[发明专利]一种风电齿轮箱的太阳齿轮轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电齿轮箱内的行星齿轮传动机构，具体涉及一种风电齿轮箱的太阳齿轮轴。

背景技术

风电齿轮箱中使用的是行星齿轮传动机构，其行星齿轮机构与风电齿轮箱外的桨叶相连，桨叶受风力作用带动第一级行星齿轮转动，第一级行星齿轮驱动位于中心的第一级太阳轮转动，第一级太阳轮连接太阳齿轮轴，第一级太阳轮轴将风动力传递给下一级行星齿轮，进一步传递给发电机，由发电机产生电能。

图1为现有风电齿轮箱的行星齿轮传动机构图，它包括两级行星齿轮系和定轴齿轮系。第一级行星齿轮系有第一太阳齿轮轴1、第一行星架2、第一行星齿轮3和第一齿圈4，第一行星架2与桨叶主轴连接并由桨叶主轴驱动，带动第一太阳齿轮轴1转动；第二级行星齿轮系有第二太阳齿轮轴5、第二行星架6、第二行星齿轮7和第二齿圈8，第二行星架6与第一太阳齿轮轴1同轴联动，带动第二太阳齿轮轴5转动；定轴齿轮系有大齿轮10和高速齿轮9，大齿轮10与第二太阳齿轮轴5同轴联动，驱动高速齿轮9转动，高速齿轮轴9为输出轴，驱动发电机转子转动。

由于第一级行星传动传递风变载荷，其输入扭矩及转速时变性较强，波动较大，因此需尽可能采取相应措施以提高行星传动运行的平稳性，且美国齿轮制造协会公布的AGMA 6123-B06标准中已列举19种改善行星齿轮传动均载的措施，其中包含有允许一个或多个构件径向浮动，即通过齿圈或太阳轮或两者共同产生弹性变形的方案。

中国专利文献CN102518787A公开了一种风电齿轮箱的行星传动结构，它包括太阳轮、行星轮、行星轮轴承、心轴和行星轮支架，行星轮支架上安装心轴，行星轮通过行星轮轴承安装在心轴上，所述行星轮轴承为一对锥滚子轴承且背对背安装，两锥滚子轴承中间有隔层，一对锥滚子轴承外一侧紧靠心轴的台阶，另一侧紧靠设置在行星轮支架上的垫圈上。该专利解决了轴向风力对行星齿轮的冲击，但是当太阳轮与行星轮为斜齿啮合时，轴向风力会通过行星齿轮传递到太阳轮，对太阳轮和与太阳轮连接的下一级结构造成冲击，另外，该专利不能处理径向力给行星齿轮传动机构造成的振动问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种能降低行星齿轮传动机构对下一级结构的冲击与振动的风电齿轮箱的太阳齿轮轴。

要解决上述技术问题，本发明由太阳轮、支撑轴和输出轴三段构成一体的带内孔的轴类齿轮，在支撑轴上设有螺旋槽。

上述螺旋槽沿支撑轴周向大于一周，可使行星齿轮传动机构获得较好均载性能。大于一周的螺旋槽相当于在太阳轮与输出轴之间添加一刚度适度的弹簧，从而既能实现太阳轮的轴向浮动，又能实现太阳轮的径向浮动。

本发明的原理是：

风电齿轮箱中，在行星轮支架为输入级条件下，由于太阳轮和行星齿轮均为一定螺旋角的斜齿轮，故太阳轮必定受到一定正向或反向轴向作用力的作用，这种时变轴向作用力对高速输出端存在一定的冲击作用，因此减小太阳轮轴向力作用，有利于提高行星齿轮传动机构的性能，保证高速输出级平稳传动。

当太阳轮受到轴向作用力时，由于在支撑轴中部有绕轴的螺旋槽，螺旋槽部位刚度相对较小，因此螺旋槽有一定的压缩或拉伸变形，从而使太阳轮的支撑轴在轴向获得一定的浮动。当行星齿轮传递载荷在设计范围内时，由于支撑轴的螺旋槽具有适中的刚度，螺旋槽仅存在微量变形，故太阳轮与行星齿轮能正常啮合。

当太阳轮受到较大径向冲击载荷作用时，由于支撑轴上的螺旋槽径向的刚度比轴向的刚度小，螺旋槽有一定的弯曲弹性变形，使太阳轮获得一定的径向位移，从而降低径向冲击载荷对其余啮合齿轮对的影响，减小了径向冲击的作用，当径向冲击作用消失时，具有弹性变形的螺旋槽又恢复至初始位置，从而保持各齿对的正常啮合。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：降低了行星齿轮传动机构对下一级结构的冲击与振动，提高了行星齿轮传动机构的性能，保证高速输出级平稳传动。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为现有风电齿轮箱的行星齿轮传动机构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为图1中A处的立体结构示意图；

图4为使用本发明的行星齿轮传动机构示意图。

图中：1.第一太阳齿轮轴；2. 第一行星架；3. 第一行星齿轮；4. 第一齿圈；5. 第二太阳齿轮轴；6. 第二行星架；7. 第二行星齿轮；8. 第二齿圈； 9. 高速齿轮；10. 大齿轮；