扭力轴装置、齿轮箱及风力发电机的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种扭力轴装置，包括第一支撑座、第一齿轮、第二齿轮、空心轴及扭转轴，空心轴可转动地设置在第一支撑座上，且空心轴的第一端部和第二端部分别位于第一支撑座的两侧；第一齿轮固定设置在空心轴的第一端部上，第二齿轮套设在空心轴的第二端部；空心轴上设置有中心空腔，扭转轴的第一端通过中心空腔延伸至空心轴的第一端部，且扭转轴的第一端与空心轴的第一端部周向固定，扭转轴的第二端与第二齿轮的端面固定连接。在工作过程中，空心轴承受第一齿轮、第二齿轮施加的重力、径向力及弯矩，第一齿轮和第二齿轮之间通过扭转轴传递扭矩，即第一齿轮主要依靠扭转轴带动第二齿轮旋转。在此基础上，本实用新型还提出一种齿轮箱及风力发电机。
【专利说明】
扭力轴装置、齿轮箱及风力发电机
技术领域
[0001]本实用新型涉及齿轮传动技术，具体涉及一种扭力轴装置、齿轮箱及具有该齿轮箱的风力发电机。
【背景技术】
[0002]风力发电机是利用自然风力驱动的发电装置，它通常包括塔筒、叶轮及机舱，机舱位于塔筒的顶端，机舱内主要设置有齿轮箱及发电机，叶轮通过主轴与齿轮箱连接;在自然界中，风力的大小及方向变化莫测，为了保证发电过程的高效及平稳，齿轮箱将叶轮的转速增大之后传递给发电机，进而带动发电机发电。
[0003]目前，在风力发电机上，齿轮箱设置有行星齿轮系，且该行星齿轮系可采用NW型行星轮系结构;NW型行星轮系包括同轴设置的小行星齿轮和大行星齿轮;在风力发电机的齿轮箱中，四个大行星齿轮(每个大行星齿轮对应有一个转轴和一个小行星齿轮，小行星齿轮和大行星齿轮之间通过转轴传动)围绕太阳轮均匀布置，四个大行星齿轮同时给太阳轮传递扭矩；由于制造及装配误差，四个大行星齿轮之间容易出现载荷不均、偏载等问题，导致齿轮箱使用寿命降低。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，本实用新型旨在提出一种扭力轴装置，以提升齿轮箱的使用寿命。在此基础上，本实用新型还提出一种齿轮箱及风力发电机。
[0005]作为第一方面，本实用新型提出一种扭力轴装置，具体包括第一支撑座、第一齿轮、第二齿轮、空心轴及扭转轴，所述空心轴可转动地设置在所述第一支撑座上，且所述空心轴的第一端部和第二端部分别位于第一支撑座的两侧；所述第一齿轮固定设置在空心轴的第一端部上，所述第二齿轮套设在空心轴的第二端部;所述空心轴上设置有中心空腔，所述扭转轴的第一端通过中心空腔延伸至空心轴的第一端部，且所述扭转轴的第一端与空心轴的第一端部周向固定，所述扭转轴的第二端与第二齿轮的端面固定连接。
[0006]优选地，所述扭转轴的第二端上设置有连接套，所述连接套与第二齿轮的端面固定。
[0007]优选地，所述第一齿轮与空心轴集成为一体。
[0008]优选地，所述空心轴通过轴承可转动地设置在第一支撑座上。
[0009 ]优选地，所述扭转轴的第一端与空心轴的第一端部通过花键连接。
[0010]优选地，所述连接套与扭转轴之间通过胀紧套固定连接。
[0011]优选地，所述扭力轴装置还包括第二支撑座和连接轴，所述连接轴的一端与第二支撑座可转动连接，所述连接轴的另一端插入所述中心空腔并与空心轴固定。
[0012]作为第二方面，本实用新型提出一种齿轮箱，具体包括上述任意一项的扭力轴装置。
[0013]作为第三方面，本实用新型提出一种风力发电机，具体包括塔筒、叶轮及机舱，所述机舱位于塔筒的顶端，所述机舱内设置有发电机及上述的齿轮箱。
[0014]本实用新型提出的扭力轴装置包括第一支撑座、第一齿轮、第二齿轮、空心轴及扭转轴，空心轴可转动地设置在第一支撑座上，且空心轴的第一端部和第二端部分别位于第一支撑座的两侧;第一齿轮固定设置在空心轴的第一端部上，第二齿轮套设在空心轴的第二端部;空心轴上设置有中心空腔，扭转轴的第一端通过中心空腔延伸至空心轴的第一端部，且扭转轴的第一端与空心轴的第一端部周向固定，扭转轴的第二端与第二齿轮的端面固定连接。在工作过程中，空心轴承受第一齿轮、第二齿轮施加的重力、径向力及弯矩，第一齿轮和第二齿轮之间通过扭转轴传递扭矩，即第一齿轮主要依靠扭转轴带动第二齿轮旋转。
[0015]与现有技术相比，由于扭转轴主要传递扭矩，不再承受重力、径向力和弯矩，其直径可以减小，进而使扭转轴的扭转变形能力更大；以风力发电机的齿轮箱为例，当四个第二齿轮围绕太阳轮布置时，即使存在一定的制造误差，由于扭转轴扭转柔性好，可以进行更大角度的扭转变形，一方面可以极大降低安装难度，另一方面安装完成后，扭转轴通过扭转变形自动补偿并均衡四个第二齿轮的载荷。因此，通过采用上述的扭力轴装置可以方便齿轮箱的制造，同时延长齿轮箱的使用寿命，最终，有利于降低风力发电机的制造难度及故障率。
【附图说明】
[0016]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0017]图1为本实用新型具体实施例提供的扭力轴装置的结构示意图。
[0018]附图标记说明:
[0019]I—第一支撑座 2—第一齿轮3—第二齿轮4一空心轴
[0020]5—扭转轴6—连接套 7—胀紧套 8—第二支撑座9 一连接轴
【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0022]本实用新型具体实施例提出了一种风力发电机，具体包括塔筒、叶轮及机舱，机舱位于塔筒的顶端，机舱内设置有发电机及齿轮箱，叶轮通过主轴与齿轮箱的输入轴相连，齿轮箱的输出轴与发电机的转轴相连；工作时，叶轮获取风力，进而带动齿轮箱内的齿轮转动，齿轮箱将叶轮传递的转速进行增速后输出给发电机，最终带动发电机发电。
[0023]齿轮箱包括输入轴、输出轴、壳体、内齿圈、太阳轮及四个扭力轴装置;如图1所示，扭力轴装置包括第一支撑座1、第二支撑座8、第一齿轮2、第二齿轮3、空心轴4、扭转轴5及连接轴9，空心轴4通过轴承可转动地设置在第一支撑座I上，且空心轴4的第一端部和第二端部分别位于第一支撑座I的两侧;第一齿轮2固定设置在空心轴4的第一端部上，第二齿轮3套设在空心轴4的第二端部;空心轴4上设置有中心空腔，扭转轴5的第一端通过中心空腔延伸至空心轴4的第一端部，且扭转轴5的第一端与空心轴4的第一端部周向固定，扭转轴5的第二端与第二齿轮3的端面固定连接;连接轴9的一端通过轴承支撑在第二支撑座8上，连接轴9的另一端插入中心空腔并与空心轴4固定。
[0024]在齿轮箱上，内齿圈可转动地设置在壳体内部并与输入轴连接，第一支撑座I和第二支撑座8固定在壳体内，第一齿轮2与内齿圈啮合，第二齿轮3与太阳轮啮合，且四个第二齿轮3围绕太阳轮均匀布置，太阳轮与输出轴连接。
[0025]工作时，叶轮带动内齿圈转动，内齿圈驱使第一齿轮2转动，第一齿轮2通过扭转轴5将转速传递给第二齿轮3，第二齿轮3带动太阳轮旋转，进而驱使发电机工作。
[0026]在工作过程中，空心轴4承受第一齿轮2和第二齿轮3的重力、径向力及弯矩，扭转轴5主要传递扭矩，因此，扭转轴5的直径可以设置得更小，进而使扭转轴5的扭转变形能力更大；四个第二齿轮3围绕太阳轮布置时，即使存在一定的制造误差，由于扭转轴5扭转柔性好，可以进行更大角度的扭转变形，一方面可以极大降低安装难度，另一方面安装完成后，扭转轴5通过扭转变形自动补偿并均衡四个第二齿轮3的载荷。
[0027]如图1所示，在本实施例中，第一齿轮2和空心轴4集成为一体，当第一齿轮2的直径较小时，通过将第一齿轮2和空心轴4设置成集成结构，既可以保证第一齿轮2的强度，又可以保证第一齿轮2与空心轴4的连接强度，还可以方便制造。当然，在其它实施例中，第一齿轮2和空心轴4可以采用分体结构，此时第一齿轮2和空心轴4可以通过键连接。
[0028]在优选的实施例中，扭转轴5通过花键与空心轴4连接，通过花键连接一方面可以方便装配，另一方面还可以保证扭转轴5和空心轴4的连接强度。
[0029]在优选的实施例中，扭转轴5的第二端上设置有连接套6和胀紧套7，连接套6与第二齿轮3的端面通过螺栓固定，连接套6通过胀紧套7与扭转轴5的第二端固定连接。通过采用连接套6和胀紧套7，可以保证扭转轴5的扭矩传递至第二齿轮3，同时防止扭转轴5的强度不会被削弱。
[0030]在上述实施例中，第一支撑座I上的轴承可以为圆柱滚子轴承，第二支撑座8上的轴承可以为调心滚子轴承，通过这种搭配，可以为空心轴4提供较好的支持，同时可以抑制空心轴4的轴向窜动。
[0031]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种扭力轴装置，其特征在于，包括第一支撑座(I)、第一齿轮(2)、第二齿轮(3)、空心轴(4)及扭转轴(5)，所述空心轴(4)可转动地设置在所述第一支撑座(I)上，且所述空心轴(4)的第一端部和第二端部分别位于第一支撑座(I)的两侧;所述第一齿轮(2)固定设置在空心轴(4)的第一端部上，所述第二齿轮(3)套设在空心轴(4)的第二端部;所述空心轴(4)上设置有中心空腔，所述扭转轴(5)的第一端通过中心空腔延伸至空心轴(4)的第一端部，且所述扭转轴(5)的第一端与空心轴(4)的第一端部周向固定，所述扭转轴(5)的第二端与第二齿轮(3)的端面固定连接。2.根据权利要求1所述的扭力轴装置，其特征在于，所述扭转轴(5)的第二端上设置有连接套(6)，所述连接套(6)与第二齿轮(3)的端面固定。3.根据权利要求1所述的扭力轴装置，其特征在于，所述第一齿轮(2)与空心轴(4)集成为一体。4.根据权利要求1所述的扭力轴装置，其特征在于，所述空心轴(4)通过轴承可转动地设置在第一支撑座(I)上。5.根据权利要求1所述的扭力轴装置，其特征在于，所述扭转轴(5)的第一端与空心轴(4)的第一端部通过花键连接。6.根据权利要求2所述的扭力轴装置，其特征在于，所述连接套(6)与扭转轴(5)之间通过胀紧套(7)固定连接。7.根据权利要求1至6任意一项所述的扭力轴装置，其特征在于，还包括第二支撑座(8)和连接轴(9)，所述连接轴(9)的一端与第二支撑座(8)可转动连接，所述连接轴(9)的另一端插入所述中心空腔并与空心轴(4)固定。8.一种齿轮箱，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的扭力轴装置。9.一种风力发电机，其特征在于，包括塔筒、叶轮及机舱，所述机舱位于塔筒的顶端，所述机舱内设置有发电机及权利要求8所述的齿轮箱。
【文档编号】F03D15/10GK205605782SQ201620330256
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】易小刚
【申请人】三重型能源装备有限公司, 三一重型能源装备有限公司