一種用于6～8mw半直驅(qū)風電機組的功率分流式增速齒輪箱的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風電增速齒輪箱，特別是一種可用于6?8MW半直驅(qū)風電機組的功率分流式增速齒輪箱。
【背景技術】
[0002]在風力發(fā)電中，增速齒輪箱是風力發(fā)電機的關鍵部分，目前我國的兆瓦級大功率風力發(fā)電機增速齒輪箱發(fā)展迅速，已經(jīng)批量生產(chǎn)并應用于風電場發(fā)電。現(xiàn)有的技術中較為常用的齒輪箱一般采用一級行星輪系與兩級平行軸定軸輪系、兩級行星輪系與一級平行軸定軸輪系的增速級組合的方式進行傳動，隨著風力發(fā)電機功率的增大，風力發(fā)電機增速齒輪箱及發(fā)電機的體積和質(zhì)量也增大。例如，中國專利號201010211946.4公開了一種分流風電齒輪增速箱，采用兩級行星輪系和一級平行軸定軸輪系串行結(jié)構(gòu)，具有承載能力高的優(yōu)點。但是齒輪箱的體積較大、結(jié)構(gòu)復雜、質(zhì)量大、成本高、安裝難度大。中國專利200820100520.X公開了一種“雙聯(lián)行星雙臂式風電增速箱”。具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、變速比大的特點。但是齒輪上的載荷大，容易磨損，承載能力差。
[0003]風電機組單機容量趨向大型，從2?4MW向5?8麗發(fā)展，半直驅(qū)風電機組兼顧直驅(qū)與雙饋風電機組的特點，同時具備雙饋機組的布局形式多樣性和直驅(qū)機組無主軸結(jié)構(gòu)的特點，區(qū)別在于與雙饋機型比半直驅(qū)的齒輪箱的傳動比低，與直驅(qū)機型比，半直驅(qū)的發(fā)電機轉(zhuǎn)速高，這個特點決定了半直驅(qū)一方面能夠提高齒輪箱的可靠性與使用壽命，另一方面可以改善改善大功率直驅(qū)發(fā)電機設計與制造條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種承載能力高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小、成本低的一種大功率風電增速齒輪箱。
[0005]為達到以上目的，可以通過以下技術方案實現(xiàn):
[0006]如圖1所示，一種用于6?8MW半直驅(qū)風電機組的功率分流式風電增速齒輪箱，由復合行星輪差動輪系與行星輪軸固定的NGW輪系并行聯(lián)接構(gòu)成，輸入扭矩由低速級內(nèi)齒圈以及高速級行星架共同承擔，也就是說輸入功率在差動輪系的行星架與NGW的內(nèi)齒圈處分流，一部分通過齒輪箱的低速級傳遞，另一部分通過齒輪箱的高速級傳遞，功率傳遞過程區(qū)別于串行聯(lián)接齒輪箱的每一級都要承擔相同功率的傳遞過程。高速級差動輪系內(nèi)齒圈與低速級定軸輪系的中心外齒輪通過連接盤連接，連接盤將齒輪箱低速級傳遞的功率傳遞到高速級，然后與高速級傳遞的功率在差動輪系的太陽輪處匯合并傳遞給輸出軸，至此，該風電齒輪箱實現(xiàn)了功率輸入、分流、合流、輸出的過程。
[0007]本發(fā)明齒輪箱輸入端是低速級內(nèi)齒圈與高速級行星架并行輸入。高速級差動輪系行星架、低速級定軸輪系內(nèi)齒圈都要與輸入軸相聯(lián)接，考慮到行星架結(jié)構(gòu)復雜不宜置于齒輪箱輸出端，為使結(jié)構(gòu)更加緊湊，對裝配空間進行優(yōu)化配置，將低速級定軸輪系置于高速級差動輪系之后。輸出軸為置于輸入端的高速級太陽輪，輸出軸穿過整個齒輪箱輸出。
[0008]6?8MW半直驅(qū)風電機組輸入扭矩巨大，為保證齒輪滿足疲勞強度要求，齒輪箱采用兩級傳動的傳動比不能設置過大。本發(fā)明為滿足中速發(fā)電機的轉(zhuǎn)速要求，提高輸出軸的轉(zhuǎn)速，復合行星輪差動輪系的行星齒輪采用雙聯(lián)齒輪設計。首先通過內(nèi)齒圈與雙聯(lián)齒輪的小齒輪嚙合實現(xiàn)增速，然后通過雙聯(lián)齒輪的大齒輪嚙合實現(xiàn)二次增速，在同樣的輸入輸出條件下得到更緊湊的齒輪箱結(jié)構(gòu)。雙聯(lián)齒輪的結(jié)構(gòu)不受內(nèi)齒圈尺寸限制，保證箱體尺寸緊湊的同時，提供更大的增速比。
[0009]本發(fā)明復合行星輪差動輪系的行星齒輪雙聯(lián)齒輪設計，可以達到中速發(fā)電機輸入轉(zhuǎn)速要求；本發(fā)明公布的功率分流式風電增速齒輪箱，應用于6?8麗級半直驅(qū)風電機組中，具有承載能力高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小等特點。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明功率分流式齒輪箱傳動原理機構(gòu)簡圖。
[0011]圖2為本發(fā)明功率分流式齒輪箱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1前箱體(高速級剖分式行星架前體和高速級行星架軸)；
[0013]2高速級行星輪軸承；3中箱體；4支撐軸承；5低速級剖分式行星架前體；
[0014]6低速級定軸輪系內(nèi)齒圈；
[0015]7后箱體(低速級剖分式行星架后體和低速級行星架軸)；
[0016]8低速級定軸輪系行星輪；9低速級行星輪軸軸承；
[0017]10高速級差動輪系太陽輪(輸出軸)；11低速級定軸輪系太陽輪；12連接盤；
[0018]13軸承支撐結(jié)構(gòu)；14高速級剖分式行星架后體；15高速級內(nèi)齒圈；
[0019]16高速級差動輪系雙聯(lián)齒輪
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施方案對本發(fā)明進行進一步描述。如圖1所示的一種功率分流風電增速齒輪箱，低速級定軸輪系傳動與高速級差動行星齒輪傳動并行聯(lián)接組成。
[0021]低速級定軸輪系是由低速級內(nèi)齒圈6、低速級太陽輪11、低速級行星輪8、低速級剖分式固定行星架后體及行星架軸7、軸承9及低速級剖分式行星架前體5構(gòu)成的單自由度輪系，低速級剖分式固定行星架后體及行星架軸與后箱體為一體式結(jié)構(gòu)，低速級行星輪8為惰輪，因此低速級齒輪傳動實際為定軸齒輪傳動，低速級內(nèi)齒圈6作為低速級齒輪傳動輸入端，低速級太陽輪10作為低速級齒輪傳動輸出端，考慮到輸入端載荷較大，經(jīng)過計算低速級行星輪8的數(shù)量取為5 ;高速級差動輪系由高速級內(nèi)齒圈15、高速級雙聯(lián)行星齒輪16、高速級差動輪系太陽輪10、高速級剖分式固定行星架后體及行星架軸1、高速級行星輪軸承2及高速級剖分式行星架后體12構(gòu)成的兩自由度輪系，高速級剖分式固定行星架前體及行星架軸與前箱體為一體式結(jié)構(gòu)，高速級行星輪15為雙聯(lián)齒輪，高速級行星架I和高速級內(nèi)齒圈13作為高速級齒輪傳動的輸入，高速級太陽輪17作為高速級齒輪傳動的輸出。
[0022]低速級的內(nèi)齒圈6與高速級行星架I通過中箱體2固聯(lián)，構(gòu)件之間采用螺栓靜聯(lián)接，高速級行星架I前端處理成與輪轂聯(lián)接的法蘭形式，從而形成整個齒輪箱的輸入構(gòu)件，低速級的內(nèi)齒圈6與高速級行星架I前后兩級齒輪箱同時承擔載荷，從而實現(xiàn)輸入功率分流；
[0023]低速級太陽輪11通過連接盤12與高速級內(nèi)齒圈15聯(lián)接在一起，形成兩級之間傳動構(gòu)件；低速級固定行星架5與軸承支撐結(jié)構(gòu)13相聯(lián)接，形成齒輪箱主要的固定支撐構(gòu)件；輸入構(gòu)件與固定支撐構(gòu)件之間通過支撐軸承4支撐，輸入構(gòu)件相對固定支撐構(gòu)件做回轉(zhuǎn)；因行星架結(jié)構(gòu)復雜，作為輸入端不宜置于齒輪箱后半部分，將低速級置于高速級以后使整個齒輪箱結(jié)構(gòu)在空間上變得更加緊湊。
[0024]齒輪箱的增速過程為低速級齒輪傳動由內(nèi)齒圈6、行星輪8、太陽輪9進行一次增速，高速級齒輪傳動由高速級內(nèi)齒圈15與雙聯(lián)齒輪16嚙合、雙聯(lián)齒輪16與高速級太陽輪10嚙合進行二次增速作用，通過配齒可以有效的增大傳動比，高速級太陽輪10與輸出軸為一體式結(jié)構(gòu)作為整個齒輪箱的輸出構(gòu)件，穿過整個齒輪箱輸出到中速發(fā)電機。
【主權(quán)項】
1.一種用于6?8麗半直驅(qū)風電機組的功率分流式風電增速齒輪箱，由低速級定軸輪系傳動與高速級差動行星齒輪傳動并行聯(lián)接組成；其特征在于， 低速級定軸輪系是由低速級內(nèi)齒圈、低速級太陽輪、低速級行星輪、低速級剖分式固定行星架后體及行星架軸、軸承及低速級剖分式行星架前體構(gòu)成的單自由度輪系；低速級剖分式固定行星架后體及行星架軸與后箱體為一體式結(jié)構(gòu)，低速級行星輪為惰輪，低速級齒輪傳動為定軸齒輪傳動，低速級內(nèi)齒圈作為低速級齒輪傳動輸入端，低速級太陽輪作為低速級齒輪傳動輸出端，低速級行星輪的數(shù)量取為5 ； 高速級差動輪系由高速級內(nèi)齒圈、高速級雙聯(lián)行星齒輪、高速級差動輪系太陽輪、高速級剖分式固定行星架后體及行星架軸、高速級行星輪軸承及高速級剖分式行星架后體構(gòu)成的兩自由度輪系，高速級剖分式固定行星架前體及行星架軸與前箱體為一體式結(jié)構(gòu)，高速級行星輪為雙聯(lián)齒輪，高速級行星架和高速級內(nèi)齒圈作為高速級齒輪傳動的輸入，高速級太陽輪作為高速級齒輪傳動的輸出； 低速級的內(nèi)齒圈與高速級行星架通過中箱體固聯(lián)，構(gòu)件之間采用螺栓靜聯(lián)接，高速級行星架前端處理成與輪轂聯(lián)接的法蘭形式，形成整個齒輪箱的輸入構(gòu)件，低速級的內(nèi)齒圈與高速級行星架前后兩級齒輪箱同時承擔載荷，實現(xiàn)輸入功率分流； 低速級太陽輪通過連接盤與高速級內(nèi)齒圈聯(lián)接在一起，形成兩級之間傳動構(gòu)件；低速級固定行星架與軸承支撐結(jié)構(gòu)相聯(lián)接，形成齒輪箱主要的固定支撐構(gòu)件；輸入構(gòu)件與固定支撐構(gòu)件之間通過支撐軸承支撐，輸入構(gòu)件相對固定支撐構(gòu)件做回轉(zhuǎn)。
【專利摘要】一種可用于6～8MW半直驅(qū)風電機組的功率分流式增速齒輪箱，由復合行星輪差動輪系與行星輪軸固定的NGW輪系并行聯(lián)接構(gòu)成，差動輪系內(nèi)齒圈與NGW的中心外齒輪通過花鍵連接，輸入功率在差動輪系的行星架與NGW的內(nèi)齒圈處分流，在差動輪系的太陽輪處匯合后傳遞給輸出軸。本發(fā)明可以實現(xiàn)輸入功率分流、合流，從而降低各個齒輪承擔的載荷；低速級定軸輪系置于高速級差動輪系之后，使齒輪箱整體結(jié)構(gòu)更加緊湊；復合行星輪差動輪系的行星齒輪雙聯(lián)齒輪設計，可以達到中速發(fā)電機輸入轉(zhuǎn)速要求；本發(fā)明公布的功率分流式風電增速齒輪箱，應用于6～8MW級半直驅(qū)風電機組中，具有承載能力高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量小等特點。
【IPC分類】F03D11-02, F16H57-023
【公開號】CN104776202
【申請?zhí)枴緾N201510161790
【發(fā)明人】董惠敏, 王德倫, 邱俊, 毛范海, 王沖, 錢峰, 李亞美, 徐文匯
【申請人】大連理工大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月7日