[發(fā)明專利]行星齒輪傳動單元

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010186354.1
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN101893061A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沃倫·斯穆克
• 申請（專利權(quán)）人: 漢森傳動系統(tǒng)國際公司
• 主分類號: F16H1/28
• 分類號: F16H1/28;F16H3/44;F16H55/17;F16H57/08;F03D11/02
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11219
• 代理人: 車文;張建濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種行星齒輪傳動單元，可在用于風力渦輪機的變速箱中使用所述行星齒輪傳動單元。

背景技術(shù)

由于對行星齒輪傳動單元的要求極高，而且行星齒輪傳動單元承受非常大的負載，比如以用于風力渦輪機的行星齒輪傳動單元為例，通常使用帶有螺旋齒的齒輪，其原因是帶有螺旋齒的齒輪具有同時實現(xiàn)所需額定容量并降低噪聲和振動的更好特性。

一些類型的此類帶有螺旋齒的行星齒輪傳動單元是已知的。但它們還是存在問題，并且還能進行相當大的優(yōu)化。

在設(shè)計行星齒輪傳動單元時，必須對將要用于環(huán)形齒輪、太陽齒輪以及行星齒輪的輪齒螺旋角和尺寸作出選擇，從而能采取需要的負載并獲得正確的齒輪比。

為了能夠承受更大的負載，擴大整個齒輪傳動單元的尺寸是可能的，但這當然會極大地受到經(jīng)濟和邏輯限制。

只有所有可能因素的適當組合才可能形成至少較之現(xiàn)有行星齒輪傳動單元能承受更大負載而又具有相對較小尺寸的齒輪傳動單元。

例如，對用于支承行星齒輪傳動單元中的行星齒輪的軸承而言，選擇此類具有更大徑向尺寸的行星軸承時存在諸多限制，其原因是這些行星齒輪的齒圈必須具有特定厚度，以防止行星齒輪的齒與行星軸承的外軸承環(huán)之間的負作用，或者僅為了承受負載或者確保軸承的特定最短壽命。

沿著軸向，所需的齒輪容量賦予齒輪寬度的最小值，而且還需要足夠的齒輪寬度以能夠通過軸承在行星齒輪上獲得扭矩，或者為行星齒輪實現(xiàn)適當?shù)妮S向和徑向軸承支撐。由于帶有螺旋齒的齒輪傾斜而彼此軸向遠離，從而，輪齒的螺旋角對行星軸承產(chǎn)生影響。齒的螺旋角越大，齒間軸向力就會越大。行星齒輪傳動單元具有在環(huán)形齒輪與行星齒輪之間以及行星齒輪與太陽齒輪之間齒輪軸向移開的趨勢。

行星齒輪相對于環(huán)形齒輪受到的軸向力與太陽齒輪施加在行星齒輪上的軸向力相反。這些軸向力因此而相互抵消，從而，在行星軸和行星軸承上不存在凈軸向力，這就不對行星軸承產(chǎn)生影響。

使得行星齒輪傳動單元承受大負載的已知解決方案是將柔性銷軸(flexpin?shaft)用作行星軸。此類柔性銷軸例如從GB1,101,131獲知。

圖1示出了柔性銷軸的原理。圖1示出了通過軸承3安裝在柔性銷軸2上的行星齒輪1。對行星齒輪1施加作用力F在柔性銷軸2一側(cè)上形成力矩A，并在柔性銷軸2另一側(cè)上形成力矩B，且力矩A和B反向。這導(dǎo)致了如圖1的右側(cè)所示的柔性銷軸2的角度變形。柔性銷軸2兩側(cè)上的角度變形應(yīng)相等。

但此類柔性銷軸不適于與具有螺旋齒的齒輪組合使用。這是由于在螺旋齒的情況下，分別將上述相反軸向力(參見圖2中具有附圖標記6的箭頭)施加給環(huán)形齒輪和太陽齒輪。因此，每個行星齒輪受到必須由行星軸承處理的傾斜力矩。從而，當在行星齒輪傳動單元中使用螺旋齒時，分別由環(huán)形齒輪和太陽齒輪嚙合點內(nèi)的法向齒力的軸向分量來產(chǎn)生力矩。這使得行星齒輪1歪斜。利用柔性銷設(shè)計，行星軸組件沒有傳統(tǒng)設(shè)計那么硬，因而會產(chǎn)生更大的行星傾斜。可通過使得柔性銷軸2各向異性直到硬度消失為止來解決此問題。這在圖3中示出，其中，柔性銷軸2被設(shè)計成具有比部分5硬度更低的部分4。這樣，仍然能實現(xiàn)切向方向上的柔性，而且柔性銷軸在垂直于切向方向的平面內(nèi)盡可能地堅硬。由此，柔性銷與螺旋齒組合使用成為可能。

但上述解決方案復(fù)雜，從而增加了成本以及包括此類柔性銷設(shè)計的行星齒輪傳動單元的制造時間。

因此，需要設(shè)計一種行星齒輪傳動單元，其中，行星齒輪具有螺旋齒，而且能承受大的負載。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例的目的是提供能承受大負載的行星齒輪傳動單元、包括此類行星齒輪傳動單元的變速箱以及包括此類變速箱的風力渦輪機。

通過根據(jù)本發(fā)明實施例的設(shè)備實現(xiàn)以上目的。

本發(fā)明的第一方面提供了一種行星齒輪傳動單元。所述行星齒輪傳動單元包括環(huán)形齒輪、太陽齒輪以及行星架，行星架驅(qū)動多個行星軸，行星齒輪通過行星軸承以能轉(zhuǎn)動的方式安裝在行星軸上，其中，行星軸為柔性銷軸，柔性銷軸也稱為柔性銷，每個柔性銷軸包括一對行星齒輪，所述一對行星齒輪中的每個行星齒輪是單螺旋型，并具有與所述一對行星齒輪中的另一個行星齒輪的螺旋角相反的螺旋角，其也可稱為人字型(chevron)齒。

本發(fā)明的發(fā)明方面基于這樣的事實：本發(fā)明允許在行星齒輪傳動單元中使用具有單螺旋齒的齒輪，這相對于使用直齒是有利的，同時，確保該行星齒輪傳動單元能承受大的負載。在根據(jù)本發(fā)明實施例的行星齒輪傳動單元中，行星齒輪的負載分布最優(yōu)，而且在齒輪的齒上迅速移動。

此外，根據(jù)本發(fā)明實施例的行星齒輪傳動單元易于安裝。