專利名稱：具有負重板的行星級的行星架的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種行星級的行星架，該行星架具有負重板，行星輪 能安裝在該負重板的兩側。
更具體但不專門地，本發(fā)明涉及一種用于風輪機的上述類型的行 星架。
背景技術：
公知的是在風輪機的技術中，具有一種構造越來越大的風輪機的 趨勢。
由此，作出了許多嘗試來減小風輪機的重量，因為重量越小，結 構上的力和張力就越小，因此運行成本明顯降低。
在最新形式的風輪機中，很多努力放在集成所有的風輪機部件中， 從而獲得更緊湊的設計。
例如，在以前的設計中，風輪機的轉子輪轂通過軸承完全獨立地 支撐在機架中。在這種情形下，轉子輪轂被連接到完全獨立的齒輪箱 的輸入軸，在該齒輪箱中，轉子輪轂的緩慢旋轉轉換成齒輪箱的輸出 軸處的快速旋轉，該輸出軸通常連接到發(fā)電機。
由于轉子葉片的重量和尺寸，在轉子葉片的旋轉期間，轉子輪轂 經(jīng)常不完全保持在中心，從而轉子輪轂經(jīng)受一些小的偏移。
如果轉子輪轂和齒輪箱的輸入軸彼此剛性連接，則這些偏移將導致對齒輪箱的損壞。
這就是以前設計中的連接通常是相對柔軟類型的原因。
在目前已知的更集成的設計中，轉子輪轂直接連接到齒輪箱的輸 入軸，并且齒輪箱的軸承實際上支承轉子輪轂或者在相反的情形中， 轉子輪轂的軸承支撐齒輪箱的輸入軸。
然而，因為在這些設計中轉子輪轂和齒輪箱的輸入軸必須彼此剛 性地連接，所以這些已知設計的缺點在于轉子輪轂上的力以及所伴隨 的變形對齒輪箱具有直接影響。
解決這些變形的已知方案是在行星架上使用負重板。
這種負重板設有軸，由此在負重板的兩側上，行星輪能通過一對 軸承安裝在每個軸上。
公知的是在不明顯地影響齒輪嚙合的情況下，這種在行星架上具 有負重板的行星齒輪級允許行星架上的例如由于上述變形的少許不對 準。
然而，這種具有負重板的行星架的構造在技術上是相當程度的挑戰(zhàn)。
特別地，保持支撐行星輪的軸的負重板與行星架的連接是重要的 并且很難實現(xiàn)。
經(jīng)常此連接通過將負重板栓接在行星架上來實現(xiàn)。
這些已知的具有栓接負重板的行星架的缺點在于負重板在行星架上的組裝是復雜、耗時的并且需要許多高強度材料，這使該方案相當
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此外，負重板與行星架之間的螺栓連接在長時期的性能是未知的。
總是具有在一定量的時間之后螺栓變松的風險，從而需要對連接 進行定期維護或檢查。
這些微小移動能導致對部件的損壞。例如在特定情形中，它能導 致部件的典型氧化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于一種具有負重板的行星架，例如一種在風輪機 中使用的行星架，該行星架不表現(xiàn)上述和其它缺點中的一個或多個。
為此目的，本發(fā)明涉及一種行星級的行星架，該行星架具有負重 板，行星輪能安裝在負重板的兩側，由此將行星架與其負重板制造為 一個整體件。
根據(jù)本發(fā)明的這種行星架的優(yōu)點在于不需要任何的螺栓、焊接或 任意裝置來將負重板連接到實際的行星架，因為行星架和負重板形成 一個工件。
根據(jù)本發(fā)明的這種行星架的另一優(yōu)點在于負重板與實際行星架之 間的連接比在已知的具有分離的負重板的行星架的模型中更堅硬。
因此，利用根據(jù)本發(fā)明的行星架，避免了上述與在負重板和行星 架之間使用例如螺栓連接相關的風險。
根據(jù)本發(fā)明的行星架的又一優(yōu)點在于無需將負重板組裝在行星架
5上，從而其中使用行星架的行星齒輪級的生產(chǎn)更快速且相關成本更低。 按照根據(jù)本發(fā)明的行星架的優(yōu)選實施例，行星架被鑄造。
根據(jù)此實施例的行星架的優(yōu)點在于 一旦制成用于鑄造的模具， 能快速地并且在不在車間中進一步加工的情況下生產(chǎn)很大量的這種與 其負重板制作為整體件的行星架。
鑄造的另一優(yōu)點在于它是相對廉價的處理。


為了更好地顯示本發(fā)明的特征，在下文中，作為沒有任何限制特 性的示例，參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的行星架的實施例的一些優(yōu)選 形式，其中
圖1示意性示出了配備有齒輪單元的風輪機，該齒輪單元包括根 據(jù)本發(fā)明的具有行星架的行星級；
圖2在橫截面中并以較大的比例示出了由圖1中的F2指示的齒輪 單元的部分；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的并由圖2中的F3指示的行星架的透視 圖；以及
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明在行星架的處理步驟期間溫度隨時間的進 展的典型曲線。
具體實施例方式
圖1中所示的典型風輪機1由靜支撐結構2構成，短艙3可旋轉 地安裝在該靜支撐結構2上，這允許調節(jié)風輪機1對于風向的位置。
具有轉子輪轂5和轉子葉片6的轉子4設置在在短艙3中，由此 轉子輪轂5通過齒輪單元8連接到發(fā)電機組7。如圖2中更詳細示出的，在此實施例中，齒輪單元8設有行星齒 輪級9。
此行星齒輪級9的輸入軸10連接到轉子輪轂5，在此情形中，輸 入軸IO通過行星齒輪級9的行星架11示出，而輸出軸12直接或間接 地通過齒輪單元8的其它部件連接到發(fā)電機組7(圖中未示出)。
行星齒輪級9安裝在連接到短艙3(未示出)的機架結構13中。
環(huán)形輪14例如通過螺栓或任意的連接裝置剛性地連接到機架結 構13。
行星架11相對于機架結構13或短艙3以可旋轉的方式支撐。
通常，這通過支撐轉子輪轂5的主軸承或一組軸承來實現(xiàn)，此輪 轂5連接到行星架11。
此外，行星架11設有根據(jù)本領域的技術狀態(tài)已經(jīng)公知的特定特征 件，即負重板15。此負重板15又為多個行星軸16提供支撐。
因此，行星軸16從負重板15的兩側17和18延伸，從而一對行 星輪19和20能安裝在每個行星軸16上，每對的行星輪20和21位于 負重板15的相對側，分別在側17和側18。
每個行星輪19和20通過行星輪軸承21支撐在行星軸16上。
此外，輸出軸12設有太陽輪22，該太陽輪22通過與行星輪19 和20相互作用來保持輸出軸12集中在行星級9的中心。
通常，輸出軸12連接到第二行星級或第二平行級(未示出)，由此第二行星級設有軸承，所述軸承相對于機架13以可旋轉的方式支撐輸 出軸12。
公知的是在如同圖2的情形中，通過行星輪21和22 —方面與靜 環(huán)形輪14以及另一方面與太陽輪22之間的相互作用，將行星架11在 輸入軸10處相對緩慢的旋轉轉換成太陽輪22在輸出軸12處相對快速 的旋轉。
在風輪機1的情形中，這意味著由風引起的轉子4的緩慢旋轉被 轉換成輸出軸12處的旋轉，該旋轉足夠快從而能使發(fā)電機7恰當?shù)匕l(fā) 揮作用。
還公知的是利用圖2的構造，通過將負重板15連接到行星架11 并且在轉向架15的兩側17和18上設置行星輪18和19，能吸收由轉 子4的重量和/或轉子4上的動載荷引起的齒輪單元8中的一定量的變 形。
然而，如在引言中所提及的，在已知的具有負重板的行星架中， 實際的行星架11與負重板15之間的連接經(jīng)常通過將部件栓接在一起 來實現(xiàn)，使得組裝是耗時且昂貴的。
此外，不知道此螺栓連接在長時期的表現(xiàn)將會如何，由此總是存 在某些螺栓將松開的風險。
另一風險在于在負載下總是存在于栓接部件之間的微小的相對移 動將導致部件的氧化。
然而，根據(jù)本發(fā)明，將行星架11與其負重板15制作為一個整體件。明顯的是利用根據(jù)本發(fā)明的這種具有集成負重板15的行星架11 比利用己知類型的具有負重板的行星架獲得更加剛硬的結構，由此避 免上述的負重板與行星架之間的連接松開以及由彼此微小的相對移動 導致的這些部件氧化的風險。
此外，明顯的是在根據(jù)本發(fā)明的行星架11和負重板15的情形中， 不再需要組裝，從而節(jié)省了時間和金錢。
圖3以透視圖示出了圖2的行星架11，其中能清楚地看到根據(jù)本 發(fā)明，行星架11和負重板15形成為一個整體件。
行星軸16能安裝在負重板15中的孔23中。
負重板15和行星架11通過作為整體件的組成部分的橫梁26連接。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，將行星架11與其負重板15鑄造為一 個整體件。
本發(fā)明的此實施例的優(yōu)點在于生產(chǎn)非常簡單。實際上， 一旦制造 了模具，就能非常快速、容易和較廉價地制造很多工件。
按照根據(jù)本發(fā)明的行星架11的又一更優(yōu)選的實施例，行星架11 及其負重板15由球墨鑄鐵也稱為球狀石墨鑄鐵制成。
典型的鑄鐵相當脆。這是由鑄鐵中碳的高含量導致的。當鑄件固 化時，此碳的一些沉淀為石墨片，該石墨片增加了裂縫的形成。
在球墨鑄鐵中，添加所謂的"球化劑"，如鎂或鈰。這些"球化劑" 導致碳沉淀為石墨球而不是石墨片，從而阻礙了裂縫的形成并且金屬 更有韌性。使用球墨鑄鐵的優(yōu)點在于獲得更堅固的整體件，該整體件具有良 好的韌性和耐磨性以及與其強度相比的相當有限的重量。
為了更進一步增強行星架11和集成的負重板15的性能，根據(jù)本 發(fā)明，還優(yōu)選使用奧貝球鐵，也稱為ADI。
奧貝球鐵通過鑄造為正常的球墨鑄鐵而獲得，由此它隨后經(jīng)受等 溫淬火過程，該等溫淬火過程顯著地改進了它的機械性能，如抗拉強 度、屈服強度、疲勞強度、沖擊阻力、硬度等。
圖4顯示了在鑄造后的等溫淬火過程期間所發(fā)生情形的典型曲線。
因此，鑄造金屬首先快速達到大約900到95(TC的溫度。在此溫 度下，獲得鐵和碳的穩(wěn)定固溶體，即所謂的7相鐵或奧氏體。
然后在幾小時之后將金屬突然冷卻(淬火)到220與45(TC之間的溫 度，此時開始等溫過程，在該等溫過程期間，消除材料內(nèi)的殘余應力 并允許少許重結晶，從而在損失最小強度的情況下提高韌性。
按照根據(jù)本發(fā)明的行星架的最優(yōu)選實施例，行星架11由具有最小 1000MPa抗拉強度的奧貝球鐵制成，根據(jù)Ferrocast ADI標準也稱為 F-ADI 1000或者根據(jù)歐洲標準DIN EN 15 64稱為EN-GJS-1000-5。
明顯的是通過將行星架11和負重板15鑄造為一個整體件并隨后 經(jīng)過等溫淬火過程以便得到具有l(wèi)OOOMPa抗拉強度的奧貝球鐵，根據(jù) 本發(fā)明的這種行星架11在行星架11與負重板之間具有非常剛硬的連 接，該連接仍是足夠柔韌的以便防止它在相當大的沖擊下發(fā)生故障。
10本發(fā)明決不限于上文所述和附圖中所示的實施例，而是在不偏離 本發(fā)明的范圍的情況下，這種行星架11可以不同的形狀、材料和尺寸 實現(xiàn)。
權利要求
1. 一種行星級(9)的行星架(11)，所述行星架(11)具有負重板(15)，行星輪(19、20)能安裝在所述負重板的兩側(17、18)，其特征在于將所述行星架(11)與其負重板(15)制作為一個整體件。
2. 根據(jù)權利要求1所述的行星架(ll)，其特征在于所述行星架 是鑄造的。
3. 根據(jù)權利要求2所述的行星架(11),其特征在于所述行星架 由球墨鑄鐵也稱為球狀石墨鑄鐵制成。
4. 根據(jù)權利要求3所述的行星架(11)，其特征在于所述行星架由奧貝球鐵也稱為ADI制成。
5. 根據(jù)權利要求4所述的行星架(11)，其特征在于所述行星架由具有最小1000Mpa的抗拉強度的奧貝球鐵制成，所述奧貝球鐵根據(jù) Ferrocast ADI標準也稱為F-ADI 1000，或者根據(jù)歐洲標準 DIN EN 15 64稱為EN-GJS-1000-5。
6. 根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的行星架(ll)，其特征在于所述行星架應用于風輪機(1)的齒輪單元(8)中。
全文摘要
具有負重板的行星級的行星架，行星輪能安裝在該負重板的兩側，其特征在于將行星架與其負重板制作為一個整體件。該行星架不需要任何的螺栓、焊接或任意裝置來將負重板連接到實際的行星架。負重板與實際行星架之間的連接比在已知的具有分離的負重板的行星架的模型中更堅硬。由于無需將負重板組裝在行星架上，從而其中使用行星架的行星齒輪級的生產(chǎn)更快速且相關成本更低。
文檔編號F16H57/08GK101469766SQ20081018639
公開日2009年7月1日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權日2007年12月19日
發(fā)明者巴拉尼亞諾·艾特克瑟巴里亞·哈維爾, 沃倫·格雷戈里·斯穆克, 薩恩斯·德·烏加特·帕特里克, 里克·維布艾斯特 申請人:漢森傳動系統(tǒng)國際公司;加美薩創(chuàng)新科技有限公司