风电增速箱及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风电增速箱及风力发电机组。

背景技术：

风电增速箱是风力发电机组中用于增速的齿轮箱，因风轮的转速较低，该低转速远低于发电机所要求的转速，因此，为将风轮在风力作用下产生的动力传递至发电机、并使其得到相应转速以满足发电机的使用要求，本领域技术人员将风电增速箱应用于风力发电机组中，实现将风轮输入的大扭矩、低转速动能转化为低扭矩、高转速动能的目的。

现有技术中，增速箱有多种不同的结构形式，应用最广泛的传动结构包括三级平行轴结合的结构形式、两级行星轮系结合一级平行轴的结构形式、一级行星轮系结合两级平行轴的结构形式等。以最接近的现有技术为例(专利申请号为201220155664.1)，该申请公开的复合行星传动结构的风电增速机，由NW行星轮系、NGW行星轮系及一级平行轴结合构成传动链，其采用内齿圈输入，行星轮轴为定轴式结构，低速齿轮均为单面承载，可实现轴承的定点润滑及提高承载能力。然而，该申请提供的增速箱采用两级行星轮系与一级平行轴的结合形 式，使齿轮箱的内部结构复杂化、紧凑性差，进而拆装及维修过程复杂化，齿轮箱的尺寸过大，导致其成本提高。

因此，包括上述申请在内的现有增速箱，所采用的传动形式普遍存在结构复杂而导致其制造成本高及不便于拆装维修的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种风电增速箱，以解决现有增速箱内部结构复杂而导致其制造成本高及不便于拆装维修的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

一种风电增速箱，包括主轴、行星轮系、一级平行组、二级平行组、输出齿轮轴；其中：

所述输出齿轮轴的轴心线与所述主轴的轴心线平行；

所述行星轮系包括内齿圈、太阳轮、同轴连接的至少一对一级行星轮和二级行星轮；所述内齿圈的轴心线与所述主轴的轴心线重合且相对固定：所述内齿圈的轴心线与所述太阳轮的轴心线重合；每一对所述一级行星轮和二级行星轮中，所述一级行星轮与所述二级行星轮同轴固定、且轴心线与所述内齿圈的轴心线平行，所述一级行星轮与所述内齿圈啮合，所述二级行星轮与所述太阳轮啮合；

所述一级平行组包括一级齿轮轴和一级齿轮，所述一级齿轮与一级齿轮轴同轴固定，所述一级齿轮轴与所述太阳轮同轴固定；

所述二级平行组包括二级齿轮轴和二级齿轮，所述二级齿轮与所述二级齿轮轴同轴固定且与所述输出齿轮轴啮合，所述二级齿轮的轴心线与所述一级齿轮的轴心线平行，所述二级齿轮轴与所述一级齿轮啮合。

进一步地，每一对所述一级行星轮与所述二级行星轮之间通过定传动轴组连接。

进一步地，所述定传动轴组包括：行星轮轴，与所述一级行星轮连接；扭力轴，其主动端与所述行星轮轴通过内花键连接、从动端与所述二级行星轮通过锥面胀紧套连接。

优选地，同轴连接的所述一级行星轮和二级行星轮为多对，多对所述一级行星轮和二级行星轮沿所述内齿圈的内周向均匀分布。

进一步地，上述增速箱还包括箱体，以及由动力输入端中心延伸至动力输出端中心的中空管；且，所述中空管位于动力输入端的端头与所述主轴的轴端之间为动密封、位于动力输出端的端头与所述箱体连接且连接处为静密封。

进一步地，所述中空管的端头设有第一端盖，所述主轴的轴端设有第二端盖，所述第一端盖与所述第二端盖相对扣合；所述第一端盖具有第一密封圈，所述第二端盖具有第二密封圈；所述第一密封圈与所述第二密封圈镶嵌且平行。

进一步地，所述第一密封圈包括由同一中心依次向外排列的多个密封圈，所述第二密封圈包括由同一中心依次向外排列的多个密封圈；所述第一密封圈与所述第二密封圈依次间隔设置。

优选地，相邻所述第一密封圈与所述第二密封圈的间距相等。

进一步地，上述增速箱还包括套设在所述主轴上的支撑套，所述支撑套与所述箱体连接；所述箱体与所述内齿圈之间装设有回转支撑体。

将本实用新型提供的风电增速箱装设在风电机组中，使该增速箱的主轴与风电机组的风轮轮轴传动连接，使该增速箱的输出齿轮轴与 风电机组的发电机转子传动连接。使用时外界风力驱动风轮轮轴旋转，轮轴同步驱动内齿圈实现动力输入，该动力经行星轮系后依次传递至一级平行组及二级平行组，最终输出齿轮轴将该动力传递至发电机用于发电。

相比于现有技术，本实用新型提供的风电增速箱采用一级行星轮系结合二级平行轴的结构形式，以该增速箱的一级平行组替代最接近现有技术中增速箱的NGW行星轮系，整个增速箱的内部结构简单化，同时该内部结构更加紧凑，增速箱的整体尺寸减小，拆装及维修过程便捷化，整个箱体的制造成本得以降低。

本实用新型的另一目的在于提供一种风力发电机组，该风电机组包括风轮、发电机及如上所述的风电增速箱；所述风轮的轮轴与所述增速箱的主轴传动连接；所述发电机的转子与所述增速箱的输出齿轮轴传动连接。

所述风力发电机组所解决的技术问题及相比于现有技术的有益效果，同于上述风电增速箱所解决的技术问题及相比于现有技术的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

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：

图1是根据本实用新型实施例提供的风电增速箱体的装配示意图；

图2是图1中A部分的放大图。

图中：

1－主轴； 2－内齿圈；

3－一级行星轮； 4－定传动轴组；

5－二级行星轮； 6－太阳轮；

7－一级齿轮轴； 8－一级齿轮；

9－二级齿轮轴； 10－二级齿轮；

11－输出齿轮轴； 12－箱体；

13－中空管； 14－第一端盖；

15－第二端盖； 16－支撑套；

17－回转支撑体； 401－行星轮轴；

402－扭力轴； 141－第一密封圈；

151－第二密封圈。

具体实施方式

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1示出了本实施例提供的风电增速箱，请参阅图1，该风电增速箱包括主轴1、行星轮系、一级平行组、二级平行组及输出齿轮轴11；具体地，输出齿轮轴11的轴心线与主轴1的轴心线平行；行星轮系包括内齿圈2、太阳轮6及同轴连接的至少一对一级行星轮3和二级行星轮5；内齿圈2的轴心线与主轴1的轴心线重合且相对固定：内齿圈2的轴心线与太阳轮6的轴心线重合；每一对一级行星轮3和二级行星轮5中，一级行星轮3与二级行星轮5同轴固定、且轴心线与内齿圈2的轴心线平行，一级行星轮3与内齿圈2啮合，二级行星轮5与太阳轮6啮合；一级平行组包括一级齿轮轴7和一级齿轮8，一级齿轮8与一级齿轮轴7同轴固定，一级齿轮轴7与太阳轮6同轴固定；二级平行组包括二级齿轮轴9和二级齿轮10，二级齿轮10与二级齿轮轴9同轴固定且与输出齿轮轴11啮合，二级齿轮10的轴心线与一级齿轮8的轴心线平行，二级齿轮轴9与一级齿轮8啮合。

优选地，上述同轴连接的一级行星轮3和二级行星轮5为多对，多对一级行星轮3和二级行星轮5沿内齿圈2的内周向均匀分布。并且，每一对一级行星轮3与二级行星轮5之间通过定传动轴4组连接，该定传动轴组4包括行星轮轴401和扭力轴402；其中，行星轮轴401与一级行星轮3连接，扭力轴402的主动端与行星轮轴401通过内花键连接，扭力轴402的从动端与二级行星轮5通过锥面胀紧套连接。

现有技术中，风电机组上同轴固定的齿轮之间多采用直轴进行传动，难以实现均载，而风电机组本身常年安装在高山、荒野、海滩及海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用及强阵风的冲击，齿轮传动的低稳定性无法保证齿轮箱的平稳工作，以及无法保证齿轮箱的抗振动及抗冲击性能，改用扭力轴进行传动，内齿圈驱动一级行星轮、行星轮轴、扭力轴依次转动，扭力轴通过轴线扭转力驱动二级 行星轮转动，在保证传动精度的基础上，使行星轮系上的载荷均匀分布，增加传动的平稳性，减小齿轮与传动轴之间的摩擦消耗，进一步延长齿轮的使用寿命。

将本实施例提供的风电增速箱装设在风电机组中，使该增速箱的主轴与风电机组的风轮轮轴传动连接，使该增速箱的输出齿轮轴与风电机组的发电机转子传动连接。使用时外界风力驱动风轮轮轴旋转，轮轴同步驱动内齿圈实现动力输入，该动力经行星轮系后依次传递至一级平行组及二级平行组，最终输出齿轮轴将该动力传递至发电机用于发电。

相比于现有技术，本实施例提供的风电增速箱采用一级行星轮系结合二级平行轴的结构形式，以该增速箱的一级平行组替代最接近现有技术中增速箱的NGW行星轮系，整个增速箱的内部结构简单化，同时该内部结构更加紧凑，增速箱的整体尺寸减小，拆装及维修过程便捷化，整个箱体的制造成本得以降低。

另外，上述增速箱的行星轮系中，一级行星轮、二级行星轮、行星轮轴及扭力轴仅自转而不进行公转，便于该一级行星轮、二级行星轮及轮轴上轴承的定点润滑；该增速箱中的齿轮均为单面承载，可有效规避行星齿轮交变载荷的问题；并且，采用内齿圈输入动力，增大传动比的同时，可提供整个传动链的传动平稳性。

进一步地，请继续参阅图1，本实施例的增速箱还包括行星架、箱体12、支撑套16，以及由动力输入端中心延伸至动力输出端中心的中空管13。上述行星轮系、一级平行组、二级平行组及输出齿轮轴11均装设在箱体12内，输出齿轮轴11与发电机转子连接的一端位于箱体12外；支撑套16套设在上述主轴1上，且支撑套16与箱 体12连接，箱体12与内齿圈2之间装设有回转支撑体17，该回转支撑体优选为回转支撑轴承。

中空管13依次穿过内齿圈2、太阳轮4及一级齿轮轴7的中心，即与主轴1、行星轮系及一级平行组的轴心线重合，并且，中空管13位于动力输入端的端头与主轴1的轴端之间为动密封，中空管13位于动力输出端的端头与箱体12连接且连接处为静密封；使用中，主轴随风轮轮轴转动，而中空管与行星架、中空管与箱体之间均为固定连接，三者的相对位置保持不变，动密封方式可防止箱体内润滑油从运动的主轴与静止的中空管之间泄露，静密封方式可防止箱体内润滑油从中空管与箱体的连接处泄露。

针对上述动密封方式的实现措施，请继续参阅图1和图2，本实施例在中空管13的端头设有第一端盖14，在主轴1的轴端设有第二端盖15，使第一端盖14与第二端盖15相对扣合，第一端盖14上具有第一密封圈141，第二端盖15上具有第二密封圈151，第一密封圈141与第二密封圈151镶嵌且平行。其中，第一密封圈141包括由同一中心依次向外排列的多个密封圈，第二密封圈151包括由同一中心依次向外排列的多个密封圈，即，多个第一密封圈141和第二密封圈151的直径均不同，第一端盖14与第二端盖15相互扣合之后，第一密封圈141与第二密封圈151依次间隔排列。

第一端盖装设在中空管的端头上，使用中保持静止状态，则第一密封圈亦保持静止状态；第二端盖装设在主轴轴端的中心位置，使用中与主轴同步转动，则第二密封圈以自身圆周为轨迹保持同步转动。因此，本实施例采用的动密封方式，在运动件与静止件互不干涉的基础上实现了运动件与静止件之间的密封，防止箱体内润滑油的外泄。

优选地，设置相邻第一密封圈141与第二密封圈151的间距相等，以防止第一密封圈与第二密封圈在不同位置处的间距不等而发生干涉。

需要说明的是，本实施例中，中空管可为单层空管，或由至少两层空管层层套设而成。当中空管为至少两层时，上述第一端盖装设在该至少两层中空管的共同端上，即至少两层中空管的共同端上匹配一个第一端盖；并且，最内层中空管的外围上，靠近端头的区域设有一环形密封凸起，对应地，上述第二端盖上设有与该环形凸起匹配的环形凹槽，两者相互卡合实现进一步密封。

进一步地，本实施例的另一目的在于提供一种风力发电机组，该风电机组包括风轮、发电机及如上所述的风电增速箱；所述风轮的轮轴与所述增速箱的主轴传动连接；所述发电机的转子与所述增速箱的输出齿轮轴传动连接。

所述风力发电机组所解决的技术问题及相比于现有技术的有益效果，同于上述风电增速箱所解决的技术问题及相比于现有技术的有益效果，此处不再赘述。

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。