專(zhuān)利名稱(chēng)：用于的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)齒輪箱和風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱和風(fēng)輪機(jī)，特別地，涉及齒輪箱和采用該齒輪箱的風(fēng)輪機(jī)，該齒輪箱增加旋轉(zhuǎn)速度，并經(jīng)由主軸將來(lái)自葉片的增加的旋轉(zhuǎn)速度輸出至發(fā)電機(jī)側(cè)。
背景技術(shù)：
近些年，從保護(hù)全球環(huán)境的觀點(diǎn)，使用風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生可再生能量已經(jīng)變得很普遍了。通常，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)配備有葉片的轉(zhuǎn)子頭、容納動(dòng)力傳遞系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)軸得吊艙(nacelle)、以及支撐吊艙的塔架。在這里，動(dòng)力傳遞系統(tǒng)設(shè)置為將來(lái)自轉(zhuǎn)子頭側(cè)的轉(zhuǎn)矩傳 輸至發(fā)電機(jī)側(cè)，并且齒輪箱通常集成在其中，以增加轉(zhuǎn)子頭的速度，并將增加的速度輸入至發(fā)電機(jī)。作為用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，如在專(zhuān)利文獻(xiàn)中描述的行星齒輪機(jī)構(gòu)是熟知的。在這種行星齒輪機(jī)構(gòu)中，在與轉(zhuǎn)子頭側(cè)的主軸一起旋轉(zhuǎn)的齒輪架上設(shè)置了的多個(gè)行星齒輪軸，并且行星齒輪經(jīng)由行星齒輪軸承支撐在行星齒輪軸上，并且環(huán)形齒輪和中心齒輪與行星齒輪嚙合。通過(guò)這種配置，當(dāng)主軸在轉(zhuǎn)子頭側(cè)上旋轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪旋轉(zhuǎn)并繞行星齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，增加的旋轉(zhuǎn)速度輸出到中心齒輪側(cè)。為了改善軸承的壽命，潤(rùn)滑油必須供給至齒輪箱中的行星軸承。關(guān)于這點(diǎn)，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的齒輪箱中，用于儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的油槽設(shè)置在殼體下面，并且行星軸承穿過(guò)油槽并在行星齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)被潤(rùn)滑。而且，潤(rùn)滑油供給通道形成在行星齒輪軸內(nèi)部，通過(guò)噴嘴注射的潤(rùn)滑油經(jīng)由潤(rùn)滑油供給通道供給至行星軸承。[相關(guān)的專(zhuān)利文獻(xiàn)][專(zhuān)利文獻(xiàn)I]JP2009-144533A

發(fā)明內(nèi)容
然而，在制造用于產(chǎn)生更多的電力的大型風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)時(shí)，希望的是開(kāi)發(fā)一種配備有能夠長(zhǎng)時(shí)間承受大載荷的行星軸承的齒輪箱。因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)的用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱中，行星軸承的壽命總是不長(zhǎng)。特別地，對(duì)于特別用于寒冷氣候的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，空氣如此冷，使得潤(rùn)滑油的粘性增加，因此不能有效地潤(rùn)滑行星軸承?？紤]到上述問(wèn)題，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱和風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，其中行星軸承的壽命進(jìn)一步增強(qiáng)。技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，具有連接至配備有葉片的轉(zhuǎn)子頭并與轉(zhuǎn)子頭一起旋轉(zhuǎn)的主軸，該齒輪箱包括殼體；齒輪架，具有多個(gè)行星齒輪軸，并與風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的主軸一起旋轉(zhuǎn)，以旋轉(zhuǎn)行星齒輪軸；多個(gè)行星滾柱軸承，分別安裝在齒輪架的行星齒輪軸上，每個(gè)軸承包括設(shè)置在內(nèi)圈和外圈之間的滾柱；多個(gè)行星齒輪，分別經(jīng)由行星軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐在行星齒輪軸上；環(huán)形齒輪，設(shè)置在殼體中，并具有與行星齒輪嚙合的內(nèi)齒；中心齒輪，設(shè)置為被行星齒輪包圍，并與行星齒輪嚙合；和油槽，設(shè)置在殼體下面，并在其中儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，其中齒輪架包括外部柱體部分，該外部柱體部分沿行星齒輪軸的軸線方向設(shè)置在行星齒輪軸的兩端，并圍繞行星齒輪軸兩端的外圓周，以保持行星齒輪軸，并且其中齒輪架的外部柱體部分包括面向行星軸承的斜面，該斜面沿行星齒輪軸的徑向方向從行星軸承上朝外傾斜。采用上述用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，面向行星軸承的斜面沿行星齒輪軸的徑向方向從行星軸承上朝外傾斜，因此潤(rùn)滑油能夠容易地在外部柱體部分和行星軸承或行星齒輪之間穿過(guò)。因此，能夠可靠地進(jìn)行行星軸承的潤(rùn)滑，并且進(jìn)一步增強(qiáng)行星軸承的壽命。例如，本發(fā)明的齒輪箱設(shè)置能夠用于位于潤(rùn)滑油的粘性趨于增加的寒冷氣候中的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。
采用上述用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，優(yōu)選的是，行星齒輪經(jīng)由其間具有空隙 的一對(duì)行星軸承支撐在行星齒輪軸上，并且行星齒輪軸包括進(jìn)油端口，該進(jìn)油端口設(shè)置在該對(duì)行星軸承之間，用于將潤(rùn)滑油弓I入該對(duì)行星軸承中。通過(guò)由該對(duì)行星軸承將行星齒輪支撐在行星齒輪軸上，能夠分散每個(gè)軸承上的載荷，并且能夠增強(qiáng)軸承的壽命。而且，通過(guò)在該對(duì)行星軸承之間設(shè)置進(jìn)油端口，可以將該對(duì)行星軸承保持為潤(rùn)滑狀態(tài)。采用上述用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，優(yōu)選的是，外部柱體部分的斜面相對(duì)于行星齒輪軸的徑向方向具有傾角α，該傾角α在0° < α <40°的范圍內(nèi)。而且，傾角α更優(yōu)選設(shè)為在20°彡α彡30°的范圍內(nèi)。齒輪架的外部柱體部分的面向行星軸承的斜面的傾角α越大，潤(rùn)滑油越容易穿過(guò)齒輪架的外部柱體部分和行星軸承或行星齒輪之間的空間。相反，如果傾角α太大，則難以制造具有這種大傾角的齒輪架。因此，通過(guò)將傾角α設(shè)置在0° < α <40° (更優(yōu)選20° < α <30° )的范圍內(nèi)，能夠增強(qiáng)行星軸承的壽命，并能夠制造具有這種斜面的齒輪架。采用上述用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，優(yōu)選的是，行星軸承為自調(diào)整滾柱軸承，在該自調(diào)整滾柱軸承中，外圈沿其內(nèi)圓周具有凹入滾道，內(nèi)圈沿其外圓周具有凸起滾道，并且多排滾柱設(shè)置在內(nèi)滾道和外滾道之間，并且其中每個(gè)行星齒輪以干涉配合的方式固定到行星軸承的外圈上，使得行星軸承的外圈的端面位于行星齒輪的端面內(nèi)側(cè)。以這種方式，通過(guò)將具有自調(diào)整能力的自調(diào)整滾柱軸承用作行星軸承，即使在行星軸承接收到與風(fēng)力的改變相關(guān)的振動(dòng)或沖擊載荷時(shí)，也能夠維持行星軸承的耐久性。另一方面，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，自調(diào)整滾柱軸承的缺點(diǎn)在于，在使用自調(diào)整滾柱軸承時(shí)，由于剝落，行星軸承的壽命時(shí)間變短。作為發(fā)明人的全部研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，軸承出現(xiàn)的持續(xù)時(shí)間的下降是由于負(fù)載和經(jīng)由轉(zhuǎn)子頭和主軸從風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的葉片傳遞至行星軸承(自調(diào)整滾柱軸承)的力矩的變化引起的，由此行星軸承的外圈沿軸線方向露出，因此作用在每排軸承上的負(fù)載變得相互不均衡?？紤]到這種情況，如上所述，每個(gè)行星齒輪以干涉配合的方式固定到行星軸承的外圈上，使得行星軸承的外圈的端面位于行星齒輪的端面內(nèi)側(cè)。采用這種結(jié)構(gòu)，能夠防止使用自調(diào)整滾柱軸承作為行星軸承時(shí)出現(xiàn)的剝落。這是因?yàn)?，行星齒輪的端面由于干涉配合而彎曲以并用作帽子，防止行星軸承的外圈露出，并且作用在每排軸承上的載荷相互保持平衡。而且，如上，沿行星齒輪軸的軸線方向設(shè)置在行星齒輪軸兩端并圍繞兩端的外圓周的齒輪架的外部柱體部分的斜面傾斜，使得離行星齒輪軸的軸心越遠(yuǎn)，斜面和行星軸承之間的距離遠(yuǎn)大。因此，即使行星軸承的外圈的端面位于行星齒輪的端面的內(nèi)側(cè)時(shí)，潤(rùn)滑油仍然能夠穿過(guò)外部柱體部分和行星軸承或行星齒輪之間的空間。在以干涉配合的方式將每個(gè)行星齒輪固定到行星軸承的外圈的情況中，優(yōu)選的是，行星齒輪分別以熱套配合或冷配合的方式固定到行星軸承的每個(gè)外圈上。采用這種結(jié)構(gòu)，行星齒輪的端面進(jìn)一步彎曲，以便防止行星軸承的外圈露出，并進(jìn)一步避免行星軸承的壽命時(shí)間的下降。
采用上述用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，還優(yōu)選的是每個(gè)行星齒輪包括法蘭部，該法蘭部設(shè)置在行星軸承的外圈的端面和行星齒輪的端面之間的位置上，防止行星軸承的外圈露出。以這種方式，行星齒輪的端面由于干涉配合而彎曲，或者通過(guò)在行星齒輪的內(nèi)圓周上設(shè)置法蘭部而彎曲，以便可靠地防止行星軸承的外圈露出，并進(jìn)一步減少行星軸承的壽命時(shí)間的下降。在這種情況中，法蘭部可以為裝配到設(shè)置在行星齒輪的內(nèi)表面上的溝槽中的C-形扣環(huán)，或者為與設(shè)置在行星齒輪的內(nèi)表面上的內(nèi)螺紋擰在一起的環(huán)形構(gòu)件。本發(fā)明的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)包括配備有葉片的轉(zhuǎn)子頭；主軸，連接至轉(zhuǎn)子頭并與轉(zhuǎn)子頭一起旋轉(zhuǎn)；上述齒輪箱，用于增加旋轉(zhuǎn)速度，以將來(lái)自主軸的旋轉(zhuǎn)輸入傳遞至輸出軸；和發(fā)電機(jī)，連接至齒輪箱的輸出軸。而且，采用上述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，沿行星齒輪軸的軸線方向設(shè)置在行星齒輪軸兩端并圍繞兩端的外圓周的齒輪架的外部柱體部分的斜面傾斜，使得離行星齒輪軸的軸心越遠(yuǎn)，斜面和行星軸承之間的距離遠(yuǎn)大，使得潤(rùn)滑油仍然能夠穿過(guò)外部柱體部分和行星軸承或行星齒輪之間的空間。因此，可靠地進(jìn)行行星齒輪的潤(rùn)滑，并進(jìn)一步改善行星軸承的壽命O在本發(fā)明中，根據(jù)用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，沿行星齒輪軸的軸線方向設(shè)置在行星齒輪軸兩端并圍繞兩端的外圓周的齒輪架的外部柱體部分的斜面傾斜，使得離行星齒輪軸的軸心越遠(yuǎn)，斜面和行星軸承之間的距離遠(yuǎn)大，使得潤(rùn)滑油仍然能夠穿過(guò)外部柱體部分和行星軸承或行星齒輪之間的空間。因此，可靠地進(jìn)行行星齒輪的潤(rùn)滑，并進(jìn)一步改善行星軸承的壽命。


圖I為示出為示出根據(jù)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的例子的視圖。圖2為不出設(shè)置在吊艙中的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)的截面圖。圖3為示出關(guān)于本發(fā)明的第一實(shí)施方式的齒輪箱的例子的截面圖。圖4為沿圖3的I-I線的截面圖。
圖5為示出圖3的行星軸承的周?chē)姆糯笠晥D。圖6為示出自調(diào)整滾柱軸承的外圈的露出的截面圖。圖7為示出關(guān)于本發(fā)明的第二實(shí)施方式的齒輪箱的行星軸承周?chē)姆糯笠晥D。圖8為不出軸承的外圈的露出量的圖表。

圖9(a)為示出配備有法蘭部的行星齒輪的截面圖。圖9(b)和圖9(c)為示出法蘭部的結(jié)構(gòu)的例子的放大視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。然而，目的是，除非有特殊指示，尺寸、材料、形狀、它的相關(guān)位置等應(yīng)當(dāng)解釋為僅僅是說(shuō)明性的，并且不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。[第一實(shí)施方式]以下將說(shuō)明書(shū)關(guān)于圖I的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。圖I為示出為示出根據(jù)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的例子的視圖。如圖I所示，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)I主要包括設(shè)置為直立在基座B上的塔架2、設(shè)置在塔架2上端的吊艙4、設(shè)置在吊艙4上的轉(zhuǎn)子頭、連接至轉(zhuǎn)子頭6的多個(gè)葉片8。如圖I所示，塔架2具有從基座B向上延伸(到達(dá)圖I的上端)的柱狀形狀。塔架2例如可以由單個(gè)柱狀構(gòu)件形成，或由沿直立方向排列并相互聯(lián)接的多個(gè)部件形成。如果塔架2由多個(gè)部件形成，則吊艙4設(shè)置在位于塔架2的頂部上的部件上。吊艙4支撐轉(zhuǎn)子頭6，并容納動(dòng)力傳遞系統(tǒng)10和發(fā)電機(jī)18等。圖2示出了吊艙4內(nèi)部的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)10和發(fā)電機(jī)18的詳細(xì)視圖。動(dòng)力傳遞系統(tǒng)10包括連接至轉(zhuǎn)子頭6的旋翼輪軸6A的主軸12、連接至主軸12的齒輪箱14和將齒輪箱14聯(lián)接至發(fā)電機(jī)18的聯(lián)接器16。主軸12連接至旋翼輪軸6A，使得主軸與葉片8和轉(zhuǎn)子頭6 —起旋轉(zhuǎn)，并由主軸承11以可旋轉(zhuǎn)的方式固定至殼體側(cè)。油脂供給開(kāi)口(未示出)設(shè)置在主軸承11的上部上，以供給用于潤(rùn)滑的油脂。齒輪箱14設(shè)置在主軸12和聯(lián)接器16之間。齒輪箱14增加來(lái)自轉(zhuǎn)子頭6側(cè)的從主軸12輸入的旋轉(zhuǎn)速度，并將增加的旋轉(zhuǎn)速度傳遞至聯(lián)接器16。該齒輪箱14例如將經(jīng)由主軸12從轉(zhuǎn)子頭6側(cè)輸入的約20rpm的旋轉(zhuǎn)速度增加至約1800rpm,然后經(jīng)由聯(lián)接器16將它傳遞至發(fā)電機(jī)18。以下將說(shuō)明齒輪箱14的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。聯(lián)接器16為將齒輪箱14的末級(jí)輸出軸連接至發(fā)電機(jī)18的輸入軸的軸連接器。例如，偏轉(zhuǎn)聯(lián)軸器可以用作聯(lián)接器16,從而吸收齒輪箱14的末級(jí)輸出軸與發(fā)電機(jī)18的輸入軸之間的偏移。而且，聯(lián)接器16設(shè)置有制動(dòng)裝置19，其配備有制動(dòng)盤(pán)19A和制動(dòng)塊19B。制動(dòng)裝置19通過(guò)將制動(dòng)塊19B按壓并擠壓至制動(dòng)盤(pán)19A的兩面而制動(dòng)聯(lián)接器16。例如，制動(dòng)裝置19可以如此構(gòu)成，使得制動(dòng)塊19B通過(guò)彈簧(未示出)連續(xù)地偏壓至制動(dòng)盤(pán)19A，并在正常操作階段通過(guò)油壓力抵抗彈簧的偏壓力而從制動(dòng)盤(pán)19A上脫離。通常，制動(dòng)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)I主要通過(guò)斜度(pitch)控制來(lái)完成，隨后將描述斜度控制，并且補(bǔ)充性地使用制動(dòng)裝置19。也就是說(shuō)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸由于強(qiáng)風(fēng)或維護(hù)期間需要停止時(shí)，首先執(zhí)行斜度控制，以將葉片8轉(zhuǎn)換成順槳(feathering)狀態(tài)。然后，在旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)速度已經(jīng)降低了足夠多時(shí)，制動(dòng)裝置19用于使旋轉(zhuǎn)軸完全停止。圖I和2中示出的轉(zhuǎn)子頭6可旋轉(zhuǎn)地支撐在吊艙4上，其中旋轉(zhuǎn)軸基本水平方向延伸，并包括配備有葉片8的旋翼輪軸6A和覆蓋該旋翼輪軸6A的轂殼6B。而且，如圖2所示，旋翼輪軸6A配備有斜度驅(qū)動(dòng)裝置30，其使葉片8圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(沿圖2中的箭頭指示的方向)旋轉(zhuǎn)，并改變?nèi)~片8的斜度角。如圖2所示，斜度驅(qū)動(dòng)裝置30包括汽缸32和連接至葉片8的連桿34。葉片8由桿軸承36可旋轉(zhuǎn)地支撐，用于沿斜度方向旋轉(zhuǎn)。由于這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)連桿34通過(guò)汽缸32旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片8與連桿34 —起沿斜度方向旋轉(zhuǎn)。斜度驅(qū)動(dòng)裝置30設(shè)置在每個(gè)葉片8中，并由未示出的連桿機(jī)構(gòu)連接在一起，并且可以被設(shè)置以使葉片8的斜度角控制裝置互連。接下來(lái)，將描述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)I的齒輪箱14的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖3為示出齒輪箱14 的例子的截面圖。圖4為沿圖3的I-I線的截面圖。圖5為示出圖3的行星軸承的周?chē)姆糯笠晥D。如圖3所示，齒輪箱14包括容納在殼體40內(nèi)的行星齒輪型增速機(jī)構(gòu)50和正齒輪型增速機(jī)構(gòu)70。該齒輪箱14增加從轉(zhuǎn)子頭側(cè)的主軸12輸入的旋轉(zhuǎn)速度，并將速度增加的旋轉(zhuǎn)傳遞至末級(jí)輸出軸13。齒輪箱14的末級(jí)輸出軸13經(jīng)由聯(lián)接器16連接至發(fā)電機(jī)18側(cè)，如圖2所示。如圖3和5所示，齒輪箱14的行星齒輪型增速機(jī)構(gòu)50包括齒輪架52、保持在齒輪架52上的多個(gè)行星齒輪軸54、分別支撐在行星齒輪軸54上的多個(gè)自調(diào)整滾柱軸承56、分別經(jīng)由自調(diào)整滾柱軸承56支撐在行星齒輪軸54s上的多個(gè)行星齒輪58、以及與行星齒輪58嚙合的環(huán)形齒輪60和中心齒輪62。齒輪架52為用于支撐多個(gè)行星齒輪軸54 (在這個(gè)例子中為三個(gè)齒輪軸)的支撐板，并由外部柱體部分53保持行星齒輪軸54，外部柱體部分53沿行星齒輪軸的軸線方向設(shè)置在行星齒輪軸54的兩端上，并圍繞行星齒輪軸兩端的外周，如圖5所示。采用這種結(jié)構(gòu)，齒輪架52與轉(zhuǎn)子頭側(cè)的主軸12 —體地旋轉(zhuǎn)，使得齒輪架53使保持到外部柱體部分53的行星齒輪軸54旋轉(zhuǎn)。主軸12和齒輪架52經(jīng)由軸承42可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體40上。齒輪架52的外部柱體部分53包括面向行星軸承56的斜面53A，并且斜面53A形成為使得斜面在它遠(yuǎn)離軸線中心時(shí)傾斜離開(kāi)行星軸承54。以這種方式，齒輪架52的外部柱體部分53的斜面53A在遠(yuǎn)離行星齒輪軸54的軸線中心時(shí)傾斜遠(yuǎn)離行星軸承56，使得來(lái)自隨后將描述的油槽的潤(rùn)滑油能夠容易地穿過(guò)斜面53A和行星軸承56或行星齒輪58之間的空間。外部柱體部分53的面向行星軸承56的斜面53A相對(duì)于行星齒輪軸的徑向方向具有傾角α，其在0° < α彡40°的范圍內(nèi)。更優(yōu)選的是，傾角α設(shè)為在20°彡α彡30°的范圍內(nèi)。面向行星軸承56的斜面53Α的傾角α越大，潤(rùn)滑油越容易穿過(guò)齒輪架52的外部柱體部分53和行星軸承56或行星齒輪58之間的空間。相反，如果傾角α太大，則難以制造具有這種大傾角的齒輪架52。因此，如上文建議的那樣，優(yōu)選的是，將斜面53Α的傾角α設(shè)置在O °< α <40° (更優(yōu)選20° < α <30° )的范圍內(nèi)，從而能夠增強(qiáng)行星軸承的壽命，并能夠制造具有這種斜面的齒輪架。行星軸承56將行星齒輪58可旋轉(zhuǎn)地支撐在行星齒輪軸54上，并包括設(shè)置在內(nèi)圈56A和外圈56B之間的多排滾柱56C(在該例子中為兩排)，如圖5所不。在該例子中，行星軸承具有兩排滾柱56C，但滾柱的排數(shù)可以為單排或三排或更多。為了保持行星軸承56抵抗與風(fēng)力的變化相關(guān)聯(lián)的振動(dòng)或沖擊載荷的耐久性，可以使用具有自調(diào)整能力的自調(diào)整滾柱軸承。例如，如圖5所示，可以使用行星軸承，行星軸承具有外圈56B、內(nèi)圈56A和多排滾柱56C，所述外圈56B在其內(nèi)圓周上具有凹入滾道，所述內(nèi)圈56A在其外圓周上具有凸起滾道，所述多排滾柱56C在內(nèi)滾道和外滾道之間。在該行星軸承56 (自調(diào)整滾柱軸承)中，外圈56B的軌跡中心與該軸承的中心一致，以運(yùn)用自調(diào)整特性。
當(dāng)被應(yīng)用于大尺寸風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)時(shí)，可行的是采用彼此平行設(shè)置的多個(gè)行星軸承56，如圖3和5所示。在這種情況中，如圖5所示，優(yōu)選的是，提供相互保持距離的多個(gè)行星軸承，還在行星齒輪軸54上的相鄰的行星軸承56之間的位置上設(shè)置進(jìn)油端口 54A，用于將潤(rùn)滑油導(dǎo)入一對(duì)行星軸承中。因此，行星軸承56可以保持在潤(rùn)滑狀態(tài)。圖3和5中示出的行星齒輪58分別經(jīng)由行星軸承56支撐在行星齒輪軸54上，并與環(huán)形齒輪60和中心齒輪62嚙合。如圖3所示，環(huán)形齒輪60設(shè)置在殼體40上，并包括與行星齒輪58嚙合的內(nèi)齒。另一方面，如圖4所示，中心齒輪62設(shè)置為被多個(gè)行星齒輪58圍繞。行星齒輪輸出軸64裝配在中心齒輪62上。在這種行星齒輪型增速機(jī)構(gòu)50中，當(dāng)齒輪架52與主軸12 —起旋轉(zhuǎn)時(shí)，行星齒輪軸54和支撐在行星齒輪軸54上的行星齒輪58圍繞作為中心的中心齒輪62旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，每個(gè)行星齒輪58通過(guò)每個(gè)行星軸承56圍繞作為中心的每個(gè)行星齒輪軸54旋轉(zhuǎn)。因此，從作為輸入軸的主軸12輸入的旋轉(zhuǎn)速度增加并輸出至行星齒輪輸出軸64。行星齒輪型增速機(jī)構(gòu)50的增速比由行星齒輪58、環(huán)形齒輪60和中心齒輪62的齒的每個(gè)數(shù)量限定。如圖3所示，殼體40包括設(shè)置在行星齒輪型增速機(jī)構(gòu)50下面的油槽41，潤(rùn)滑油儲(chǔ)存在油槽41中。當(dāng)每個(gè)行星齒輪通過(guò)旋轉(zhuǎn)向下移動(dòng)時(shí)，經(jīng)由行星軸承54支撐在行星齒輪軸54上的每個(gè)行星齒輪58浸在油槽41的潤(rùn)滑油中。因此，行星軸承56和行星齒輪58可以保持為潤(rùn)滑狀態(tài)。除了行星齒輪型增速機(jī)構(gòu)50，圖3中示出的正齒輪型增速機(jī)構(gòu)70為選擇性設(shè)置的齒輪箱，其增加行星齒輪輸出軸64的旋轉(zhuǎn)速度，并輸出至末級(jí)輸出軸13。例如如圖3所示，正齒輪型增速機(jī)構(gòu)70包括兩組齒輪組，包括相互嚙合的第一正齒輪72和第二正齒輪74的齒輪組和相互嚙合的第三正齒輪76和第四正齒輪78的齒輪組。第一正齒輪72固定在連接至行星齒輪輸出軸64的第一旋轉(zhuǎn)軸80上，第二正齒輪74和第三正齒輪76固定在第二旋轉(zhuǎn)軸82上，第四正齒輪78固定在末級(jí)輸出軸16上。第一旋轉(zhuǎn)軸80、第二旋轉(zhuǎn)軸82和末級(jí)輸出軸13分別由第一軸承44、第二軸承46和第三軸承48支撐。在這種正齒輪型增速機(jī)構(gòu)70中，第一正齒輪72的齒的數(shù)量設(shè)置為大于第二正齒輪74的齒的數(shù)量，使得連接至行星齒輪型增速機(jī)構(gòu)50側(cè)的行星齒輪輸出軸64的第一旋轉(zhuǎn)軸80的旋轉(zhuǎn)速度增加，并傳遞至第二旋轉(zhuǎn)軸。并且，第三正齒輪76的齒的數(shù)量設(shè)置為大于第四正齒輪78的齒的數(shù)量，使得第二旋轉(zhuǎn)軸82的旋轉(zhuǎn)速度增加并傳遞至末級(jí)輸出軸13。根據(jù)上述配置的齒輪箱14，從轉(zhuǎn)子頭側(cè)的主軸12輸入的旋轉(zhuǎn)速度可以由行星齒輪型增速機(jī)構(gòu)50和正齒輪型增速機(jī)構(gòu)70增加，并傳遞至末級(jí)輸出軸13。如上所述，在本實(shí)施方式中，齒輪箱14的齒輪架52具有面向行星軸承56的斜面53A，其沿行星齒輪軸54的徑向方向從行星軸承56上朝外傾斜，因此潤(rùn)滑油能夠容易地在外部柱體部分53和行星軸承56或行星齒輪58之間穿過(guò)。因此，能夠可靠地進(jìn)行行星軸承的潤(rùn)滑，并且進(jìn)一步增強(qiáng)行星軸承58的壽命。例如，本發(fā)明的齒輪箱14甚至可以用于位于其中潤(rùn)滑油的粘性趨向增加的寒冷氣候中。而且，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選的是，齒輪箱14的行星齒輪58經(jīng)由其間具有空隙的一對(duì)行星軸承56支撐在行星齒輪軸54上，并且行星齒輪軸54包括設(shè)置在該對(duì)行星軸承56之間的進(jìn)油端口 54A，用于將潤(rùn)滑油導(dǎo)入該對(duì)行星軸承56中。通過(guò)經(jīng)由該對(duì)行星軸承56將行星齒輪58支撐在行星齒輪軸54上，可以分散每個(gè)軸承的載荷，并且可以增強(qiáng)軸承56的 壽命。而且，通過(guò)在該對(duì)行星軸承56之間設(shè)置進(jìn)油端口 54A，可以將該對(duì)行星軸承56保持為潤(rùn)滑狀態(tài)。而且，在本實(shí)施方式中，齒輪箱14的齒輪架52優(yōu)選構(gòu)造為使得斜面53A的傾角α設(shè)置在0° < α <40° (更優(yōu)選20° < α <30° )的范圍內(nèi)，使得能夠增強(qiáng)行星軸承的壽命，并能夠制造具有這種斜面的齒輪架。[第二實(shí)施方式]接下來(lái)，將說(shuō)明關(guān)于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的第二實(shí)施方式。除了齒輪箱14中行星軸承56和行星齒輪58的法蘭部的位置關(guān)系之外，第二實(shí)施方式的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)與第一實(shí)施方式分享相同的結(jié)構(gòu)。以下，相同的附圖標(biāo)記用于與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)元件，且將不再說(shuō)明。圖6為示出使用自調(diào)整滾柱軸承作為行星軸承56的情況中行星軸承的周?chē)姆糯笠晥D。圖7為示出關(guān)于本實(shí)施方式的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)中的齒輪箱的自調(diào)整滾柱軸承周?chē)姆糯笠晥D。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)提出了他們的認(rèn)識(shí)，在使用包括在其內(nèi)圓周上具有凹入滾道的外圈56Β、在其外圓周上具有凸起滾道的內(nèi)圈56Α和位于內(nèi)滾道和外滾道之間的多排滾柱56C的自調(diào)整滾柱軸承時(shí)，行星軸承56的持續(xù)時(shí)間由于齒輪箱14中的剝落而可能變短。作為發(fā)明人的全部研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，軸承出現(xiàn)的持續(xù)時(shí)間的下降是由于負(fù)載和經(jīng)由轉(zhuǎn)子頭6和主軸12從風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)I的葉片8傳遞至行星軸承(自調(diào)整滾柱軸承)56的力矩的變化引起的，由此行星軸承56的外圈56Β沿軸線方向(圖6中箭頭示出的方向)露出，因此作用在軸承的每排56c上的負(fù)載變得相互不均衡。具體地，行星軸承56區(qū)域通過(guò)齒輪架52沿軸線方向朝外露出。行星軸承56的內(nèi)圈56A由外部柱體部分53阻止沿軸線方向朝外移動(dòng)。另一方面，行星軸承56的外圈56B不被阻止沿該方向移動(dòng)，因此僅外圈56B露出。因此，負(fù)載集中在位于內(nèi)部的滾柱排56c (圖6中右側(cè)的排)上，因此出現(xiàn)行星軸承56的剝落。考慮到上述問(wèn)題，在本實(shí)施方式中，如圖6所示，每個(gè)行星齒輪58以干涉配合方式固定至行星軸承58的外圈56B，使得行星軸承56的行星齒輪56B的端面位于行星齒輪58的端面的內(nèi)側(cè)(即，如圖7所示的外圈56B的端面和行星齒輪58的端面之間的距離d設(shè)置為滿(mǎn)足不等式d>0)。因此，行星齒輪58的端部(如圖中A所示)由于干涉配合而彎曲以作為蓋子進(jìn)行工作，防止行星軸承56的外圈56B露出，并保持作用在每排滾柱56C上的負(fù)載均勻，最終地可以減少行星軸承56的使用壽命的下降。優(yōu)選的是，考慮到防止縮短行星軸承56(自調(diào)整滾柱軸承)的工作壽命，外圈56B的端面和行星齒輪58的端面之間的距離d較大。然而，如果外圈56B的端面太靠近行星軸承56的端面的內(nèi)側(cè)，存在的結(jié)構(gòu)性限制是，參照?qǐng)D5，用于將潤(rùn)滑油引入一對(duì)行星軸承56的進(jìn)油端口 54A可能會(huì)被阻塞。因此，優(yōu)選的是，將上述 距離設(shè)置在Omm < d < IOmm的范圍內(nèi)。圖8為示出軸承56的外圈56B的露出量的測(cè)試結(jié)果的圖表。在該圖中，示出了這種情況，其中齒輪56的外圈67B的端面以10mm(d = 10mm)的距離位于行星齒輪58的端面內(nèi)偵彳，并示出了其中外圈56B的端面位于行星齒輪58的端面處(d = Omm)的比較例。在d= IOmm和d = Omm這兩種情況中，行星齒輪以干涉配合的方式固定到外圈56B上，使得干涉量為P6 (O. 012至O. 079mm)。而且，等于具有I. 18kNm的平均扭矩的負(fù)載輸入至行星軸承56。根據(jù)圖8的圖表估計(jì),在d = IOmm的情況下外圈56B的露出量達(dá)到400 μ m的時(shí)間期限T1約為d = O的情況下的T2的109倍。本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在外圈56B的露出量約為400 μ m時(shí)出現(xiàn)行星軸承56的剝落。T1和T2分別為d = IOmm和d = Omm情況中的行星齒輪56的持續(xù)時(shí)間的指數(shù)。在d = IOmm的情況中，以這種方式估計(jì)的持續(xù)時(shí)間T1 一般大于普通實(shí)際產(chǎn)品的接收標(biāo)準(zhǔn)
I.3X IO5(hr),而在d = Omm的情況中，以相同的方式估計(jì)的T2不滿(mǎn)足該標(biāo)準(zhǔn)。考慮到這種結(jié)果，通過(guò)將行星齒輪以干涉配合的方式固定到行星軸承58的外圈56B，使得行星軸承56的行星齒輪56B的端面位于行星齒輪58的端面的內(nèi)側(cè)，防止行星軸承56的外圈56B露出，并抑制由剝落引起的行星軸承56的持續(xù)時(shí)間的下降。而且，在本實(shí)施方式中，以與第一實(shí)施方式類(lèi)似的方式，面向行星軸承56的斜面53A傾斜，使得離行星齒輪軸54的軸線中心越遠(yuǎn)，該斜面和行星軸承56之間的距離越大。因此，如上所述，在行星軸承56的外圈56B的端面位于行星齒輪58的端面內(nèi)側(cè)時(shí)，潤(rùn)滑油仍然會(huì)不合理地在外部柱體部分53的表面53A和行星軸承56或行星齒輪58之間穿過(guò)。而且，在圖7中示出的例子中，通過(guò)以干涉配合的方式將行星齒輪58的端部固定到行星軸承56的外圈56B上，防止行星軸承56的外圈56B的露出。為了更確定地防止外圈56B露出，法蘭部可以設(shè)置在行星齒輪58的端面中。圖9(a)為示出配備有法蘭部的行星齒輪58的截面圖，圖9(b)和9 (C)分別為示出法蘭部的結(jié)構(gòu)的例子的放大視圖。應(yīng)當(dāng)注意到，與上述實(shí)施方式相同的元件用與上述實(shí)施方式中使用的相同附圖標(biāo)記表示。如圖9 (a)，用于阻止行星軸承56的外圈的法蘭部90設(shè)置在行星軸承56的外圈56B端面和行星齒輪58端面之間的位置上。根據(jù)這種配置，法蘭部90設(shè)置在行星齒輪58的內(nèi)表面上，而行星齒輪58的端部由于干涉配合而彎曲。因此，可以更確定地防止行星軸承56的外圈56B露出，因此更確定地減少行星軸承56持續(xù)時(shí)間的下降。例如，可行的是，如圖9(b)所示，采用作為法蘭部90的C-形扣環(huán)裝配在設(shè)置在行星齒輪58的內(nèi)表面上的溝槽92中，或者如圖9(C)所示，采用與設(shè)置在行星齒輪58的內(nèi)表面上的內(nèi)螺紋擰在一起的環(huán)形構(gòu)件。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，具有連接至配備有葉片的轉(zhuǎn)子頭并與所述轉(zhuǎn)子頭一起旋轉(zhuǎn)的主軸，該齒輪箱包括 殼體； 齒輪架，具有多個(gè)行星齒輪軸，并與所述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的所述主軸一起旋轉(zhuǎn)，以旋轉(zhuǎn)行星齒輪軸； 多個(gè)行星滾柱軸承，分別安裝在所述齒輪架的所述行星齒輪軸上，每個(gè)軸承包括設(shè)置在內(nèi)圈和外圈之間的滾柱； 多個(gè)行星齒輪，分別經(jīng)由所述行星軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述行星齒輪軸上； 環(huán)形齒輪，設(shè)置在所述殼體中，并具有與所述行星齒輪嚙合的內(nèi)齒； 中心齒輪，設(shè)置為被所述行星齒輪包圍，并與所述行星齒輪嚙合；和 油槽，設(shè)置在所述殼體下面，并在其中儲(chǔ)存潤(rùn)滑油， 其中，所述齒輪架包括外部柱體部分，該外部柱體部分沿所述行星齒輪軸的軸線方向設(shè)置在所述行星齒輪軸的兩端，并圍繞所述行星齒輪軸兩端的外圓周，以保持所述行星齒輪軸，并且 其中，所述齒輪架的所述外部柱體部分包括面向所述行星軸承的斜面，該斜面沿所述行星齒輪軸的徑向方向從所述行星軸承朝外傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，其中，所述行星齒輪經(jīng)由其間具有空隙的一對(duì)行星軸承支撐在所述行星齒輪軸上，并且所述行星齒輪軸包括進(jìn)油端口，該進(jìn)油端口設(shè)置在該對(duì)行星軸承之間，用于將潤(rùn)滑油弓I入該對(duì)行星軸承中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，其中，所述外部柱體部分的所述斜面相對(duì)于所述行星齒輪軸的徑向方向具有傾角α，該傾角α在0° < α <40°的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，其中，所述行星軸承為自調(diào)整滾柱軸承，在該自調(diào)整滾柱軸承中，所述外圈沿其內(nèi)圓周具有凹入滾道，所述內(nèi)圈沿其外圓周具有凸起滾道，并且在所述內(nèi)滾道和外滾道之間設(shè)置多排滾柱，并且 其中，每個(gè)行星齒輪以干涉配合的方式固定到所述行星軸承的所述外圈上，使得所述行星軸承的所述外圈的端面位于所述行星齒輪的端面內(nèi)側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，其中，每個(gè)行星齒輪分別以熱套配合或冷配合的方式固定到所述行星軸承的每個(gè)外圈上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，其中，每個(gè)行星齒輪包括法蘭部，該法蘭部設(shè)置在所述行星軸承的所述外圈的端面和所述行星齒輪的端面之間的位置，以防止所述行星軸承的外圈露出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，其中，所述法蘭部為裝配到設(shè)置在所述行星齒輪的內(nèi)表面上的溝槽中的C-形扣環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，其中，所述法蘭部為與設(shè)置在所述行星齒輪的內(nèi)表面上的內(nèi)螺紋擰在一起的環(huán)形構(gòu)件。
9.一種風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī),包括 配備有葉片的轉(zhuǎn)子頭； 主軸，連接至所述轉(zhuǎn)子頭并與所述轉(zhuǎn)子頭一起旋轉(zhuǎn)；根據(jù)權(quán)利要求I所述的齒輪箱，用于增加旋轉(zhuǎn)速度，以將來(lái)自所述主軸的旋轉(zhuǎn)輸入傳遞至輸出軸；和 發(fā)電機(jī)，連接至所述齒輪箱的 所述輸出軸。
全文摘要
在提供用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱和風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的目標(biāo)中，其中行星軸承的壽命進(jìn)一步增強(qiáng)，本發(fā)明的齒輪箱(14)包括殼體(40)、齒輪架(52)、保持在齒輪架(52)上的行星齒輪軸(54)、分別支撐在行星齒輪軸(54)上的行星軸承(56)、經(jīng)由行星軸承(56)分別支撐在行星齒輪軸(54)上的多個(gè)行星齒輪(58)、以及與行星齒輪(58)嚙合的環(huán)形齒輪(60)和中心齒輪(62)。在齒輪箱(14)中，齒輪架(52)具有作為外部柱體部分(53)一部分的面向行星軸承(56)的斜面(53A)，其中，外部柱體部分(53)沿行星齒輪軸的軸線方向設(shè)置在行星齒輪軸的兩端上并且圍繞行星齒輪軸的兩端的外圓周，并且斜面(53A)傾斜，使得離行星齒輪軸(54)的軸心越遠(yuǎn)，斜面和行星軸承(56)之間的距離越大。
文檔編號(hào)F03D11/02GK102792018SQ20108000072
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者中島圭太, 吉田孝文, 巖崎薰, 正田功彥, 竹內(nèi)博晃 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社