行星式齿轮传动装置中的装置及行星式齿轮制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于增大转速的装置和相应的行星式齿轮，该行星式齿轮包括太阳轮（１２）、齿轮辋（１０）、行星齿轮（１４）、功率输入轴（４６）以及行星齿轮架。允许挠曲的结构（４０）设置在行星轮（１８）的轴（２０）的第一紧固端（６２）的支撑长度（ｆ）与最近的轴承之间，以配合啮合形态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种行星式齿轮传动装置中的装置，该装置包括行星齿轮，其包括至少三个行星轮，每个行星轮具有内圈且还有轴，至少一个轴承 支撑内圈，上述的轴支撑这个轴承；行星齿轮架，其包括连接到输入轴的第一凸缘和位于相对侧的第二凸缘；并且每个行星轮轴具有第一端，其在整个第一支撑长度上被不可旋转地配合到所述第一凸缘；中央区域，其比用于支撑轴承的第一端厚；第二端，其在整个第二支撑长度上被不可旋转地配合到所述第二凸缘；并且该装置还包括结构，其允许在每个轴中的挠曲，以对应结构的弹性动态地配 合多个行星轮的啮合形态。本专利技术还涉及一种驱动该装置的行星式齿轮。
技术介绍
行星式齿轮(planetary gear)的最基本部件是太阳轮、齿轮辋以及在太阳轮与齿 轮辋之间的行星齿轮(planet gear) 0齿轮辋也指由彼此相连的元件组成的齿轮辋组件。 包括至少三个行星轮的行星齿轮与太阳轮和齿轮辋同心。行星轮(planet wheel)通过轴承 安装到行星齿轮架，行星齿轮架包括彼此连结的第一凸缘和第二凸缘。功率输入轴连接到 行星齿轮架，更确切地说，连接到行星齿轮架的第一凸缘，即第一凸缘承受最大的扭矩。太 阳轮或齿轮辋可被锁定，在此情况下，太阳轮、齿轮辋或齿轮架中的其它两个部件就绕太阳 轮的中心轴线旋转。每个行星轮有一个轴，该轴的两端牢固地连结到齿轮架。行星轮借助至少一个轴 承(通常借助两个轴承)适于绕轴旋转。轴相对于允许挠曲的的结构挠曲；该允许挠曲的的结构是与第一端相关地设置 的，以动态地配合啮合形态。在本公开中，术语“动态配合”被用来表示行星轮的载荷是均 衡的，与各种制造误差和载荷引起的轴的变形无关。当挠性或弹性轴动态地配合啮合形态 时，可允许齿轮架产生比以前更大的变形。换言之，轴用于补偿由齿轮架的扭转引起的不平 行度。公开文献W02006/053940披露了一种风力发电设备的行星式齿轮。在这种行星式 齿轮中，通过修正齿形大体改进了设定值。可通过螺旋角修整、齿顶和/或齿端修形来修正 齿形。然而，齿形修正的问题在于，尺寸必须精确地设定到特定的相对窄的输出范围。在风 力发电设备中，行星式齿轮应该在宽广的输出范围运行。然而，这不能通过修正齿形实现。依次地，专利申请W02005/038296披露了一种设备，其中行星齿轮轴的尺寸被设 定成是偏斜的。偏斜的轴可使行星轮更好地装设于行星式齿轮中。这种设置是必要的，因 为行星式齿轮的元件总是具有一些误差。在专利公开文献W02007/016336和GB2413836中提出的用于动态配合啮合形态的 方案仍基于长轴的偏斜。由此，当多个行星轮的轴适当地挠曲以校正制造误差的影响时，多个行星轮的啮合形态位于对每个行星轮适当的位置。公开文献DE 102004023151提出了一种具有与轴相关的凸缘的行星式齿轮。该结 构有助于补偿诸如制造缺陷。然而，从减轻(relieving)齿轮架看，这些解决方案没有提供 显著的益处，因为轴和凸缘的结合尺寸显著增大。因此，在配备有凸缘的变型中，通过减轻 齿轮架实现的大部分优点都丧失了。与本专利技术最接近的方案是专利公开文献EP 1435475和US 5，102，379中提出的方 案，在这两份专利公开文献中，采用具有两个凸缘的齿轮架，在两端对行星轮轴进行支撑。 其中，由于在中央部中已加工出深的轴向空腔，所以在较厚的该中央部内形成轴的偏斜长 度。该EP公开文献另外披露了对于提供完美的动态配合而言必须的非对称轴结构，在该EP 公开文献的减速行星式齿轮中，扭矩传递到太阳轮，由此作用在齿轮架的第一凸缘上的扭 矩成比例地远远低于使得转速增大的行星式齿轮传动装置中的扭矩。由于扭矩低，所以圆 周斜面的切口效应不显著。上述的已知方案主要适合于减小转速的行星式齿轮传动装置。已知的解决方案难 以用在目前扭矩在1-10百万Nm的巨型风力涡轮机应用中。在喷气发动机马达中，最大扭 矩仅为上述值的几分之一，这是因为涡轮机的转速为3000-6000RPM，并且在减速行星式齿 轮传动装置中，力被传递到太阳轮，由此齿轮架的扭矩自然地保持很低。目前风力涡轮机的 行星式齿轮非常大，并且它们被用来从缓慢旋转的马达传递高输出功率。因此，在风力涡轮 机中使用的行星式齿轮具有很多特定的特征，一个重要的特定特征就是行星式齿轮被用 来增大转速，而在其它情况通常是用行星式齿轮来减小转速。另外，由于期望限制提升至杆 状部件的质量，所以行星式齿轮的尺寸非常重要。然而，难以减小高输出值的行星式齿轮的 尺寸，因为所有的传统机器设计的方法都已经使用了。关于减小行星式齿轮的尺寸，增加行星轮的数目可能是有利的，但是，根据现有 技术，由于设定载荷不均勻，所以当行星轮的数目增大到三个以上时必须增大空间载荷 (Germanischer Lloyd, “Guideline for the Certification of Wind Turbines”，2003 版)。随着空间载荷增大，在行星轮的数目增大到三个以上时，通常就会失去用传统方法实 现的大部分的优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种行星式齿轮中的装置和用于该装置的驱动行星式齿轮， 在大扭矩风力涡轮机中，具体地，在2-10百万Nm(Nm=牛顿米)的范围内的大扭矩风力涡 轮机中，这种行星齿轮可被制造称重量比以前更轻。在所附权利要求1中阐述了根据本发 明的装置的特有特征。在实施例中，第一凸缘包括位于内侧的斜面，斜面基本涵盖允许挠曲的所述结构。 因此否则的话，第一凸缘就可具有与轴的第一端的尺寸相等的厚度，所以不需要损失第一 凸缘的刚度，而实现了紧凑的结构。在实施例中，轴的第一端包括轴向孔，该轴向孔延伸到中央区域并且直径为轴的 第一端的直径的25% -60% (优选为轴的第一端的直径的25% -60% 35% -45% )。在实施例中，在轴的第二端的附近包括允许挠曲的第二结构，第二结构的挠性充 分小于第一端。因此，通过在较短长度上使得轴变细，来实现在第二端的充分的挠曲度。当轴也在第二端的附近挠曲时，可补偿允许误差。允许误差包括诸如齿距误差、偏心度以及轴 或齿的不平行度。根据本专利技术的结构与已知方案相比，显著差别在于以下事实与已知的方 案不同，大部分挠曲度(通常15%-50%)来自于剪应变而不是仅来自于偏斜。当齿轮架被减轻以减小行星式齿轮传动装置的质量时，多个齿轮架凸缘可相对于 彼此转动。因此轴受到剪应力，当轴在其第一端附近较大程度地挠曲时，可消除剪应力的有 害影响。轴的中央区域如所期望的承载一个或两个轴承，并且在挠曲间隔中产生变形。特 别是在在第一挠曲间隔中，齿轮架凸缘之间的扭转对啮合形态的影响被动态地校正。允许 误差在两个挠曲间隔中均得到校正。当仅校正允许误差时，最后挠曲度值在两个挠曲间隔 中会是平均相等的。根据权利要求10可对上述的实施例进行修改，其中，轴承设置在可旋转地承载轴 端的两个凸缘中，并且轴固定地承载行星轮。轴以与在上述装置中完全相同的方式挠曲。附图说明在下面参照附图详细地描述本专利技术，附图示出了本专利技术的一些实施例，其中图1为根据本专利技术的行星式齿轮传动装置的轴的上部的剖视图；图2示出了固定到齿轮架的、根据本专利技术的行星轮的轴和它的尺寸；图3示出了处于加载状态的、根据本专利技术的行星轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种行星式齿轮传动装置中的装置，其中所述装置包括：行星齿轮（１４），其包括至少三个行星轮（１８），每个所述行星轮（１８）具有内圈（２６）且还有轴（２０），至少一个轴承（３６）支撑所述内圈（２６），所述轴（２０）支撑所述轴承（３６）；齿轮架（２２），其用于所述行星齿轮（１４），包括连接到输入轴（４６）的第一凸缘（２４）和位于相对侧的第二凸缘（２５）；并且所述行星轮（１８）的每个轴（２０）具有：第一端（１９），其在第一支撑长度（ｆ）上被不可旋转地配合到所述第一凸缘（２４）；中央区域（６０），其比用于支撑所述轴承（３６）的所述第一端（１９）厚；第二端（２１），其在整个第二支撑长度（ｇ）上被不可旋转地配合到所述第二凸缘（２５）；并且所述装置还包括：结构（４０），其允许在每个轴（２０）中的挠曲，以对应所述结构的弹性动态地配合多个行星轮（１８）的啮合形态；其特征在于，允许所述轴（２０）挠曲的所述结构（４０）作为挠曲间隔（ａ），形成于所述第一支撑长度（ｆ）与较厚的所述中央区域（６０）之间，并具体地位于所述中央区域（６０）的外部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FI 2008-1-3 20085006一种行星式齿轮传动装置中的装置，其中所述装置包括行星齿轮(14)，其包括至少三个行星轮(18)，每个所述行星轮(18)具有内圈(26)且还有轴(20)，至少一个轴承(36)支撑所述内圈(26)，所述轴(20)支撑所述轴承(36)；齿轮架(22)，其用于所述行星齿轮(14)，包括连接到输入轴(46)的第一凸缘(24)和位于相对侧的第二凸缘(25)；并且所述行星轮(18)的每个轴(20)具有第一端(19)，其在第一支撑长度(f)上被不可旋转地配合到所述第一凸缘(24)；中央区域(60)，其比用于支撑所述轴承(36)的所述第一端(19)厚；第二端(21)，其在整个第二支撑长度(g)上被不可旋转地配合到所述第二凸缘(25)；并且所述装置还包括结构(40)，其允许在每个轴(20)中的挠曲，以对应所述结构的弹性动态地配合多个行星轮(18)的啮合形态；其特征在于，允许所述轴(20)挠曲的所述结构(40)作为挠曲间隔(a)，形成于所述第一支撑长度(f)与较厚的所述中央区域(60)之间，并具体地位于所述中央区域(60)的外部。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴(20)的所述第一端(19)的直径D1 为所述中央部(60)的直径D的55% -75%。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述轴(20)的所述第一端(19)包括 延伸到所述中央区域(60)的轴向孔(66)，并且所述轴向孔(66)的直径(d)为所述轴(20) 的所述第一端(19)的直径D1的25% _60%，优选为所述轴(20)的所述第一端(19)的直 SD1 的 35% -45%。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一凸缘(24)包括位 于内侧的斜面(56)，所述斜面(56)基本涵盖允许挠曲的所述结构(40)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，在所述行星轮(18)的所述 轴(20)的所述第二端(21)附近包括允许挠曲的第二结构(41)，即挠曲间隔(b)。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一挠曲间隔(a)的长度至少为所述 第二挠曲间隔(b)的1. 1倍，优选为1. 6倍。7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于，所述挠曲间隔(a)的平均刚 度(El2)小于所述中央区域(60)的刚度(E...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得里拉赫蒂宁，阿里吕明，
申请(专利权)人：莫文塔斯有限公司，
类型：发明
国别省市：FI