行星齿轮传动单元制造技术

本发明专利技术提供一种行星齿轮传动单元（１０），包括环形齿轮（１７）、太阳齿轮（１８）以及行星架（１９），所述行星架（１９）驱动多个行星轴（１２），所述行星齿轮（１１）通过行星轴承（１３）以能转动的方式安装在所述行星轴（１２）上。所述行星轴为柔性销（１２），每个柔性销（１２）包括一对行星齿轮（１１），所述一对行星齿轮中的每个行星齿轮（１１）是单螺旋型，并具有与所述一对行星齿轮中的另一个行星齿轮（１１）的螺旋角相反的螺旋角。本发明专利技术还提供了一种包括根据本发明专利技术实施例的行星齿轮传动单元（１０）的变速箱（２０）以及包括此类变速箱（２０）的风力涡轮机。具有单螺旋齿的齿轮确保行星齿轮传动单元能承受大的负载。行星齿轮的负载分布最优，且在齿轮的齿上迅速移动。行星齿轮传动单元易于安装且可使用传统的各向同性柔性销轴。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种行星齿轮传动单元，可在用于风力涡轮机的变速箱中使用所述行 星齿轮传动单元。
技术介绍
由于对行星齿轮传动单元的要求极高，而且行星齿轮传动单元承受非常大的负 载，比如以用于风力涡轮机的行星齿轮传动单元为例，通常使用带有螺旋齿的齿轮，其原因 是带有螺旋齿的齿轮具有同时实现所需额定容量并降低噪声和振动的更好特性。一些类型的此类带有螺旋齿的行星齿轮传动单元是已知的。但它们还是存在问 题，并且还能进行相当大的优化。在设计行星齿轮传动单元时，必须对将要用于环形齿轮、太阳齿轮以及行星齿轮 的轮齿螺旋角和尺寸作出选择，从而能采取需要的负载并获得正确的齿轮比。为了能够承受更大的负载，扩大整个齿轮传动单元的尺寸是可能的，但这当然会 极大地受到经济和逻辑限制。只有所有可能因素的适当组合才可能形成至少较之现有行星齿轮传动单元能承 受更大负载而又具有相对较小尺寸的齿轮传动单元。例如，对用于支承行星齿轮传动单元中的行星齿轮的轴承而言，选择此类具有更 大径向尺寸的行星轴承时存在诸多限制，其原因是这些行星齿轮的齿圈必须具有特定厚 度，以防止行星齿轮的齿与行星轴承的外轴承环之间的负作用，或者仅为了承受负载或者 确保轴承的特定最短寿命。沿着轴向，所需的齿轮容量赋予齿轮宽度的最小值，而且还需要足够的齿轮宽度 以能够通过轴承在行星齿轮上获得扭矩，或者为行星齿轮实现适当的轴向和径向轴承支 撑。由于带有螺旋齿的齿轮倾斜而彼此轴向远离，从而，轮齿的螺旋角对行星轴承产生影 响。齿的螺旋角越大，齿间轴向力就会越大。行星齿轮传动单元具有在环形齿轮与行星齿 轮之间以及行星齿轮与太阳齿轮之间齿轮轴向移开的趋势。行星齿轮相对于环形齿轮受到的轴向力与太阳齿轮施加在行星齿轮上的轴向力 相反。这些轴向力因此而相互抵消，从而，在行星轴和行星轴承上不存在净轴向力，这就不 对行星轴承产生影响。使得行星齿轮传动单元承受大负载的已知解决方案是将柔性销轴(flexpin shaft)用作行星轴。此类柔性销轴例如从GB1，101，131获知。图1示出了柔性销轴的原理。图1示出了通过轴承3安装在柔性销轴2上的行星 齿轮1。对行星齿轮1施加作用力F在柔性销轴2 —侧上形成力矩A，并在柔性销轴2另一 侧上形成力矩B，且力矩A和B反向。这导致了如图1的右侧所示的柔性销轴2的角度变 形。柔性销轴2两侧上的角度变形应相等。但此类柔性销轴不适于与具有螺旋齿的齿轮组合使用。这是由于在螺旋齿的情况 下，分别将上述相反轴向力(参见图2中具有附图标记6的箭头)施加给环形齿轮和太阳齿轮。因此，每个行星齿轮受到必须由行星轴承处理的倾斜力矩。从而，当在行星齿轮传动 单元中使用螺旋齿时，分别由环形齿轮和太阳齿轮啮合点内的法向齿力的轴向分量来产生 力矩。这使得行星齿轮1歪斜。利用柔性销设计，行星轴组件没有传统设计那么硬，因而会 产生更大的行星倾斜。可通过使得柔性销轴2各向异性直到硬度消失为止来解决此问题。 这在图3中示出，其中，柔性销轴2被设计成具有比部分5硬度更低的部分4。这样，仍然能 实现切向方向上的柔性，而且柔性销轴在垂直于切向方向的平面内尽可能地坚硬。由此，柔 性销与螺旋齿组合使用成为可能。但上述解决方案复杂，从而增加了成本以及包括此类柔性销设计的行星齿轮传动 单元的制造时间。因此，需要设计一种行星齿轮传动单元，其中，行星齿轮具有螺旋齿，而且能承受 大的负载。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供能承受大负载的行星齿轮传动单元、包括此类行星齿 轮传动单元的变速箱以及包括此类变速箱的风力涡轮机。通过根据本专利技术实施例的设备实现以上目的。本专利技术的第一方面提供了一种行星齿轮传动单元。所述行星齿轮传动单元包括环 形齿轮、太阳齿轮以及行星架，行星架驱动多个行星轴，行星齿轮通过行星轴承以能转动的 方式安装在行星轴上，其中，行星轴为柔性销轴，柔性销轴也称为柔性销，每个柔性销轴包 括一对行星齿轮，所述一对行星齿轮中的每个行星齿轮是单螺旋型，并具有与所述一对行 星齿轮中的另一个行星齿轮的螺旋角相反的螺旋角，其也可称为人字型(chevron)齿。本专利技术的专利技术方面基于这样的事实本专利技术允许在行星齿轮传动单元中使用具有 单螺旋齿的齿轮，这相对于使用直齿是有利的，同时，确保该行星齿轮传动单元能承受大的 负载。在根据本专利技术实施例的行星齿轮传动单元中，行星齿轮的负载分布最优，而且在齿轮 的齿上迅速移动。此外，根据本专利技术实施例的行星齿轮传动单元易于安装。另外，对根据本专利技术实施例的行星齿轮传动单元的设计而言，可使用传统的各向 同性柔性销轴。 根据本专利技术的实施例，行星轴承可以是双列锥形滚子轴承。每个双列锥形滚子轴承的最外轴承环可被集成(integrate)在相关的行星齿轮 中。根据本专利技术的具体实施例，每个双列锥形滚子轴承中的锥形滚子轴承列可被布置 成0形构造。根据本专利技术的又一实施例，行星轴承可以是双列圆柱滚子轴承。每个双列圆柱滚子轴承的最外轴承环可被集成在相关的行星齿轮中。根据本专利技术的实施例，环形齿轮可以是整体式。根据本专利技术的实施例，太阳齿轮可以是整体式。第二方面，本专利技术提供了一种包括至少一个行星齿轮传动单元的变速箱，所述至 少一个行星齿轮传动单元包括环形齿轮、太阳齿轮以及行星架，行星架驱动多个行星轴，行星齿轮通过行星轴承以能转动的方式安装在行星轴上，其中，行星轴为柔性销轴，柔性销轴 也称为柔性销，每个柔性销轴包括一对行星齿轮，所述一对行星齿轮中的每个行星齿轮是 单螺旋型，并具有与所述一对行星齿轮中的另一个行星齿轮的螺旋角相反的螺旋角。可根据本专利技术第一方面的任意实施例来实现变速箱中的行星齿轮传动单元。另一方面，本专利技术提供了一种包括根据本专利技术实施例的变速箱的风力涡轮机。在 本专利技术的此方面中，也可根据本专利技术第一方面的任意实施例来实现变速箱中的行星齿轮传 动单元。通过下面结合例如示出了本专利技术原理的附图对本专利技术的详细说明，本专利技术的前述 及其他特点、特征以及优点将变得显而易见。此说明书只出于举例目的给出，而非限制本发 明的范围。以下引用的附图标记参见附图。附图说明不同图中相同的附图标记表示相同或类似元件。图1至图3示出了现有技术已知的柔性销轴的使用原理。图4示出了根据本专利技术实施例的行星齿轮传动单元的原理。图5示意性地示出了根据本专利技术实施例的行星齿轮传动单元。图6示出了根据本专利技术实施例的变速箱。具体实施例方式参照具体实施例并参照特定非限制性附图来描述本专利技术。必须理解的是本专利技术并 不限于此，而只由权利要求限定。出于说明性目的，可放大附图中一些元件的尺寸，而不按 比例描绘。不应以任何方式将术语比如“包括”和“联接”解释为限制本专利技术。不应将权利要 求中使用的术语“包括”解释为局限于其后列举的装置；其不排除其它元件或者步骤。类似 地，应注意不应将同时在权利要求中使用的术语“联接”解释为只局限于直接连接。尽管此处描述的一些实施例包括一些但非其它实施例中包括的其它特征，但是， 如本领域的技术人员会理解的，不同实施例的特征组合意味着属于本专利技术的范围，并形成 不同实施例。例如，在所附权利要求中，任意所述的实施例能以任意组合使用。下面通过不同的实施例来描述本专利技术。必须理解的是，这些实施例只是为了便于 理解本专利技术，而并非用来以任何方式限制本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种行星齿轮传动单元（１０），包括环形齿轮（１７）、太阳齿轮（１８）以及行星架（１９），所述行星架（１９）驱动多个行星轴（１２），行星齿轮（１１）通过行星轴承（１３）以能转动的方式安装到所述多个行星轴（１２）上，其特征在于，所述行星轴为柔性销轴（１２），每个柔性销轴（１２）包括一对行星齿轮（１１），所述一对行星齿轮（１１）中的每个行星齿轮（１１）是单螺旋型，并具有与所述一对行星齿轮（１１）中的另一个行星齿轮（１１）的螺旋角相反的螺旋角。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：沃伦斯穆克，
申请(专利权)人：汉森传动系统国际公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]