[发明专利]风力发电机增速齿轮箱

说明书

技术领域

本发明是关于对风力发电机增速齿轮箱的改进，尤其涉及一种有效寿 命长，传动效率更高，体积小重量轻的风力发电机增速齿轮箱。

背景技术

风力发电机增速齿轮箱，主要是将桨叶产生的低速大扭矩，通过齿轮 增速传递给发电机，通过提高发电机转速，减小发电机体积。风力发电增 速齿轮箱，设置在60-90米空中，而且又为持久连续运行，要求寿命要长， 尽可能与风机整体寿命相匹配；其次，传动效率要高，以减少有用功率损 耗，降低发热量，降低冷却系统要求，使得润滑油温升能通过自然风冷却， 提高齿轮箱的可靠性；再就是，结构重量要轻，体积小，便于高空安装调 试。因行星齿轮传动，具有功率分流，承载能力大，传递功率范围和转动 比范围大，体积小，质量轻，效率相对较高等特点，因此能够适应大功率 兆瓦级风力发电，成为唯一基本采用以行星齿轮增速为主的传动模式，常 用有三级行星传动，二级行星与一级平行轴组合传动。例如：

中国专利CN201129405、CN201126005、CN201228760均采用行星齿 轮传动；中国专利CN201129406风力发电机的增速齿轮箱，采用二级行星 齿轮加一级平行轴齿轮传动。中国专利CN201071904差动式行星齿轮箱， 采用三级行星齿轮传动，加一级平行轴齿轮传动。中国专利CN1888471风 力发电装置的齿轮箱，采用一级复合行星齿轮加两级平行轴齿轮传动。中 国专利CN201166093、CN201166092、CN201170290风力发电机增速齿轮 箱，采用一级行星齿轮，二级平行轴传动，并将大齿轮、大过渡齿轮和过 渡齿轮轴上的小过渡齿轮以及输出齿轮轴上的小齿轮均为人字齿轮，以消 除轴向力。

然而以行星齿轮为主的增速传动尚存在不足，例如风力发电设计寿命 要求达20-25年，而行星齿轮传动，由于齿轮的磨损，行星齿轮箱寿命大 都只有12年左右，对炼钢部门使用行星齿轮变速箱的调查也得到证明，这 就需要在风机使用期内更换一台变速箱。大功率兆瓦级风力发电机用变速 箱重达20吨左右，在高达60-90米空中更换变速箱，并非一件易事，很是 麻烦。其次，传动效率仍不是最高，一级行星齿轮效率为0.97-0.99，按平 均值0.98计算，如果采用三级行星齿轮传动，总效率只有0.98³＝0.9412， 即有6％左右的能量在齿轮传递中以产生热量形式被损耗了，以2000千瓦为 例约有120千瓦转换为热量，使齿轮箱内润滑油温升增高。如此大功率热 量，自然冷却显然不能满足降温要求，不得不外加冷却系统，例如强制风 冷却或水冷热交换，不仅增加制造成本，而且还降低了齿轮箱的整体可靠 性。再就是，现有行星齿轮传动，基本都为单连传动，而第一、二级转速 低扭矩大，要求齿轮的模数就大，这样也造成增速齿轮箱体积和重量相对 较大。因此现有兆瓦级风力发电机增速齿轮箱，有效寿命与风力发电装备 不匹配，维修、更换难度大；效率低(一般不超过0.95)、润滑油温升大， 需另加冷却降温措施；体积重量大，安装难度大，是目前主要存在问题。 上述不足仍有值得改进的地方。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种有效寿命更长， 传动效率更高，体积小重量更轻的风力发电机增速齿轮箱。

本发明目的实现，主要改进是低速级(1-3级)采用双圆弧圆柱人字螺旋 齿轮传动，未级仍采用行星齿轮传动，组成双圆弧圆柱人字螺旋齿轮传动， 与行星齿轮传动组合增速传动模式，其中双圆弧圆柱人字螺旋齿轮传动级 数，多于行星齿轮传动级数，从而克服上述现有技术的不足，实现本发明 目的，替代现有以行星齿轮传动为主的增速传动模式。具体说，本发明风 力发电机增速齿轮箱，包括箱体和内置逐级增速齿轮传动，其特征在于齿 轮传动有3-4级，其中未级为行星齿轮传动，前几级均为双圆弧圆柱人字螺 旋齿轮传动。

本发明所说双圆弧圆柱人字螺旋齿轮，是指相互啮合转动齿轮为双圆 弧圆柱齿形的人字齿轮，且双圆弧齿轮齿形在圆柱上呈螺旋形。

齿轮箱转动结构，根据风力发电机大小，传动结构可以为3至4级， 功率大风轮转速低，要求传动比大，级数相对要多；功率小风轮转速高， 要求传动比小，级数相对要少。例如2兆瓦风力发电机，要求总转动比为 75左右，用3级增速传动就可以了；而对于3兆瓦以上，要求总转动比100 多，可能需要4级增速传动。