專(zhuān)利名稱(chēng)：風(fēng)電恒制動(dòng)擺線變槳齒輪箱的制作方法
風(fēng)電恒制動(dòng)擺線變槳齒輪箱技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)電變槳減速技術(shù)領(lǐng)域，是“風(fēng)力發(fā)電三片擺線單級(jí)變槳減速器”(201010174471.6)改進(jìn)發(fā)明，一種風(fēng)電恒制動(dòng)擺線變槳齒輪箱。背景技術(shù)：
七十米高空的變槳齒輪箱必需高過(guò)載力、高可靠性及制動(dòng)極為可靠?！讹L(fēng)力發(fā)電及風(fēng)電齒輪箱概述》指出“有的風(fēng)場(chǎng)齒輪箱損壞率高達(dá)40-50%，這是因?yàn)樵陬l繁受到風(fēng)載變化沖擊情況下，微動(dòng)磨損造成齒輪早期點(diǎn)蝕超過(guò)設(shè)計(jì)預(yù)期。”背景技術(shù)主要為三級(jí)行星結(jié)構(gòu)①南京高速齒輪公司“風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳齒輪箱”(ZL200410064931)；②重慶齒輪箱公司“風(fēng)力發(fā)電變槳減速齒輪箱”(200720188097)；③天津減速機(jī)公司“用于風(fēng)力發(fā)電的變槳齒輪減速機(jī)”(200720125070)；④杭州前進(jìn)風(fēng)電公司“風(fēng)力發(fā)電變槳減速齒輪箱”(200920116858)；⑤泰隆集團(tuán)“風(fēng)力發(fā)電變槳減速裝置”(200910034380)。存在問(wèn)題(I)現(xiàn)有齒輪箱安全系數(shù)較低，如BJJSQ1500A型第三級(jí)行星輪SH =1. 21、SF =1.37，因而承受疲勞載荷時(shí)造成早期點(diǎn)蝕。此外滾齒、熱處理及磨齒應(yīng)力集中點(diǎn)齒根處易出現(xiàn)微細(xì)裂紋，因而不具高可靠性；(2)三只行星輪，過(guò)載能力不高；(3)軸向尺寸長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格高；(4)需配電磁制動(dòng)器， 制動(dòng)可靠性是變槳齒輪箱的一個(gè)非常重要指標(biāo)，電磁式制動(dòng)可靠性較差，特別是制動(dòng)力矩不能隨阻力矩的增加而自動(dòng)增大；此外還有“風(fēng)力發(fā)電三片擺線單級(jí)變槳減速器”(201010174471. 6)，其主要缺點(diǎn)是(I)三擺線輪相位差120°無(wú)法實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡而不能用于輸入轉(zhuǎn)速高于1700rpm變槳減速器；(2)圓柱滾子偏心軸承徑向間隙大，擺線輪平動(dòng)時(shí)產(chǎn)生咔噠、咔噠微小振動(dòng)，因而不適用于輸入高于1700rpm場(chǎng)合而不適用于變槳減速器；(3)銷(xiāo)孔磨床靜平衡調(diào)整很麻煩，銷(xiāo)孔磨削精度關(guān)系傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音和使用壽命；(4)需配電磁制動(dòng)器，制動(dòng)可靠性是變槳齒輪箱的一個(gè)非常重要指標(biāo)，電磁式制動(dòng)可靠性較差，特別是制動(dòng)力矩不能隨阻力矩的增加而自動(dòng)增大；
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是“風(fēng)力發(fā)電三片擺線單級(jí)變槳減速器”改進(jìn)，轉(zhuǎn)用了其中帶均載環(huán)W輸出機(jī)構(gòu)及半埋齒結(jié)構(gòu)，采用了雙組鋼球V型槽裝置，目的提供一種高可靠性、過(guò)載力大、制動(dòng)力矩隨阻力矩增加而自動(dòng)增大的風(fēng)電恒制動(dòng)擺線變槳齒輪箱。本發(fā)明技術(shù)方案如下(A)三片擺線輪中，中間輪厚度為兩側(cè)等厚輪兩倍，二者相位錯(cuò)開(kāi)180°，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡；(B)采用背對(duì)背圓錐滾子偏心軸承，徑向間隙調(diào)到近于零，消除了擺線輪平動(dòng)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)；樣機(jī)測(cè)試證實(shí)，采用了技術(shù)方案(A)與(B)后，輸入3000rpm時(shí)運(yùn)行正常。(C)采用擺線輪圈磨齒后與鑄鐵輪輻精加工件組裝結(jié)構(gòu)，其中鑄鐵輪輻均布銷(xiāo)孔可在立式加工中心采用精鏜而獲得足夠高精度，加工效率極高。銷(xiāo)孔中滑配耐磨圈提高使用壽命。傳統(tǒng)擺線輪均布銷(xiāo)孔必需在銷(xiāo)孔專(zhuān)用磨床上磨削，由于此時(shí)擺線輪處于大偏心位置，而銷(xiāo)孔又小必需調(diào)整到很高的靜平衡才能獲得設(shè)計(jì)要求，加工效率極低，且需配置各種規(guī)格的銷(xiāo)孔專(zhuān)用磨床；(D)本發(fā)明采用了雙組鋼球V型槽裝置、摩擦副與彈簧組合的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，其中雙組鋼球V型槽裝置是根據(jù)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器中鋼球V型槽自動(dòng)加壓裝置改進(jìn)的(見(jiàn)于阮忠唐《機(jī)械無(wú)級(jí)變速器》90頁(yè)):第一組由主動(dòng)V型槽盤(pán)、中間盤(pán)一側(cè)從動(dòng)V型槽盤(pán)及居于二盤(pán)V型槽面中間的鋼球組成，其中中間盤(pán)與錐盤(pán)聯(lián)接；第二組由中間盤(pán)另一側(cè)主動(dòng)V型槽盤(pán)、第二從動(dòng)V型槽盤(pán)及居于二盤(pán)V型槽面中間的鋼球組成，鋼球均布在保持架上。工作原理通電時(shí)，第一組主動(dòng)V型槽面對(duì)鋼球產(chǎn)生正壓力，其軸向分力推動(dòng)中間盤(pán)從動(dòng)V型槽盤(pán)使摩擦副分離，制動(dòng)力矩消失，其周向分力驅(qū)動(dòng)與第二組從動(dòng)V型槽盤(pán)聯(lián)接的輸出軸作功；斷電時(shí)，輸入軸仃止，阻力矩使第二從動(dòng)V型槽面對(duì)鋼球產(chǎn)生正壓力，其軸向分力使摩擦副壓緊，制動(dòng)力矩要多大有多大。有益效果比照發(fā)明專(zhuān)利“風(fēng)力發(fā)電機(jī)變槳齒輪箱”(ZL200410064931.4)其創(chuàng)造性體現(xiàn)在(1)制動(dòng)可靠制動(dòng)力矩隨阻力矩增加而自動(dòng)增大；(2)擺線輪齒及半埋針?shù)N不會(huì)斷，因而比僅有三只行星輪NGW傳動(dòng)承載能力大；(3)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)三片輪的慣性力和慣性力矩理論上完全平衡；(4)單級(jí)減速比高達(dá)143，重量輕、軸向尺寸短及制造成本低45-55%。每一風(fēng)場(chǎng)變槳齒輪箱價(jià)值(99X4萬(wàn)/臺(tái))396萬(wàn)元，因而可節(jié)省200萬(wàn)元，用此200萬(wàn)的利息足以支付風(fēng)場(chǎng)4-5名員工工資。據(jù)中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)公布，2010年新增風(fēng)電裝機(jī)容量為189GW，相當(dāng)于380個(gè)(33X1.5MW)風(fēng)場(chǎng)，變槳齒輪箱價(jià)值15個(gè)億，因而可節(jié)省7. 5個(gè)億，相當(dāng)于中國(guó)三大風(fēng)電齒輪公司利潤(rùn)總和。
圖1.本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意2.與3.分別為鋼球與V型槽面在斷電(制動(dòng))與通電(作功)時(shí)受力原理圖具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明詳加描述參照?qǐng)D1. 一種風(fēng)電恒制動(dòng)擺線變槳齒輪箱，包括擺線傳動(dòng)件與制動(dòng)件，所述擺線傳動(dòng)件包括機(jī)座(I)、第二輸入軸(4)、擺線輪組件、偏心軸承、針齒殼(22)、針?shù)N(27)、中機(jī)座(19)及銷(xiāo)軸式輸出機(jī)構(gòu)，所述銷(xiāo)軸式輸出機(jī)構(gòu)包括輸出軸(3)、柱銷(xiāo)(16)、柱套(8、13)及均載環(huán)(11、17)，所述輸出軸(3)用軸承(2)支承在機(jī)座⑴內(nèi)孔，所述機(jī)座(I)、針齒殼
(22)及中機(jī)座(19)順次聯(lián)接一體，所述第二輸入軸(4)兩側(cè)用軸承(23、24)分別支承在輸出軸⑶與中機(jī)座(19)內(nèi)孔，所述第一均載環(huán)(11)置于擺線輪之間，第二均載環(huán)(17)裝在柱銷(xiāo)(16)端部并用軸承(18)支承在中機(jī)座(19)內(nèi)側(cè)凸緣外圓上，柱銷(xiāo)為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，提高了柱銷(xiāo)的彎曲能力，其特征在于(1)所述擺線組件為擺線輪圈(10、21)用騎縫銷(xiāo)分別聯(lián)接鑄鐵輪輻(7、20)的組裝件，鑄鐵輪輻均布銷(xiāo)孔可在立式加工中心采用精鏜較傳統(tǒng)銷(xiāo)孔在專(zhuān)用磨床上磨削精度高、加工效率更高，所述中間擺線輪圈(21)厚度為兩側(cè)等厚擺線輪圈(10)兩倍，中間擺線輪圈
(21)與兩側(cè)擺線輪圈(10)相位差180°，能實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡因而可較大程度上提高輸入轉(zhuǎn)速，所述鑄鐵輪輻(7、20)上均布的銷(xiāo)孔中分別滑配耐磨圈(9、14)，如擺線中的外協(xié)件高硬度柱套、粉末冶金軸承等等，理論計(jì)算結(jié)果表明，由于耐磨圈與銷(xiāo)孔的當(dāng)量半徑很小，而使耐磨圈與銷(xiāo)孔的之間的接觸應(yīng)力僅為許用接觸應(yīng)力的二十分之一，故而低硬度銷(xiāo)孔不會(huì)過(guò)早磨損，所述鑄鐵輪輻材質(zhì)為球墨鑄鐵或高強(qiáng)度灰口鑄鐵，這是因?yàn)榍蚰T鐵或灰口鑄鐵具有良好的機(jī)加工工藝性能、吸振、低噪音及鑄造性能好；(II)所述裝在第二輸入軸⑷上偏心軸承中，圓錐滾子軸承(6、15)內(nèi)孔分別緊配偏心套(5、12)，所述的圓錐滾子軸承是兩只背靠背的軸承組，裝配時(shí)將徑向間隙控制到近
于零；(III)所述針?shù)N(27)半埋在針齒殼(22)中，稱(chēng)為半埋齒結(jié)構(gòu)(見(jiàn)于朱孝錄《齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》828頁(yè))，使針?shù)N能承受很高彎曲力；(IV)所述制動(dòng)件中，第一輸入軸(29)用軸承支承在前機(jī)座(28)內(nèi)孔，前機(jī)座(28)與中機(jī)座(19)聯(lián)接，其內(nèi)腔裝置雙組V型槽盤(pán)機(jī)構(gòu)、摩擦副及復(fù)位彈簧(26)，其中(IV-1)所述摩擦副包括內(nèi)錐體(32)與錐盤(pán)(31)，其中內(nèi)錐體(32)聯(lián)接在前機(jī)座
(28)內(nèi)孔，錐盤(pán)(31)與雙組V型槽盤(pán)機(jī)構(gòu)的中間盤(pán)(33)聯(lián)接；(IV-2)所述雙組V型槽盤(pán)機(jī)構(gòu)中，第一組主動(dòng)V型槽盤(pán)(30)聯(lián)接在第一輸入軸
(29)上，中間盤(pán)(33)—側(cè)為第一從動(dòng)V型槽盤(pán)、置于二 V型槽之間有鋼球(34)，第二組的從動(dòng)V型槽盤(pán)(35)與第二輸入軸(4)的外花鍵軸伸端(4-1)滑動(dòng)聯(lián)接，中間盤(pán)(33)另一側(cè)為第二(組)主動(dòng)V型槽盤(pán)、置于二 V型槽之間有鋼球(34)，均布在保持架上的鋼球數(shù)與V型槽數(shù)相等；(IV-3)所述復(fù)位彈簧(26) —端靠緊杯型彈簧座(25)內(nèi)底，另一端靠緊第二(組)從動(dòng)V型槽盤(pán)(35)端面，復(fù)位彈簧(26)使錐盤(pán)(31)與內(nèi)錐體(32)摩擦副壓緊，所述杯型彈簧座(25)外端面靠緊第二輸入軸(4)軸肩上，所述杯型彈簧座(25)開(kāi)口端與第二(組)從動(dòng)V型槽盤(pán)(35)間隙為X。工作原理通電時(shí)，第一組主動(dòng)V型槽面對(duì)鋼球產(chǎn)生正壓力，其軸向分力推動(dòng)中間盤(pán)從動(dòng)V型槽盤(pán)使摩擦副分離，制動(dòng)力矩消失，其周向分力驅(qū)動(dòng)與第二組從動(dòng)V型槽盤(pán)聯(lián)接的輸出軸作功；斷電時(shí)，輸入軸仃止，阻力矩使第二從動(dòng)V型槽面對(duì)鋼球產(chǎn)生正壓力，其軸向分力使摩擦副壓緊，制動(dòng)力矩要多大有多大，大到摩擦副壓潰為止，保證一直處于高可靠的制動(dòng)狀態(tài)。
權(quán)利要求
1. 一種風(fēng)電恒制動(dòng)擺線變槳齒輪箱，包括擺線傳動(dòng)件與制動(dòng)件，所述擺線傳動(dòng)件包括機(jī)座(I)、第二輸入軸(4)、擺線輪組件、偏心軸承、針齒殼(22)、針?shù)N(27)、中機(jī)座(19)及銷(xiāo)軸式輸出機(jī)構(gòu)，所述銷(xiāo)軸式輸出機(jī)構(gòu)包括輸出軸(3)、柱銷(xiāo)(16)、柱套(8、13)及均載環(huán)(11、17)，所述輸出軸(3)用軸承⑵支承在機(jī)座⑴內(nèi)孔，所述機(jī)座(I)、針齒殼(22)及中機(jī)座(19)順次聯(lián)接一體，所述第二輸入軸(4)兩側(cè)用軸承(23、24)分別支承在輸出軸(3)與中機(jī)座(19)內(nèi)孔，所述第一均載環(huán)(11)置于擺線輪之間，第二均載環(huán)(17)裝在柱銷(xiāo)(16)端部并用軸承(18)支承在中機(jī)座(19)內(nèi)側(cè)凸緣外圓上，柱銷(xiāo)為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，其特征在于 (I)所述擺線組件為擺線輪圈(10、21)用騎縫銷(xiāo)分別聯(lián)接鑄鐵輪輻(7、20)的組裝件，所述中間擺線輪圈(21)厚度為兩側(cè)等厚擺線輪圈(10)兩倍，中間擺線輪圈(21)與兩側(cè)擺線輪圈(10)相位差180°，所述鑄鐵輪輻(7、20)上均布的銷(xiāo)孔中分別滑配耐磨圈(9、14)； (II)所述裝在第二輸入軸(4)上偏心軸承中，圓錐滾子軸承出、15)內(nèi)孔分別緊配偏心套(5、12)，所述的圓錐滾子軸承是兩只背靠背的軸承組； (III)所述針?shù)N(27)半埋在針齒殼(22)中； (IV)所述制動(dòng)件中，第一輸入軸(29)用軸承支承在前機(jī)座(28)內(nèi)孔，前機(jī)座(28)與中機(jī)座(19)聯(lián)接，其內(nèi)腔裝置雙組V型槽盤(pán)機(jī)構(gòu)、摩擦副及復(fù)位彈簧(26)，其中 (IV-1)所述摩擦副包括內(nèi)錐體(32)與錐盤(pán)(31)，其中內(nèi)錐體(32)聯(lián)接在前機(jī)座(28)內(nèi)孔，錐盤(pán)(31)與雙組V型槽盤(pán)機(jī)構(gòu)的中間盤(pán)(33)聯(lián)接； (IV-2)所述雙組V型槽盤(pán)機(jī)構(gòu)中，第一組主動(dòng)V型槽盤(pán)(30)聯(lián)接在第一輸入軸(29)上，中間盤(pán)(33) —側(cè)為第一從動(dòng)V型槽盤(pán)、置于二 V型槽之間有鋼球(34)，第二組的從動(dòng)V型槽盤(pán)(35)與第二輸入軸(4)的外花鍵軸伸端(4-1)滑動(dòng)聯(lián)接，中間盤(pán)(33)另一側(cè)為第二(組)主動(dòng)V型槽盤(pán)、置于二 V型槽之間有鋼球(34)，均布在保持架上的鋼球數(shù)與V型槽數(shù)相等； (IV-3)所述復(fù)位彈簧(26) —端靠緊杯型彈簧座(25)內(nèi)底，另一端靠緊第二(組)從動(dòng)V型槽盤(pán)(35)端面，復(fù)位彈簧(26)使錐盤(pán)(31)與內(nèi)錐體(32)摩擦副壓緊，所述杯型彈簧座(25)外端面靠緊第二輸入軸(4)軸肩上，所述杯型彈簧座(25)開(kāi)口端與第二(組)從動(dòng)V型槽盤(pán)(35)間隙為X。
全文摘要
本發(fā)明涉及風(fēng)電變槳減速技術(shù)領(lǐng)域，一種風(fēng)電恒制動(dòng)內(nèi)擺線變槳齒輪箱，包括行星、擺線及制動(dòng)三部件。其特征在于擺線為輪圈與輪輻組裝件，中間輪厚為兩側(cè)兩倍，相位差180°，偏心軸承包括圓錐軸承與偏心套，制動(dòng)件包括雙組V型槽盤(pán)機(jī)構(gòu)、摩擦副及復(fù)位彈簧。摩擦副中錐盤(pán)與中間盤(pán)聯(lián)接，第一主動(dòng)V型槽盤(pán)聯(lián)接在轉(zhuǎn)子軸上，與中間盤(pán)一側(cè)從動(dòng)V型槽盤(pán)之間有鋼球，第二從動(dòng)V型槽盤(pán)與輸出軸花鍵聯(lián)接，與中間盤(pán)另一側(cè)主動(dòng)V型槽盤(pán)之間有鋼球，復(fù)位彈簧使摩擦副壓緊。有益效果制動(dòng)力矩隨阻力矩增加而自動(dòng)增大，單級(jí)減速比143，重量輕、軸向尺寸短，擺線輪齒不會(huì)斷，比三只行星輪NGW傳動(dòng)承載力大，制造成本低45-55％。
文檔編號(hào)F03D11/02GK103032278SQ20111031472
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月1日
發(fā)明者吳聲震 申請(qǐng)人:吳小杰