1.本发明涉及风机技术领域，更具体地说，涉及一种偏航齿轮箱。
背景技术：2.偏航齿轮箱作为减速器，是风力发电机组的重要组成部分，主要包括输入端、多级行星齿轮结构和输出端。
3.请参考图1，偏航齿轮箱采用四级行星齿轮结构，一级和二级行星组件为单臂行星组件，三级和四级行星组件为双臂行星组件。每级行星组件内行星轴安装于行星架内，行星轴上套设有行星轮，行星轮与本级的太阳轮啮合连接，行星架与下一级的太阳轮键连接。装配时，行星轴安装于行星架的安装孔内，并依次安装上垫圈、轴承、行星轮、下垫圈，最后通过上、下卡簧对行星轴进行轴向定位。
4.行星架上安装孔的加工和行星轴的安装导致的同轴度误差，可能导致行星轮在工作中产生偏载，进而导致异响和啮合不良，影响偏航齿轮箱的质量；行星轴为热压装，垫圈、轴承、行星轮和卡簧等冷压装，相关零件较多、装配过程复杂，增加了装配成本，且增大了每级行星组件的轴向高度，进而增加了偏航齿轮箱的整体体积和质量，不适应偏航齿轮箱轻量化的发展方向。
5.综上所述，如何简化偏航齿轮箱的结构、减小偏航齿轮箱的整体体积和质量，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：6.有鉴于此，本发明的目的是提供一种偏航齿轮箱，多级行星齿轮结构均采用单臂行星组件，单臂行星组件内利用行星轴结构对无外圈轴承进行轴向定位，无需垫圈、卡簧等轴承附件，结构简单、便于装配，且降低了偏航齿轮箱的整体高度和质量。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种偏航齿轮箱，包括输入端、输出端和多级行星齿轮结构，所述多级行星齿轮结构包括至少一级单臂行星组件，所述单臂行星组件包括行星架、行星轴、行星轮以及与所述行星轮啮合的太阳轮，所述行星架和所述行星轴为一体结构，所述行星轮通过无外圈轴承套设于所述行星轴上；
9.所述行星轴设有用于与所述无外圈轴承的下端面抵接的定位台阶，所述行星轴的上端面设有含有至少一个弯折卡口的弯折槽，所述弯折槽的底面低于所述行星轮的上端面，所述弯折槽的外壁面向外弯曲，以便对所述无外圈轴承的上端面进行轴向定位；
10.所述行星架的上端面设有用于与所述太阳轮的下端面接触的耐磨垫，所述行星架的下端面用于与输出端或下一级的太阳轮键连接。
11.优选的，所述输入端包括输入箱体、传动套、通气帽和加油螺塞，所述通气帽设置于所述输入箱体的上端，所述加油螺塞设置于所述输入箱体的下端；
12.所述传动套的上端用于与电机轴连接，所述传动套的下端与所述多级行星齿轮结
构的一级太阳轮连接，以便将所述电机轴的扭矩传递至所述多级行星齿轮结构；
13.所述传动套安装于所述输入箱体的内腔中，所述输入箱体的内腔顶部设有定位台阶，所述定位台阶用于防止所述传动套轴向窜动并检测和控制所述输入端的轴向总间隙。
14.优选的，所述传动套与所述电机轴花键连接。
15.优选的，所述传动套与所述一级太阳轮为齿连接。
16.优选的，所述输出端包括输出箱体、输出齿轮轴、轴承、轴承密封盖和调整垫，所述输出齿轮轴自上而下依次套设有轴承、轴承密封盖和调整垫，所述轴承密封盖的上端面与所述轴承的内圈端面抵接，所述轴承密封盖的内圈与所述输出齿轮轴间隙配合；
17.所述轴承密封盖的外圈高于所述轴承密封盖的内圈，且所述轴承密封盖的外圈的上端设有向内弯曲的卷口，所述卷口与所述轴承的外圈端面过盈配合，所述轴承密封盖的外圈与所述输出箱体的安装孔过盈配合；
18.所述调整垫与所述输出齿轮轴过盈配合，所述调整垫的上表面与所述轴承的下端面抵接，以对所述轴承密封盖进行轴向定位。
19.优选的，所述调整垫的内圈设有倒角，所述倒角的尺寸大于所述输出齿轮轴的过渡圆角的尺寸0.5-1mm。
20.优选的，所述输出齿轮轴为中空结构，所述输出齿轮轴的下端面设有减重孔。
21.优选的，所述耐磨垫呈平板状，所述耐磨垫与所述行星架过盈连接。
22.本发明提供的偏航齿轮箱在装配时，首先，将行星轮通过无外圈轴承套设于行星轴上，使无外圈轴承的下端面与行星轴的定位台阶面抵接，对无外圈轴承的下端面轴向限位，使用工装敲击弯折槽的外壁面使弯折槽的外壁面均匀向外折弯，对无外圈轴承的上端面轴向限位，完成一级单臂行星组件的组装；而后，按照从上到下的顺序，依次连接输入端与一级太阳轮、一级行星架与二级太阳轮
……
末级行星架与输出端，完成偏航齿轮箱的整体装配。
23.本发明提供的偏航齿轮箱中，每级单臂行星组件内行星轴和行星架为一体结构，避免了装配导致的行星轴与行星架的同轴度误差，避免了行星轮偏载，从而避免了异响和啮合不良等问题，提高了运行安全性。
24.通过弯折槽对无外圈轴承进行轴向定位，无需设置垫圈、卡簧等零件，使得单臂行星组件结构简单、便于装配，提高了装配效率；避免了卡簧等漏装或装配不到位导致的行星轴窜动或卡簧掉入其他传动部件等问题，提高了偏航齿轮箱的整体安全性，减少了运行维护成本；有利于减小单臂行星组件的轴向高度。
25.因此，多级行星齿轮结构均采用单臂行星组件，相比于单臂行星组件和双臂行星组件混合设置，有利于降低多级行星齿轮结构的整体高度和质量，使得偏航齿轮箱结构紧凑，有利于偏航齿轮箱的轻量化设置。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
27.图1为现有技术中偏航齿轮箱的结构示意图；
28.图2为图1中单臂行星组件的结构示意图；
29.图3为图1中a区域的局部放大图；
30.图4为本发明所提供的偏航齿轮箱的具体实施例的结构示意图；
31.图5为图4中单臂行星组件的具体实施例的结构示意图；
32.图6为图5中齿轮轴的俯视示意图；
33.图7为图5中b区域的局部放大图；
34.图8为图4中输入端的结构示意图；
35.图9为图5中输出端的结构示意图；
36.图10为图9中c区域的局部放大图。
37.图1-图10中：
38.01为垫圈、02为卡簧、1为输入端、11为输入箱体、12为传动套、13为通气帽、14为加油螺塞、2为多级行星齿轮结构、21为行星架、22为行星轴、221为弯折槽、222为弯折卡口、23为行星轮、24为无外圈轴承、25为太阳轮、26为耐磨垫、3为输出端、31为输出箱体、32为输出齿轮轴、33为轴承、34为轴承密封盖、35为调整垫、h为轴向总间隙。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.本发明的核心是提供一种偏航齿轮箱，多级行星齿轮结构均采用单臂行星组件，单臂行星组件内利用行星轴结构对无外圈轴承进行轴向定位，无需垫圈、卡簧等轴承附件，结构简单、便于装配，且降低了偏航齿轮箱的整体高度和质量。
41.请参考图1-图10。
42.本发明提供的偏航齿轮箱，包括输入端1、输出端3和多级行星齿轮结构2，多级行星齿轮结构2包括至少一级单臂行星组件，单臂行星组件包括行星架21、行星轴22、行星轮23和与行星轮23啮合的太阳轮25，行星架21和行星轴22为一体结构，行星轮23通过无外圈轴承24套设于行星轴22上；行星轴22设有用于与无外圈轴承24的下端面抵接的定位台阶，行星轴22的上端面设有含有至少一个弯折卡口222的弯折槽221，弯折槽221的底面低于行星轮23的上端面，弯折槽221的外壁面向外弯曲，以便对无外圈轴承24的上端面进行轴向定位；行星架21的上端面设有用于与太阳轮25的下端面接触的耐磨垫26，行星架21的下端面用于与输出端3或下一级的太阳轮25键连接。
43.请参考图1和图4，多级行星齿轮结构2中，上一级的单臂行星组件的行星架21与下一级的单臂行星组件的太阳轮25键连接，以将扭矩和载荷传递由上一级的单臂行星组件传递至下一级的单臂行星组件，带动下一级的单臂行星组件的太阳轮25转动；末级单臂行星组件的行星架21与输出端3的输出齿轮轴32键连接，以将扭矩和载荷传递至输出端3。
44.多级行星齿轮结构2的具体级数和每级单臂行星组件的减速比根据实际生产中的需要确定，在此不再赘述。
45.每级单臂行星组件内，请参考图5，行星轮23套设于行星轴22上，行星轮23与本级的太阳轮25啮合连接，太阳轮25转动时，太阳轮25带动与其啮合的行星轮23转动，进而带动行星轴22和与行星轴22一体设置的行星架21转动；行星架21的上端面设有耐磨垫26，耐磨垫26的上端面与太阳轮25的下端面接触，以支持太阳轮25并限制太阳轮25的轴向窜动。
46.行星轴22和行星架21设置为一体结构，请参考图5，行星轴22连接于行星架21的上端面，行星轴22的轴线距行星架21的安装孔的轴线的中心距、行星轴22的高度等根据实际生产的需要进行强度校核计算确定，在此不再赘述。
47.行星轴22和行星架21一体设置，可省去现有单臂行星组件设置于行星轮23上、下表面的垫圈01以及用于对行星轴22的下端面进行轴向定位的下卡簧。
48.行星轴22的上端面设有如图4和图6所示的弯折槽221，弯折槽221的底面低于行星轮23的上端面，因此可通过折弯弯折槽221的外壁面，使弯折槽221的外壁面与行星轮23的上端面抵接，进而实现对行星轮23的轴向定位。
49.弯折槽221可以设置为矩形槽，也可以设置为梯形槽。优选的，考虑到折弯操作的难易程度，可以将弯折槽221的截面设置为梯形，梯形槽自下而上外壁面的厚度逐渐减小，更容易通过敲击折弯。
50.为了方便弯折槽221的折弯，弯折槽221上设有至少一个弯折卡口222，弯折卡口222处无需向外折弯，以便弯折卡口222两侧的弯折槽221更好地向外折弯。优选的，可以设置弯折卡口222在行星轴22的圆周方向上均匀分布。
51.弯折槽221的形状和尺寸、弯折卡口222的数量和尺寸需要根据实际生产中行星轴22的尺寸和设计强度要求确定，以免弯折槽221过宽过深影响行星轴22的强度，或是弯折槽221过浅过窄难以折弯。
52.装配时，将无外圈轴承24和行星轮23套设于行星轴22上，使无外圈轴承24的下端面与行星轴22的定位台阶面抵接，固定无外圈轴承24的下端面的轴向位置；使用工装敲击弯折槽221的外壁面，使弯折槽221的外壁面均匀向外折弯，对无外圈轴承24的上端面进行轴向定位，完成单级单臂行星组件的组装。
53.而后，按照从上到下的顺序，依次连接输入端1与一级太阳轮、一级行星架与二级太阳轮、
……
、末级行星架与输出端3，完成偏航齿轮箱的整体装配。
54.在本实施例中，单臂行星组件的行星轴22和行星架21为一体结构，避免了装配导致的行星轴22与行星架21的同轴度误差，避免了行星轮23偏载，从而避免了异响和啮合不良等问题，提高了运行安全性。
55.通过弯折槽221对无外圈轴承24进行轴向定位，无需设置垫圈01、卡簧02等零件，使得单臂行星组件结构简单、便于装配，提高了装配效率；避免了卡簧02等漏装或装配不到位导致的行星轴22窜动或卡簧02掉入其他传动部件等问题，提高了偏航齿轮箱的整体安全性，减少了运行维护成本；有利于减小单臂行星组件的轴向高度。
56.因此，多级行星齿轮结构2均采用单臂行星组件，相比于单臂行星组件和双臂行星组件混合设置，有利于降低多级行星齿轮结构2的整体高度和质量，使得偏航齿轮箱结构紧凑，有利于偏航齿轮箱的轻量化设置。
57.在上述实施例的基础上，可以设置耐磨垫26呈平板状，耐磨垫26与行星架21过盈连接。
58.为了减轻耐磨垫26的磨损、延长其使用寿命，耐磨垫26可采用强度较高的耐磨材料制作，也可以是表面经过硬化处理，耐磨垫26的具体材质、形状和尺寸根据实际生产中各级太阳轮25的尺寸确定，在此不再赘述。
59.在本实施例中，平板状的耐磨垫26与行星架21过盈连接，相比于现有技术中弓形支撑板通过卡簧02固定于耐磨垫安装孔内，一方面省去了卡簧02，简化了单臂行星组件的结构，提高了装配效率；另一方面降低了行星架21上耐磨垫安装孔的高度，有利于减小单臂行星组件的轴向高度，使得偏航齿轮箱内部结构更加紧凑，有利于偏航齿轮箱的轻量化。
60.在上述实施例的基础上，为了减轻偏航齿轮箱的整体高度和重量，请参考图8，输入端1可以包括输入箱体11、传动套12、通气帽13和加油螺塞14，通气帽13设置于输入箱体11的上端，加油螺塞14设置于输入箱体11的下端；传动套12的上端用于与电机轴连接，传动套12的下端与多级行星齿轮结构2的一级太阳轮连接，以便将电机轴的扭矩传递至多级行星齿轮结构2；传动套12安装于输入箱体11的内腔中，输入箱体11的内腔顶部设有定位台阶，定位台阶用于防止传动套12轴向窜动并检测和控制输入端1的轴向总间隙h。
61.请参考图1和图8，传动套12设置于输入箱体11的内腔中，输入箱体11内不再设有用于安装传动套12的安装孔，同时取消了安装孔与传动套12之间的轴承和油封、卡簧02等轴承附件，极大地简化了输入箱体11的结构，方便了输入箱体11的铸造和后续机加过程。
62.传动套12的一端与电机轴连接，另一端与多级行星齿轮结构2的一级太阳轮连接，优选的，为了方便装配，传动套12内设有用于安装电机轴的电机轴安装孔和用于安装一级太阳轮的太阳轮安装孔，电机安装孔与太阳轮安装之间设有过渡台阶孔。
63.过渡台阶孔的设置，一方面可避免电机轴和一级太阳轮在装配和运动过程中发生干涉，另一方面还为电机轴和一级太阳轮提供的足够的安装空间，便于拆装。
64.过渡台阶孔的具体尺寸根据实际生产中传动套12的设计强度要求等因素确定，在此不再赘述。
65.考虑到一级太阳轮的直径通常小于电机轴的直径，优选的，可以设置传动套12的上端的外径大于传动套12的下端的外径，以减小传动套12的重量。
66.装配时，多级行星齿轮结构2的一级太阳轮由一级耐磨垫进行轴向定位，连接传动套12的下端与一级太阳轮，从而对传动套12的下端面进行轴向定位；连接传动套12的上端与电机轴，并将传动套12安装于输入箱体11的内腔，使电机轴的轴线与输入箱体11的电机轴安装孔轴线对齐，此时定位台阶面正对传动套12的上端面，定位台阶面到传动套12的上端面之间的间隙即为输入端1的轴向总间隙h，轴向总间隙h便于观察，有利于在装配过程中控制轴向总间隙h。
67.在本实施例中，传动套12仅位于输入箱体11的内腔中、与输入箱体11并不存在连接关系，从而节省了原有的轴承和油封、卡簧02等轴承附件，减少了装配零件，有利于降低输入端1的整体高度，节省生产成本，有利于偏航齿轮箱的轻量化设计。
68.同时，省去轴承后，加油位置无需再超过轴承端面，加油位置的降低使得膨胀空间增大，进而减小了输入箱体11的高度，且可省去用于观察观察轴承润滑情况的油标，进一步降低了输入端1的生产成本。
69.此外，通气帽13和加油螺塞14不必再一体设置为图1中的通气帽和加油组件，零件结构简单，生产成本更低。
70.通气帽13和加油螺塞14二者的具体种类、结构、尺寸、位置和连接方式根据实际生产中的需要参考现有技术确定，在此不再赘述。
71.优选的，可以设置传动套12的上端与电机轴花键连接，相比于平键连接，花键连接的连接长度短、连接刚度较高，可进一步缩短输入端1的整体高度。
72.花键的形状和尺寸根据实际生产中传动套12和电机轴二者的尺寸、设计连接强度要求等因素确定，在此不再赘述。
73.优选的，可以设置传动套12的下端与一级太阳轮齿连接，相比于过盈配合，传动套12和一级太阳轮的连接刚度更高，更有利于传动套12和一级太阳轮之间扭矩的传递。
74.传动套12的太阳轮安装孔内设有内齿，一级太阳轮的上端的圆周部设有与内齿配合的外齿，内齿和外齿的具体齿形和尺寸等根据实际生产中一级太阳轮的尺寸和设计连接刚度要求等因素确定，在此不再赘述。
75.在上述实施例的基础上，为了进一步减轻偏航齿轮箱的整体高度和质量，请参考图9和图10，输出端3包括输出箱体31、输出齿轮轴32、轴承33、轴承密封盖34和调整垫35，输出齿轮轴32自上而下依次套设有轴承33、轴承密封盖34和调整垫35，轴承密封盖34的上端面与轴承33的内圈端面抵接，轴承密封盖34的内圈与输出齿轮轴32间隙配合；轴承密封盖34的外圈高于轴承密封盖34的内圈，且轴承密封盖34的外圈的上端设有向内弯曲的卷口，卷口与轴承33的外圈端面过盈配合，轴承密封盖34的外圈与输出箱体31的安装孔过盈配合；调整垫35与输出齿轮轴32过盈配合，调整垫35的上表面与轴承33的下端面抵接，以对轴承密封盖34进行轴向定位。
76.请参考图9，输出齿轮轴32通过多个轴承33安装于输出箱体31内，轴承33的具体数量、种类和尺寸等根据实际生产的需要确定，在此不再赘述。多个轴承33中，相对靠近轴承密封盖34的轴承33为下端轴承。
77.轴承密封盖34为向外翘起的环状结构，轴承密封盖34的内圈与输出齿轮轴32的外周部间隙连接，轴承密封盖34的外圈与输出箱体31的安装孔的内壁面过盈配合，轴承密封盖34的外圈与输出箱体31的过盈配合可实现对输出箱体31内腔的密封，一方面避免了输出端3轴承漏脂，一方面避免了外界的灰尘等杂质进入。
78.轴承密封盖34的外圈的上端设有向内弯曲的卷口，卷口的具体弧度等尺寸根据实际生产中下端轴承的形状和尺寸等因素确定，在此不再赘述。
79.卷口与下端轴承的外圈端面过盈配合，可对轴承33的润滑脂进行有效密封，避免其从轴承密封盖34与输出箱体31、输出齿轮轴32的边缘漏出。
80.为了实现轴承密封盖34的顺利拆装，通常设置卷口与下端轴承的外圈端面采用大过盈配合，外圈与输出箱体31的安装孔采用小过盈配合。
81.输出箱体31与轴承密封盖34之间、输出齿轮轴32与轴承密封盖34之间的过盈配合，可以采用常温下的压装配合，也可以采用热装配合，具体的装配方式根据实际生产中的需要确定。
82.优选的，可以设置轴承密封盖34与输出齿轮轴32的径向间隙值为1-2mm，径向间隙值较大，便于轴承密封盖34和调整垫35的装配。
83.轴承密封盖34的上端面与下端轴承的内圈端面抵接，轴承密封盖34的下端面与调整垫35的上端面抵接，从而实现了对轴承密封盖34的轴向定位，避免了使用过程中轴承密
封盖34发生轴向窜动。
84.调整垫35套设于输出齿轮轴32的外周部，为了方便定位调整垫35的位置，请参考图10，调整垫35套设于输出齿轮轴32的定位轴颈上，调整垫35的长度与定位轴颈的长度相同。
85.为了使调整垫35更好地与输出齿轮轴32配合，优选的，调整垫35的内圈可以设有倒角，倒角的尺寸大于输出齿轮轴32的过渡圆角的尺寸0.5-1mm，以便调整垫35的内圈可以与输出齿轮轴32的定位轴颈的圆周面紧密贴合。
86.输出齿轮轴32上定位轴颈的高度以及过渡圆角的尺寸，根据实际生产中输出齿轮轴32的设计强度要求校核计算确定，在此不再赘述。
87.在本实施例中，轴承密封盖34套设于输出齿轮轴32上，轴承密封盖34的卷口与轴承33外圈过盈配合，可对润滑脂进行密封；轴承密封盖34的外圈与输出箱体31的安装孔过盈配合，可进一步对润滑脂进行密封、防止润滑脂流出，还可以阻止外部粉尘等杂质进入输出端3。
88.轴承密封盖34的一端与轴承33内圈的端面抵接，另一端与调整垫35的上端面抵接，有效地限制了轴承密封盖34的轴向位置，避免了轴承密封盖34发生轴向窜动，还避免了轴承33内圈端面与输出齿轮轴32的轴肩接触造成较大的应力集中，保障了输出齿轮轴32的强度。
89.因此，本实施例采用的无螺钉无油封的输出端密封结构，相比于现有技术中紧固螺钉固定输出端盖、输出端盖配合油封密封输出端轴承的密封方式，不仅减少了螺钉、油封等附件带来的成本，减轻了输出端3的整体高度和质量，还避免了螺钉松动掉落引发的运行稳定性风险。
90.为了方便调整垫35的安装，优选的，输出齿轮轴32可以设有用于与轴承密封盖34配合的、倾角为45
°
的过渡锥面，过渡锥面的轴向距离为径向间隙值的1/2。
91.在上述实施例的基础上，轴承密封盖34可以设置为卷边冲压件，由钢板等冲压成型，相比于现有的输出端盖上各孔槽的车削加工，极大地简化了生产工序，降低了生产成本。
92.优选的，可以设置轴承密封盖34的卷口为硬化处理面，通过硬化处理增加卷口处的结构强度，减少风电机舱振动等对卷口的磨损。
93.在上述实施例的基础上，考虑到调整垫35的上端面与轴承密封盖34抵接，可以设置调整垫35的表面为硬化处理面，以减少调整垫35的磨损、延长其使用寿命。
94.在上述实施例的基础上，还可以将输出齿轮轴32设置为中空结构，输出齿轮轴32的下端面设有减重孔，通过减重孔减轻输出端3乃至偏航齿轮箱的整体质量。
95.请参考图4，减重孔可以设置为与输出齿轮轴32外轮廓相似的圆台孔，减重孔的轴线与输出齿轮轴32的轴线重合，以免输出齿轮轴32的重心发生偏移。
96.当然，减重孔可以设置为多个圆周方向均匀分布的盲孔，以保证输出齿轮轴32的重心仍位于输出齿轮轴32的轴线上。
97.减重孔的具体数量、形状、尺寸和设置位置均需要根据实际生产中输出齿轮轴32的形状、尺寸和设计强度要求等进行计算确定，在此不再赘述。
98.为了降低锻造成本、简化后续机加工过程，减重孔通常在输出齿轮轴32锻造时成
型，而非在输出齿轮轴32锻造成型后通过车削加工等方式加工成型。
99.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
100.以上对本发明所提供偏航齿轮箱进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。