竖轴风力发电齿轮箱

摘要

本发明提供一种传动效率高、体积小的竖轴风力发电齿轮箱。它是由机壳和一级增速机构组成的，机壳连接一级增速机构。机壳包括机座、内齿轮和低速轴，低速轴连接机壳和内齿轮，一级增速机构包括柔性支撑装置、偏心轴套、支撑轴、行星齿轮和高速轴，柔性支撑装置连接支撑轴、高速轴和偏心曲轴，高速轴分别连接联轴器和偏心轴套。本发明为多齿同时啮合，承载能力大，纯滚动、传动精度高，与现有水平轴风力发电齿轮箱传动技术相比，在实现相同功能的前提下其体积、重量减少30％左右。

权利要求

1.一种竖轴风力发电齿轮箱，它是由机壳和一级增速机构组成的，其特征在于：机壳连接一级增速机构；

所述的机壳包括上机壳(8)、下机壳(13)、机座(14)、内齿轮(11)和低速轴(7)，低速轴(7)连接上机壳(8)，上机壳(8)连接下机壳(13)和内齿轮(11)，下机壳(13)连接机座(14)；

所述的一级增速机构包括柔性支撑装置(2)、下支撑盘(3)、偏心轴套(4)、支撑轴(5)、上支撑盘(6)、第一行星齿轮(9)、偏心曲轴(10)、第二行星齿轮(12)和高速轴(15)，柔性支撑装置(2)连接下支撑盘(3)，下支撑盘(3)分别连接支撑轴(5)、高速轴(15)和偏心曲轴(10)，偏心曲轴(10)分别连接上支撑盘(6)、下支撑盘(3)、第一行星齿轮(9)和第二行星齿轮(12)，支撑轴(5)连接上支撑盘(6)，高速轴(15)分别连接联轴器(1)和偏心轴套(4)。

说明书

竖轴风力发电齿轮箱

(一)技术领域

[0001] 本发明涉及风电技术，具体说就是一种竖轴风力发电齿轮箱。(二)背景技术

[0002] 风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，故也将齿轮箱称之为增速箱。根据机组的总体布置要求，有时将与风轮轮毂直接相连的传动轴(俗称大轴)与齿轮箱合为一体，也有将大轴与齿轮箱分别布置，其间利用涨紧套装置或联轴节连接的结构。为了增加机组的制动能力，常常在齿轮箱的输入端或输出端设置刹车装置，配合叶尖制动(定浆距风轮)或变浆距制动装置共同对机组传动系统进行联合制动。由于机组安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不便，齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内，一旦出现故障，修复非常困难，故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。例如对构件材料的要求，除了常规状态下机械性能外，还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性；应保证齿轮箱平稳工作，防止振动和冲击；保证充分的润滑条件，等等。对冬夏温差巨大的地区，要配置合适的加热和冷却装置。还要设置监控点，对运转和润滑状态进行遥控。不同形式的风力发电机组有不一样的要求，齿轮箱的布置形式以及结构也因此而异。在风电界水平轴风力发电机组用固定平行轴齿轮传动和行星齿轮传动最为常见。如前所述，风力发电受自然条件的影响，一些特殊气象状况的出现，皆可能导致风电机组发生故障，而狭小的机舱不可能像在地面那样具有牢固的机座基础，整个传动系的动力匹配和扭转振动的因素总是集中反映在某个薄弱环节上，大量的实践证明，这个环节常常是机组中的齿轮箱。因此，加强对齿轮箱的研究，重视对其进行维护保养的工作显得尤为重要。目前广泛使用的风力发电齿轮箱，安装形式为水平轴，3～4级传动，传动链长，多为国外引进，没有自主知识产权，且对齿轮的制造精度要求高(5级以上)。材质及热处理等要求也很高，但仍很难解决断齿这一普遍存在的难题。(三)发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种传动效率高、体积小的竖轴风力发电齿轮箱。

[0004] 本发明的目的是这样实现的：它是由机壳和一级增速机构组成的，机壳连接一级增速机构。

[0005] 本发明还有以下技术特征：

[0006] (1)所述的机壳包括上机壳、下机壳、机座、内齿轮和低速轴，低速轴连接上机壳，上机壳连接下机壳和内齿轮，下机壳连接机座。

[0007] (2)所述的一级增速机构包括柔性支撑装置、下支撑盘、偏心轴套、支撑轴、上支撑盘、第一行星齿轮、偏心曲轴、第二行星齿轮和高速轴，柔性支撑装置连接下支撑盘，下支撑盘分别连接支撑轴、高速轴和偏心曲轴，偏心曲轴分别连接上支撑盘、下支撑盘、第一行星齿轮和第二行星齿轮，支撑轴连接上支撑盘，高速轴分别连接联轴器和偏心轴套。

[0008] 本发明的主要特点是：竖轴结构，一级传动，多齿啮合，由于安装结构改变使整套风力发电装置的总体高度尺寸降低60％左右(现有水平轴风力发电齿轮箱装置塔架高度80米左右，竖轴风力发电齿轮箱装置塔架高度35米左右)，并取消了偏航、变浆两套传动装置，大大降低了制造、安装、维护成本。为一级传动增速传动，传动链短，传动效率高达95％左右。同时轴向尺寸短，是现有水平轴风力发电齿轮箱无法实现的。本发明竖轴风力发电齿轮箱为多齿同时啮合，承载能力大，纯滚动、传动精度高，大大降低了断齿现象的存在隐患。采用内啮合一级增速传动，并将内齿轮做成机壳的一部分，与现有水平轴风力发电齿轮箱传动技术相比，在实现相同功能的前提下其体积，重量减少30％左右。
(四)附图说明

[0009] 图1为本发明的结构示意图。(五)具体实施方式

[0010] 下面结合附图举例对本发明作进一步说明。

[0011] 实施例1：结合图1，本发明一种竖轴风力发电齿轮箱，它是由机壳和一级增速机构组成的，机壳连接一级增速机构。

[0012] 本发明还有以下技术特征：

[0013] 所述的机壳包括上机壳(8)、下机壳(13)、机座(14)、内齿轮(11)和低速轴(7)，低速轴(7)连接上机壳(8)，上机壳(8)连接下机壳(13)和内齿轮(11)，下机壳(13)连接机座(14)。

[0014] 所述的一级增速机构包括柔性支撑装置(2)、下支撑盘(3)、偏心轴套(4)、支撑轴(5)、上支撑盘(6)、第一行星齿轮(9)、偏心曲轴(10)、第二行星齿轮(12)和高速轴(15)，柔性支撑装置(2)连接下支撑盘(3)，下支撑盘(3)分别连接支撑轴(5)、高速轴(15)和偏心曲轴(10)，偏心曲轴(10)分别连接上支撑盘(6)、下支撑盘(3)、第一行星齿轮(9)和第二行星齿轮(12)，支撑轴(5)连接上支撑盘(6)，高速轴(15)分别连接联轴器(1)和偏心轴套(4)。

[0015] 实施例2：结合图1，本发明的一级增速传动机构包括设在机壳内的上、下支撑盘、尺寸完全相同的行星齿轮、与机壳固定为一体的内齿轮、带有两个偏心相等且交错180°设置的偏心轴套、与偏心轴套偏心相等且交错180°设置的偏心曲轴、与上、下支撑盘紧固为一体的支撑轴、与偏心套、行星齿轮相配的滚动轴承、与上、下机壳，上、下支撑盘相配的滚动轴承和与偏心曲轴、上、下支撑盘、行星齿轮相配的滚动轴承。柔性支撑装置，主要作用是承担轴向力和转动零部件重量，其主要目的是降低该方向的重力对转动时产生的摩擦阻力，提高传动效率。本发明的运动模式为：低速轴在外力的作用下带动上、下支撑盘旋转，同时带动行星齿轮与内齿轮交错180°连续滚动啮合，行星齿轮的运动为复合运动，它不但与上、下支撑盘一起低速公转，同时在齿轮啮合部位与偏心曲轴、偏心轴套产生连续的高速运动，由于偏心曲轴、偏心轴套的高速旋转，带动与偏心轴套相配的高速轴高速旋转，从而实现增速的工作目的。此传动装置通过调整偏心轴套和齿轮相关参数可使单级传动比达到80。