CN202579058U - 2.5兆瓦以上风力发电机用增速齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种2.5兆瓦以上风力发电机用增速齿轮箱，包括联接法兰、箱体、两级行星轮系、管轴、内花键轴、输出齿轮轴，其中：前箱体、一级内齿圈、扭力臂、二级内齿圈、中箱体依次通过螺栓连接，上下箱体与中箱体连接；联接法兰、一级行星架、一级太阳轮、二级行星架、二级太阳轮、内花键轴同轴心，一级太阳轮轴、二级太阳轮轴和内花键轴依次浮动套接于管轴上；输出齿轮轴与内花键轴平行；一级行星架与前箱体结合处以及输出齿轮轴与上、下箱体结合处均设有密封圈；箱体、行星架以及行星轮轴上设有通往各轴承安装点的润滑油道，机械泵与电动泵并联在齿轮箱的润滑系统中，其输出端通过油路分配器与各润滑油道连接。

Description

2.5兆瓦以上风力发电机用增速齿轮箱

技术领域

本实用新型涉及风力发电机的增速齿轮箱，尤其是一种功率大于2.5兆瓦的风力发电机用增速齿轮箱。

背景技术

利用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，对于大型的水力发电站，蓄水库还容易对下游存在一定的安全隐患。

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，目前国内1.5兆瓦及2兆瓦风力发电机用齿轮箱已经批量生产并应用于风电场发电，3兆瓦风机齿轮箱也已小批量应用。由于2.5兆瓦以上风力发电机需要获得更大的风力，一般架设高度都在几十米，甚至超过百米，风力发电机用齿轮箱使用工况更加恶劣，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，各轴承的润滑以及行星轮轴承、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本领域技术人员必须考虑和进一步完善的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对增速齿轮箱，尤其是使用在2.5兆瓦以上的较大功率的场合需要解决的各轴承尤其是行星轮轴承的润滑以及行星轮轴承、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。

本实用新型的目的是这样实现的：一种2.5兆瓦以上风力发电机用增速齿轮箱，包括联接法兰、箱体、两级行星轮系、管轴、内花键轴、输出齿轮轴，其特征在于：

箱体包括前箱体、扭力臂、中箱体、下箱体和上箱体；前箱体与扭力臂之间设有一级内齿圈；扭力臂与中箱体之间设有二级内齿圈；前箱体、一级内齿圈、扭力臂、二级内齿圈、中箱体依次通过螺栓连接，上、下箱体的结合部位于管轴和输出齿轮轴的中心，下箱体、上箱体通过螺栓连接，再与中箱体连接；

联接法兰、一级行星架、一级太阳轮、二级行星架、二级太阳轮、内花键轴同轴心，一级太阳轮轴、二级太阳轮轴和内花键轴依次浮动套接于管轴上；一级行星架通过轴承安装在前箱体和扭力臂之间，一级行星架的输入端穿出前箱体，并通过螺栓与联接法兰联接；二级行星架通过轴承安装在扭力臂与中箱体之间，二级行星架中的内花键与一级太阳轮轴的外花键相连，两者通过压板与挡边定位；二级太阳轮轴的外花键与内花键轴啮合；

内花键轴通过轴承安装在中箱体与上、下箱体之间的箱体中，与内花键轴平行的输出齿轮轴通过轴承平行安装在中箱体与上、下箱体之间的箱体中；输出齿轮轴的输出端穿出上、下箱体；

内花键轴上设有大齿轮，所述的大齿轮与输出齿轮轴上的齿轮啮合；

一级行星架与前箱体结合处以及输出齿轮轴与上、下箱体结合处均设有密封圈；

箱体、行星架以及行星轮轴上设有通往各轴承安装点的润滑油道，机械泵与电动泵并联在齿轮箱的润滑系统中，其输出端通过油路分配器与各润滑油道连接。

在本实用新型中：一级行星架周边均匀设置有四个一级行星轮轴，每个一级行星轮轴上均设有一个一级行星轮，一级行星轮采用两个无外圈圆柱滚子轴承并排安装在一级行星轮轴上，它们的外圈滚道设在一级行星轮的轴孔中；二级太阳轮与内花键轴采用卡环轴向定位，内花键轴和输出齿轮轴的一端由轴承支撑在中箱体，另一端采用配对圆锥滚子轴承支撑在上、下箱体结合部，输出齿轮轴的输出端伸出上、下箱体；输出齿轮轴输出端的密封圈由挡油环和甩油环组成。

在本实用新型中：输出齿轮轴一端由轴承支撑在中箱体，另一端采用面对面配对圆锥滚子轴承支撑在上、下箱体结合部。

在本实用新型中：齿轮箱还设有并联的机械泵和电动泵，在各箱体、各行星架以及各行星轮轴上均设有通往各轴承安装点的润滑油道；机械泵和电动泵的输出端通过油路分配器与各润滑油道连接，所述机械泵的安装位置处于齿轮箱油位线以下，机械泵流量至少为85升/分钟。

在本实用新型中：电动泵设在中箱体上，机械泵安装在下箱体的透盖上；内花键轴端部设有油泵齿轮，它们通过螺栓连接，所述的油泵齿轮带动与其啮合的齿轮轴，齿轮轴同步驱动机械泵；所述机械泵和电动泵输出端分别连接并排的两个过滤器后，再经油路分配器与各润滑油道连接。 

在本实用新型中：整个齿轮箱通过联接法兰挂在风机过渡段的主轴承上。

本实用新型的优点在于：由于将箱体分割成前箱体、扭力臂、中箱体、下箱体和上箱体，扭力臂分别与两级行星轮系的内齿圈连接，结构紧凑；由于内花键轴和输出齿轮轴通过轴承支撑上箱体、下箱体与中箱体之间的箱体中，使得在几十米甚至超过百米高空的风力发电机机舱中直接更换内花键轴、输出齿轮轴及其支撑轴承变为可能；由于齿轮箱上设置有独立的机械泵，并设有与机械泵并联的电动泵，能在齿轮箱任何转动下确保齿轮箱润滑系统能够正常工作，尤其是机械泵安装在齿轮箱油位线以下，缩短了风机空转时的供油时间，避免了“吸空”现象；由于机械泵流量大于85升/分钟，与电机泵流量基本一致，保证在断电状态下风机空转时，轴承和齿轮能够得到充足的润滑；由于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，增加了传动系统的刚度；由于内花键轴及输出齿轮轴一侧采用配对圆锥滚子轴承支撑在上、下箱体结合部，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；由于一级行星架上设有四个行星轮，各行星轮轴承均无外圈，将行星轮内孔作为各行星轮轴承的滚道，不仅增加了承载能力，而且减小了安装空间，同时还能避免行星轮轴承外圈打滑的风险；通过润滑油道采用强制润滑对各轴承实施润滑，大大提高了齿轮箱的可靠度，延长了齿轮箱的使用寿命；由于在输出齿轮轴的高速端轴密封采用挡油环、两个甩油环和防尘圈的多层密封，有效防止渗漏。

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是一种实施例输出端的示意视图。

图中：1、联接法兰，2、一级行星架，3、前箱体，4、一级行星轮轴，5、一级太阳轮，6、一级行星轮，7、一级内齿圈，8、扭力臂，9、二级行星架，10、二级行星轮轴，11、二级行星轮，12、二级太阳轮，13、二级内齿圈，14、中箱体，15、输出齿轮轴，16、上箱体 ，17、密封圈，18、大齿轮，19、内花键轴，20、油泵齿轮，21、齿轮轴，22、机械泵，23、下箱体，24、卡环，25、压板，26、密封圈，27、透盖，28、电动泵，29、无外圈圆柱滚子轴承，31、挡油环，32、甩油环，33、管轴。

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。

由图1和图2可见，本实用新型包括联接法兰1、箱体、两级行星轮系、管轴33、内花键轴19、输出齿轮轴15。

箱体包括前箱体3、扭力臂8、中箱体14、下箱体23和上箱体16；前箱体3与扭力臂8之间设有一级内齿圈7；扭力臂8与中箱体14之间设有二级内齿圈13；前箱体3、一级内齿圈7、扭力臂8、二级内齿圈13、中箱体14依次通过螺栓连接，上、下箱体的结合部位于管轴33和输出齿轮轴15的中心，下箱体23、上箱体16通过螺栓连接，再与中箱体14连接；

联接法兰1、一级行星架2、一级太阳轮5、二级行星架9、二级太阳轮12、内花键轴19同轴心，一级太阳轮轴、二级太阳轮轴和内花键轴19依次浮动套接于管轴33上；一级行星架2通过轴承安装在前箱体3和扭力臂8之间，一级行星架2的输入端穿出前箱体3，并通过螺栓与联接法兰1联接；二级行星架9通过轴承安装在扭力臂8与中箱体14之间，二级行星架9中的内花键与一级太阳轮轴的外花键相连，两者通过压板25与挡边定位；二级太阳轮轴的外花键与内花键轴19啮合；

内花键轴19通过轴承安装在中箱体14与上箱体16、下箱体23之间的箱体中，与内花键轴19平行的输出齿轮轴15通过轴承平行安装在中箱体14与上箱体16、下箱体23之间的箱体中；输出齿轮轴15的输出端穿出上、下箱体。

内花键轴19上设有大齿轮18，所述的大齿轮18与输出齿轮轴15上的齿轮啮合；

一级行星架2与前箱体3结合处以及输出齿轮轴15与上、下箱体结合处均设有密封圈26。

在本实施例中，箱体、行星架以及行星轮轴上设有通往各轴承安装点的润滑油道，机械泵22与电动泵28并联在齿轮箱的润滑系统中，其输出端通过油路分配器与各润滑油道连接。

在本实施例中：一级行星架2周边均匀设置有四个一级行星轮轴4，每个一级行星轮轴4上均设有一个一级行星轮6，一级行星轮6采用两个无外圈圆柱滚子轴承29并排安装在一级行星轮轴4上，它们的外圈滚道设在一级行星轮6的轴孔中；二级太阳轮12与内花键轴19采用卡环轴向定位，内花键轴19和输出齿轮轴15的一端由轴承支撑在中箱体14，另一端采用配对圆锥滚子轴承支撑在上、下箱体结合部，输出齿轮轴15的输出端伸出上、下箱体。具体实施时，输出齿轮轴15一端由轴承支撑在中箱体14，另一端采用面对面配对圆锥滚子轴承支撑在上、下箱体结合部；输出齿轮轴输出端15的密封圈26由挡油环31和甩油环32组成。

在本实施例中：齿轮箱还设有并联的机械泵22和电动泵28，在各箱体、各行星架以及各行星轮轴上均设有通往各轴承安装点的润滑油道；机械泵22和电动泵28的输出端通过油路分配器与各润滑油道连接，所述机械泵22的安装位置处于齿轮箱油位线以下，机械泵22流量为90升/分钟。

在本实施例中：电动泵28设在中箱体14上，机械泵22安装在下箱体23的透盖27上；内花键轴19端部设有油泵齿轮20，它们通过螺栓连接，所述的油泵齿轮20带动与其啮合的齿轮轴21，齿轮轴21同步驱动机械泵22；所述机械泵22和电动泵28输出端分别连接并排的两个过滤器后，再经油路分配器与各润滑油道连接。 

具体实施时：整个齿轮箱通过联接法兰挂在风机过渡段的主轴承上。

实际使用时，风力形成的动能由经过风力发电机的风轮带动联接法兰1和一级行星架2转动，使一级行星轮6围绕一级太阳轮5转动，由于一级行星轮6同时与一级内齿圈7、一级太阳轮5啮合，使一级太阳轮5产生自转，并带动二级行星架9转动；同理，二级行星架9的转动最终使二级太阳轮12产生自传，并带动内花键轴19和大齿轮18同步转动，然后大齿轮18带动输出齿轮轴15高速转动，最后由输出齿轮轴15带动发电机高速旋转发电。

工作中，齿轮箱油池中的润滑油在机械泵22和电动泵28的共同作用下，通过油路分配器输往各润滑油道，为所有的轴承和齿轮提供润滑油。

在风力发电机空转时，电机泵28停止，机械泵22可继续保持润滑系统正常工作，为所有轴承和齿轮提供润滑油。

Claims (6)

1.一种2.5兆瓦以上风力发电机用增速齿轮箱，包括联接法兰、箱体、两级行星轮系、管轴、内花键轴、输出齿轮轴，其特征在于：

箱体包括前箱体、扭力臂、中箱体、下箱体和上箱体；前箱体与扭力臂之间设有一级内齿圈；扭力臂与中箱体之间设有二级内齿圈；前箱体、一级内齿圈、扭力臂、二级内齿圈、中箱体依次通过螺栓连接，上、下箱体的结合部位于管轴和输出齿轮轴的中心，下箱体、上箱体通过螺栓连接，再与中箱体连接；

联接法兰、一级行星架、一级太阳轮、二级行星架、二级太阳轮、内花键轴同轴心，一级太阳轮轴、二级太阳轮轴和内花键轴依次浮动套接于管轴上；一级行星架通过轴承安装在前箱体和扭力臂之间，一级行星架的输入端穿出前箱体，并通过螺栓与联接法兰联接；二级行星架通过轴承安装在扭力臂与中箱体之间，二级行星架中的内花键与一级太阳轮轴的外花键相连，两者通过压板与挡边定位；二级太阳轮轴的外花键与内花键轴啮合；

内花键轴通过轴承安装在中箱体与上、下箱体之间的箱体中，与内花键轴平行的输出齿轮轴通过轴承平行安装在中箱体与上、下箱体之间的箱体中；输出齿轮轴的输出端穿出上、下箱体；

内花键轴上设有大齿轮，所述的大齿轮与输出齿轮轴上的齿轮啮合；

一级行星架与前箱体结合处以及输出齿轮轴与上、下箱体结合处均设有密封圈；

箱体、行星架以及行星轮轴上设有通往各轴承安装点的润滑油道，机械泵与电动泵并联在齿轮箱的润滑系统中，其输出端通过油路分配器与各润滑油道连接。

2.根据权利要求1所述的2.5兆瓦以上风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于：一级行星架周边均匀设置有四个一级行星轮轴，每个一级行星轮轴上均设有一个一级行星轮，一级行星轮采用两个无外圈圆柱滚子轴承并排安装在一级行星轮轴上，它们的外圈滚道设在一级行星轮的轴孔中；二级太阳轮与内花键轴采用卡环轴向定位，内花键轴和输出齿轮轴的一端由轴承支撑在中箱体，另一端采用配对圆锥滚子轴承支撑在上、下箱体结合部，输出齿轮轴的输出端伸出上、下箱体；输出齿轮轴输出端的密封圈由挡油环和甩油环组成。

3.根据权利要求2所述的2.5兆瓦以上风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于：输出齿轮轴一端由轴承支撑在中箱体，另一端采用面对面配对圆锥滚子轴承支撑在上、下箱体结合部。

4.根据权利要求1所述的2.5兆瓦以上风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于：齿轮箱还设有并联的机械泵和电动泵，在各箱体、各行星架以及各行星轮轴上均设有通往各轴承安装点的润滑油道；机械泵和电动泵的输出端通过油路分配器与各润滑油道连接，所述机械泵的安装位置处于齿轮箱油位线以下，机械泵流量至少为85升/分钟。

5.根据权利要求4所述的2.5兆瓦以上风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于：电动泵设在中箱体上，机械泵安装在下箱体的透盖上；内花键轴端部设有油泵齿轮，它们通过螺栓连接，所述的油泵齿轮带动与其啮合的齿轮轴，齿轮轴同步驱动机械泵；所述机械泵和电动泵输出端分别连接并排的两个过滤器后，再经油路分配器与各润滑油道连接。

6.根据权利要求1~5之一所述的2.5兆瓦以上风力发电机用增速齿轮箱，其特征在于：整个齿轮箱通过联接法兰挂在风机过渡段的主轴承上。

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