專利名稱：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)的齒輪箱和利用齒輪箱的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。特別地，本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，其增加經(jīng)由主軸從葉片輸入的旋轉(zhuǎn)速度，以輸出至發(fā)電機(jī)側(cè)，并涉及一種使用這種齒輪箱的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
近些年，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)包括配備有葉片的轉(zhuǎn)子頭(rotor head)、容納動力傳遞系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)的吊艙(necelle)、以及支撐吊艙的塔架。動力傳遞系統(tǒng)用于將扭矩從轉(zhuǎn)子頭側(cè)傳遞至發(fā)電機(jī)側(cè)，并且通常包括齒輪箱，以便增加轉(zhuǎn)子頭傳遞至發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。作為用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，如在日本未審查專利申請公開 No. 2009-144533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，設(shè)置了與轉(zhuǎn)子頭側(cè)的主軸一起旋轉(zhuǎn)的多個行星齒輪軸。多個行星齒輪經(jīng)由行星齒輪軸承支撐在行星齒輪軸上，并且環(huán)形齒輪和中心齒輪嚙合到行星齒輪。通過這種配置，行星齒輪繞中心齒輪隨著轉(zhuǎn)動而旋轉(zhuǎn)，以將增加的旋轉(zhuǎn)速度輸出到中心齒輪側(cè)。由于施加至風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的葉片的風(fēng)力總是改變，雖然這在日本未審查專利申請公開No. 2009-144533中沒有描述，用于支撐葉片的軸承需要能夠承受這種改變。一種可行的措施是采用自調(diào)整滾柱軸承。作為這種自調(diào)整滾柱軸承，例如，日本未審查專利申請公開No. H9-317760中示出的軸承是熟知的，其中兩排滾柱由內(nèi)圈和外圈之間的固定器保持，使得外圈的軌跡中心與軸承的中心一致，以實現(xiàn)自調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到，當(dāng)采用在傳統(tǒng)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)中描述的自調(diào)整滾柱軸承時，軸承的耐用時間由于剝落(flaking)可能變得很短。因此，通過提供用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱和風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，本發(fā)明致力于解決上述問題，即使在采用自調(diào)整滾柱軸承作為行星軸承時，也能抑制由剝落引起的軸承耐用時間的下降。關(guān)于本發(fā)明的一種實施方式，本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)力潤輪發(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(carrier)，具有多個行星齒輪軸，并與風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的主軸一起旋轉(zhuǎn)，以使行星齒輪軸旋轉(zhuǎn)；自調(diào)整滾柱軸承，分別地安裝在齒輪架的齒輪軸上，每個自調(diào)整滾柱軸承包括設(shè)置在內(nèi)圈和外圈之間的多排滾柱；多個行星齒輪，分別經(jīng)由自調(diào)整滾柱軸承可旋轉(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；和中心齒輪，設(shè)置為由行星齒輪圍繞并與行星齒輪嚙合，其中行星齒輪分別地以干涉配合的方式固定到自調(diào)整軸承的每個外圈上，使得自調(diào)整軸承的每個外圈的端面定位在每個行星齒輪的端面的內(nèi)側(cè)。作為研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在采用自調(diào)整滾柱軸承作為行星軸承時，出現(xiàn)的軸承的耐用時間的下降是由經(jīng)由葉片、轉(zhuǎn)子頭和主軸傳遞至行星軸承(自調(diào)整滾柱軸承)的負(fù)載的變化引起的，從而軸承的外圈沿它的軸線方向朝外露出，因此作用在每排軸承上的負(fù)載彼此不均衡。本發(fā)明的上述用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱基于這種認(rèn)識，并且行星齒輪分別以干涉配合的方式裝配到自調(diào)整軸承的每個外圈，使得自調(diào)整軸承的每個外圈的端面定位在每個行星齒輪的端面的內(nèi)側(cè)。因此，每個行星齒輪的端面通過干涉配合而變形以用作蓋子，防止每個自調(diào)整滾柱軸承的外圈露出，并保持作用在每排滾柱上的負(fù)載均勻，最終可以抑制由于剝落導(dǎo)致的自調(diào)整滾柱軸承(行星軸承)的耐用時間的下降。在用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的上述齒輪箱中，行星齒輪分別以熱套配合或冷配合的方式固定到自調(diào)整滾柱軸承的每個外圈。 根據(jù)這種配置，每個行星齒輪的端部更好地變形，以更有效地防止自調(diào)整滾柱軸承的每個外圈露出，并且因此可以更穩(wěn)定地降低自調(diào)整滾柱軸承的損壞。在上述用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱中，每個行星齒輪由設(shè)置為相互保持距離的一對自調(diào)整滾柱軸承支撐到行星齒輪軸，其中行星齒輪軸包括進(jìn)油端口，該進(jìn)油端口設(shè)置在該對自調(diào)整滾柱軸承之間的位置，以將潤滑油弓I入該對自調(diào)整滾柱軸承。根據(jù)這種配置，每個行星齒輪由該對自調(diào)整滾柱軸承支撐到行星齒輪軸，使得作用在每個軸承上的負(fù)載能夠擴(kuò)展到這兩個軸承上，并且因此可以延長軸承的壽命。而且，由于行星齒輪軸包括位于該對自調(diào)整滾柱軸承之間的位置中的進(jìn)油端口，因此可以將該對自調(diào)整滾柱軸承保持在潤滑狀態(tài)。關(guān)于本發(fā)明的另一種實施方式的用于風(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)，以使行星齒輪軸旋轉(zhuǎn)；自調(diào)整滾柱軸承，分別地安裝到齒輪架的齒輪軸，每個自調(diào)整滾柱軸承包括設(shè)置在內(nèi)圈和外圈之間的多排滾柱；多個行星齒輪，分別地經(jīng)由自調(diào)整滾柱軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐到行星齒輪軸；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；和中心齒輪，設(shè)置為被行星齒輪圍繞并與行星齒輪嚙合，其中每個行星齒輪包括設(shè)置為防止自調(diào)整滾柱軸承的外圈露出的法蘭部。根據(jù)這種配置，法蘭部設(shè)置在行星齒輪的內(nèi)表面上。因此，可以防止自調(diào)整滾柱軸承的每個外圈露出，因此可以抑制自調(diào)整滾柱軸承(行星軸承)的耐用時間的下降。在這種情況中，作為法蘭部的，可行的是采用裝配在設(shè)置在行星齒輪的內(nèi)表面上的溝槽中的C-形扣環(huán)，或者采用與設(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。在本發(fā)明的另一方面中，本發(fā)明提供了一種風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子頭，配備有葉片；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，以將從主軸輸入的旋轉(zhuǎn)傳遞至輸出軸；和發(fā)電機(jī)，連接至齒輪箱的輸出軸。在這種風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)中，如果采用上述第一實施方式的齒輪箱，則每個行星齒輪以干涉配合的方式裝配到自調(diào)整軸承的每個外圈上，使得自調(diào)整軸承的每個外圈的端面定位在每個行星齒輪的端面的內(nèi)側(cè)。因此，每個行星齒輪的端面通過干涉配合而變形以用作蓋子，防止每個自調(diào)整滾柱軸承的外圈露出，并保持作用在每排滾柱上的負(fù)載均勻，最終地可以減少自調(diào)整滾柱軸承(行星軸承)的損壞。如果采用第二實施方式的齒輪箱，法蘭部設(shè)置在行星齒輪的內(nèi)表面上，以防止自調(diào)整滾柱軸承的每個外圈露出，并抑制由剝落引起自調(diào)整滾柱軸承(行星軸承)的耐用時間的下降。在本發(fā)明的一種實施方式中，每個行星齒輪以干涉配合的方式裝配到自調(diào)整軸承的每個外圈，使得作為行星軸承的自調(diào)整軸承的每個外圈的端面定位在每個行星齒輪的端面的內(nèi)側(cè)。因此，每個行星齒輪的端面通過干涉配合而變形以用作蓋子，防止每個自調(diào)整滾柱軸承的外圈露出，并保持作用在每排滾柱上的負(fù)載均勻，最終可以抑制由剝落引起的自調(diào)整滾柱軸承(行星軸承)的耐用時間的下降。


圖I為示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的例子的示意圖。圖2為示出設(shè)置在吊艙中的動力傳遞系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)的透視圖。圖3為示出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的自調(diào)整滾柱軸承附近的放大視圖。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為圖5的自調(diào)整滾柱軸承(行星軸承)的放大截面圖。圖8 (a)為不出配備有法蘭部的行星齒輪的截面圖。圖8 (b)和8 (C)分別為不出法蘭部的結(jié)構(gòu)的例子的放大視圖。圖9為示出實施例I和比較例I中的軸承的外圈露出量的測試結(jié)構(gòu)的圖表。
具體實施例方式現(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)解釋為僅僅是說明性的，并且不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖I為示出根據(jù)本實施方式的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)的例子的示意圖。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6、連接至轉(zhuǎn)子頭6的多個葉片5。如圖I所示，塔架2具有從基座B向上延伸的柱狀形狀。塔架2例如可以由單個柱狀構(gòu)件形成，或由沿直立方向排列并相互聯(lián)接的多個部件形成。如果塔架2由多個部件形成，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，并容納動力傳遞系統(tǒng)10和發(fā)電機(jī)18等。圖2為示出具有連接的吊艙蓋的吊艙4a的內(nèi)部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的透視圖。如圖2所示，動力傳遞系統(tǒng)10包括設(shè)置在轉(zhuǎn)子頭6和發(fā)電機(jī)18之間的齒輪箱14，齒輪箱14包括連接至轉(zhuǎn)子頭6的旋翼集線器6A的主軸12和連接至發(fā)電機(jī)18的末級輸出軸16。該齒輪箱14將從轉(zhuǎn)子頭6輸入至主軸12的約20rpm的旋轉(zhuǎn)速度增加至約1800rpm的旋轉(zhuǎn)速度，隨后輸出到末級輸出軸16。
接下來，將描述風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)I的齒輪箱14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中示出的齒輪箱14的自調(diào)整滾柱軸承(行星軸承)附近的放大視圖。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增加從旋翼集線器側(cè)的主軸12輸入的旋轉(zhuǎn)速度，并將速度增加的旋轉(zhuǎn)傳遞至末級輸出軸16。如圖3和4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、保持到齒輪架52的多個行星齒輪軸54、分別地支撐到行星齒輪軸54的多個自調(diào)整滾柱軸承56、分別地經(jīng)由自調(diào)整滾柱軸承56支撐到行星齒輪軸54s的多個行星齒輪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為用于支撐多個行星齒輪軸54 (在這個例子中為三個齒輪軸)的支撐板，并與轉(zhuǎn)子頭側(cè)的主軸12 —體地旋轉(zhuǎn)，使得齒輪架53使行星齒輪軸54旋轉(zhuǎn)。主軸12和 齒輪架52經(jīng)由軸承42可旋轉(zhuǎn)地支撐到殼體40。自調(diào)整滾柱軸承56執(zhí)行作為行星軸承的角色，用于將行星齒輪58可旋轉(zhuǎn)地支撐到行星齒輪軸54，并且包括設(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所示。行星齒輪軸54裝配進(jìn)自調(diào)整滾柱軸承56的內(nèi)圈56A,自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B裝配進(jìn)行星齒輪58。例如，行星齒輪軸54以間隙配合的方式固定到自調(diào)整滾柱軸承56的內(nèi)圈56A,并且自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B以干涉配合的方式固定到行星齒輪58。在自調(diào)整滾柱軸承56中，外圈56B的軌跡的中心與軸承的中心一致，以執(zhí)行自調(diào)整特性。因此，自調(diào)整滾柱軸承56適合承受振動或沖擊負(fù)載，并且因此優(yōu)選用作風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的行星軸承，作用到葉片的風(fēng)力不斷地變化。當(dāng)被應(yīng)用到大尺寸的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)時，如圖3和5所示，可能使用彼此平行設(shè)置的多個自調(diào)整滾柱軸承56。在這種情況中，如圖5所示，優(yōu)選的是，提供相互保護(hù)距離的多個自調(diào)整滾柱軸承，還優(yōu)選地，在行星齒輪軸54上的相鄰的自調(diào)整滾柱軸承56之間設(shè)置進(jìn)油端口 54A，用于將潤滑油導(dǎo)入一對自調(diào)整滾柱軸承。因此，自調(diào)整滾柱軸承56可以保持在潤滑狀態(tài)。圖3和4中示出的行星齒輪58分別地經(jīng)由自調(diào)整滾柱軸承56支撐到行星齒輪軸54，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)置為被多個行星齒輪58圍繞。行星齒輪輸出軸64裝配進(jìn)中心齒輪62。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，行星齒輪軸54和支撐在行星齒輪軸54上的行星齒輪58圍繞中心齒輪62作為中心旋轉(zhuǎn)。同時，每個行星齒輪58通過作為行星軸承的每個自調(diào)整滾柱軸承56圍繞每個行星齒輪軸54作為中心旋轉(zhuǎn)。因此，從作為輸入軸的主軸12輸入的旋轉(zhuǎn)速度增加，并且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的每個齒的數(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，潤滑油儲存在油槽41中。當(dāng)每個行星齒輪通過旋轉(zhuǎn)向下移動時，經(jīng)由自調(diào)整滾柱軸承54支撐在行星齒輪軸54上的每個行星齒輪58浸在油槽41的潤滑油中。因此，自調(diào)整滾柱軸承56和行星齒輪58可以保持為潤滑狀態(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，并且增加行星齒輪輸出軸64的旋轉(zhuǎn)速度，并輸出至末級輸出軸16。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，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固定在末級輸出軸16上。第一旋轉(zhuǎn)軸80、第二旋轉(zhuǎn)軸82和末級輸出軸16分別地由第一軸承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。根據(jù)上述配置的齒輪箱14，從旋翼集線器側(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，并傳遞至末級輸出軸16。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)提出了他們的認(rèn)識，在具有上述結(jié)構(gòu)的齒輪箱14中，自調(diào)整滾柱軸承56的耐用時間由于具有上述結(jié)構(gòu)的齒輪箱14中的剝落(flaking)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)，軸承的耐用時間下降是由于負(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傳遞至自調(diào)整滾柱軸承56的力矩的變化引起的，由此自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B露出，并且因此作用在每排軸承56c上的負(fù)載變得相互不均衡，由此引起剝落。圖6為示出引起剝落的自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B的露出的截面圖。通過來自葉片8傳遞的負(fù)載和力矩，自調(diào)整滾柱軸承56趨向于在軸線方向朝外露出(附圖中箭頭表示的方向)。自調(diào)整滾柱軸承56的內(nèi)圈56A被齒輪架52阻止沿軸線方向朝外移動。另一方面，自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B不被阻止沿該方向移動，因此僅外圈56B露出。因此，負(fù)載集中在位于內(nèi)側(cè)的滾軸排56c上，在圖6中為右側(cè)排，因此出現(xiàn)自調(diào)整滾柱軸承56的剝落?？紤]到上述問題，在本實施方式中，如圖7所示，每個行星齒輪58以干涉配合方式固定至自調(diào)整滾柱軸承58的外圈56B，使得自調(diào)整滾柱軸承56的外圈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的端面之間的距離設(shè)置為滿足不等式d > O)。因此，行星齒輪58的端部通過干涉配合被變形以作為蓋子進(jìn)行工作，防止自調(diào)整滾柱軸承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，并且最終地可以抑制由剝落引起的自調(diào)整滾柱軸承56的耐用時間的下降。優(yōu)選的是，為了防止縮短行星軸承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盡可能地大。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，用于將潤滑油引入一對行星軸承56的進(jìn)油端口 54A可能會被阻塞。因此，優(yōu)選的是，將上述距離設(shè)置在Omm < d彡IOmm的范圍內(nèi)。在本發(fā)明中，將行星齒輪58固定至自調(diào)整滾柱軸承58的外圈56B的方向不限于特定的裝配，并且可以采用任何裝配方式，如熱套配合(shrinkfit)、冷配合或壓配合等。首先，考慮到自調(diào)整滾柱軸承56的損壞可以更有效地降低，優(yōu)選用熱套配合或冷卻配合作為行星齒輪58的裝配方式，因為熱套配合或冷配合能夠設(shè)置大的干涉量，從而以大的變形量使行星齒輪的端部變形，并且因此可以穩(wěn)定地防止自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B露出，并且還減少自調(diào)整滾柱軸承56的剝落。如上所述，根據(jù)該實施方式，行星齒輪58以干涉配合的方式固定到自調(diào)整滾柱軸承58的外圈56B中的每一個，使得自調(diào)整滾柱軸承56的每個行星齒輪56B的端面位于每個行星齒輪58的端面的內(nèi)側(cè)。因此，每個行星齒輪58的端部通過干涉配合而變形以用作蓋子，防止每個自調(diào)整滾柱軸承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，并且最終地可以降低自調(diào)整滾柱軸承56的剝落。已經(jīng)描述了上述實施方式，當(dāng)本發(fā)明不限于該實施方式，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以進(jìn)行合適的修改。例如，在實施方式中，行星齒輪58的端部通過干涉配合而變形，以便通過變形防 止自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B露出?？尚械氖窃谛行驱X輪的端部設(shè)置法蘭部，以防止外圈56B露出。圖8(a)為示出配備有法蘭部的行星齒輪58的截面圖，圖8(b)和8 (C)分別地為示出法蘭部的結(jié)構(gòu)的例子的放大視圖。應(yīng)當(dāng)注意到，與上述實施方式相同的元件采用與上述實施方式中使用的相同的附圖標(biāo)記。如圖8 (a)所示，用于防止自調(diào)整滾柱軸承56的外圈的露出的法蘭部90設(shè)置在自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B的端面和行星齒輪58的端面之間的位置中。根據(jù)這種配置，法蘭部90設(shè)置在行星齒輪58的內(nèi)表面中。因此，可以更確定地防止自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B露出，因此可以減少自調(diào)整滾柱軸承56的剝落。例如，可行的是采用作為法蘭部90的C-形扣環(huán)裝配到設(shè)置在行星齒輪58的內(nèi)表面上的溝槽92中，如圖8(b)所示，或者采用與設(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，如圖8(c)所示。在圖8(a)至圖8(c)中示出了法蘭部90的例子，法蘭部設(shè)置在自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B的端面和行星齒輪58的端面之間的位置中，并設(shè)置在行星齒輪58的內(nèi)表面中。然而，法蘭部90的位置不應(yīng)當(dāng)限于這種配置，只要法蘭部90設(shè)置在能夠防止外圈56B露出的位置。例如，法蘭部90可以通過諸如與螺絲固定在一起的任何方法組裝到行星齒輪58的端面。通過這樣做，即使自調(diào)整滾柱軸承的端面56B與行星齒輪58的端面一致，法蘭部也可以固定至行星齒輪58的端面，從而防止外圈56B露出。[實施例]如下文示出的那樣，通過測量自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B的露出量的與時間相關(guān)的變化，上述實施方式中的齒輪箱14的耐久性已經(jīng)由本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了評估。[實施例I]圖3的齒輪箱14以下述方式組裝，即，自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B的端面定位在行星齒輪58的端面內(nèi)部IOmm(即，在圖7中d = IOmm)。行星齒輪58抵靠在外圈56B上的干涉配合在干涉量等于P6(0. 012至O. 079)的情況下執(zhí)行。等于具有I. 18kNm的平均值的力矩的負(fù)載從主軸(輸入軸)12輸入至如上組裝的齒輪箱14。然后，在過去預(yù)定時間周期之后，測量自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B的露出量。[比較例I]組裝條件和輸入負(fù)載與上述實施例I 一樣，除了自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B的端面和行星齒輪58的端面位于相同的位置處(即，在圖7中d = O)。然后，在過去預(yù)定時間周期之后，測量自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B的露出量。[耐久性的評估]圖9為示出實施例I和實施例2的測試結(jié)果的圖表。同時，發(fā)明人通過他們的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，自調(diào)整滾柱軸承56的剝落在外圈56B的露出量達(dá)到約400 μ m時出現(xiàn)。
根據(jù)實施例I和比較例I的擬合曲線，實施例I的外圈56B的露出量達(dá)到約400 μ m的時間周期(Te)估計約為比較例的時間周期(Tc)的109倍。而在一般的實際產(chǎn)品中，驗收標(biāo)準(zhǔn)為I. 3 X IO5 (hr)，實施例I (Te)滿足該標(biāo)準(zhǔn)然，然而，比較例I不滿足該標(biāo)準(zhǔn)。如上所述，在本實施方式的齒輪箱14中，每個行星齒輪58以干涉配合的方式固定到自調(diào)整滾柱軸承58的外圈56B中的每一個上，使得自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B的端面定位在每個行星齒輪58的端面的內(nèi)側(cè)，由此防止自調(diào)整滾柱軸承56的外圈56B露出，并最終能夠抑制由剝落引起的自調(diào)整滾柱軸承56的耐用時間的下降。
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)，以使所述行星齒輪軸旋轉(zhuǎn)； 自調(diào)整滾柱軸承，分別地安裝在所述齒輪架的所述齒輪軸上，每個自調(diào)整滾柱軸承包括設(shè)置在內(nèi)圈和外圈之間的多排滾柱； 多個行星齒輪，分別地經(jīng)由所述自調(diào)整滾柱軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐到所述行星齒輪軸； 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；和 中心齒輪，設(shè)置為被所述行星齒輪圍繞并與所述行星齒輪嚙合， 其中，所述行星齒輪分別地以干涉配合的方式固定到所述自調(diào)整軸承的每個外圈，使得所述自調(diào)整軸承的每個外圈的端面定位在每個行星齒輪的端面的內(nèi)側(cè)。
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，所述行星齒輪分別地以熱套配合或冷配合的方式固定到所述自調(diào)整滾柱軸承的每個外圈。
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，每個行星齒輪由設(shè)置為相互保持距離的一對自調(diào)整滾柱軸承支撐到所述行星齒輪軸，并且 其中，所述行星齒輪軸包括進(jìn)油端口，該進(jìn)油端口設(shè)置在該對自調(diào)整滾柱軸承之間的位置中，從而將潤滑油弓I入該對自調(diào)整滾柱軸承。
4.一種用于風(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)，以使所述行星齒輪軸旋轉(zhuǎn)； 自調(diào)整滾柱軸承，分別地安裝在所述齒輪架的所述齒輪軸上，每個自調(diào)整滾柱軸承包括設(shè)置在內(nèi)圈和外圈之間的多排滾柱； 多個行星齒輪，分別地經(jīng)由所述自調(diào)整滾柱軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐到所述行星齒輪軸； 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；和 中心齒輪，設(shè)置為被所述行星齒輪圍繞并與所述行星齒輪嚙合， 其中，每個行星齒輪包括設(shè)置為防止所述自調(diào)整滾柱軸承的所述外圈露出的法蘭部。
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，所述法蘭部為裝配在設(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)。
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，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。
7.一種風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī),包括 轉(zhuǎn)子頭，配備有葉片； 主軸，連接至所述轉(zhuǎn)子頭，并與轉(zhuǎn)子頭一起旋轉(zhuǎn)； 根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的齒輪箱，用于增加旋轉(zhuǎn)速度，以將從所述主軸輸入的旋轉(zhuǎn)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
本發(fā)明提供一種用于風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的齒輪箱，即使自調(diào)整滾柱軸承用作行星軸承，該齒輪箱也能降低由剝落引起的損壞，并提供了一種風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。齒輪箱(14)包括殼體(40)；齒輪架(52)；支撐到齒輪架(52)的多個行星齒輪軸(54)；分別地保持在行星齒輪軸(54)上的自調(diào)整滾柱軸承(56)；分別地經(jīng)由自調(diào)整滾柱軸承(56)支撐到行星齒輪軸(54)的行星齒輪(58)；以及與行星齒輪(58)嚙合的環(huán)形齒輪(60)和中心齒輪(62)。行星齒輪(58)分別地以干涉配合的方式固定到自調(diào)整軸承(56)的外圈(56B)，使得自調(diào)整軸承(56)的外圈(56B)的端面定位在每個行星齒輪(58)的端面的內(nèi)側(cè)。
文檔編號F03D11/02GK102762857SQ20108000072
公開日2012年10月31日 申請日期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 申請人:三菱重工業(yè)株式會社