專利名稱：行星齒輪系的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶有固定齒圈、具有至少兩個行星齒輪的可旋轉的行星齒輪架以及太陽輪的行星齒輪系。本發(fā)明尤其涉及一種用于風力發(fā)電設備的齒輪系。
背景技術：
對于風力發(fā)電設備來說構造相對緊湊和輕質(zhì)單元的持續(xù)趨勢導致安裝于風力發(fā)電設備內(nèi)的部件中，甚至是在載荷傳遞部件中遭受越來越大的變形。尤其在動態(tài)負荷的情況下，主要在軸承和齒輪部件中的較大變形導致產(chǎn)生在某些位置部分強到不被允許的局部過壓，這又導致部件壽命的顯著減短。對于軸承與傳動齒輪，由于外部的力和力矩產(chǎn)生的傾斜而造成的小至10至25 μ m的滾動元件的滾道偏離和嚙合偏差會導致部件甚至在非常短的時間后就失效的過載，并因此導致相當大的經(jīng)濟損失。此外，風力發(fā)電設備由于傳動齒輪不均勻地彼此嚙合而具有較高的噪聲等級，而這種噪聲級在居住區(qū)是不期望的。尤其對于2. 5至6MW級的風力發(fā)電設備，行星齒輪系的齒圈和轉子軸承具有約2. 5 至3. 5米的外徑和約350至500毫米的寬度，尤其當外部載荷作用于該部件時，較大的齒寬會產(chǎn)生在齒的整個寬度上均勻嚙合的問題。因此，有必要使行星齒輪能夠避開作用于這些行星齒輪的變形，主要是圍繞垂直于行星齒輪的旋轉軸線的軸線的傾斜，從而使齒輪在所有載荷狀況下可最優(yōu)地，即均勻地在齒寬上嚙合。由于經(jīng)行星齒輪的單側扭矩傳遞，行星齒輪架被扭轉。這導致行星齒輪的旋轉軸線移位，并因此導致齒輪嚙合載荷在整個齒寬上不太均勻，因而齒輪不再能以平均分布的方式來傳遞力。這導致在已知的行星齒輪中部分通過齒形修正會碰到的局部過載和嚙合齒的磨損。另一種補救方式是例如從DE 103 18 945 B3已知的行星齒輪系，其中，行星軸固定地連接到行星齒輪系壁，且行星齒輪擺動地安裝于行星軸上。為了支承行星齒輪，還可使用從US 2008/0153657 Al中作為“柔性銷(Flexpin) ” 已知的元件。然而，盡管制造容差增大，但這種設計的行星齒輪系還伴有增加的組裝耗費，這是因為每個行星齒輪必須精確地裝配并檢驗其功能性，即行星齒輪與齒圈和太陽輪均勻嚙
I=I O

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種行星齒輪系，其中，齒輪不均勻嚙合的可能性和在強負荷時產(chǎn)生的噪聲等級與現(xiàn)有技術中已知的行星齒輪相比減小，而行星齒輪應也能更簡單地制造和安裝。根據(jù)本發(fā)明，通過具有權利要求1特征的行星齒輪系來實現(xiàn)該目的。附屬權利要求規(guī)定本發(fā)明有利的設計方案。本發(fā)明的基本構思是將輸入元件或輸出元件的扭矩在支承盤之間的的中間位置施加到行星齒輪架。如果力在行星齒輪架的支承盤之間由中間從轉子傳遞到行星齒輪系， 則可防止行星齒輪架的扭轉。由此，本發(fā)明設計的行星齒輪系使行星齒輪的齒面接觸區(qū) (contact pattern)均勻。


使用關于風力發(fā)電設備的尤其較佳的示例性實施例并參見附圖來詳細解釋本發(fā)明。附圖中圖1示出風力發(fā)電設備的機艙、塔架和轉子的示意側視圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的行星齒輪系的剖切立體圖；圖3是圖2的行星齒輪系的分解圖；圖4示出根據(jù)尤其較佳的示例性實施例的本發(fā)明的行星齒輪系的俯視圖；圖5示出行星齒輪架的立體圖；圖6示出沿E-E線剖過圖4的行星齒輪系的剖視圖；以及圖7示出沿F-F線剖過圖4的行星齒輪系的略微修改過的剖視圖。
具體實施例方式圖1示出特別緊湊設計的風力發(fā)電設備的立體圖。風力發(fā)電設備100具有塔架 110、設置在塔架上的頭部支承件120和與其連接的發(fā)電機外殼130、齒輪外殼140和附連于齒輪外殼的轂150。頭部支承件120、發(fā)電機外殼130和齒輪外殼140較佳地設計成載荷傳遞部件，如從WO 2008/113318 A2中已知那樣。圖2以立體圖示出根據(jù)本發(fā)明的安裝于風力發(fā)電設備100的齒輪外殼140內(nèi)并呈較佳設計的行星齒輪系，而圖3以分解圖示出同一示例性實施例。行星齒輪系10具有帶有外座圈20a和內(nèi)座圈20b的轉子軸承20。在此，風力發(fā)電設備的轂150連接到內(nèi)座圈20b。 行星齒輪系的齒圈30牢固地連接到齒輪系外殼。四個行星齒輪50a、50b、50c、50d借助螺釘可旋轉地安裝于行星齒輪40，并向外與固定的齒圈30嚙合且向內(nèi)與太陽輪60嚙合。此外還可看到在圖4的剖面中詳細示出的軸承80a、80b，其在所示實施例中設計成具有矩形橫截面的彈性襯套80b，以及設計成球形滑動軸承80a，軸承80a、80b的這兩個元件設置在一根軸線上，位于行星齒輪架40的與太陽輪60相對的兩側，并在行星齒輪50a 和50b或者行星齒輪50b和50c之間。當然，滑動軸承80a和彈性襯套80b還可彼此交替使用。球形滑動軸承80a的特征在于，由于較大的滑動面而造成的較大的徑向剛度和當由于無阻礙的可旋轉性而在傾斜時產(chǎn)生的較低的回復力矩。使用彈性襯套80b的特征在于，微小的徑向可修正性。兩個軸承元件80a、80b允許整個行星齒輪架橫向于它們的旋轉軸線而傾斜，因此，它們毫無問題地適應于變形，而且部件不會受到較大的部件負荷或不會發(fā)生帶有上述缺點的齒輪嚙合的不均勻的齒面接觸。圖4中引人注目的是，行星齒輪50a、50b、50c、50d雖然位于一個假想的圓上，但并不均勻分布。更確切地可看到，行星齒輪50a和50b或50c和50d之間的距離小于行星齒輪50a禾口 50d或50c和50b之間的距離。然而，行星齒輪50a、50b和50c、50d相對于彼此鏡像對稱，而軸承80a、80b的元件所在的軸線是假想的對稱軸線。這種設計在行星齒輪系用于帶有雙葉轉子的風力發(fā)電設備的傳動系的情況下尤其有利。在這種情況下，內(nèi)座圈20b直接連接到雙葉片轉子的轂，且軸承結構80a、80b與轉子葉片的軸線垂直定向，由此，從轉子中間引出的、作用于行星齒輪50a、50b、50c、50d的各螺釘?shù)牧π行驱X輪50a、50b、50c、50d與太陽輪60或齒圈30的嚙合的影響盡可能的小， 并確保有齒輪嚙合。圖5示出本發(fā)明的行星齒輪系10的行星齒輪架40。行星齒輪架具有借助連接元件46、48互連的前支承盤和后支承盤42、44。現(xiàn)對于本發(fā)明重要的是，在所示實施例中構造兩個連接元件48作為用于螺釘80的接納件，這些連接元件使行星齒輪系的輸入或輸出元件與行星齒輪架連接，而力在支承盤42、44之間對中地引入接納件。圖6示出沿E-E線剖切的圖4的根據(jù)本發(fā)明的行星齒輪系10的基本上已知的結構關系?？汕宄乜吹接赏庾?0a和內(nèi)座圈20b構成的轉子軸承20，而轂150牢固地連接到轉子軸承20的內(nèi)座圈20b。與其相鄰布置的是安裝在行星螺釘上的行星齒輪50和太陽輪60。此處所示的行星齒輪系10設計成兩級行星齒輪系。然而，對于本領域中的技術人員來說明顯的是，除了兩級行星齒輪系，還可根據(jù)本發(fā)明設計成單級或多級行星齒輪系。根據(jù)本發(fā)明，尤其設置成，如圖7的剖視圖中所示，轂150連接到內(nèi)座圈20b并且經(jīng)連接元件70連接到行星齒輪架40。這例如借助圖4中所示的球形滑動軸承80a或彈性襯套80b進行(與此不同的是，圖2示出兩個球形滑動軸承80)。在此可清楚地看到，轂150作為發(fā)電機10的輸入元件經(jīng)由連接元件70和螺釘80 在行星齒輪架40的中間平面M中連接到該行星齒輪架，因此，扭矩可盡可能均勻分布地引入行星齒輪架40。從圖7中可看出，尤其是可將使連接元件70直接連接到行星齒輪架40 由此將使轂150間接連接到行星齒輪架40的螺釘80的樞轉頭90設置在中間平面M上，即在行星齒輪架40的支承盤42、44之間的中間位置。顯然，行星齒輪架40可連接到輸入元件，在所示實施例中為風力發(fā)電設備100的轂150。在其它情況下，根據(jù)本發(fā)明的行星齒輪系10也可如此設計并達成功能上的聯(lián)系， 即，將輸出元件連接到行星齒輪架。還顯然的是，輸入或輸出元件可直接地或間接地借助其它結構，例如連接元件70， 連接到行星齒輪架。還明顯的是，輸入和輸出元件可以例如通過連接元件70之類的結構裝置直接或間接地連接于行星齒輪架。在此重要的是，在行星齒輪架的中間平面的對中地進行輸入元件和行星齒輪架或者行星齒輪架和輸出元件之間的力傳遞。
權利要求
1.一種行星齒輪系(10)，所述行星齒輪系具有固定齒圈(30)、可旋轉的行星齒輪架 (40)和太陽輪(60)，所述行星齒輪架具有偶數(shù)個且至少是四個鏡像對稱布置的行星輪 (50a,50b,50c,50d)，其特征在于，所述行星齒輪系(10)包括與所述太陽輪(60)相對設置并布置在所述行星齒輪(50a， 50b,50c,50d)之間的兩個軸承(80a，80b)，所述軸承使所述行星齒輪系(10)的輸入元件或輸出元件在所述行星齒輪架GO)的中間平面(M)連接到所述行星齒輪架00)，所述軸承(80a，80b)形成假想的對稱軸線，以及至少兩個行星齒輪(50a，50b)彼此之間的距離小于所述行星齒輪(50a，50b)中的一個行星齒輪到另一行星齒輪(50c，50d)的距離。
2.如權利要求1所述的行星齒輪系(10)，其特征在于，輸入元件或輸出元件與所述行星齒輪架GO)的連接件設計成擺動軸承。
3.如權利要求1所述的行星齒輪系(10)，其特征在于，所述輸入元件或輸出元件借助螺釘連接到所述行星齒輪架GO)。
4.如權利要求3所述的行星齒輪系(10)，其特征在于，螺釘與行星齒輪架00)之間的連接件設計成球形滑動軸承(80a)。
5.如權利要求3所述的行星齒輪系(10)，其特征在于，螺釘與行星齒輪架00)之間的所述連接件設計成彈性襯套(80b)。
6.一種具有雙葉片轉子和如前述權利要求中任一項所述的行星齒輪系(10)的風力發(fā)電設備，所述雙葉片轉子的所述轂連接到所述行星齒輪架(40)，且由所述軸承(80a、80b) 形成的對稱軸線與所述轉子葉片的軸線垂直定向。
全文摘要
一種行星齒輪系(10)，其包括固定齒圈(30)、可旋轉的行星齒輪架(40)和太陽輪(60)，該行星齒輪架具有偶數(shù)個且至少是四個鏡像對稱布置的行星輪(50a，50b，50c，50d)，其特征在于，行星齒輪系(10)包括與太陽輪(60)相對設置并布置在行星齒輪(50a，50b，50c，50d)之間的兩個軸承(80a，80b)，所述軸承使行星齒輪系(10)的輸入元件或輸出元件在行星齒輪架(40)的中間平面(M)連接到行星齒輪架(40)，軸承(80a，80b)形成假想的對稱軸線，且至少兩個行星齒輪(50a，50b)彼此之間的距離小于所述行星齒輪(50a，50b)中的一個行星齒輪到另一行星齒輪(50c，50d)的距離。
文檔編號F03D11/02GK102265029SQ200980152946
公開日2011年11月30日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權日2008年12月23日
發(fā)明者S·西格弗里德森 申請人:愛羅丁工程有限公司