一种径向/推力滑动轴承组合支承结构的风电增速齿轮箱

1.本发明涉及风电齿轮箱技术领域，具体涉及一种径向/推力滑动轴承组合支承结构的风电增速齿轮箱。


背景技术：

2.本发明对于背景技术的描述属于与本发明相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本发明的

技术实现要素：
，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本发明在首次提出申请的申请日的现有技术。
3.现有风力发电机齿轮箱轴系支承轴承主要采用滚动轴承，但滚动轴承为点、线接触形式，承载能力有限，并在特定工况条件下容易打滑、磨损和失效。随着风力发电机组朝着大功率和大尺寸方向发展，对风电齿轮箱的服役可靠性和经济性提出了极高的要求，滚动轴承的大尺寸、有限承载能力和容易失效的特点与机组要求的可靠性和经济性之间的矛盾愈发突出。滑动轴承为面接触形式，同时具有承载密度高和液体润滑而寿命较长等优点，可以提高齿轮箱的扭矩密度和承载可靠性，降低风电齿轮箱的维护成本；同时，滑动轴承结构简单，可以有效缩小齿轮箱空间，降低齿轮箱重量。因此，部分单位研究在风电齿轮箱中运用滑动轴承来替代滚动轴承，但主要针对一级行星两级平行轴齿轮箱。对于大功率风电使用的两级行星一级平行轴齿轮箱和三级行星两级平行轴齿轮箱，滑动轴承支承方案成为研究的热点，但还没有一种合适的滑动轴承支承的齿轮箱方案。
发明内容
4.为了解决现有技术的不足，本发明提供一种径向/推力滑动轴承组合支承结构的风电增速齿轮箱，以提高大功率风电增速齿轮箱的扭矩密度和承载可靠性，并缩小齿轮箱的体积。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种径向/推力滑动轴承组合支承结构的风电增速齿轮箱，其包括用于承受齿轮箱系统径向力和轴向力的第一径向/推力滑动轴承组合支承体、第二径向/推力滑动轴承组合支承体、第三径向/推力滑动轴承组合支承体以及第四径向/推力滑动轴承组合支承体，第一径向/推力滑动轴承组合支承体安装在一级行星齿轮的内孔和两侧，第二径向/推力滑动轴承组合支承体安装在二级行星齿轮的内孔和两侧，第三径向/推力滑动轴承组合支承体安装在三级行星齿轮的内孔和两侧，第四径向/推力滑动轴承组合支承体安装在箱体和端盖体中并位于主动齿轮轴的两端。
6.进一步地，第一径向/推力滑动轴承组合支承体由第一径向滑动轴承、第一推力滑动轴承和第二推力滑动轴承组成。第一径向滑动轴承装配在一级行星齿轮内孔中，承受一级行星齿轮工作过程中产生的径向力；第一推力滑动轴承安装在一级行星齿轮的左端面，并与安装在一级行星销轴上的第一推力盘构成滑动摩擦副，第二推力滑动轴承安装在一级行星齿轮的右端面，并与第二推力盘构成滑动摩擦副，第二推力盘安装在一级右行星架的
左侧，第一推力滑动轴承和第二推力滑动轴承共同承受一级行星齿轮工作过程中产生的轴向力。
7.进一步地，第二径向/推力滑动轴承组合支承体由第二径向滑动轴承、第三推力滑动轴承和第四推力滑动轴承组成。第二径向滑动轴承装配在二级行星齿轮内孔中，承受二级行星齿轮工作过程中产生的径向力；第三推力滑动轴承安装在二级行星齿轮的左端面，并与安装在二级行星销轴上的第三推力盘构成滑动摩擦副，第四推力滑动轴承安装在二级行星齿轮的右端面，并与第四推力盘构成滑动摩擦副，第四推力盘安装在二级右行星架的左侧，第三推力滑动轴承和第四推力滑动轴承共同承受二级行星齿轮工作过程中产生的轴向力。
8.进一步地，第三径向/推力滑动轴承组合支承体由第三径向滑动轴承、第五推力滑动轴承和第六推力滑动轴承组成。第三径向滑动轴承装配在三级行星齿轮内孔中，承受三级行星齿轮工作过程中产生的径向力；第五推力滑动轴承安装在三级行星齿轮的左端面，并与安装在三级行星销轴上的第五推力盘构成滑动摩擦副，第六推力滑动轴承安装在三级行星齿轮的右端面，并与第六推力盘构成滑动摩擦副，第六推力盘安装在三级右行星架的左侧，第五推力滑动轴承和第六推力滑动轴承共同承受三级行星齿轮工作过程中产生的轴向力。
9.进一步地，第四径向/推力滑动轴承组合支承体由第四径向滑动轴承、第五径向滑动轴承、第七推力滑动轴承和第八推力滑动轴承组成。第四径向滑动轴承装配在箱体内孔中，第五径向滑动轴承装配在端盖体内孔中，第四径向滑动轴承和第五径向滑动轴承共同支撑着主动齿轮轴，并承受主动齿轮工作过程中产生的径向力；第七推力滑动轴承安装在箱体右侧并靠近第四径向滑动轴承，第八推力滑动轴承安装在端盖体左侧并靠近第五径向滑动轴承，第七推力滑动轴承和第八推力滑动轴承与主动齿轮轴的左右两个轴肩端面分别构成滑动摩擦副，共同承受主动齿轮工作过程中产生的轴向力。
10.进一步地，第一推力滑动轴承、第二推力滑动轴承、第三推力滑动轴承、第四推力滑动轴承、第五推力滑动轴承、第六推力滑动轴承、第七推力滑动轴承和第八推力滑动轴承均为可倾瓦推力轴承，可倾瓦块为扇形推力瓦或圆形推力瓦，并采用弹性支承结构支承。
11.进一步地，第一推力滑动轴承、第二推力滑动轴承、第三推力滑动轴承、第四推力滑动轴承、第五推力滑动轴承、第六推力滑动轴承、第七推力滑动轴承和第八推力滑动轴承的瓦块数目均为8至30个。
12.本发明的有益效果是：本发明采用滑动轴承替代滚动轴承，提出一种径向/推力滑动轴承组合结构实现风电三级行星增速齿轮箱转子系统的支撑。相比滚动轴承的点、线支承特点，径向滑动轴承为面支承摩擦副，在功能上具有更大的承载面积和更低的承载比压，可以有效提升齿轮箱系统的承载能力并延长轴承摩擦副的使用寿命；在结构上，相比滚动轴承的内圈-外圈-保持架-承载圆柱体等构成的大尺寸结构，径向滑动轴承为圆柱薄壁结构，具有更小的尺寸空间和更轻的重量，可以有效提升齿轮箱的扭矩密度。轴向推力轴承采用多个独立的瓦块和弹性支承结构，该支承方式可以有效承受齿轮箱转子在旋转过程中产生的轴向力，同时弹性支承结构可以在齿轮箱转子产生扭矩和倾斜时使各瓦自适应地均匀承载；各推力瓦独立安装的特点可以使得瓦块在一定服役时间后方便地进行更换；推力盘安装在行星销轴或行
星架上，既实现了轴向承载又没有增加轴向尺寸和重量。本发明提出的风电齿轮箱径向/推力滑动轴承组合支承结构，可以实现承载和传递功率的集成，可以有效缩小齿轮箱空间，降低齿轮箱重量，同时可以提高齿轮箱的承载可靠性并降低风电齿轮箱的维护成本。
附图说明
13.图1为本发明的一种径向/推力滑动轴承组合支承结构的风电增速齿轮箱的结构示意图。
14.图2为本发明的一种径向/推力滑动轴承组合支承装置的工作原理图。
15.图3为本发明的推力滑动轴承安装结构示意图。
16.图4本发明的推力滑动轴承的周向布置结构图(圆形推力瓦)。
17.图5本发明的另一推力滑动轴承的周向布置结构图(扇形推力瓦)。
18.图中：1-箱体；2-端盖体；211-一级内齿圈；212-一级右行星架；213-输入行星架；214-一级太阳齿轮；215-一级行星齿轮；216-一级行星销轴；217-第一推力盘；218-第二推力盘；221-二级内齿圈；222-二级右行星架；223-二级太阳齿轮；224-二级行星齿轮；225-二级行星销轴；226-第三推力盘；227-第四推力盘；231-三级内齿圈；232-三级左行星架；233-三级右行星架；234-三级太阳齿轮；235-三级行星齿轮；236-三级行星销轴；237-第五推力盘；238-第六推力盘；3-弹性支承结构；31-主动齿轮轴；32-主动齿轮；33-从动齿轮；34-输出轴；411-第一径向滑动轴承；412-第二径向滑动轴承；413-第三径向滑动轴承；414-第四径向滑动轴承；415-第五径向滑动轴承；421-第一推力滑动轴承；422-第二推力滑动轴承；423-第三推力滑动轴承；424-第四推力滑动轴承；425-第五推力滑动轴承；426-第六推力滑动轴承；427-第七推力滑动轴承；428-第八推力滑动轴承；51-第一传动轴；52-第二传动轴。
具体实施方式
19.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
20.如图1至图3所示，一种径向/推力滑动轴承组合支承结构的风电增速齿轮箱，包括用于承受径向力和轴向力的第一径向/推力滑动轴承组合支承体、第二径向/推力滑动轴承组合支承体、第三径向/推力滑动轴承组合支承体以及第四径向/推力滑动轴承组合支承体，第一径向/推力滑动轴承组合支承体安装在一级行星齿轮215的内孔和两侧，第二径向/推力滑动轴承组合支承体安装在二级行星齿轮224的内孔和两侧，第三径向/推力滑动轴承组合支承体色安装在三级行星齿轮235的内孔和两侧，第四径向/推力滑动轴承组合支承体安装在箱体1和端盖体2中并位于主动齿轮轴31的两端。第一径向/推力滑动轴承组合支承体、第二径向/推力滑动轴承组合支承体、第三径向/推力滑动轴承组合支承体分别用于承受相应的行星齿轮工作过程中产生的径向力和轴向力，第四径向/推力滑动轴承组合支承体用于承受主动齿轮32在工作过程中产生的径向力和轴向力。所提出的风电齿轮箱径向/推力滑动轴承组合支承装置，可以实现承载和传递功率的集成，有效缩小齿轮箱空间病降低齿轮箱重量。
21.所述第一径向/推力滑动轴承组合支承体由第一径向滑动轴承411、第一推力滑动轴承421和第二推力滑动轴承422组成。第一径向滑动轴承411装配在一级行星齿轮215内孔
中，承受一级行星齿轮215工作过程中产生的径向力；第一推力滑动轴承421安装在一级行星齿轮215的左端面，与安装在一级行星销轴216上的第一推力盘217构成滑动摩擦副；第二推力滑动轴承422安装在一级行星齿轮215的右端面，并与第二推力盘218构成滑动摩擦副，第二推力盘218安装在一级右行星架212的左侧；所述第一推力滑动轴承421和第二推力滑动轴承422共同承受一级行星齿轮215工作过程中产生的轴向力。
22.所述第二径向/推力滑动轴承组合支承体由第二径向滑动轴承412、第三推力滑动轴承423和第四推力滑动轴承424组成。第二径向滑动轴承412装配在二级行星齿轮224内孔中，承受二级行星齿轮224工作过程中产生的径向力；第三推力滑动轴承423安装在二级行星齿轮224的左端面，与安装在二级行星销轴225上的第三推力盘226构成滑动摩擦副；第四推力滑动轴承424安装在二级行星齿轮224的右端面，并与第四推力盘227构成滑动摩擦副，第四推力盘227安装在二级右行星架222的左侧；所述第三推力滑动轴承423和第四推力滑动轴承424共同承受二级行星齿轮224工作过程中产生的轴向力。
23.所述第三径向/推力滑动轴承组合支承体由第三径向滑动轴承413、第五推力滑动轴承425和第六推力滑动轴承426组成。第三径向滑动轴承413装配在三级行星齿轮235内孔中，承受三级行星齿轮235工作过程中产生的径向力；第五推力滑动轴承425安装在三级行星齿轮235的左端面，与安装在三级行星销轴236上的第五推力盘237构成滑动摩擦副；第六推力滑动轴承426安装在三级行星齿轮235的右端面，并与第六推力盘238构成滑动摩擦副，第六推力盘238安装在三级右行星架233的左侧；所述第五推力滑动轴承425和第六推力滑动轴承426共同承受三级行星齿轮235工作过程中产生的轴向力。
24.所述第四径向/推力滑动轴承组合支承体由第四径向滑动轴承414、第五径向滑动轴承415、第七推力滑动轴承427和第八推力滑动轴承428组成。第四径向滑动轴承414装配在箱体1内孔中，第五径向滑动轴承415装配在端盖体2内孔中，第四径向滑动轴承414和第五径向滑动轴承415共同承受主动齿轮32工作过程中产生的径向力；第七推力滑动轴承427安装在箱体1右侧并靠近第四径向滑动轴承414，第八推力滑动轴承428安装在端盖体2左侧并靠近第五径向滑动轴承415，第七推力滑动轴承427和第八推力滑动轴承428与主动齿轮轴31的左右两个轴肩端面分别构成滑动摩擦副，共同承受主动齿轮32工作过程中产生的轴向力。
25.如图4和图5所示，本实施例中的图4和图5是以第一推力滑动轴承421作为参考，本实施例中的第二推力滑动轴承422、第三推力滑动轴承423、第四推力滑动轴承424、第五推力滑动轴承425、第六推力滑动轴承426、第七推力滑动轴承427、第八推力滑动轴承428均为图4和图5所示的结构。所述推力滑动轴承均为可倾瓦推力轴承，可倾瓦块为扇形推力瓦或圆形推力瓦，推力瓦块的数目为8至30个。所述推力滑动轴承采用多个独立的瓦块和弹性支承结构3，弹性支承结构3可以有效承受齿轮箱转子在旋转过程中产生的轴向力，同时弹性支承结构3可以在齿轮箱转子产生扭矩和倾斜时，使各推力瓦自适应地均匀承载，各推力瓦独立安装的特点可以使得瓦块在一定服役时间后方便地进行更换。
26.本发明的工作原理和过程为：输入行星架213是整个齿轮箱的输入主动件，一级行星销轴216安装在输入行星架213和一级右行星架212上，在齿轮箱输入扭矩tin的作用下，输入行星架213转动并带动一级行星销轴216转动，一级行星齿轮215以一级行星销轴216作为自转的中心轴并与一级内
齿圈211啮合转动，同时驱动一级太阳齿轮214转动。一级行星齿轮215与一级内齿圈211啮合转动过程中产生的径向力由第一径向滑动轴承411产生的动压油膜力承受，一级行星齿轮215与一级内齿圈211啮合转动过程中产生的轴向力由第一推力滑动轴承421和第二推力滑动轴承422分别与第一推力盘217和第二推力盘218产生的动压油膜力共同承受。
27.二级内齿圈221通过一级右行星架212与一级行星销轴216联结并一同转动，二级行星销轴225安装在固定的二级右行星架222上，二级行星齿轮224以二级行星销轴225作为自转的中心轴并与二级内齿圈221啮合转动，同时驱动二级太阳齿轮223转动。二级行星齿轮224与二级内齿圈221啮合转动过程中产生的径向力由第二径向滑动轴承412产生的动压油膜力承受，二级行星齿轮224与二级内齿圈221啮合转动过程中产生的轴向力由第三推力滑动轴承423和第四推力滑动轴承424分别与第三推力盘226和第四推力盘227产生的动压油膜力共同承受。
28.三级内齿圈231与二级太阳齿轮223联结，三级左行星架232通过第一传动轴51与一级太阳齿轮214联结，三级内齿圈231和三级左行星架232组成差动驱动结构，三级行星销轴236安装在三级左行星架232和三级右行星架233上，三级行星齿轮235以三级行星销轴236作为自转的中心轴并在三级内齿圈231和三级左行星架232的联合差动作用下转动，同时驱动三级太阳齿轮234转动。三级行星齿轮235在转动过程中产生的径向力由第三径向滑动轴承413产生的动压油膜力承受，三级行星齿轮235在转动过程中产生的轴向力由第五推力滑动轴承425和第六推力滑动轴承426分别与第五推力盘237和第六推力盘238产生的动压油膜力共同承受。
29.三级太阳齿轮234通过第二传动轴52和主动齿轮轴31带动主动齿轮32转动，主动齿轮32与从动齿轮33啮合传动并驱动输出轴34转动而输出扭矩tout。主动齿轮32与从动齿轮33啮合传动过程中产生的径向力由第四径向滑动轴承414和第五径向滑动轴承415产生的动压油膜力承受，主动齿轮32与从动齿轮33啮合传动过程中产生的轴向力由第七推力滑动轴承427和第八推力滑动轴承428分别与主动齿轮轴31的左右两个轴肩端面产生的动压油膜力共同承受。
30.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。