大传动比风电齿轮箱传动系统的制作方法

本发明涉及风力发电传动，具体为大传动比风电齿轮箱传动系统。

背景技术：

1、现有兆瓦级风力发电机均采用行星齿轮传动方式。随着风力发电机发电量的增大，要求传动齿轮箱具有更高的传动比，目前行业内对大传动比风电齿轮箱，例如8-10mw的传动设计是将多级行星传动轴向级联，这种方式导致传动系统轴向尺寸大幅增大、重量大幅增加，由于传动系统安装在高空中的机舱内，因此这种传动系统给风机的吊装及后期维护带来极大的不便。

技术实现思路

1、本发明意在提供大传动比风电齿轮箱传动系统，以解决现有的大传动比风电齿轮箱传动系统轴向尺寸大的问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、大传动比风电齿轮箱传动系统，包括外行星传动机构和内行星传动机构，外行星传动机构包括输入行星架、固定齿圈和多个外行星轮，外行星轮转动连接在输入行星架上，固定齿圈啮合在外行星轮外侧；内行星传动机构包括转动齿圈、固定行星架、太阳轮和多个内行星轮，内行星轮转动连接在固定行星架上，转动齿圈啮合在外行星轮和内行星轮之间，太阳轮啮合在内行星轮内侧，动力从输入行星架输入、太阳轮输出。

4、本方案的原理和有益效果为：

5、功率由输入行星架输入，输入行星架通过行星架轴承支撑，通过外行星传动机构传送给内行星传动机构，最后由太阳轮输出。具体的，输入行星架带动外行星轮在固定齿圈内转动，并带动转动齿圈转动，转动齿圈带动内行星轮转动，由内行星轮带动太阳轮转动，最终将功率从太阳轮输出。本方案中，转动齿圈同时作为外行星传动机构的太阳轮和内行星传动机构的齿圈，将外行星传动机构的功率传送给内行星传动机构，在内行星传动机构中，转动齿圈作为功率输入，将功率传送给内行星轮。

6、本方案能够适用于大兆瓦高传动比风电齿轮箱，传动比范围大，且通用性强，可仅调整内行星传动机构的太阳轮和内行星轮，保证外行星传动机构的通用。本方案将传统的一级行星传动机构和二级行星传动机构在径向上复合为复合级传动机构，轴向布置更加紧凑，有效的减少了轴向尺寸，解决了现有的风电齿轮箱传动系统轴向尺寸较大的问题，方便风机吊装和后期维修。

7、研发过程中，发明人尝试过将动力从固定齿圈输入，如此设置行星架轴承可以取消，成本能够有一定的下降，但是申请人发现，这种方式复合后的传动系统的传动比相比未复合前大幅降低，虽然轴向尺寸得到了减小，但是传动比无法满足要求。最终经过大量研究和试验才得到了本方案，本方案中功率由输入行星架输入，不仅能够缩小轴向尺寸，还能够保持较大的传动比，传动比可以达到11.187。

8、进一步，还包括二级行星传动机构，二级行星传动机构包括二级行星架，太阳轮与二级行星架连接。

9、本方案中，经验证，在达到与传统3级行星结构相同的传动比的情况下，本实施例在轴向的尺寸远小于传动3级行星结构的轴向尺寸；而在相同的轴向尺寸下，本实施例能够达到更大的传动比。

10、进一步，内行星轮的均布条件满足公式：

11、zring+zsun＝kn；

12、式中：

13、zring为转动齿圈的齿数；

14、zsun为太阳轮齿数；

15、n为内行星轮个数；

16、k为整数。

17、外行星轮的数量为10-12个，内行星轮的数量为3-4个。

18、现有技术中，轴向级联的传动系统内，外行星传动机构中的行星轮数量较少，本申请的复合结构中因转动齿圈作为外行星传动机构的太阳轮，内侧还复合内行星传动机构，因此转动齿圈的尺寸较大，可通过设置更多的外行星轮来减小径向尺寸，外行星轮和内行星轮的数量采用本方案的方式来设定，具体设定为外行星轮的数量设置为10-12个，内行星轮的数量为3-4个，在传动比相同的情况下，单个外行星轮的尺寸可减小，由此控制整个传动系统的径向尺寸。

19、进一步，输入行星架与风力发电机的主轴刚性连接。

20、本方案中，通过螺栓直接将输入行星架与主轴刚性连接，相比用锁紧盘或法兰盘连接的方式而言，输入行星架无需额外设置轴承支撑，可进一步缩小轴向尺寸。

技术特征：

1.大传动比风电齿轮箱传动系统，其特征在于：包括复合级行星传动机构，复合级行星传动机构包括外行星传动机构和内行星传动机构，外行星传动机构包括输入行星架、固定齿圈和多个外行星轮，外行星轮转动连接在输入行星架上，固定齿圈啮合在外行星轮外侧；内行星传动机构包括转动齿圈、固定行星架、太阳轮和多个内行星轮，内行星轮转动连接在固定行星架上，转动齿圈啮合在外行星轮和内行星轮之间，太阳轮啮合在内行星轮内侧，动力从输入行星架输入、太阳轮输出。

2.根据权利要求1所述的大传动比风电齿轮箱传动系统，其特征在于：还包括二级行星传动机构，二级行星传动机构包括二级行星架，太阳轮与二级行星架连接。

3.根据权利要求1所述的大传动比风电齿轮箱传动系统，其特征在于：内行星轮的均布条件满足公式：

4.根据权利要求1所述的大传动比风电齿轮箱传动系统，其特征在于：输入行星架与风力发电机的主轴刚性连接。

技术总结
本发明涉及风力发电传动技术领域，具体为大传动比风电齿轮箱传动系统，包括外行星传动机构和内行星传动机构，外行星传动机构包括输入行星架、固定齿圈和多个外行星轮，外行星轮转动连接在输入行星架上，固定齿圈啮合在外行星轮外侧；内行星传动机构包括转动齿圈、固定行星架、太阳轮和多个内行星轮，内行星轮转动连接在固定行星架上，转动齿圈啮合在外行星轮和内行星轮之间，太阳轮啮合在内行星轮内侧，动力从输入行星架输入、太阳轮输出。本方案将两级行星传动在径向上复合为一级，轴向布置更加紧凑，有效的减少了轴向尺寸，解决了现有的风电齿轮箱传动系统轴向尺寸较大的问题。

技术研发人员：明磊,冯厚斌,戴先武,叶伟,康祯,谭鑫
受保护的技术使用者：重庆望江工业有限公司江苏分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15