[发明专利]一种风电主传动系统

说明书

本发明涉及的一种风电主传动系统，它包括一级行星轮系（1）和二级行星轮系（2）；所述一级行星轮系（1）包括一级齿圈（1.1），二级行星轮系（2）包括二级齿圈（2.1）；所述一级齿圈（1.1）的左端设有法兰与风轮系统连接，所述一级齿圈（1.1）的右侧设置一级右花键法兰（1.4），所述二级齿圈（2.1）通过左侧设置花键与一级齿圈（1.1）相连接。本发明大大缩小风电传动链的整体尺寸，功率密度高，结构紧凑，重量轻，成本低，各级组件独立可拆分，维修更换方便，维修成本低。

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，尤其涉及风电主传动系统，用于风电非直驱传动系统。

背景技术

常见的非直驱风电传动系统是由齿轮箱、主轴、主轴轴承、轴承座、锁紧盘以及联轴器等部件组成，风轮是通过主轴实现与齿轮箱的连接，主轴通过一个或两个主轴轴承和轴承座支撑在机舱底板，主轴主要功能是支撑整个风轮，承受风机的弯矩；齿轮箱的主要功能是实现风轮与发电机间传速匹配，并将风轮捕获的能量传递给发电机。该种传动链整体尺寸长，宽度宽，重量重。

传统传动链中齿轮箱的结构通常采用一级行星齿轮+二级平行齿轮结构或二级行星齿轮+一级平行齿轮结构，齿轮箱低速级齿轮需要承受了风轮所有的转矩，负载大，同时需要实现较大传动比。在同等转矩输入情况下，齿轮的弯矩应力和接触赫兹应力大；而齿轮材料的许用承载能力是一定的，所以为了保持齿轮的接触和弯曲安全裕度，传统传动链中的低速级齿圈直径较大，整体重量重。

齿轮箱作为一个相对整体的部件，在行星级出现失效时，需要对齿轮箱进行整体更换维修，涉及的空中吊装更换成本高，且拆卸非常困难，需要额外借助大型起吊设备和工装，现场维修工程量大，更换难度高，维修成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种风电主传动系统，将主轴和齿轮箱一体化设计，大大缩小传动链整体尺寸，功率密度高，重量轻，成本低；传动系统各级传动组件能相对独立，可轻松实现风机机舱内拆分；拆分后的部件重量轻，维修更换方便，维修成本低。

本发明的目的是这样实现的：

（1）本发明一级齿圈在轮毂侧延伸法兰并通过螺栓/销子实现其与轮毂连接，一级齿圈通过 2个轴承直接支撑在机舱壳体上，一级齿圈承接主轴的功能，挑起整个风轮，风轮直接带动一级齿圈旋转，省去了主轴、轴承座及锁紧盘等大尺寸部件，大大缩减了整个传动链的长度和宽度，也减轻整个传动系统的重量，降低成本，在目前公路运输限高限宽的尺寸下实现更大整机功率。

（2）本发明的一级齿圈左右两侧分别设置左法兰和花键法兰，左法兰和花键法兰通过止口与齿圈配合，提供径向支撑，提高一级齿圈的刚性，减少齿圈受到风轮弯矩的带来的变形，提高/改善了一级行星级中的行星轮间均载；同时也改善了支撑齿圈轴承受力，使支撑一级齿圈轴承的内部滚动体载荷分布更均匀。左法兰和花键法兰内部设置相关孔，用于安装一级行星架轴承，支撑一级行星架。一级行星架和一级齿圈通过左法兰和花键法兰形成一个封闭的整体，刚性高，大大降低了一级行星级内部齿轮啮合受外部载荷的变化的影响。

（3）本发明的一级齿圈通过花键法兰与二级齿圈的花键连接，因此风轮旋转过程驱动一级齿圈的同时也同步驱动二级齿圈旋转，二级齿圈带动二级行星轮转动，二级行星轮带动二级太阳轮旋转，二级太阳轮通过花键与一级行星架连接，通过一级行星级的啮合运动将一级齿圈和二级太阳轮的输入功率最终整体通过一级太阳轮输出给三级行星架；一级和二级齿圈共同承受来自风轮的转矩，大幅度降低了单级齿轮负载；同等输入扭矩的情况下，尺寸可以做得更小，整体重量更轻。

（4）本发明的二级齿圈内表面设置2角接触球滚道表面，二级行星架上固定2个接触球轴承内圈，通过轴承的预紧，使二级齿圈旋转中心与二级行星架同心，消除和减少二级齿圈重力对二级行星轮系的啮合不均的影响，大大改善二级行星轮系的行星轮间均载；二级行星架通过法兰与主机架连接，大幅度提高主机架的刚性和强度。