及風電齒輪箱【技術領域】，一種軸承用脂潤滑風電復合行星齒輪箱，其新穎性在于箱體內滾動軸承用軸承脂潤滑、齒輪嚙合副用齒輪油強制潤滑。
【【背景技術】】
[0002]齒輪箱是風電機組三大核心技術之一。國內有大公司高管宣稱生產的風電齒輪箱達到衛(wèi)星級水平，保證20年正常運轉。
[0003]但《風電齒輪箱的發(fā)展及技術分析》(機械傳動2008.06)指出:國產齒輪箱都運行不足3年而停機大修。
[0004]本發(fā)明是下述【背景技術】的創(chuàng)新:
[0005]《用于具有渦輪葉片和發(fā)電機的風輪機的復合行星齒輪箱》(ZL200410056577.0)
[0006](—)國內風電機組中的齒輪箱包括【背景技術】的問題是停機故障率高:
[0007]《風力發(fā)電機組齒輪箱潤滑油選擇指南》指出:“國內風電機組80%的停機故障是因為齒輪箱問題，齒輪箱出現(xiàn)故障概率分別為:軸承81%，齒輪14%…”
[0008]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，因此可排除機加工因素 ；②設計者慣于選用比計算值高一個等級軸承，因此可排除軸承負荷小于設計因素；③齒輪箱裝配工大多是經(jīng)驗豐富的高級技師，因此可排除齒輪箱裝配質量因素。
[0009]( 二)“潤滑不良是引起軸承早期破壞的主要原因”(劉澤九《滾動軸承應用手冊》891 頁)
[0010]“…軸承早期失效往往不是材質引起的疲勞破壞，而是污染物進入軸承內部后潤滑脂質逐漸變壞，在滾動接觸面上產生壓痕所致?！?《密封深溝球軸承的密封技術》軸承2009.05)
[0011]向心球軸承接觸應力O jmax = 5000MPa( P.A.別捷爾曼的《滾動軸承手冊》134頁)為齒輪副σ jmax = 1450MPa的3_4倍，因此軸承潤滑脂(油)的清潔度應遠遠高于齒輪的潤滑油。
[0012](I)國內最大型風電齒輪箱企業(yè)——南京高速齒輪制造有限公司齒輪專家在發(fā)明專利《風力發(fā)電機齒輪箱的輸入端》(201110062373.8)申請說明書中明確指出:
[0013]現(xiàn)有風力發(fā)電機變槳或偏航齒輪箱運轉中產生的鐵屑和雜質隨潤滑油進入軸承中，直接影響齒輪箱使用壽命，…；
[0014](2)朱孝錄《齒輪傳動設計手冊》94頁:在動力齒輪傳動中，輪齒表面由于滑動磨損、腐蝕、過熱等等，因而出現(xiàn)齒面損耗是不可避免的；
[0015](3)《風力發(fā)電機組齒輪箱軸承的保養(yǎng)和維護》:“運行人員登機發(fā)現(xiàn)濾清器內有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，導致行星架齒面嚙合異常而損壞?！?br> [0016](4)上海機械學院《機械設計基礎》上103頁:“齒輪傳動裝備使用一段時間后拆下可發(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滑動造成的。”
[0017](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，……；
[0018](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，…；
[0019](7)《風電增速箱》(ZL200920112092)說明書采用磁性螺塞來吸附潤滑油中游離金屬粉末；
[0020](8)《傳動機構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，齒輪嚙合副的滑動摩擦會產生鐵屑磨粒，…。
[0021](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:
[0022](a)劉澤九《滾動軸承應用手冊》893頁:“當高速運轉或高溫下工作的軸承，在無法使用潤滑脂潤滑時或軸承鄰近的另件(如齒輪)用潤滑油潤滑時，軸承才用潤滑油潤
滑?！?br> [0023]921頁:“…滾動軸承的潤滑一般用不含添加劑的礦物油”；
[0024](b)朱孝錄《齒輪傳動設計手冊》1087頁:處于邊界潤滑狀態(tài)下的齒輪，應使用含極壓抗磨劑(添加劑)的潤滑油。
[0025]SH/T0017-1990L-FC 一等品軸承油運動粘度為90-100 ；比齒輪油粘度為288-352
小得多。
[0026]結論:風電齒輪箱故障率高的根本原因是齒輪箱運轉中產生的鐵屑和雜質隨潤滑油進入軸承中，軸承損壞導致齒輪箱出現(xiàn)故障而停機，即使有過濾器和磁性螺塞。
[0027](四)密封軸承能防止鐵屑和雜質隨潤滑油進入軸承中，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:
[0028]①《密封深溝球軸承的密封技術》軸承2009.05 密封深溝球軸承具有抗污染、防塵埃、簡化主機結構，便于安裝和維護等優(yōu)點，在電機、航空、航天等領域應用廣泛?！谝恍┡涮字鳈C上，軸承的早期失效往往不是材質引起的疲勞破壞，而是污染物進入軸承內部后潤滑脂質逐漸變壞，在滾動接觸面上產生壓痕所致。”
[0029]②劉澤九《滾動軸承應用手冊》593頁:“密封軸承既可以有一個良好密封潤滑環(huán)境，同時也省去復雜的潤滑系統(tǒng)。所以在結構緊湊、密封要求嚴格部位，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，還能在軸承運轉過程中毋需補給潤滑劑而保持良好運轉狀態(tài)，減少了維修費用?！?br> [0030]③卜炎《實用軸承技術手冊》95頁:“在那些結構緊湊、軸向尺寸要求小、密封要求嚴格、維護補油困難，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> [0031]④埃斯曼《滾動軸承設設計與應用手冊》221頁:“當結構緊湊時，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使用期限的潤滑脂?！?br> [0032]朱孝錄《齒輪傳動設計手冊》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)技術密切相關?！话愎I(yè)齒輪正常運轉2500h.或6個月必須換油?！?br> [0033]劉澤九《滾動軸承應用手冊》913頁給出圖7-3軸承換脂周期經(jīng)驗曲線，為便于應用現(xiàn)將其變換為下述擬合公式:
[0034]T=L 475.106k-0.9908 ~1.025.IO6ITc1.8626 (h.)
[0035]式中:系數(shù)K = Kf.η.Dm(r.mm/s)(球軸承 Kf = 0.9 ~1.1), Dm = (D+d) /2,計算結果: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使用期限的潤滑脂。
[0036]電機 Ii1 = 1000rpm, NAD:i = 6.3、n = 158.7rpm, NBD:i = 40、n = 25rpm 換脂周
期
[0037]
【權利要求】
1.一種軸承用脂潤滑風電復合行星齒輪箱，包括箱體、NW行星輪系與定軸齒輪副，所述箱體包括前箱體(11)及順次聯(lián)接的后箱體(10)、大端蓋(14)與小端蓋(13)，所述NW行星輪系包括行星架(1)、內齒圈(2)、均布行星齒輪軸(3)、行星輪(4)，及輸出太陽輪(5)，所述內齒圈(2)緊固在前箱體(11)內孔，所述行星輪(4)聯(lián)接在行星齒輪軸(3)的軸頸上構成雙聯(lián)齒輪，所述定軸齒輪副包括主動輪(6)與輸出齒輪軸(7)，增速傳動路線:行星架(I)通過內齒圈⑵與行星齒輪軸⑶嚙合，再經(jīng)行星輪⑷與太陽輪(5)嚙合，通過太陽輪(5)與主動輪(6)花鍵聯(lián)接，最終由輸出齒輪軸(7)輸出，管軸(12)用以裝電纜，其特征在于: 所述行星架(1)兩側軸頸分別用第一、第二軸承(8、9)支承在前、后箱體(11、10)內孔，所述第一軸承(8)兩側有第一、第二密封件(81、82)，所述第二軸承(9)兩側有第三、第四密封件(91,92)； 所述行星齒輪軸(3)兩側分別用第一、第二密封軸承(31、32)支承在行星架(1)上； 所述主動輪(6)兩端分別用第三、第四密封軸承(61、62)支承在大、小端蓋(14、13)內孔； 所述輸出齒輪軸(7)兩側分別用第五、第六密封軸承(71、72)支承在大、小端蓋(14、13)內孔； 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； 所述密封件為旋轉軸唇形密封圈`或車氏組合密封。
【文檔編號】F16H57/023GK103791039SQ201210443615
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月30日 優(yōu)先權日:2012年10月30日
【發(fā)明者】吳聲震 申請人:吳小杰