CN101865279A - 一种行星轮柔性销轴均载机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行星轮柔性销轴均载机构，柔性销轴(1)热装在行星架(2)上，柔性销轴(1)热装有轴套(10)，轴套(10)上装有行星齿轮(8)，行星架(2)靠轴套(10)的端面上压装有防过载锥环(3)，所述轴套(10)与行星架(2)、防过载锥环(3)之间有一定间隙。本发明结构紧凑、体积小、承载能力大，既能适应滑动轴承的布置，又能适应现成滚动轴承选用，降低了生产成本和生产周期；柔性适中，既满足均载要求，又能适应一般加工精度，降低了行星传动相关零部件的制造成本；要求的精度容易达到，制造也容易。

Description

一种行星轮柔性销轴均载机构

技术领域

本发明涉及一种行星齿轮传动技术领域，具体地说，涉及行星齿轮多分流传动的均载机构。

背景技术

在齿轮传动技术领域中，行星齿轮传动装置具有速比大、体积小、承载能力高等特点，已在风力发电、冶金、建材等重要工业部门得到广泛应用，特别是风力发电行业，全世界80％风力发电机组的主增速齿轮箱都采用行星齿轮传动。随着国际上风力发电技术的飞速发展，行星齿轮传动装置的传动功率越来越大，(目前已达8MW)不但可靠性要求更高，而且还要求体积更小，重量更轻，以降低高昂的制造、运输、安装和维护费用。

为此，技术人员在设计2MW以内风电增速行星齿轮箱时，还可以采用传统的3分流NGW型行星传动结构，市场也能接受；2.5MW以上风电齿轮箱则要求用3分流NWG行星传动加差动或多分流行星传动设计。目前实践证明3分流NWG行星传动加差动结构对减小齿轮箱体积和重量效果不是很好。而大量3MW以上大功率风电齿轮箱多采用多(4-8个行星轮)分流行星传动设计，使齿轮箱的重量和体积有较大降低。

多分流行星传动设计中一项关键技术就是行星轮均载技术。行星轮均载技术一般有两种解决方式：第一种是通过提高行星传动零部件，例如行星架、行星轮、内齿圈、行星轮支撑轴承、行星架支撑轴承和箱体等加工精度来达到均载目的。这种方式实施起来非常困难，制造成本也非常高，一般适合中小功率且可靠性不高的行星传动；第二种方式是利用柔性元件例如柔性内齿圈、柔性行星销轴的弹性变形来达到均载目的。柔性内齿圈实施起来也不理想，这其中主要有三个原因：其一是均载效果不好；其二是制造精度不易达到，内齿圈越大越薄越难控制变形；其三可靠性差。把柔性行星销轴作为行星轮多分流的均载机构，其效果比其它方式好得多。其优点：1)柔度大，不均载系数Kγ小，对其它行星传动零部件的精度要求不高；2)齿宽啮合斑点好，齿向不需修正，提高了齿轮副承载能力；3)实现多个行星轮分流传动，可使齿轮箱结构紧凑重量减轻。4)可靠性高，成本较低，实施相对容易。

以下对已知的两种柔性行星轴销均载机构(以下简称均载机构)在行星轮外形尺寸、行星架侧板厚b、材料、载荷Fc和载荷中心跨距1等条件相同进行分析比较。图4、图5类似中国机械工业出版社2006年第二版《齿轮手册》上册7-43页：由圈螺母1b、柔性销轴2b、行星架3b、孔用挡圈4b、圆环轴承5b、内隔圈6b、外隔圈7b、行星齿轮8b、调心轴承9b、圈螺母10b和轴套11b构成。该机构行星轮装在悬臂心轴上的均载机构。该均载机构配上相应滚动轴承5b、9b后，出现柔性行星销轴因径向尺寸和力臂尺寸Lb限制致使其强度不够、挠度yb过大、过载能力差、外形尺寸B也大。适合作为配置滑动轴承的均载机构；图6、图7类似美国TIMKEN公司行星轮装在悬臂心轴上的均载机构，螺母1c、柔性销轴2c、行星架3c、轴套4c、行星齿轮5c、圆锥滚子6c、轴承挡圈7c构成。该均载机构的设计是将圆锥滚子轴承与轴套和行星轮做成一体，是专为大型风电增速齿轮箱设计的，能承受2.5倍过载负荷，结构紧凑简单，体积也小。不足处是：制造精度非常高，一般需要齿轮和轴承两个行业联合制造；挠度小，又使例如行星齿轮、行星架、内齿圈、箱体等相关零件的精度要求仍然较高。

实用新型内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种均载要求，又能适应一般加工精度。

本发明的技术方案如下：一种行星轮柔性销轴均载机构，柔性销轴热装在行星架上，所述柔性销轴伸出行星架的部分热装有轴套，该轴套由圆螺母轴向紧固，所述轴套上装有行星齿轮，该行星齿轮经并排设置的第一滚动轴承和第二滚动轴承支承在轴套上，其关键在于：所述行星架靠轴套的端面上压装有防过载锥环，所述轴套靠行星架一端形成一圈凸檐，该凸檐靠行星架的端面外圈逐渐变薄形成锥面，所述防过载锥环的与轴套同心设置，且防过载锥环锥形端面与凸檐的锥面相适应，所述轴套与行星架、防过载锥环之间有一定间隙。

上述柔性销轴由大圆柱段、圆锥段和小圆柱段依次连接构成，所述大圆段外端设置有定位轴肩，所述小圆柱段外端开有螺纹；所述柔性销轴大圆柱段装在行星架内，所述轴套中心孔为大圆锥孔、小圆柱孔两段组成，所述小圆柱孔与大圆锥孔小直径端连接，所述小圆柱段位于小圆柱孔内，所述大圆柱段伸出行星架的端头、圆锥段和小圆柱段内端位于大圆锥孔内，所述圆螺母与小圆柱段外端螺纹相配合。

靠近所述行星架的为第一滚动轴承，所述第一滚动轴承和第二滚动轴承之间由内、外隔圈隔开，所述第一滚动轴承和第二滚动轴承的外端面分别设置有挡圈，所述轴套外端套装有螺母压住第二滚动轴承外端面的挡圈对其限位。工作时行星齿轮承受2倍切向力Fc，随着载荷Fc增加，轴套将从轴线I向轴线II向下平移，当载荷达到1.3倍或平移量达到设计值Ya时，轴套锥面的下部就会和防过载锥环内锥面接触，超过的载荷将被防过载锥环和柔性销轴(1)上的拉力吸收。

本发明较好利用零件的外形力学特性把柔性销轴设计成由大小两种不同直径圆柱和圆锥柱配置的构件，轴套采用大圆锥孔和小圆柱孔结构，较小力臂设计和可行的防过载锥环设置，既满足均载要求，又能适应一般加工精度，降低了行星传动相关零部件的制造成本。。

所述第一滚动轴承为圆环滚子轴承，所述第二滚动轴承为球面滚子轴承。上述两种配置轴承为专利号：ZL200610095039.1所述轴承。

所述第一滚动轴承和第二滚动轴承均为NCF满滚子轴承。

有益效果：本发明结构紧凑、体积小、承载能力大，既能适应滑动轴承的布置，又能适应现成滚动轴承选用，降低了生产成本和生产周期；柔性适中，既满足均载要求，又能适应一般加工精度，降低了行星传动相关零部件的制造成本；要求的精度容易达到，制造也容易。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明载荷Fc作用下柔性销轴和轴套的变形图；

图3为本发明中轴套的结构示意图；

图4为现有技术1的结构示意图；

图5为图3载荷Fc作用下柔性销轴和轴套的变形图；；

图6为现有技术2的机构示意图；

图7为图5载荷Fc作用下柔性销轴和轴套的变形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2、图3所示，本发明一种行星轮柔性销轴均载机构，柔性销轴1热装在行星架2)上，所述柔性销轴1伸出行星架2的部分热装有轴套10，该轴套10由圆螺母12轴向紧固，所述轴套10上装有行星齿轮8，该行星齿轮8经并排设置的第一滚动轴承5和第二滚动轴承9支承在轴套10上，行星架2靠轴套10的端面开有环形槽，该环形槽内压装有防过载锥环3，所述轴套10靠行星架2一端形成一圈凸檐，该凸檐靠行星架2的端面外圈逐渐变薄形成锥面，即图中所示左端为锥面，所述防过载锥环3的与轴套10同心设置，且防过载锥环3锥形端面与凸檐的锥面相适应，在图中载锥环3右边为锥面，该锥面为中部内凹的内锥面。所述轴套10与行星架2、防过载锥环3之间有一定间隙。

所述柔性销轴1由大圆柱段1a、圆锥段1b和小圆柱段1c依次连接构成，所述大圆柱段1a外端设置有定位轴肩，所述小圆柱段1c外端开有螺纹；所述柔性销轴1大圆柱段1a装在行星架2内，所述轴套10中心孔为大圆锥孔10a、小圆柱孔10b两段组成，所述小圆柱孔10b与大圆锥孔10a小直径端连接，所述小圆柱段1c位于小圆柱孔10b内，所述大圆柱段1a伸出行星架2的端头、圆锥段1b和小圆柱段1c内端位于大圆锥孔10a内，所述圆螺母12与小圆柱段1c外端螺纹相配合。

靠近所述行星架2的为第一滚动轴承5，所述第一滚动轴承5和第二滚动轴承9之间由内、外隔圈6、7隔开，所述第一滚动轴承5和第二滚动轴承9的外端面分别设置有挡圈4，所述轴套10外端套装有螺母11压住第二滚动轴承9外端面的挡圈4对其限位，该挡圈4外边沿嵌入行星齿轮8内限位也起到一定的限位作用，第一滚动轴承5外端面的档圈4外边沿嵌入行星齿轮8内限位，该档圈4内边沿由轴套10左端形成的一圈凸檐限位。在选择第一滚动轴承5和第二滚动轴承9时，有两种装配方式，一种第一滚动轴承5选用圆环滚子轴承，所述第二滚动轴承9选用球面滚子轴承。另一种第一滚动轴承5和第二滚动轴承9均选用NCF满滚子轴承。

工作原理：工作时行星轮8承受2倍切向力Fc，随着载荷Fc增加，轴套10将从轴线I向轴线II向下平移，当载荷达到1.3倍或平移量达到设计值Ya时，轴套10左端锥面的下部就会和防过载锥环3内锥面接触，超过的载荷将被防过载锥环3和柔性销轴1上的拉力吸收。

尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种行星轮柔性销轴均载机构，柔性销轴(1)热装在行星架(2)上，所述柔性销轴(1)伸出行星架(2)的部分热装有轴套(10)，该轴套(10)由圆螺母(12)轴向紧固，所述轴套(10)上装有行星齿轮(8)，该行星齿轮(8)经并排设置的第一滚动轴承(5)和第二滚动轴承(9)支承在轴套(10)上，其特征在于：所述行星架(2)靠轴套(10)的端面上压装有防过载锥环(3)，所述轴套(10)靠行星架(2)一端形成一圈凸檐，该凸檐靠行星架(2)的端面外圈逐渐变薄形成锥面，所述防过载锥环(3)的与轴套(10)同心设置，且防过载锥环(3)锥形端面与凸檐的锥面相适应，所述轴套(10)与行星架(2)、防过载锥环(3)之间有一定间隙；靠近所述行星架(2)的为第一滚动轴承(5)，所述第一滚动轴承(5)和第二滚动轴承(9)之间由内、外隔圈(6)、(7)隔开，所述第一滚动轴承(5)和第二滚动轴承(9)的外端面分别设置有挡圈(4)，所述轴套(10)外端套装有螺母(11)压住第二滚动轴承(9)外端面的挡圈(4)对其限位。

2.根据权利要求1所述一种行星轮柔性销轴均载机构，其特征在于：所述柔性销轴(1)由大圆柱段(1a)、圆锥段(1b)和小圆柱段(1c)依次连接构成，所述大圆柱段(1a)外端设置有定位轴肩，所述小圆柱段(1c)外端开有螺纹；所述柔性销轴(1)大圆柱段(1a)装在行星架(2)内，所述轴套(10)中心孔为大圆锥孔(10a)、小圆柱孔(10b)两段组成，所述小圆柱孔(10b)与大圆锥孔(10a)小直径端连接，所述小圆柱段(1c)位于小圆柱孔(10b)内，所述大圆柱段(1a)伸出行星架(2)的端头、圆锥段(1b)和小圆柱段(1c)内端位于大圆锥孔(10a)内，所述圆螺母(12)与小圆柱段(1c)外端螺纹相配合。

3.根据权利要求1所述一种行星轮柔性销轴均载机构，其特征在于：所述第一滚动轴承(5)为圆环滚子轴承，所述第二滚动轴承(9)为球面滚子轴承。

4.根据权利要求1所述一种行星轮柔性销轴均载机构，其特征在于：所述第一滚动轴承(5)和第二滚动轴承(9)均为NCF满滚子轴承。

Images