[發明專利]用于風力渦輪齒輪箱的增材制造的軸頸軸承

在審

• 申請號: 201980042712.0
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN112313022A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: H·麥加里蒂巴什里;G·勞特;J·P·戴維斯;P·C·帕特爾;R·Z·哈桑;A·維爾茨;K·M·范德烏爾德
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F5/00;B22F7/08;B33Y80/00;B22F3/00;F16C17/02;F16C33/10;F16C33/12;F03D80/70
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張珺;陳浩然

一種用于制造風力渦輪中的變速箱的齒輪組件的方法，包括提供齒輪組件的銷軸。該方法還包括經由由計算機數控（CNC）裝置驅動的增材制造過程將材料沉積到齒輪組件的銷軸的外表面上，以形成周向地圍繞并粘附至銷軸的軸承。此外，該方法包括周向地圍繞軸承提供齒輪以形成齒輪組件。

技術領域

本公開總體上涉及風力渦輪，并且更具體地涉及一種用于風力渦輪變速箱的軸頸軸承，其至少部分地經由增材制造構成。

背景技術

總體上，風力渦輪包括塔架、安裝在塔架上的機艙，以及聯接到機艙的轉子。轉子大體包括可旋轉的轂和聯接到轂并從轂向外延伸的多個轉子葉片。各個轉子葉片可圍繞轂間隔開，以便于使轉子旋轉，以使動能能夠轉換成可用的機械能，然后可將其傳遞到設置在機艙內的發電機以產生電能。通常，變速箱用于響應于轉子的旋轉來驅動發電機。例如，變速箱可構造成將由轉子提供的低速高轉矩輸入轉換成可驅動發電機的高速低轉矩輸出。

變速箱大體包括變速箱殼體，該變速箱殼體包含經由一個或多個行星托架和軸承連接的多個齒輪（例如，行星齒輪、環形齒輪和/或太陽齒輪，以及非行星齒輪），以用于將轉子軸的低速高轉矩輸入轉換為發電機的高速低轉矩輸出。另外，各個齒輪圍繞布置在一個或多個行星托架內的銷軸旋轉。此外，軸頸軸承大體上圍繞各個銷軸定位在相應銷軸和旋轉齒輪之間。另外，大體上在軸頸軸承和旋轉齒輪之間提供潤滑。

常規的軸頸軸承通常通過將一種或多種原料形成為圓柱形狀來制造，該圓柱形狀可通過過盈配合以及螺栓連接的組件安裝到相應的銷軸上。因而，軸頸軸承用作由靜止銷軸和旋轉齒輪之間的潤滑產生的流體動力膜之間的對接部。因此，可優化軸頸軸承的原料以用于負載承載能力、柔順性和/或耐磨性、耐劃痕性、抗咬合性等。然而，常規的變速箱軸頸軸承可需要過多的機械加工和組裝步驟。另外，常規的軸頸軸承也可需要附加的材料來抵抗由與銷軸的過盈配合產生的應力。

因此，在本領域中將歡迎具有用于解決上述問題的一個或多個軸頸軸承的用于風力渦輪的變速箱組件。

發明內容

本發明的方面和優點將在以下描述中部分地闡明，或可從描述清楚，或可通過實施本發明學習到。

一方面，本公開涉及一種用于制造風力渦輪中的變速箱的齒輪組件的方法。該方法包括提供齒輪組件的銷軸。該方法還包括經由由計算機數控（CNC）裝置驅動的增材制造過程將材料沉積到齒輪組件的銷軸的外表面上，以形成周向地圍繞并粘附至銷軸的軸承。此外，該方法包括周向地圍繞軸承提供齒輪以形成齒輪組件。

在一個實施例中，經由由CNC裝置驅動的增材制造過程將材料沉積到齒輪組件的銷軸上的步驟可包括經由增材制造過程在齒輪組件的銷軸上逐層堆積材料。在特定實施例中，增材制造過程可包括例如金屬線轉移、電子束熔化、慣性焊接、粉末噴嘴激光沉積、定向能量沉積、粘合劑噴射、材料噴射、激光熔覆、冷噴涂沉積、定向能量沉積、粉末床熔融、材料擠壓、直接金屬激光燒結、直接金屬激光熔化、冷金屬轉移、金屬惰性氣體（MIG）焊接、鎢惰性氣體（TIG）焊接、桶光聚合或任何其它合適的增材制造過程。

在另一個實施例中，該方法可包括例如經由能量源將熱量施加到軸承的外表面。

在其它實施例中，該方法可包括經由增材制造過程將至少一個附加特征形成到軸承的外表面、軸承的截面、銷軸的外表面、齒輪的截面、齒輪的端面和/或齒輪的內表面中的至少一個中。更確切地說，在某些實施例中，附加特征可包括油路徑、一個或多個肋、一個或多個結構支承件、對準特征、冷卻通道、檢查路徑、信號布線路徑、間隔物、傳感器凹部或可經由增材制造形成的任何其它特征。例如，在一個實施例中，該方法可包括將油路徑形成為具有到軸承的外表面中的螺旋形狀。在另一實施例中，該方法還可包括形成多個附加特征，其中多個附加特征中的至少一個具有比其余附加特征更大的厚度。