CN201714590U

CN201714590U - 风力发电机用增速齿轮箱

Info

Publication number: CN201714590U
Application number: CN2010201486298U
Authority: CN
Inventors: 刘建国; 明建新; 王朝阳; 李靖
Original assignee: Nanjing High Speed Gear Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nanjing High Speed Transmission Equipment Group Co Ltd
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2020-03-31

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机用增速齿轮箱，其采用输入行星轮系+二级平行轴的结构形式进行动力传递，包括扭力臂、箱体、管轴、输入行星轮系、过渡齿轮副、输出齿轮副以及润滑系统，该齿轮箱箱体包括上箱体和下箱体，同时，上箱体与下箱体的分割线重合于过渡齿轮轴和输出齿轮轴两者轴心的连线，且输入行星轮系安装于下箱体与扭力臂之间，即实际的箱体包括扭力臂以及输入行星轮系内齿圈，有效地降低了箱体重量，且箱体拆卸方便，易于更换输出齿轮轴以及过渡齿轮轴，润滑系统的润滑油道分别开设在各个轴承安装点相对应的箱体、输入行星架以及行星轮轴上，采用机械泵通过润滑油道对各个润滑点进行强制润滑，提高了齿轮箱的可靠度以及使用寿命。

Description

风力发电机用增速齿轮箱

技术领域

本实用新型涉及齿轮箱，尤其是一种风力发电机用增速齿轮箱。

背景技术

风力发电与传统的火力发电相比，具有发电无污染的优势，与水力发电相比，具有基建成本低、占地面积小，维护保养方便的优势，尤其是大型水力发电站，蓄水库还容易对下游造成一定的安全隐患。

在风力发电机中，齿轮箱是风力发电机的关键部件；我国兆瓦级大功率风力发电机用增速齿轮箱发展迅速，1.5兆瓦风力发电机用齿轮箱一般采用一级行星轮系+二级平行轴结构进行动力传递，这类齿轮箱目前国内已经批量生产并应用于风电场发电。

由于风力发电机用齿轮箱使用工况恶劣，载荷情况极为复杂，齿轮箱在现场应用过程中的经常需要维护；在大功率的风力发电机用增速齿轮箱上，各轴承的润滑以及过渡齿轮轴、输出齿轮轴及其支撑轴承的承载能力、齿轮箱重量、使用环境的低温要求以及在高空中的方便维护性等是我们必须考虑和进一步完善的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对增速齿轮箱，尤其是使用在兆瓦级以上的较大功率的场合需要解决的各轴承的润滑以及过渡齿轮轴、输出齿轮轴及其支撑轴承的承载能力的问题，齿轮箱重量问题、运行环境对齿轮箱的低温要求问题以及齿轮箱在高空中的维护方便性等问题提供一种新的风力发电机用增速齿轮箱。

为实现以上的技术目的，本实用新型将采取以下的技术方案：

一种风力发电机用增速齿轮箱，包括箱体、管轴、输入行星轮系、输出齿轮系以及润滑系统，箱体包括扭力臂、上箱体和下箱体；输入行星轮系包括输入行星架、太阳轮、行星轮、行星轮轴、内齿圈；输出齿轮系包括大齿轮、过渡齿轮轴、输出齿轮轴，大齿轮与一内花键轴固定连接；润滑系统包括润滑油道、油泵齿轮、油泵齿轮轴、机械泵以及油路分配器；输入行星轮系的内齿圈位于扭力臂、下箱体之间，太阳轮、大齿轮的内花键轴浮动套接于管轴上，太阳轮输出端部与内花键轴啮合；管轴的一端通过法兰与输入行星架连接，另一端通过轴承支撑于下箱体；输入行星架一端穿过扭力臂并通过轴承支撑于扭力臂中，另一端通过轴承支撑于下箱体中；输出齿轮系的过渡齿轮轴、输出齿轮轴、大齿轮的内花键轴相互平行设置，它们的两端均通过轴承支撑于上箱体和下箱体之间的结合部，过渡齿轮轴中的齿轮分别与大齿轮、输出齿轮轴中的齿轮啮合；输出齿轮轴的轴穿出箱体；油泵齿轮固定安装在内花键轴端部，并与油泵齿轮轴中的齿轮啮合，油泵齿轮轴与机械泵的输入轴同轴连接；箱体、输入行星架以及行星轮轴中设有分别通往各支撑轴承安装点的润滑油道，机械泵输出端通过油路分配器与各个润滑油道连；输入行星架与扭力臂的结合部以及输出齿轮轴与箱体的结合部均设有密封装置。

润滑系统还包括电动泵，电动泵与机械泵并联连接，且电动泵和机械泵的输出端皆与同一油路分配器连接，所述机械泵的吸油管位于齿轮箱内部。

与内花键轴对接后的太阳轮输出末端安装有卡环。

对应于内花键轴的下箱体上设有透盖，机械泵固定置于透盖内，且机械泵的安装位置处于齿轮箱油位线以下。

内花键轴、过渡齿轮轴以及输出齿轮轴中每一根轴的一端皆分别通过配对圆锥滚子轴承支撑。

输出齿轮轴通过面对面配对圆锥圆锥滚子轴承支撑。

行星轮通过短圆柱滚子轴承安装在行星轮轴上，而输入行星架的两端皆分别采用满装圆柱滚子轴承支撑在扭力臂和下箱体上。

密封装置包括挡油环、甩油环和防尘圈。

输入行星架以环形阵列方式至少分布有三个行星轮轴。

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果：

1、将箱体分割成下箱体和上箱体，扭力臂通过输入行星轮系内齿圈与下箱体相连；内花键轴以及输出齿轮轴分别安装在上箱体和下箱体的结合部，即上箱体与下箱体之间从过渡齿轮轴与输出齿轮轴连线处分割开，并用螺栓将两者相连，因此，齿轮箱拆卸更加方便，便于在几十米高空的风力发电机机舱中更换过渡齿轮轴、输出齿轮轴及其支撑轴承；

2、齿轮箱上设置有独立的机械泵，尤其是设有与机械泵并联的电动泵，确保齿轮箱处于任何转动状况时，润滑系统都能够正常工作；

3、机械泵安装在齿轮箱油位线以下，避免了“吸空”现象；

4、机械泵吸油管置于齿轮箱内部，有效防止了在低温环境下运行时，吸油管被冻住的情况；

5、太阳轮与内花键轴的轴向定位采用卡环，缩短了太阳轮长度，减轻了齿轮箱总重量；

6、内花键轴、过渡齿轮轴及输出齿轮轴一侧采用配对圆锥滚子轴承，尤其是输出齿轮轴采用面对面配对圆锥滚子轴承，增加了各轴系的刚度，减小了齿轮啮合时的变形，提高了齿轮箱的运行寿命；

7、输入行星轮系采用至少三个行星轮，增加了承载能力；同时行星轮采用两个短圆柱滚子轴承支撑，而行星架上采用满装圆柱滚子轴承安装后，既增加了承载能力，又减小了安装空间；

8、通过润滑油道对各轴承，尤其是行星轮的轴承实施强制润滑，大大提高了齿轮箱的可靠度，延长了齿轮箱的使用寿命。

9、在行星架和管轴之间采用法兰连接；行星架和法兰以及法兰和管轴之间采用O型圈密封；管轴上采用压板定位，使得管轴的拆装变得方便。

附图说明

图1是本实用新型涉及的一种实施例的结构示意图；

图2是图1的外形示意图；

其中，扭力臂1 内齿圈2 下箱体3 上箱体4 输出齿轮轴5 过渡大齿轮6 过渡齿轮轴7 内花键轴8 大齿轮9 机械泵10 太阳轮11 行星轮12 行星轮轴13 轴承14 电动泵15 输入行星架16 管轴17 法兰18 压板19 密封装置20 油泵齿轮21油泵齿轮轴22 透盖23 卡环24 机械泵吸油管25。

具体实施方式

附图非限制性的公开了本实用新型涉及的具体实施例的结构示意图，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1和2所示，本实用新型所述的风力发电机用增速齿轮箱，包括扭力臂1、箱体、管轴17、输入行星轮系、过渡齿轮副、输出齿轮副以及润滑系统，其中，

所述箱体，包括通过螺纹紧固件连接成一体的上箱体4和下箱体3，且上箱体4与下箱体3的分割线重合于过渡齿轮轴7和输出齿轮轴5两者轴心的连线，则输出齿轮副安装于上箱体4内，而过渡齿轮副以及润滑系统中的油泵输出齿轮副则安装于下箱体3内，另下箱体3安装有透盖23。

所述输入行星轮系，安装于扭力臂1和下箱体3之间，包括输入行星架16、太阳轮11、行星轮12、行星轮轴13以及内齿圈2，扭力臂1、输入行星架16、管轴17以及太阳轮11同轴线设置，输入行星架16通过法兰18定位安装于管轴17一端，而管轴17另一端则通过轴承14定位支撑于箱体内，且该输入行星架16的输入端穿过扭力臂1放置，同时输入行星架16通过满装圆柱滚子轴承14定位安装于扭力臂1和下箱体3之间，另输入行星架16与扭力臂1结合处安装密封装置20，密封装置20包括挡油环、甩油环和防尘圈，所述太阳轮11浮动套接于管轴17上，太阳轮11输出端部与内花键轴8相啮合，且太阳轮11和内花键轴8对接后的末端安装有卡环24，以进行两者的轴向定位，内花键轴8上配合连接有大齿轮9，且内花键轴8与管轴17平行设置，同时内花键轴8的一端通过配对圆锥滚子轴承14支撑，内齿圈2则通过螺纹紧固件固定安装在扭力臂1和下箱体3之间，输入行星架16以环形阵列方式至少分布有三个行星轮轴13，每个行星轮轴13上均设有一个行星轮12，且行星轮12通过短圆柱滚子轴承14安装在行星轮轴13上。

所述过渡齿轮副，包括过渡齿轮轴7以及配合安装在过渡齿轮轴7上的过渡大齿轮96，过渡齿轮轴7一端设置有与大齿轮9相啮合的齿轮，而该过渡齿轮轴7另一端则与过渡大齿轮96配合连接，且过渡齿轮轴7和管轴17平行设置，同时过渡齿轮轴7的一端通过配对圆锥滚子轴承14支撑。

所述输出齿轮副，包括与管轴17平行设置的输出齿轮轴5，该输出齿轮轴5一端设置的齿轮与过渡大齿轮96相啮合，另一端则穿出箱体放置，且输出齿轮轴5与箱体结合处安装密封装置20，另输出齿轮轴5通过面对面配对圆锥滚子轴承14支撑于箱体内。

所述润滑系统，包括油泵齿轮21、与油泵齿轮21相啮合的油泵齿轮轴22、机械泵10、电动泵15以及油路分配器，油泵齿轮21固定安装在内花键轴8端部，而油泵齿轮轴22则与机械泵10输入轴通过联轴器连接，即机械泵10由油泵齿轮轴22驱动，另箱体、输入行星架16以及行星轮轴13上分别设有通往各自对应支撑轴承14安装点的润滑油道，该电动泵15与机械泵10并联连接，且两者是独立工作的，电动泵15和机械泵10的输出端皆经过同一油路分配器与各个润滑油道连接，机械泵10固定置于透盖23内，且机械泵10的安装位置处于齿轮箱油位线以下，另所述机械泵10的吸油管通过螺栓固定在齿轮箱内部。

在本实用新型中，行星级轮系的速比为5～6，大齿轮9与过渡齿轮轴7中齿轮的速比为4～5，过渡大齿轮96与输出齿轮轴5中齿轮的速比为3～4。

实际使用时，风力形成的动能由输入行星架16输入，使行星轮12围绕太阳轮11转动，由于行星轮12同时与内齿圈2、太阳轮11啮合，使太阳轮11产生自转，并带动内花键轴8和大齿轮9同步转动，然后通过过渡齿轮轴7、过渡大齿轮96带动输出齿轮轴5高速转动，最后由输出齿轮轴5带动发电机发电。

工作中，润滑油箱中的润滑油在机械泵10和电动泵15的共同作用下，运用吸油管从下箱体3内部吸油，通过油路分配器输往各润滑油道，为所有的轴承14和齿轮提供润滑油；在风力发电机空转时，电机泵停止，机械泵10可继续保持润滑系统正常工作，为所有轴承14和齿轮提供润滑油，提高了齿轮箱工作可靠性。

Claims

1.一种风力发电机用增速齿轮箱，包括箱体、管轴、输入行星轮系、输出齿轮系以及润滑系统，其特征在于，

箱体包括扭力臂、上箱体和下箱体；

输入行星轮系包括输入行星架、太阳轮、行星轮、行星轮轴、内齿圈；

输出齿轮系包括大齿轮、过渡齿轮轴、输出齿轮轴，大齿轮与一内花键轴固定连接；

润滑系统包括润滑油道、油泵齿轮、油泵齿轮轴、机械泵以及油路分配器；

输入行星轮系的内齿圈位于扭力臂、下箱体之间，太阳轮、大齿轮的内花键轴浮动套接于管轴上，太阳轮输出端部与内花键轴啮合；管轴的一端通过法兰与输入行星架连接，另一端通过轴承支撑于下箱体；输入行星架一端穿过扭力臂并通过轴承支撑于扭力臂中，另一端通过轴承支撑于下箱体中；输出齿轮系的过渡齿轮轴、输出齿轮轴、大齿轮的内花键轴相互平行设置，它们的两端均通过轴承支撑于上箱体和下箱体之间的结合部，过渡齿轮轴中的齿轮分别与大齿轮、输出齿轮轴中的齿轮啮合；输出齿轮轴的轴穿出箱体；

油泵齿轮固定安装在内花键轴端部，并与油泵齿轮轴中的齿轮啮合，油泵齿轮轴与机械泵的输入轴同轴连接；箱体、输入行星架以及行星轮轴中设有分别通往各支撑轴承安装点的润滑油道，机械泵输出端通过油路分配器与各个润滑油道连；

输入行星架与扭力臂的结合部以及输出齿轮轴与箱体的结合部均设有密封装置。

2.根据权利要求1所述的风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，润滑系统还包括电动泵，电动泵与机械泵并联连接，且电动泵和机械泵的输出端皆与同一油路分配器连接，所述机械泵的吸油管位于齿轮箱内部。

3.根据权利要求1所述的风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，与内花键轴对接后的太阳轮输出末端安装有卡环。

4.根据权利要求1所述的风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，对应于内花键轴的下箱体上设有透盖，机械泵固定置于透盖内，且机械泵的安装位置处于齿轮箱油位线以下。

5.根据权利要求1所述的风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，内花键轴、过渡齿轮轴以及输出齿轮轴中每一根轴的一端皆分别通过配对圆锥滚子轴承支撑。

6.根据权利要求1所述的风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，输出齿轮轴通过面对面配对圆锥圆锥滚子轴承支撑。

7.根据权利要求1所述的风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，行星轮通过短圆柱滚子轴承安装在行星轮轴上，而输入行星架的两端皆分别采用满装圆柱滚子轴承支撑在扭力臂和下箱体上。

8.根据权利要求1所述的风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，密封装置包括挡油环、甩油环和防尘圈。

9.根据权利要求1～8之一所述的风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于，输入行星架以环形阵列方式至少分布有三个行星轮轴。