CN105201731A - 风力、水力发电用增速器 - Google Patents

风力、水力发电用增速器 Download PDF

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李建利
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/2809—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion with means for equalising the distribution of load on the planet gears
    • F16H1/2818—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion with means for equalising the distribution of load on the planet gears by allowing limited movement of the ring gear relative to the casing or shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
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Abstract

本发明涉及一种风力、水力发电用增速器，由风力或水力叶轮、输入轴、行星架、输入行星轮、一级太阳轮、二级太阳轮、后行星轮、输入内齿圈、输出内齿圈及输出轴组成，输入内齿圈和输出内齿圈相联接组成为一体的悬浮轮内齿圈，输入轴的一端接在叶轮的轮心上，另一端通过行星架与输入行星轮的轮心刚性连接，一级太阳轮和二级太阳轮分别通过输入行星轮和后行星轮与输入内齿圈和输出内齿圈传动连接，一级太阳轮轮心和二级太阳轮的轮心通过刚性轴相连接，在二级太阳轮的轮心上装有连通至发电机的输出轴。本发明的特点是增速器内部所有的齿轮强度差别很小，各齿轮中齿面负载基本相同，可使大型增速器齿轮箱的使用可靠性及使用寿命得到大幅提升。

Description

风力、水力发电用增速器
技术领域
本发明内容属于发电机械设备技术领域，涉及一种风力、水力发电用增速器。
背景技术
在大型风力、水力发电机组中，增速器齿轮箱是故障率最高的环节之一，也是风力、水力发电装备设计水平的主要瓶颈。由于大型的风力、水力发电机组动力来源的流速较低，这就需要加大风叶或水轮机叶片的尺寸来吸收低流速的动力源，如目前风力发电机的叶片可达40米左右，大型水轮发电机叶片也在10米以上。但大尺寸叶片在极低转速的情况下将吸收了风力或水力的巨大能源直接传入增速器的一级齿轮上后，将使齿轮将承担巨大扭矩，导致齿轮寿命大大缩短。举一款功率为1663KW的风力发电增速器为例：在叶片极低转速的情况下，其一级齿轮承受的扭矩可达到794KN，该强大的扭矩最终作用在增速器一级齿轮的齿面上，会使齿面产生变形、扭曲、剥落、腐蚀……，导致齿轮寿命大大缩短，达不到设计要求。
发明内容
本发明的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，进而提供一种结构合理、操作方便、可大幅提高齿轮使用性能及使用寿命的风力、水力发电用增速器。
为实现上述发明目的而采用的技术解决方案如下所述。
一种风力、水力发电用增速器，由风力或水力叶轮、输入轴、行星架、输入行星轮、一级太阳轮、二级太阳轮、后行星轮、输入内齿圈、输出内齿圈及输出轴组成，输入内齿圈和输出内齿圈相联接组成为一体的悬浮轮内齿圈，输入轴的一端接在风力或水力叶轮的轮心上，另一端通过行星架与输入行星轮的轮心刚性连接，一级太阳轮和二级太阳轮分别通过输入行星轮和后行星轮与输入内齿圈和输出内齿圈传动连接，一级太阳轮轮心和二级太阳轮的轮心通过一根刚性轴相连接，在二级太阳轮的轮心上装有连通至发电机的输出轴。
上述风力、水力发电用增速器中，一级太阳轮和二级太阳轮、刚性轴组成一个刚性体。
上述风力、水力发电用增速器中，输入内齿圈和输出内齿圈连接组成为一个刚性体的悬浮轮内齿圈。
实际工作中，当风力发电机或水轮机的叶片在吸收了风能或水能转动时，其能量通过输入轴和行星架带动输入行星轮运转，由于输入行星轮运转的同时带动输入内齿圈和一级太阳轮运转，而一级太阳轮和二级太阳轮由通过一个刚性轴相连接，所以一级太阳轮和二级太阳轮同步运转；再由于输入内齿圈和输出内齿圈组成了一个刚性体悬浮轮内齿圈，所以输入内齿圈和输出内齿圈同步运转，而输出内齿圈还通过后行星轮带动二级太阳轮运转，所以整个增速器会按照设计要求使连通至发电机的输出轴达到设计转速，进而带动发电机组工作。
本发明所述风力、水力发电用增速器最大的特点是增速器内部所有的齿轮强度差别很小，各齿轮中齿面负载基本相同，以采用该结构的1663KW的风力发电机为例：在输入轴和行星架承受力约794KN的强大扭矩时，一级太阳轮和二级太阳轮、输入行星轮和输出行星轮以及悬浮轮内齿圈上的所有齿轮(齿圈)的承受力均约为11.3KN，仅是输入扭矩的1/70，所以本发明的提出解决了目前本领域的风力、水力产业中齿轮传动系统发展的关键问题，使得大型增速器齿轮箱使用的可靠性及使用寿命都得到了大幅的提升。
附图说明
图1是本发明一个具体实施例的结构示意图。
图中各数字标号的名称分别是：1.风力或水力叶轮，2.输入轴，3.行星架，4.输入行星轮，5.悬浮轮内齿圈，6.一级太阳轮，7.二级太阳轮，8.刚性轴，9.后行星轮，10.输入内齿圈，11.输出内齿圈，12.输出轴，13.发动机。
具体实施方式
参见附图，本发明所述的风力、水力发电用增速器由风力或水力叶轮1、输入轴2、行星架3、输入行星轮4、一级太阳轮6、二级太阳轮7、后行星轮9、输入内齿圈10、输出内齿圈11及输出轴12等部分组成。输入内齿圈10和输出内齿圈11相联接组成为一个刚性的悬浮轮内齿圈5，输入轴2的一端接在风力或水力叶轮1的轮心上，另一端通过行星架3与输入行星轮4的轮心刚性连接。一级太阳轮6通过输入行星轮4与输入内齿圈10传动连接，二级太阳轮7通过后行星轮9与输出内齿圈11传动连接，一级太阳轮6的轮心和二级太阳轮7的轮心通过刚性轴8相连接，在二级太阳轮7的轮心上装有连通至发电机13的输出轴12。
该风力、水力发电用增速器的工作原理是：当风力或水力叶轮1吸收了风能或水能转动时，其能量通过输入轴2和行星架3带动输入行星齿轮4运转，由于输入行星轮4运转的同时带动输入内齿圈10和一级太阳轮6运转，而一级太阳轮6和二级太阳轮7的轮心又通过刚性轴8相互连接，所以一级太阳轮6和二级太阳轮7同步运转；又由于输入内齿圈10和输出内齿圈11组成一个刚性体悬浮轮内齿圈5，所以输入内齿圈10和输出内齿圈11也同步运转，另外输出内齿圈11通过后行星轮9带动二级太阳轮7运转，所以在悬浮轮内齿圈5和后行星轮9的作用下，整个增速器会按照设计要求使输出轴12达到设计转速，以带动发电机13工作。

Claims (3)

1.一种风力、水力发电用增速器，其特征在于：由风力或水力叶轮(1)、输入轴(2)、行星架(3)、输入行星轮(4)、一级太阳轮(6)、二级太阳轮(7)、后行星轮(9)、输入内齿圈(10)、输出内齿圈(11)及输出轴(12)组成，输入内齿圈(10)和输出内齿圈(11)相联接组成为一体的悬浮轮内齿圈(5)，输入轴(2)的一端接在风力或水力叶轮(1)的轮心上，另一端通过行星架(3)与输入行星轮(4)的轮心刚性连接，一级太阳轮(6)和二级太阳轮(7)分别通过输入行星轮(4)和后行星轮(9)与输入内齿圈(10)和输出内齿圈(11)传动连接，一级太阳轮(6)轮心和二级太阳轮(7)的轮心通过一根刚性轴(8)相连接，在二级太阳轮(7)的轮心上装有连通至发电机(13)的输出轴(12)。
2.根据权利要求1所述的风力、水力发电用增速器，其特征在于：一级太阳轮(6)和二级太阳轮(7)、刚性轴(8)组成一个刚性体。
3.根据权利要求1所述的风力、水力发电用增速器，其特征在于：输入内齿圈(10)和输出内齿圈(11)连接组成为一个刚性体的悬浮轮内齿圈(5)。
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