專利名稱：行星齒輪單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)的齒輪單元。更具體的，本發(fā)明涉及一種行星齒 輪單元、一種包括這種行星齒輪單元的齒輪箱和包括這種齒輪箱的風(fēng)力渦輪機(jī)。
背景技術(shù)：
用于風(fēng)力渦輪機(jī)的齒輪箱可包括至少一個行星齒輪單元，該行星齒輪單元包括行 星架、行星齒輪、太陽齒輪和環(huán)形齒輪。圖Ia和圖Ib示意性地圖示出一個現(xiàn)有技術(shù)的行星 齒輪單元10。該行星齒輪單元10包括殼體1，在該殼體中設(shè)置多個行星齒輪2、多個行星 軸3和一個行星架4。行星齒輪2由行星軸承2a旋轉(zhuǎn)支撐。行星齒輪單元10進(jìn)一步包括 環(huán)形齒輪5和太陽齒輪6，用于與行星齒輪2相互作用。行星架4包括具有多個孔8的后板 7，行星軸3延伸穿過所述孔。行星架4連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子轂(未顯示出)并且通過 行星架軸承9旋轉(zhuǎn)地安裝到殼體1內(nèi)(見圖lb)。齒輪箱設(shè)計是已知的，其中實際上旋轉(zhuǎn)支撐著行星架的行星架軸承也作為用于支 撐與行星架4相連的轉(zhuǎn)子轂的主軸承。然而，使用一個主軸承同時支撐轉(zhuǎn)子轂和行星架4 的剛度相比于其中使用分開的軸承支撐轉(zhuǎn)子轂和行星架4的更為常規(guī)設(shè)計中的剛度低。當(dāng) 使用一個主軸承同時支撐轉(zhuǎn)子轂和行星架4時，可能會在行星架4和環(huán)形齒輪5之間出現(xiàn) 未對準(zhǔn)，這會增加促使行星齒輪2損壞的風(fēng)險。如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，解決該問題的已知方案為以或多或少的柔性的方式將行 星軸3安裝到行星架4。然而，在這種情況下并且在特殊環(huán)境，例如在特殊的載荷下，行星軸 3可能沿著它們自己的軸線并且相對于行星架4旋轉(zhuǎn)。在齒輪箱的運(yùn)行期間的行星軸3的 轉(zhuǎn)動會造成損壞。結(jié)果，可能減少行星齒輪單元10的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例的目的是提供一種行星齒輪單元，一種包括這種行星齒輪單元的 齒輪箱和一種包括這種齒輪箱的風(fēng)力渦輪機(jī)。在第一個方面，本發(fā)明提供一種行星齒輪單元，包括-行星架，該行星架包括后板并且設(shè)置有行星軸，該行星軸繞行星架的軸線均勻分 布且延伸通過后板中的孔，每個行星軸通過行星軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐一對行星齒輪，該行星 齒輪安裝在環(huán)形齒輪和太陽齒輪之間以用于相互作用，和-鍵，該鍵設(shè)置在至少一個行星軸中的鍵槽中，且延伸至后板，以用于防止至少一 個行星軸繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，其中，該鍵和鍵槽設(shè)置在定位于從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看、繞至少一個行星軸的圓周沿順 時針方向在45°和270°之間的位置處。由此，0°定義為從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看、與離后板中心 的最大距離相對應(yīng)并且離后板一側(cè)最近的在行星軸圓周上的點。根據(jù)優(yōu)選實施例，鍵和鍵槽可設(shè)置在行星齒輪單元中的每個行星軸中。鍵和鍵槽可設(shè)置成使得在通過摩擦作用防止行星軸相對后板旋轉(zhuǎn)的情況下，后板的彈性變形造成鍵和鍵槽在后板中移位從而使得在行星軸中的鍵和鍵槽之間基本不存在 接觸。此外，優(yōu)選地，鍵和鍵槽不設(shè)置在后板中的孔的位置或高應(yīng)力區(qū)域處?？字械母邞?yīng) 力區(qū)域的存在和位置取決于行星齒輪單元的類型以及由此取決于使用的后板的類型。然 而，對于每個類型的后板，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能容易確定這樣的高應(yīng)力區(qū)域沿著后板中的 孔的存在和位置。通過提供根據(jù)本發(fā)明實施例所述的鍵和鍵槽，將防止行星軸繞其自身軸線相對行 星架旋轉(zhuǎn)，而不限制這些軸的自由度并且不打亂行星齒輪單元的正常功能，更具體地不打 亂后板的正常功能。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，鍵和鍵槽可設(shè)置在定位于90°和270°之間或90°和 225°之間的位置。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的具體實施例，鍵和鍵槽可設(shè)置在定位于90°和200°之間或 90°和180°之間或100°和225°之間或100°和200°之間或100°和180°之間的位置。根據(jù)具體實施例，后板可為負(fù)重板，行星軸安裝在該負(fù)重板上并且該負(fù)重板通過 雙頭螺栓連接到行星架的其余部分，每個行星軸支撐一對行星齒輪，每對行星齒輪安裝在 負(fù)重板的相對置的位置上。本發(fā)明實施例所使用的適合的鍵可為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的具有任何合適形狀 的鍵，并且舉例而不是限制，可具有矩形或圓形。在第二個方面，本發(fā)明提供一種齒輪箱，該齒輪箱包括根據(jù)本發(fā)明實施例的行星 齒輪單元。該行星齒輪單元包括-行星架，該行星架包括后板且設(shè)置有行星軸，該行星軸繞行星架軸線均勻分布且 延伸通過后板中的孔，每個行星軸通過行星軸承旋轉(zhuǎn)支撐一對行星齒輪，該行星齒輪設(shè)置 在環(huán)形齒輪和太陽齒輪之間用于相互作用，和-鍵，該鍵設(shè)置在至少一個行星軸中的鍵槽中且延伸至后板用于防止至少一個行 星軸繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，其中，該鍵和鍵槽設(shè)置在定位于從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看，沿繞至少一個行星軸的圓周的 順時針方向在45°和270°之間的位置處。因此，0°定義為從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看，對應(yīng)于離后 板中心的最大距離并且離后板一側(cè)最近的在行星軸圓周處的點。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可提供鍵和鍵槽使得設(shè)置在通過摩擦作用而防止行星軸相 對后板旋轉(zhuǎn)的情況下，后板的彈性變形會造成鍵和鍵槽在后板中發(fā)生位移，從而使得行星 軸中的鍵和鍵槽之間基本不存在接觸，并且使得鍵和鍵槽不會位于沿后板中的孔的位置或 高應(yīng)力區(qū)域處。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并且其中根據(jù)后板的設(shè)計和形狀，鍵和鍵槽可設(shè)置定位 于在90°和270°之間或90°和225°之間的位置處。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的具體實施例， 鍵和鍵槽可設(shè)置在定位于90°和200°之間或90°和180°之間或100°和225°之間或 100°和200°之間或100°和180°之間的位置處。在第三個方面，本發(fā)明提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括具有根據(jù)本發(fā)明實施例的行 星齒輪單元的齒輪箱。該行星齒輪單元包括
-行星架，該行星架包括后板且設(shè)置有行星軸，該行星軸繞行星架軸線均勻分布且 延伸通過后板中的孔，每個行星軸通過行星軸承旋轉(zhuǎn)支撐一對行星齒輪，該行星齒輪設(shè)置 在環(huán)形齒輪和太陽齒輪之間用于相互作用，和-鍵，該鍵在設(shè)置至少一個行星軸中的鍵槽中且延伸至后板用于防止至少一個行 星軸繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，其中，該鍵和鍵槽設(shè)置在定位于從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看、繞至少一個行星軸的圓周沿順 時針方向在45°和270°之間的位置處。因此，0°定義為從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看、對應(yīng)于離后板 中心的最大距離并且離后板一側(cè)最近的在行星軸圓周處的點。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并且其中根據(jù)后板的設(shè)計和形狀，鍵和鍵槽可設(shè)置在定 位于90°和270°之間或90°和225°之間的位置處。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的具體實施例， 鍵和鍵槽可設(shè)置在定位于90°和200°之間或90°和180°之間或100°和225°之間或 100°和200°之間或100°和180°之間的位置處。


圖Ia和圖Ib示意性地圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的行星齒輪單元。圖2圖示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、具有行星架的行星齒輪單元，該行星架包括一個負(fù)重板。圖3至圖6示意性地圖示出根據(jù)本發(fā)明實施例的、包括鍵和鍵槽的行星齒輪單元 的原理。
具體實施例方式在說明書中將使用不同的實施例來描述本發(fā)明。因此，將參考不同的附圖。必須 理解，這些附圖不是限制性的，本發(fā)明僅由權(quán)利要求進(jìn)行限定。因此，附圖起到圖示作用，附 圖中有些部件的尺寸出于清楚的目的而被放大。術(shù)語“包括”在任何時候也不能解釋為限定本發(fā)明。在權(quán)利要求中所使用的術(shù)語 “包括”不是用來對后面描述的內(nèi)容進(jìn)行限制；這不表示排除其它元件、部件或步驟。在權(quán)利要求和說明書中所使用的術(shù)語“連接”除非另有說明，不能解釋為限制于直 接連接。因此，部件A與部件B連接不限制為部件A和部件B直接接觸，而是包括部件A和 部件B之間的間接接觸，換句話說，也包括部件A和部件B之間存在中間部件的情況。不是本發(fā)明的所有實施例包括了本發(fā)明的所有特征。在隨后的說明書和權(quán)利要求 書中，任何要求保護(hù)的實施例可被以任意組合使用。本發(fā)明可以通過不同的實施例進(jìn)行描述。必須理解，這些實施例僅僅用于容易地 理解本發(fā)明，而不是用于以任何方式對本發(fā)明進(jìn)行限制。本發(fā)明涉及一種行星齒輪單元，其具有太陽齒輪、行星齒輪和環(huán)形齒輪、行星軸和 行星架，由此在行星軸的兩側(cè)上，都通過行星軸承將行星齒輪安裝在行星軸上。本發(fā)明進(jìn)一 步涉及一種包括這種行星齒輪單元的齒輪箱和一種包括這種齒輪箱的風(fēng)力渦輪機(jī)。在第一方面，本發(fā)明提供了一種行星齒輪單元，該行星齒輪單元包括行星架，該行 星架包括后板。該行星架設(shè)置有行星軸，該行星軸繞行星架的軸線均勻分布并且延伸穿過 后板中的孔。每一個行星軸通過行星軸承旋轉(zhuǎn)支撐一對行星齒輪，行星齒輪安裝在太陽齒輪和環(huán)形齒輪之間用于相互作用。行星齒輪單元進(jìn)一步包括鍵，該鍵在至少一個行星軸中 設(shè)置在鍵槽中并且延伸至后板用于防止該至少一個行星軸繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā) 明，鍵和鍵槽在當(dāng)從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看時沿繞行星軸圓周的順時針方向的45°和270°之間的 位置處設(shè)置在至少一個行星軸中，而0°被定義為當(dāng)從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看時，與離負(fù)重板的中心 BC最大距離相對應(yīng)的在行星軸圓周處的點。根據(jù)本發(fā)明的實施例，鍵和鍵槽可設(shè)置在行星齒輪單元的所有行星軸中。鍵和鍵槽的位置可以使得在通過摩擦作用而防止行星軸相對于后板發(fā)生旋轉(zhuǎn)的 情況下，后板的彈性變形引起鍵和鍵槽在后板中位移，從而行星軸中的鍵和鍵槽之間基本 無接觸。根據(jù)后板的設(shè)計或形狀，可以發(fā)現(xiàn)這樣的位置處于沿繞行星軸圓周的順時針方向 在45°和270°之間。“在通過摩擦作用而防止行星軸相對于后板發(fā)生旋轉(zhuǎn)的情況下”的意思為在通常 工作條件期間，在該通常工作條件下，高負(fù)載更具體地是高轉(zhuǎn)矩引入到行星齒輪單元。在行 星齒輪單元的這種通常工作條件下，也就是高轉(zhuǎn)矩的情況下，鍵和鍵槽的位置將使得相對 于行星軸和后板，好像鍵沒有設(shè)置在那個位置，并且行星軸和后板“感覺”不到鍵的存在。在 這種情況下，行星軸與其中設(shè)置軸的孔的一側(cè)之間的摩擦力足夠大，以防止行星軸圍繞其 自身軸線旋轉(zhuǎn)。但是在低載荷的條件下，這種摩擦力不夠高而不能防止行星軸圍繞其自身 軸線旋轉(zhuǎn)，并且在這種情況下，鍵和鍵槽的位置使得鍵擋住行星軸。此外，鍵和鍵槽的合適位置優(yōu)選地與沿后板中的孔顯示高應(yīng)力(請見下面)的位 置不一致。高應(yīng)力區(qū)域的存在和位置取決于行星齒輪單元的類型，且更具體的取決于所使 用的后板的設(shè)計、形狀和類型。然而，對于后板的每個設(shè)計和類型，本領(lǐng)域技術(shù)人員都能容 易地確定沿后板中的孔的高應(yīng)力區(qū)域的存在和位置。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并且取決于后板13的設(shè)計、形狀和類型，鍵和鍵槽可設(shè) 置在90°與270°之間或90°與225°之間的位置中。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的具體實施例， 鍵和鍵槽可設(shè)置在沿繞行星軸的圓周的順時針方向在90°與200°之間或90°與180°之 間或100°與225°之間或100°與200°之間或100°與180°之間的位置中。因此，本發(fā)明提供一種用于確定用于將鍵和鍵槽設(shè)置在行星齒輪單元的行星軸中 的最佳位置的方法。本發(fā)明教導(dǎo)出尋找這樣的最佳位置就是在以下位置之間尋找折中的問 題，該位置是一方面，在通過摩擦作用防止行星軸圍繞其自身軸線并相對于后板旋轉(zhuǎn)的通 常工作條件下，后板的彈性變形造成鍵和鍵槽在后板中發(fā)生位移，從而行星軸中的鍵和鍵 槽之間基本不存在接觸的位置，和另一方面，與沿后板中的孔的高應(yīng)力區(qū)域不一致的位置， 或換句說與沿后板中的孔的其它應(yīng)力區(qū)域相比沿后板中的這些孔的基本為低應(yīng)力的區(qū)域。通過提供根據(jù)本發(fā)明的實施例已描述的鍵和鍵槽，將防止行星軸繞其自身軸線相 對行星架而旋轉(zhuǎn)，無需限制這些軸的自由度并且無需擾亂行星齒輪單元的正常功能，更具 體的說，無需擾亂后板例如負(fù)重板的正常功能。根據(jù)本發(fā)明實施例的行星齒輪單元的一個優(yōu)點在于由于防止行星軸繞其自身軸 線旋轉(zhuǎn)，所以減少了在行星齒輪單元工作期間發(fā)生損壞的機(jī)會。由此可以增加行星齒輪單 元的壽命。因此，本發(fā)明的實施例使得行星軸和行星架之間免除了磨損接觸，因此允許行星 軸的所有自由度而無需打亂一個行星軸上的一對行星齒輪之間的載荷分布。
根據(jù)本本發(fā)明的具體實施例，后板可為負(fù)重板，其上安裝有行星軸并且其與行星 架的其余部分通過雙頭螺栓連接。根據(jù)這些實施例，每個行星軸支撐一對行星齒輪，每對行 星齒輪安裝在負(fù)重板相對置的位置處。在下文中，將進(jìn)一步以后板為負(fù)重板描述本發(fā)明。必須理解，這只是用于便于解 釋，而不是意欲以任何方式限定本發(fā)明。本發(fā)明可適用于任一種具有孔的后板，該孔中設(shè)置 有行星齒輪單元的行星軸。圖2圖示出本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的行星齒輪單元20。行星齒輪單元20包括行星 架11，所述行星架11包括三個整體的并均勻圓周間隔的雙頭螺栓12，該雙頭螺栓12支撐 負(fù)重板13。該負(fù)重板13提供對三個均勻圓周間隔的行星軸14的支撐，如圖2的平面所示， 每個行星軸14設(shè)置成在負(fù)重板13上的角位置中進(jìn)行自調(diào)整。每個行星軸14在負(fù)重板13 的對置側(cè)上支撐一對行星軸承15，16，一對行星齒輪17，18中的每個圍繞該行星軸承被旋 轉(zhuǎn)安裝，用以與環(huán)形齒輪19和太陽齒輪21嚙合。如前面已經(jīng)描述的，在特殊情形下，行星軸14可繞其自身軸線且相對負(fù)重板13旋 轉(zhuǎn)。解決該問題的方案是提供鍵，該鍵位于行星軸14的鍵槽中且延伸至負(fù)重板13，用以防 止行星軸14繞其自身軸線且相對負(fù)重板13旋轉(zhuǎn)。然而，一個至關(guān)重要的問題在于，在行星軸14的哪個位置設(shè)置鍵和鍵槽。要考慮 兩個重要的標(biāo)準(zhǔn)，即一方面為運(yùn)動學(xué)，另一方面為負(fù)重板13中的孔的應(yīng)力。首先，當(dāng)設(shè)置鍵 和鍵槽的時候，需要確保的是，在通常工作條件下，或者換句話說，在通過行星軸14和孔的 一側(cè)之間的摩擦作用防止行星軸14相對負(fù)重板13旋轉(zhuǎn)的情況下，負(fù)重板13的彈性變形造 成鍵和鍵槽在負(fù)重板13中位移，因此在行星軸14中的鍵和鍵槽之間基本不存在接觸。換句 話說，在這樣的條件下，鍵好像不存在于那個地方，如在以上已經(jīng)描述的。其次，在行星齒輪 單元20的運(yùn)行期間，負(fù)重板13中的孔會變形。這種變形造成孔的特定位置上的應(yīng)力。在 這種變形的情況中，定位鍵和鍵槽的最佳位置是這種變形基本對鍵無影響，或者換句話說 不會將高應(yīng)力引入到負(fù)重板13中的孔中的位置。本發(fā)明的實施例教導(dǎo)出確定用于將鍵設(shè)置在行星軸14處的最佳位置需要在上 述標(biāo)準(zhǔn)之間的折中?？梢园l(fā)現(xiàn)，該最佳位置可以是從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看去，繞行星軸14的圓周 的順時針方向的45°和270°之間的位置，而0°被定義為從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看去，與離負(fù)重板 13的中心BC最大距離相對應(yīng)的在行星軸圓周處的一點。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，鍵和鍵槽可設(shè)置在位于90°與270°之間或90°與 225°之間的位置處。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的具體實施例，鍵和鍵槽可設(shè)置在沿繞行星軸圓周 的順時針方向在90°與200°之間或90°與180°之間或100°與225°之間或100°與 200°之間或100°與180°之間的位置中。在圖3中這些位置是清楚的并且直觀的。該圖實例性地圖示出行星軸14，其設(shè)置 在負(fù)重板13的孔中。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知負(fù)重板13不具有圓形，而是具有帶有變化直徑 和由此變化半徑的形狀。在該圖中，BC表示負(fù)重板13的中心。0°的點被定義為行星軸圓 周圓周上的點，其對應(yīng)于離負(fù)重板13的中心BC(圖3中虛線表示)的最大距離。其它位置 再由以箭頭22表示的沿繞行星軸14的圓周的順時針方向而被定義。在下文中，將具體描述確定鍵和鍵槽的在行星軸14處的最佳位置后面的概念進(jìn) 行。
圖4顯示出如圖2所示的、以箭頭A所指示即從轉(zhuǎn)子側(cè)觀察的行星齒輪單元20的 一個部分。該圖顯示出行星軸14和通過行星軸承15而旋轉(zhuǎn)安裝在行星軸14上的行星齒 輪17。虛線示意性地圖示出負(fù)重板13。行星軸14位于負(fù)重板13的孔中(圖4未顯示，以 下將會看到)。安裝行星齒輪17使得其齒23與環(huán)形齒輪19的齒24嚙合。如本領(lǐng)域技術(shù)人員知道的，在行星齒輪單元20的運(yùn)行期間，存在所謂的負(fù)重板作 用。其意思為，在運(yùn)行期間，負(fù)重板13繞以“0”點為極點的Z-軸和X-軸(如圖4中圖示 的坐標(biāo)系所示)進(jìn)行調(diào)整。該“0”點定義為壓力點。在運(yùn)行期間，負(fù)重板13中的孔會發(fā)生 變形，并且由于這種變形，行星軸13會對孔的那側(cè)進(jìn)行擠壓，而產(chǎn)生高壓力。在低載荷的條 件下，軸承的預(yù)應(yīng)力能夠使行星軸14以與行星齒輪17的相同方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，即沿箭頭25 所示的逆時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。通過指示四個可能的位置而解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的對用于設(shè)置鍵的位置的 確定，該四個可能的位置在圖5中表示為A、B、C和“0”。當(dāng)在這四個位置處的鍵槽27中設(shè) 置鍵26的時候，在運(yùn)行期間且由于在低載荷條件下行星軸14沿逆時針的方向(箭頭25所 示的方向)的旋轉(zhuǎn)，鍵26將壓靠在鍵槽27的一側(cè)上，如圖5所示，因此阻礙行星軸14的旋 轉(zhuǎn)。如上所述，在行星齒輪單元20運(yùn)行期間，負(fù)重板13的孔28會在箭頭29所示方向發(fā)生 變形(孔28的變形在圖5中以虛線進(jìn)行表示)。在“0”、C和B的位置上，該變形對鍵26沒 有或幾乎沒有影響。然而在A位置上，由于孔28的變形，鍵26會更猛烈地壓靠鍵槽27的 該側(cè)，從而導(dǎo)致高應(yīng)力。以上描述的方面的結(jié)合教導(dǎo)了 由于在行星齒輪單元20運(yùn)行期間引入的高應(yīng)力， 位置A并不非常適合設(shè)置鍵26。此外，當(dāng)確定鍵26在行星軸14處的位置時還必須記住通常工作條件下，負(fù)重板 13的彈性變形使得鍵26和鍵槽27在負(fù)重板13中移位，從而在行星軸14中的鍵26和鍵槽 27之間基本上不存在接觸。在通常工作條件下的意思是通過在行星軸14和負(fù)重板13中的 孔28的一側(cè)之間的摩擦作用而防止行星軸14相對負(fù)重板13旋轉(zhuǎn)的情況。在這種情況下， 鍵26和鍵槽27之間可形成間隙CL，因此好像鍵26不在那個位置(參看圖6)。如上所述，B、C和“0”位置不會對孔28的變形起到任何實質(zhì)影響。因此，這些位置 以及這些位置之間的位置可作為設(shè)置鍵26和鍵槽27的良好位置。此外，在A位置和B位 置之間，也存在一些位置，更具體的說在B位置和A位置與B的幾乎中途之間的某些位置， 該位置處，鍵26也不會對孔28的變形起到任何顯著影響。進(jìn)一步在A位置向前的地方，即 從A位置和B位置之間的中途而離開B位置的地方，由于增加的應(yīng)力，鍵26上對孔28變形 的影響會增加。通過記住以上描述的每一個標(biāo)準(zhǔn)而仔細(xì)地進(jìn)行實踐，揭示了在行星軸14上設(shè)置 鍵26和鍵槽27的最佳位置是從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看去，沿繞行星軸14圓周的順時針方向在45° 和270°之間的位置(參看圖5的螺栓箭頭)，而0°被定義為從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看去，與離負(fù)重 板13的中心BC最大距離相對應(yīng)的在行星軸圓周處的一點。應(yīng)該理解出，根據(jù)本發(fā)明的實施例，任何處于45°和270°之間的位置都是設(shè)置 鍵26和鍵槽27的“良好”位置，這取決于預(yù)先的要求且取決于負(fù)重板13的設(shè)計和形狀，或 更概括講取決于后板13的設(shè)計和形狀。然而，根據(jù)本發(fā)明的實施例和/或用于具體應(yīng)用和/或用于具體要求，更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)是必需的。例如，盡管在“0”位置鍵26對孔28的變形不會產(chǎn)生或基本不產(chǎn)生影響，但是 由于在該位置處行星軸14擠壓孔28的一側(cè)由此形成了壓力區(qū)域，如說明書前面所描述，所 以對于一些應(yīng)用情況，其可能較不適合設(shè)置鍵26。所以，根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，鍵26和 鍵槽27可設(shè)置在45°和225°之間的位置處。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實施例，鍵26和鍵 槽27可設(shè)置在90°和270°之間或90°和225°之間的位置處。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的 實施例，例如，鍵26和鍵槽27可設(shè)置在90°和200°之間或90°和180°之間或100°和 225°之間或100°和200°之間或100°和180°之間的位置處。本發(fā)明所使用的鍵26可為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的具有任何合適的形狀的鍵，舉 例而不是限制，例如為一種矩形或圓形的鍵。此外，在行星軸14中設(shè)置鍵27可根據(jù)任何已 知的技術(shù)進(jìn)行且以本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的任何方式進(jìn)行。此外，且如以上所描述的，本發(fā)明不限制為一種包括行星架11的行星齒輪單元 20，該行星架11具有負(fù)重板13。本發(fā)明的原理可應(yīng)用于具有任何類型后板的任何現(xiàn)有的行星架。在第二方面中，本發(fā)明提供一種齒輪箱，其包括以上描述的根據(jù)本發(fā)明實施例的 行星齒輪單元20。行星齒輪單元20包括行星架11，該行星架11具有后板13并且設(shè)置有 行星軸14，該行星軸14繞行星架軸線均勻分布且延伸通過后板13中的孔28，因而每個行 星軸14通過行星軸承15，16旋轉(zhuǎn)支撐一對行星齒輪17，18，該行星齒輪17，18安裝在環(huán)形 齒輪19和太陽齒輪21之間用于互相作用。行星齒輪單元20進(jìn)一步包括鍵26，其設(shè)置在 行星軸14中的鍵槽27中并且延伸到后板13用于防止至少一個行星軸14繞其自身軸線旋 轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，鍵26和鍵槽27設(shè)置在至少一個行星軸14中的一位置處，該位 置是從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看去，沿繞行星軸14圓周的順時針方向的45°和270°之間的位置，而 0°被定義為從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看去，與離負(fù)重板13的中心BC的最大距離相對應(yīng)的在行星軸圓 周處的一點。根據(jù)本發(fā)明的實施例，鍵26和鍵槽27可設(shè)置在行星齒輪單元20的所有行星軸14 中。鍵26和鍵槽27的位置可以設(shè)置成使得在通過摩擦作用而防止行星軸14相對后 板13發(fā)生旋轉(zhuǎn)的情況下，后板13的彈性變形造成鍵26和鍵槽27在后板13中發(fā)生位移，從 而使得行星軸14中的鍵26和鍵槽27之間基本不存在接觸。根據(jù)后板13的設(shè)計或形狀， 發(fā)現(xiàn)該位置處于沿繞行星軸14圓周的順時針方向的45°和270°之間?！霸谕ㄟ^摩擦作用防止行星軸14相對后板13發(fā)生旋轉(zhuǎn)的情況下”的意思為在通常 工作條件期間，在該通常工作條件下，高負(fù)載、更具體是高轉(zhuǎn)矩引入到行星齒輪單元20。在 行星齒輪單元20的這種通常工作條件下，也就是高轉(zhuǎn)矩的情況下，鍵26和鍵槽27的位置 使得相對于行星軸14和后板13，好像鍵26沒有在那里，并且行星軸14和后板13 “感覺” 不到該鍵26的存在。在這種情況下，行星軸14與其中設(shè)置行星軸14的孔28的一側(cè)之間 的摩擦力足夠大，以防止行星軸14繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)。但是在低載荷的條件下，這種摩擦 力不夠高，而不能防止行星軸14繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，并且在這種情況下，鍵26的位置使得 鍵26擋住行星軸14。此外，鍵26和鍵槽27的適合位置優(yōu)選不是后板13中的孔28示出高應(yīng)力(進(jìn)一 步看)的位置。高應(yīng)力區(qū)域的存在和位置取決于行星齒輪單元20的類型，由此取決于所使用的后板13的類型。然而，對于每種類型的后板13，本領(lǐng)域技術(shù)人員都能容易的確定后板 13中的孔28的這樣的高應(yīng)力區(qū)域的存在和位置。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并且取決于后板13的設(shè)計和形狀，鍵26和鍵槽27可設(shè) 置在90°與270°之間或90°與225°之間的位置中。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的具體實施例， 鍵26和鍵槽27例如可設(shè)置在90°與200°之間或90°與180°之間或100°與225°之 間或100°與200°之間或100°與180°之間的位置中。根據(jù)本發(fā)明實施例的齒輪箱可包括關(guān)于本發(fā)明第一方面所述的任一行星齒輪單 元20。例如，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，行星齒輪單元20可包括作為后板的負(fù)重板13。在第三方面，本發(fā)明提供一種包括根據(jù)本發(fā)明實施例的齒輪箱的風(fēng)力渦輪機(jī)。根 據(jù)本發(fā)明實施例的風(fēng)力渦輪機(jī)可包括齒輪箱，該齒輪箱包括所述的對應(yīng)于本發(fā)明第一方面 的任何行星齒輪單元20。行星齒輪單元20包括具有后板13的行星架11，并且設(shè)置有行星軸14，該行星軸 14繞行星架軸線均勻分布且延伸通過后板13中的孔28，因而每個行星軸14通過行星軸承 15，16旋轉(zhuǎn)支撐一對行星齒輪17，18，該行星齒輪17，18安裝在環(huán)形齒輪19和太陽齒輪21 之間用于互相作用。行星齒輪單元20進(jìn)一步包括鍵26，其設(shè)置在行星軸14中的鍵槽27中 并且延伸到后板13用于防止至少一個行星軸14繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的實施例， 鍵26和鍵槽27在至少一個行星軸14中設(shè)置在一位置處，該位置是從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看去，繞 行星軸14的圓周的順時針方向45°和270°之間的位置，而0°被定義為從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看 去，與離負(fù)重板13的中心BC最大距離相對應(yīng)的在行星軸圓周處的一點。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并且取決于后板13的設(shè)計和形狀，鍵26和鍵槽27可設(shè) 置在90°與270°之間或90°與225°之間的位置中。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的具體實施例， 例如，鍵26和鍵槽27可設(shè)置在90°與200°之間或90°與180°之間或100°與225°之 間或100°與200°之間或100°與180°之間的位置中。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，行星齒輪單元20可包括作為后板的負(fù)重板13。
權(quán)利要求
1.一種行星齒輪單元(20)，包括行星架(11)，該行星架(11)包括后板(13)并且設(shè)置有行星軸(14)，所述行星軸(14) 繞行星架的軸線均勻分布并且延伸穿過所述后板(13)中的孔(28)，每個行星軸(14)通過 行星軸承(15，16)可旋轉(zhuǎn)地支撐一對行星齒輪(17，18)，所述行星齒輪(17，18)安裝在環(huán)形 齒輪(19)和太陽齒輪(21)之間以用于相互作用，以及鍵(26)，該鍵(26)設(shè)置在所述行星軸(14)中的鍵槽(27)中，并且延伸至所述后板 (13)，以用于防止至少一個行星軸(14)繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述鍵(26)和鍵槽(27)設(shè)置在定位于繞所述行星軸(14)的圓周沿順時 針方向在45°和270°之間的位置處，其中0°定義為從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看、與距負(fù)重板(13)的 中心(BC)的最大距離相對應(yīng)的在行星軸圓周處的點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行星齒輪單元(20)，其中所述鍵(26)和鍵槽(27)設(shè)置在定 位于90°和270°之間的位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行星齒輪單元(20)，其中所述鍵(26)和鍵槽(27)設(shè)置在定 位于90°和225°之間的位置處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行星齒輪單元(20)，其中所述鍵(26)和鍵槽(27)設(shè)置在定 位于90°和200°之間或90°和180°之間或100°和225°之間或100°和200°之間或 100°和180°之間的位置處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行星齒輪單元(20)，其中所述鍵(26)具有矩形或圓形的形狀。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的行星齒輪單元(20)，其中所述后板(13)是負(fù) 重板(13)，所述行星軸(14)安裝在所述負(fù)重板(13)上，并且所述負(fù)重板(13)通過雙頭螺 栓(12)連接到所述行星架(11)的其余部分，每個行星軸(14)支撐一對行星齒輪(17，18)， 每對行星齒輪(17，18)安裝在所述負(fù)重板(13)的相對位置處。
7.一種包括行星齒輪單元(20)的齒輪箱，該行星齒輪單元(20)包括行星架(11)，該行星架(11)包括后板(13)并且設(shè)置有行星軸(14)，所述行星軸(14) 繞行星架的軸線均勻分布并且延伸穿過所述后板(13)中的孔(28)，每個行星軸(14)通過 行星軸承(15，16)可旋轉(zhuǎn)地支撐一對行星齒輪(17，18)，所述行星齒輪(17，18)安裝在環(huán)形 齒輪(19)和太陽齒輪(21)之間以用于相互作用，以及鍵(26)，該鍵(26)設(shè)置在所述行星軸(14)中的鍵槽(27)中，并且延伸至所述后板 (13)，以用于防止至少一個行星軸(14)繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述鍵(26)和鍵槽(27)設(shè)置在定位于繞所述行星軸(14)的圓周沿順時 針方向在45°和270°之間的位置處，其中0°定義為從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看、與距負(fù)重板(13)的 中心(BC)的最大距離相對應(yīng)的在行星軸圓周處的點。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的齒輪箱，其中所述鍵(26)和鍵槽(27)設(shè)置在定位于90°和 270°之間的位置處。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的齒輪箱，其中所述鍵(26)和鍵槽(27)設(shè)置在定位于90°和 225°之間的位置處。
10.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，該風(fēng)力渦輪機(jī)包括根據(jù)權(quán)利要求7-9中的任一項所述的齒輪箱。
全文摘要
本發(fā)明提供一種行星齒輪單元。行星齒輪單元包括行星架，行星架包括后板且設(shè)有行星軸，行星軸繞行星架軸線均勻分布且延伸通過后板中的孔，每個行星軸通過行星軸承可旋轉(zhuǎn)支撐一對行星齒輪，行星齒輪設(shè)置在環(huán)形齒輪和太陽齒輪之間用于相互作用。該行星齒輪單元進(jìn)一步包括鍵，鍵設(shè)置在行星軸中的鍵槽中且延伸至后板，用于防止至少一個行星軸繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明，鍵和鍵槽設(shè)置在定位于繞行星軸的圓周沿順時針方向在45°和270°之間的位置處，其中0°定義為從轉(zhuǎn)子側(cè)向前看、在對應(yīng)于離負(fù)重板的中心的最大距離的在行星軸圓周處的點。根據(jù)本發(fā)明實施例的行星齒輪單元的優(yōu)點在于防止行星軸相對于行星架中的孔旋轉(zhuǎn)。
文檔編號F16H57/08GK102086920SQ20101062499
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者沃倫·斯穆克 申請人:漢森傳動系統(tǒng)國際公司