專利名稱：用于風(fēng)輪機齒輪箱的行星齒輪級、風(fēng)輪機齒輪箱與風(fēng)輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如權(quán)利要求1前序部分所述的行星齒輪級和如權(quán)利要求14前序部分 所述的風(fēng)輪機齒輪箱。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)工業(yè)齒輪箱常采用的一種齒輪為行星齒輪。不同種類的該齒輪均具有帶有單側(cè)或雙側(cè)法蘭的行星架。在雙側(cè)情況下，所述法 蘭由支柱連接。對于一些實施例輸入或驅(qū)動端(DE)連接軸與任一法蘭連接，且整個裝置典 型地由任一法蘭上的軸承相對于固定框架支承。行星軸承或可被安裝在兩法蘭中被支承的軸上，或軸承被集成在法蘭中。該設(shè)計 能夠傳遞高轉(zhuǎn)矩，并支承直齒輪或斜齒輪。對于包括雙側(cè)法蘭以及雙斜齒輪的行星架設(shè)計，德國專利DE102004023151描述 了行星齒輪由行星架節(jié)段固定在其各自軸線的方案，所述行星架節(jié)段相對于行星齒輪中間 側(cè)平面偏心安置。代表現(xiàn)有技術(shù)的所述雙側(cè)法蘭行星架所涉及問題為連接軸上的轉(zhuǎn)矩導(dǎo)致DE法蘭 相對于相對的非驅(qū)動端(NDE)法蘭發(fā)生扭轉(zhuǎn)。由這些法蘭支承的行星軸因此相對于旋轉(zhuǎn)主 軸傾斜，這導(dǎo)致軸線未對準(zhǔn)并最終產(chǎn)生齒輪齒和行星軸承的邊緣荷載。兩法蘭之間的支柱用于防止或減小該扭轉(zhuǎn)，但是其空間受行星齒輪設(shè)計包殼所 限?？赏ㄟ^增加法蘭厚度、行星架外徑、行星軸外徑或支柱剛性進(jìn)一步減小該扭轉(zhuǎn)，這些均 增加材料消耗、元件重量與成本。即使在較小制造誤差情況下，雙法蘭行星架的剛性構(gòu)造可導(dǎo)致沿齒輪齒寬和行星 齒輪間的荷載分布較差。此外在連接軸不僅受轉(zhuǎn)矩而且受橫向力和/或力矩的荷載且任一法蘭相對于行 星架固定框架的軸承支承成為剛性約束的配置中，該配置不能對未對準(zhǔn)加以修正。扭轉(zhuǎn)荷載的問題可由美國專利3，227，006技術(shù)加以解決，該專利描述在兩個行星 架板之間具有柔性球窩式接頭的行星齒輪級。環(huán)樞接頭由例如球狀構(gòu)件、不同杯狀構(gòu)件、螺 栓、螺母構(gòu)件、間隙構(gòu)件等不同元件構(gòu)成。行星架板用螺栓通過環(huán)樞接頭元件相互固定，以 促進(jìn)環(huán)樞接頭。這導(dǎo)致與行星齒輪中心對準(zhǔn)的轉(zhuǎn)矩傳遞點，并從而減小扭轉(zhuǎn)荷載。替代行星架設(shè)計包括具有懸臂行星軸的單個單側(cè)法蘭，典型地用于低轉(zhuǎn)矩，具有 布置在該法蘭任一側(cè)的直齒行星齒輪的單個法蘭行星架例如W003014566所述。具有懸臂軸的單個法蘭行星架其問題在于其不適用于高荷載，因為懸臂行星軸彎 曲將導(dǎo)致齒輪未對準(zhǔn)。另一設(shè)計即是稱為“FlexPin”的設(shè)計，其中中心小齒輪與環(huán)形齒輪為剛性的，行星 齒輪利用柔性螺栓安裝在行星架上——所述“FlexPins”為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。所述FlexPin設(shè)計的問題是其不適用于單斜齒輪。本發(fā)明目的之一是提供具有齒輪間改進(jìn)荷載分配的行星齒輪箱的有利結(jié)構(gòu)，并提供沒有上述缺點的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于風(fēng)輪機齒輪箱的行星齒輪級，包括中心齒輪；內(nèi)齒輪；與中心齒 輪和內(nèi)齒輪嚙合的至少兩個行星齒輪；用于承載行星齒輪的至少一個行星架法蘭；以及用 于從風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子傳遞轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳遞部件；其中，所述轉(zhuǎn)矩傳遞部件通過至少三個柔性球 窩接頭與所述行星架法蘭柔性連接，所述柔性球窩接頭將轉(zhuǎn)矩從所述風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子傳遞至所 述行星架法蘭。本發(fā)明的特征在于，所述柔性球窩接頭的球形部分是所述轉(zhuǎn)矩傳遞部件的 一部分。術(shù)語柔性是指在運行過程中所述接頭可相對于行星架運動。對于例如大體為球形 接頭的實例，該接頭在運行過程中例如大體上圍繞其中心可部分旋轉(zhuǎn)，以便不傳遞轉(zhuǎn)矩傳 遞部件與行星架之間的不希望轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明確保來自風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩傳遞至行星架，并傳遞至進(jìn)一步連接的齒輪級 和/或例如風(fēng)輪機發(fā)電機等的其它風(fēng)輪機部件。通過從所述轉(zhuǎn)矩傳遞部件經(jīng)柔性連接傳遞所述轉(zhuǎn)矩至所述行星架，可確保齒輪未 對準(zhǔn)得以減小，組成所述行星齒輪級的齒輪之間的荷載分配可保持均衡。此外，所述齒輪能夠保持齒輪與旋轉(zhuǎn)軸線對準(zhǔn)，使得在較大轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)實現(xiàn)荷載 沿齒輪齒面均衡分布，不受橫向力和力矩影響。此外，可確?；驹谌魏芜\行條件下沿著齒輪的良好荷載均衡分布。這將相應(yīng)地 減小齒輪所處運行狀態(tài)的變化并使得齒輪更為堅固。此外，可減小行星軸承運行狀態(tài)的變化，由此增加關(guān)鍵元件的堅固性。根據(jù)本發(fā)明一個有利實施例，轉(zhuǎn)矩傳遞部件配備有一個或多個接頭，這些接頭與 行星架法蘭柔性連接，于是在一個或多個轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)內(nèi)轉(zhuǎn)矩從所述接頭傳遞至行星架法蘭ο根據(jù)本發(fā)明一個有利實施例，一個或多個接頭與轉(zhuǎn)矩傳遞部件一體的結(jié)構(gòu)可賦予 該結(jié)構(gòu)以強度、并減少齒輪級的裝配與維護(hù)時間。根據(jù)本發(fā)明一個有利實施例，一個或多個接頭至少在轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)大體為球面形 狀。這確保圍繞球形接頭中心的不希望轉(zhuǎn)矩不會從轉(zhuǎn)矩傳遞部件傳遞至行星架。這又確保 減少齒輪未對準(zhǔn)，且組成所述行星齒輪級的齒輪之間的荷載分配可保持均衡，延長使用壽 命。在本發(fā)明一個方面，所述至少三個柔性球窩接頭的球窩部件是所述第一和第二行 星架法蘭中僅僅一個的一部分。由此，可確保行星齒輪間的荷載分配，即增強了橫向荷載的隔離，而且例如通過減 小嚙合頻率對風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子葉片的激勵使得防止結(jié)構(gòu)性噪聲經(jīng)轉(zhuǎn)矩傳遞部件傳播的減震得 以實現(xiàn)。此外實現(xiàn)了齒輪級的便捷裝配。在本發(fā)明一個方面，所述至少三個柔性球窩接頭的球形部件與轉(zhuǎn)矩傳遞部件形成一體。根據(jù)本發(fā)明一個有利實施例，與轉(zhuǎn)矩傳遞部件從風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子通過由多個獨立部件 裝配而成的轉(zhuǎn)矩傳遞部件傳遞轉(zhuǎn)矩至行星齒輪相比，這可使得整個轉(zhuǎn)矩傳遞部件更為堅固。此外轉(zhuǎn)矩傳遞部件形成一體時也可便于齒輪現(xiàn)場裝配。 在本發(fā)明一個方面，所述至少三個柔性球窩接頭的球形部件通過一個或多個螺紋 與所述轉(zhuǎn)矩傳遞部件連接。 根據(jù)具有可互換球形接頭的本發(fā)明一個有利實施例，若球形接頭例如因為撕裂而 破壞可便于更換。在本發(fā)明一個方面，轉(zhuǎn)矩傳遞部件與行星架通過所述至少三個柔性球窩接頭連 接，使得在所述至少三個柔性球窩接頭中在轉(zhuǎn)矩傳遞部件與行星架法蘭之間存在自由空 間。根據(jù)本發(fā)明一個有利實施例，該自由空間確保對轉(zhuǎn)矩傳遞部件與至少一個行星架 法蘭之間的連接增加柔性。在本發(fā)明另一方面，來自風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩在一個或多個轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)經(jīng)與所述行 星架連接的轉(zhuǎn)矩傳遞部件傳遞，其中，所述一個或多個轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)位于第一和第二平面之間，所述第一和第二平 面大體垂直于中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線，其中，在齒輪軸由所述第一行星架法蘭承載的位置，第一平面與所述第一行星架 法蘭第一內(nèi)側(cè)面平齊，其中，在齒輪軸由所述第二行星架法蘭承載的位置，第二平面與所述第二行星架 法蘭第二內(nèi)側(cè)面平齊。由此，確保所述轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)可被置于平面內(nèi)，從而可與外部施加的轉(zhuǎn)矩荷載無關(guān) 地保持例如行星軸基本對準(zhǔn)。此外，確保行星軸對準(zhǔn)受到作用于例如從風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子傳遞轉(zhuǎn) 矩至所述行星齒輪級的轉(zhuǎn)矩傳遞部件的橫向力和彎曲力矩的影響最小。由此，確保在距行星齒輪中間平面有限距離內(nèi)轉(zhuǎn)矩傳遞至行星架或行星架法蘭， 從而使行星軸相對于行星架與中心齒輪的未對準(zhǔn)最小。在本發(fā)明另一方面，所述第一行星架法蘭與所述第二行星架法蘭形成一體。由此可實現(xiàn)所述第一行星架法蘭與所述第二行星架法蘭之間增強的轉(zhuǎn)矩傳遞，這 又確保行星軸對準(zhǔn)受影響最小。在又一方面，所述一個或多個接頭由安裝至所述第一和第二行星架法蘭中至少一 個的一個或多個法蘭環(huán)保持在位。由此，確保運行過程中接頭保持在位，使得轉(zhuǎn)矩傳遞有效并使得接頭處撕裂和磨 損最小。這又延長接頭以及齒輪級的壽命。此外，所述法蘭環(huán)使得齒輪級易于安裝。在本發(fā)明另一方面，所述一個或多個法蘭環(huán)由螺栓保持在位。這確保所述法蘭環(huán) 的可靠連接和安裝，以及法蘭環(huán)的快速與便捷安裝與拆卸。在本發(fā)明另一方面，所述一個或多個法蘭環(huán)由軸承座套材料制成。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，軸承座套材料由例如銅、青銅等非鋼質(zhì)材料特性的材料 制成。根據(jù)本發(fā)明一個有利實施例，法蘭環(huán)可由具有例如有關(guān)硬度、摩擦系數(shù)、磨損等特 定材料特性的材料制成，和/或所述環(huán)可由與行星架法蘭材料不同的材料制成。在本發(fā)明再一方面，所述中心齒輪、所述行星齒輪與所述內(nèi)齒輪為單斜齒輪。由此可確保有關(guān)平滑齒輪接觸、振動和荷載變化、發(fā)出噪聲減小等有利的齒輪。
在本發(fā)明另一方面，運行過程中所述內(nèi)齒輪旋轉(zhuǎn)。由此可確保對例如具有固定行 星架的不同類型齒輪級傳遞轉(zhuǎn)矩，在該情況下轉(zhuǎn)矩傳遞部件為殼體的一部分，或具有作為 三路(3-way)行星齒輪一部分的旋轉(zhuǎn)行星架。本發(fā)明也涉及包括一個或多個行星齒輪級的風(fēng)輪機齒輪箱，以及包括風(fēng)輪機齒輪 箱的風(fēng)輪機。


參考以下附圖描述本發(fā)明圖1顯示風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子包括三個風(fēng)輪機葉片的大型現(xiàn)代風(fēng)輪機；圖2示意性顯示從側(cè)邊所見的風(fēng)輪機機艙的一個實施例；圖3示意性顯示現(xiàn)有技術(shù)一個實例，為從前側(cè)所見行星齒輪箱的一個實施例；圖4示意性顯示現(xiàn)有技術(shù)一個實例，為從前側(cè)所見包括行星架的行星齒輪箱的一 個實施例，圖5示意性顯示現(xiàn)有技術(shù)一個實例，為從側(cè)邊所見行星齒輪箱的一個實施例的剖 視圖的一部分；圖6a示意性顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例包括球形接頭的行星齒輪箱的剖視圖的 一部分；圖6b示意性顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例包括球形接頭的行星齒輪箱的剖視圖的 一部分的放大視圖；圖6c與6d示意性顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例包括兩部件的轉(zhuǎn)矩傳遞部件的行星 齒輪箱的剖視圖的一部分的放大視圖；圖7示意性顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例包括球形接頭的行星齒輪箱的剖視圖的 一部分的放大視圖，其中法蘭環(huán)由螺栓保持在位；圖8示意性顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例包括傾斜的球形接頭的行星齒輪箱的剖 視圖的一部分；圖9示意性顯示包括組合法蘭環(huán)的行星齒輪箱的剖視圖的一部分；圖10顯示本發(fā)明一個實施例；以及圖11顯示本發(fā)明另一實施例?，F(xiàn)有技術(shù)描述圖1顯示包括塔架2和設(shè)置在塔架2頂端的風(fēng)輪機機艙3的現(xiàn)代風(fēng)輪機1。包括 三個風(fēng)輪機葉片5的風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子4通過從機艙3前端延伸出來的低速軸與機艙3連接。圖2顯示從側(cè)邊所見的風(fēng)輪機機艙3的一個實施例。本領(lǐng)域已知的傳統(tǒng)風(fēng)輪機1 的傳動系統(tǒng)包括通過低速軸6與齒輪箱7連接的轉(zhuǎn)子4。在該實施例中轉(zhuǎn)子4僅包括通過 搖擺機構(gòu)8與低速軸6連接的兩個葉片5，但在另一實施例中轉(zhuǎn)子4可包括其它數(shù)量的葉片 5，例如三個葉片5，這是現(xiàn)代風(fēng)輪機1上葉片5的最常見數(shù)量。在另一實施例中轉(zhuǎn)子4也可 直接與齒輪箱7連接。齒輪箱7通過高速軸10與發(fā)電機9連接。由于機艙3內(nèi)的有限空間并且為了使機艙3重量最小，在多數(shù)現(xiàn)代風(fēng)輪機1中優(yōu) 選的齒輪箱7類型為行星齒輪箱，但是其他齒輪箱7類型也是可行的，例如一個或多個直齒
7齒輪箱、蝸桿齒輪箱、斜齒齒輪箱或不同傳動與齒輪箱7類型的組合。圖3顯示現(xiàn)有技術(shù)的一個實例，為從前側(cè)所見行星齒輪級11的一個實施例。行星 齒輪12與中間的中心齒輪13嚙合并圍繞其旋轉(zhuǎn)，且所述行星齒輪與外部的內(nèi)齒輪14嚙 合。箭頭表示行星齒輪12均繞同一方向旋轉(zhuǎn)，中心齒輪13繞相反方向旋轉(zhuǎn)。在該實施例中行星齒輪級11包括三個行星齒輪12，但在另一實施例中也可包括 大于或等于2的其它數(shù)量的行星齒輪12。每一行星齒輪12均設(shè)有一個或多個行星齒輪軸承17且每一具有軸承17的行星 齒輪12均安裝在行星齒輪軸16上。圖4顯示現(xiàn)有技術(shù)一個實例，為從前側(cè)所見包括行星架15的行星齒輪級11的一 個實施例。行星架15通過固定行星齒輪軸16與行星齒輪12連接，當(dāng)行星齒輪12圍繞中 心齒輪轉(zhuǎn)動時使其旋轉(zhuǎn)。典型地內(nèi)齒輪14與承載框架、以及齒輪箱殼體連接，或以其它方式固定，但是對 一些行星齒輪箱11類型，內(nèi)齒輪14也可旋轉(zhuǎn)。此外，所顯示齒輪僅顯示一級齒輪箱。整個 齒輪箱可能包括如圖所示的多個級以增加傳動比，或可能包括多個不同級，例如缺少中心 齒輪且輸入軸18轉(zhuǎn)動與多個行星齒輪12嚙合的內(nèi)齒輪14的第一級。第一級行星齒輪12 則與第二級中較大尺寸的行星齒輪12連接，所述第二級與連接至行星齒輪級11輸出軸的 中心齒輪13嚙合。其它齒輪箱設(shè)計也是可行的，這通常取決于齒輪箱用途。在風(fēng)輪機中齒輪箱11可 設(shè)計為承擔(dān)轉(zhuǎn)子全部轉(zhuǎn)矩荷載，這是指齒輪箱11須設(shè)計為在齒輪箱11輸入側(cè)可處理該巨 大轉(zhuǎn)矩荷載，而齒輪箱輸出側(cè)轉(zhuǎn)矩荷載則明顯較小。在不同風(fēng)輪機1中所使用的行星齒輪 箱11或其它應(yīng)用中使用的齒輪箱11因此可分別設(shè)計為滿足不同需求。在行星齒輪級11的實施例的該實施例中，行星架15制成為與三個行星齒輪12連 接的一體架板，但是在另一實施例中行星架15還可包括一個或多個軸承以引導(dǎo)并穩(wěn)定行 星架15。這將是例如如果行星架15與風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子連接且行星架15也須傳遞轉(zhuǎn)子全部荷載 的情況。較大直徑軸承的內(nèi)環(huán)也可例如被安裝在內(nèi)齒輪14的外側(cè)且軸承的外環(huán)也可與行 星架15連接，所述行星架則將延伸超出內(nèi)齒輪14，或大致圓形的行星架15設(shè)有圍繞其外周 的軸承，其軸承的外環(huán)與內(nèi)齒輪14、齒輪箱殼體20連接或以其它方式固定。圖5顯示現(xiàn)有技術(shù)一個實例，為從側(cè)邊所見的具有單個法蘭行星架的行星齒輪級 11的實施例部分剖視圖。在行星齒輪級11的該實施例中，行星齒輪12均設(shè)有兩個并列設(shè) 置的軸承17，但在另一實施例中行星齒輪12也可設(shè)有其他數(shù)量的軸承17，或軸承17可被 設(shè)置在行星架15中，其中軸16則與行星齒輪12剛性連接。行星架15設(shè)有輸入軸18，該輸入軸可以是風(fēng)輪機的低速軸，但在另一實施例中行 星架15可直接與例如風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子輪轂等輸入發(fā)生設(shè)備聯(lián)結(jié)。行星齒輪12與在該實施例中與齒輪箱殼體20剛性連接的內(nèi)齒輪14嚙合，并與設(shè) 有例如與另一齒輪級連接或與風(fēng)輪機發(fā)電機連接的輸出軸19的中心齒輪13嚙合。發(fā)明詳述圖6a示意性顯示根據(jù)本發(fā)明實施例包括球形接頭的行星齒輪箱的剖視圖的一部 分。所述實施例顯示由行星齒輪軸承17、行星齒輪軸16支承的行星齒輪12。
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圖6a所描繪的一些輪廓線在以下各圖中被省略。由于結(jié)合以下各圖描述的轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)的柔性連接而非各個齒輪之間的嚙合，本發(fā) 明行星齒輪箱的實施可確保從風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子至齒輪的荷載分布被優(yōu)化。柔性連接有時也稱為 球窩接頭。圖6b示意性顯示所述齒輪箱的一部分的放大視圖，其中行星齒輪軸16被支承在 兩個行星架法蘭21、22之間。來自轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩通過接頭26中的轉(zhuǎn)矩傳遞部件25被傳遞至 行星架法蘭21、22，所述接頭26在轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23 (即轉(zhuǎn)矩傳遞部件25與法蘭21、22相接觸 的區(qū)域)與所述法蘭21、22的一個或兩個相關(guān)連。對于本發(fā)明各個實施例，所述轉(zhuǎn)矩傳遞部件25是風(fēng)輪機的低速軸的一部分，但是 其它實施例中轉(zhuǎn)矩傳遞部件25與諸如風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子的輪轂等輸入發(fā)生設(shè)備直接聯(lián)結(jié)。行星齒輪12與內(nèi)齒輪嚙合，對于本發(fā)明多個實施例所述內(nèi)齒輪與齒輪箱殼體剛 性連接。此外，行星齒輪12與設(shè)有例如與另一齒輪級連接或與風(fēng)輪機發(fā)電機連接的輸出軸 的中心齒輪13嚙合。對于本發(fā)明該實施例，所述接頭26如圖6可見至少在包括所述轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23的 接頭26的這個部分上被形成有球形彎曲。轉(zhuǎn)矩傳遞部件25包括所述球形接頭26，且第一與第二行星架法蘭21、22制成為 除大體在轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23處之外所述法蘭21、22與轉(zhuǎn)矩傳遞部件25之間存在自由空間24。 對于本發(fā)明該實施例，轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23如圖6b所示位于所述接頭26的球面部分。自由空間24增加了傳遞部件25的接頭26與至少一個行星架法蘭21、22之間連 接的柔性。如果沒有自由空間24，這可能導(dǎo)致接頭26與至少一個行星架法蘭21、22之間的 接觸，這例如因為摩擦將顯著減小傳遞部件25與行星架法蘭21、22之間連接的柔性。在轉(zhuǎn)矩傳遞部件25相對于行星架法蘭21、22明顯偏斜的情況下，優(yōu)選地應(yīng)避免使 得轉(zhuǎn)矩臂部件31與法蘭環(huán)27之間的接觸例如因摩擦產(chǎn)生影響組件的柔性。為此，接頭26具有呈直線終止的球面形式。所述直線可確保避免接頭26與行星 架法蘭21、22的至少一個之間的接觸。該區(qū)域內(nèi)的接觸將例如減小接頭26與行星架法蘭 21的組件的柔性。根據(jù)本發(fā)明一個有利實施例，轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)確定轉(zhuǎn)矩從風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子經(jīng)轉(zhuǎn)矩傳遞部件 以及一個或多個接頭26傳遞到行星架法蘭21、22中的至少一個的區(qū)域23。由于一個或多 個接頭26與至少一個行星架法蘭21、22之間的良好均衡的幾何形狀連接，轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23 可以是柔性的。因風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子重量和風(fēng)力產(chǎn)生的風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子與行星架之間的偏斜可導(dǎo)致荷 載沿齒面寬度較差的分布。因此柔性連接可使得行星架以及齒輪平衡至正確位置，這將使 得沿齒寬度荷載良好的分布并在行星齒輪之間合理分配荷載。因此，轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23可以不總是精確地位于同一位置，轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23的長度和外
直徑可變化。轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23的位置取決于從風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子施加至行星齒輪級的荷載。因此轉(zhuǎn)矩 傳遞區(qū)23位置將根據(jù)來自風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子的荷載計算。這是非常有利的，因為通過調(diào)整僅僅轉(zhuǎn) 矩傳遞區(qū)23對不同風(fēng)輪機可選用相同行星齒輪結(jié)構(gòu)。接頭26由安裝到一個或多個行星架法蘭21、22的法蘭環(huán)27保持在位。在例如行 星架法蘭21相對于包括臂部件31的轉(zhuǎn)矩傳遞部件25出現(xiàn)較大偏斜情況下，可能發(fā)生法蘭環(huán)27與臂部件31之間的接觸。由于法蘭環(huán)27的非鋼質(zhì)材料特性，摩擦系數(shù)相對較低，將 不會影響組件的柔性。將轉(zhuǎn)矩傳遞部件25與接頭26制為一體是非常有利的。如圖所示，轉(zhuǎn)矩傳遞部件 25可包括以球面形狀接頭26終止的臂部件31。在本發(fā)明實施例中，如圖6a所示，這三個 部件一起形成轉(zhuǎn)矩傳遞部件25?？梢栽谵D(zhuǎn)矩傳遞部件25的開發(fā)過程中決定轉(zhuǎn)矩傳遞部件25的臂部件31的長度。 延伸臂部件31對轉(zhuǎn)矩傳遞部件25與行星架法蘭21、22之間的柔性連接增加更大的柔性。 以同樣方式，當(dāng)臂部件31制成更短時，轉(zhuǎn)矩傳遞部件25與行星架法蘭21、22之間的連接變 成更小柔性。以同樣方式可以在轉(zhuǎn)矩傳遞部件25的開發(fā)過程中改變接頭26直徑以改變連接的 柔性程度。將轉(zhuǎn)矩傳遞部件25形成一體的優(yōu)點在于可能在裝配齒輪之前制造整個轉(zhuǎn)矩傳遞 部件25。這使得轉(zhuǎn)矩傳遞部件25的制造可達(dá)到較高精度要求。因為當(dāng)轉(zhuǎn)矩傳遞部件25為 一體時不必考慮另外所需的多個較小部件，也便于開發(fā)。此外，與包括多個部件的轉(zhuǎn)矩傳遞 部件相比，當(dāng)轉(zhuǎn)矩傳遞部件25形成一體時，也可更容易并更快速地裝配齒輪級。轉(zhuǎn)矩傳遞 部件25包括部件越多，發(fā)生破裂、損壞危險、需維護(hù)等的部件也更多。圖6c與6d顯示本發(fā)明替代實施例，其中轉(zhuǎn)矩傳遞部件25由多于一個部件制成。在圖6c所示實施例中，球形接頭部件26配備有與轉(zhuǎn)矩傳遞部件25的臂部件31 的對應(yīng)螺紋接合的螺紋部分33，由此將球形接頭部件26與轉(zhuǎn)矩傳遞部件25的其余部分連 接。應(yīng)注意如果轉(zhuǎn)矩傳遞部件25不包括臂部件31，本實施例也可實現(xiàn)。在圖6d所示實施例中，球形接頭部件26通過一個或多個(例如所示為三個)螺 栓34與轉(zhuǎn)矩傳遞部件25的其余部分連接。球形接頭部件26包括允許螺栓34與轉(zhuǎn)矩傳遞 部件25上的螺紋接合的導(dǎo)孔35，由此將球形接頭部件26與轉(zhuǎn)矩傳遞部件25的其余部分連 接。該實施例在需要例如因撕裂能夠更換球接頭部件26則是有利的。圖7顯示本發(fā)明一個實施例，其中所述法蘭環(huán)27通過螺栓28保持在位。螺栓28 穿過法蘭環(huán)27上的孔并安裝至行星架21上。對于其它實施例，螺栓28安裝至行星架22或兩行星架21、22。對于不同實施例螺栓28尺寸可變，以適應(yīng)行星架法蘭21、22、行星架法蘭21、22的 通孔、和法蘭環(huán)27的不同尺寸、以及所承受的力和轉(zhuǎn)矩。此外，制成螺栓29的材料可以是 可使螺栓承受較高轉(zhuǎn)矩和力的專用合金。對于本發(fā)明一個實施例，接頭26由安裝至一個或多個行星架法蘭21、22的所述法 蘭環(huán)27保持在位。由此表明接頭關(guān)于在所有三個主方向的運動以及相對于行星架法蘭21、 22的旋轉(zhuǎn)運動是固定的。圖8顯示本發(fā)明另一實施例，其中接頭26具有一定自由度以大體圍繞其球形中心 旋轉(zhuǎn)。接頭26以及包括所述接頭26的轉(zhuǎn)矩傳遞部件25的部分如果需要的話可順應(yīng)轉(zhuǎn)矩 傳遞部件25的運動。接頭26可被潤滑以提高接頭26的自由移動。圖9示意性顯示包括組合法蘭環(huán)27a、27b的行星齒輪箱的剖視圖的一部分。來自轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩由接頭26中的轉(zhuǎn)矩傳遞部件25傳遞至行星架法蘭21、22，所述接
10頭26在轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23 (即轉(zhuǎn)矩傳遞部件25與法蘭21、22接觸的區(qū)域)與一個或兩個所述 法蘭21、22相關(guān)連。對于本發(fā)明該實施例，所述接頭26制成為如圖可見至少在包括所述轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū) 23的接頭26部分上具有球形彎曲。接頭26由安裝至一個或多個行星架法蘭21、22的組合法蘭環(huán)形部件27a、27b保 持在位。包括所述球面彎曲接頭26的轉(zhuǎn)矩傳遞部件25與組合法蘭環(huán)形部件27a、27b制成 為使得它們大體在轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23處相互配合。對于本發(fā)明該實施例，轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23如圖 9所示位于所述接頭26的球形部分。對于包括組合法蘭環(huán)27a、27b的本發(fā)明一個實施例，所述環(huán)可由具有硬度、摩擦 系數(shù)、磨損等特定材料性能的材料制成，和/或所述環(huán)可由與行星架法蘭21、22材料不同的 材料制成。根據(jù)本發(fā)明另一實施例，法蘭環(huán)27a與27b由例如銅等具有非鋼質(zhì)材料特性的 材料制成。此外，對于本發(fā)明多個實施例，所述組合法蘭環(huán)27a、27b制成為例如由于磨損和 撕裂而可更換。對于其它實施例，所述組合法蘭環(huán)27a、27b由螺栓28保持在位。對于本發(fā)明多個實施例，所述接頭26的形狀可與圖6a至圖9所描繪球面形狀不 同。其形狀可為例如錐形、圓柱形、矩形或其它能夠具有良好柔性并改善齒輪箱包覆的形 式。對于本發(fā)明多種實施例，轉(zhuǎn)矩傳遞部件25與所述第一行星架法蘭21形成一體。法蘭環(huán)27、27a、27b適合與接頭26特定形式相配合。由圖6至圖9可知，一個或多個法蘭環(huán)可以多種不同方式實現(xiàn)，因此所述方式為不 同實施例的非完整列表的一部分。圖10顯示本發(fā)明一個實施例，來自風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩經(jīng)在一個或多個轉(zhuǎn)矩傳遞 區(qū)23與所述行星架21、22連接的轉(zhuǎn)矩傳遞部件25傳遞，其中所述一個或多個轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū) 23位于第一和第二平面29、30之間，所述第一和第二平面大體垂直于中心齒輪13的旋轉(zhuǎn)軸線。對于該實施例，在齒輪軸16由行星架21承載的位置，第一平面29與行星架21的 第一內(nèi)側(cè)面平齊，且在齒輪軸16由行星架22承載的位置，第二平面30與行星架22的第二 內(nèi)側(cè)面平齊。圖11顯示本發(fā)明行星齒輪級另一實施例，其中來自風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩經(jīng)在一個 或多個轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23與所述行星架21、22連接的轉(zhuǎn)矩傳遞部件25傳遞，所述一個或多個 轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)23位于第一和第二平面29、30之間，所述第一和第二平面大體垂直于中心齒輪 13的旋轉(zhuǎn)軸線。對于該實施例，第一平面29與行星齒輪12的一端平齊，且第二平面30與行星齒 輪12的另一端平齊。對于本發(fā)明又一實施例，所述第一和第二平面29、30為大體垂直于中心齒輪13的 旋轉(zhuǎn)軸線的平面，所述第一平面包括行星齒輪的嚙合表面的第一點，所述第二平面包括行 星齒輪的嚙合表面的第二點。
對于本發(fā)明其它實施例，第一和第二行星架法蘭21、22形成一體。對于本發(fā)明另外實施例，轉(zhuǎn)矩傳遞部件25、第一行星架法蘭21與第二行星架法蘭 22形成一體。對于本發(fā)明多個實施例，轉(zhuǎn)矩傳遞部件25、第一行星架法蘭21與第二行星架法蘭 22的每個可被制成兩個或更多個部件。參考序號列表在附圖中以下參考序號分別代表1.風(fēng)輪機2.塔架3.機艙4.轉(zhuǎn)子5.葉片6.低速軸7.風(fēng)輪機齒輪箱8.搖擺機構(gòu)9.發(fā)電機10.高速軸11.行星齒輪級12.行星齒輪13.中心齒輪14.內(nèi)齒輪15.行星架16.行星齒輪軸17.行星齒輪軸承18.輸入軸19.輸出軸20.齒輪箱殼體21.第一行星架法蘭22.第二行星架法蘭23.轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)24.行星架法蘭與轉(zhuǎn)矩傳遞部件之間的自由空間25.轉(zhuǎn)矩傳遞部件26.球形接頭27.法蘭環(huán)27a，b組合法蘭環(huán)28.螺栓29.垂直于中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線的第一平面30.垂直于中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線的第二平面31.轉(zhuǎn)矩傳遞部件的臂部件直線
螺紋部分
螺栓
導(dǎo)孔
1權(quán)利要求
一種用于風(fēng)輪機齒輪箱的行星齒輪級，包括中心齒輪；內(nèi)齒輪；與中心齒輪和內(nèi)齒輪嚙合的至少兩個行星齒輪；用于承載行星齒輪的行星架；以及用于從風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子傳遞轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩傳遞部件；其中，所述轉(zhuǎn)矩傳遞部件通過至少三個柔性球窩接頭與所述至少一個行星架法蘭柔性連接，所述柔性球窩接頭將轉(zhuǎn)矩從所述風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子傳遞至所述至少一個行星架法蘭；其特征在于所述柔性球窩接頭的球形部分是所述轉(zhuǎn)矩傳遞部件的一部分。
2.如權(quán)利要求1所述的行星齒輪級，其特征在于，所述行星架至少包括第一和第二行星架法蘭。
3.如權(quán)利要求2所述的行星齒輪級，其特征在于，所述至少三個柔性球窩接頭的球窩 部件是所述第一和第二行星架法蘭中的僅僅一個的一部分。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的行星齒輪級，其特征在于，所述至少三個柔性球窩接頭 的球形部件與所述轉(zhuǎn)矩傳遞部件形成一體。
5.如前述權(quán)利要求1至3任一要求所述的行星齒輪級，其特征在于，所述至少三個柔性 球窩接頭的球形部件通過一個或多個螺紋與所述轉(zhuǎn)矩傳遞部件連接。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的行星齒輪級，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩傳遞部件和行星架 通過所述至少三個柔性球窩接頭連接，使得在所述至少三個柔性球窩接頭中在所述轉(zhuǎn)矩傳 遞部件與所述行星架法蘭之間存在自由空間。
7.如權(quán)利要求2至6所述的行星齒輪級，其特征在于，來自所述風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩經(jīng)在 一個或多個轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)與所述行星架連接的轉(zhuǎn)矩傳遞部件傳遞；其中，所述一個或多個轉(zhuǎn)矩傳遞區(qū)位于第一和第二平面之間，所述第一和第二平面大 體垂直于所述中心齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線；在所述齒輪軸由所述第一行星架法蘭承載的位置，所述第一平面與所述第一行星架法 蘭的第一內(nèi)側(cè)面平齊；在所述齒輪軸由所述第二行星架法蘭承載的位置，所述第二平面與所述第二行星架法 蘭第二內(nèi)側(cè)面平齊。
8.如權(quán)利要求2至7任一要求所述的行星齒輪級，其特征在于，所述第一行星架法蘭與 所述第二行星架法蘭形成一體。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的行星齒輪級，其特征在于，所述一個或多個柔性球窩接 頭通過安裝到所述行星架的一個或多個法蘭環(huán)保持在位。
10.如權(quán)利要求9所述的行星齒輪級，其特征在于，所述一個或多個法蘭環(huán)通過螺栓保 持在位。
11.如權(quán)利要求9或10所述的行星齒輪級，其特征在于，所述一個或多個法蘭環(huán)由軸承 座套材料制成。
12.如前述任一權(quán)利要求所述的行星齒輪級，其特征在于，所述中心齒輪與所述行星齒 輪以及所述內(nèi)齒輪是單斜齒輪。
13.如前述任一權(quán)利要求所述的行星齒輪級，其特征在于，在運行過程中所述內(nèi)齒輪旋轉(zhuǎn)。
14.一種風(fēng)輪機齒輪箱，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至13所述一個或多個行星齒輪級。
15.一種風(fēng)輪機，其特征在于，包括如權(quán)利要求14所述風(fēng)輪機齒輪箱。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)輪機齒輪箱的行星齒輪級，包括中心齒輪、與中心齒輪嚙合的至少兩個行星齒輪、內(nèi)齒輪以及行星架。來自風(fēng)輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩經(jīng)與所述行星架連接的轉(zhuǎn)矩傳遞部件傳遞，所述轉(zhuǎn)矩傳遞部件在一個或多個接頭處與所述行星架柔性連接。
文檔編號F03D11/02GK101903650SQ200880121238
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者A·莫斯塔菲 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)集團(tuán)公司