[发明专利]笼型行星架

说明书

技术领域

本发明涉及笼型行星架。

特别地，本发明涉及用于周转齿轮系统的行星架，该周转齿轮系统配备有行星轴，该行星轴固定地连接到行星架，且在所述行星轴上以可旋转方式通过行星轴承安装行星轮。

更特定地，本发明涉及笼型行星架，所述行星架的行星轮布置在行星架的两个壁之间，其中这些壁在行星轮的任一侧上支承行星轴。

另外，本发明涉及用于行星齿轮系统的行星架，该行星齿轮系统包含具有斜轮齿或螺旋轮齿的齿轮。

背景技术

对于具有非常高的要求且受到极高载荷例如风力涡轮机的行星齿轮变速器，通常使用带有螺旋齿的齿轮，这是因为这样的带有螺旋齿的齿轮具有对于实现所要求的标称承载能力以及降低噪声和振动的更好的特性。

用于带有斜齿的周转齿轮系统的一些类型的这样的笼型行星架是已知的。

然而，它们仍具有较大的问题，且仍可被显著地优化。

当设计周转齿轮系统时，必须进行关于如下方面的选择：轮齿的螺旋角和用于齿圈的尺寸。

为实现特定的传动比，多种齿轮的直径之间的比值必须满足一定的要求。

为能够承担较大的载荷，可将整个齿轮变速器的尺寸延展(当然，由于经济性和物流方面的原因，应尽可能限制此情况)，或增加轮齿的螺旋角。

问题是并非以上所述的参数的任何选择都将与合适的轴承支承相容。

为轮齿选择较大的螺旋角将例如导致对于行星轴承的更严格的要求。

这些更严格的要求仅能够通过选择带有一定最小尺寸的行星轴承来满足，其结果是可能要求整个齿轮系的最小尺寸。

因此，显而易见的是，仅所有可能的因素的合适组合可使得制造一种齿轮系，至少与现有的行星系统相比，该齿轮系以相对小的尺寸承担较大载荷。

因为行星轮的齿轮缘必须具有一定的厚度以避免行星轮的齿和行星轴承的外轴承套圈之间的不利的相互作用，或简单地以抵抗载荷或保证轴承的一定的最小寿命，所以当选择带有较大径向尺寸的行星轴承时存在多个限制。

沿轴向方向，所要求的齿轮承载能力要求了齿轮宽度的最小值，且足够的齿轮宽度也是必须的以能够在行星轮上通过轴承承担转矩，或实现对于行星轮的合适的轴向和径向轴承支承。

因为带有螺旋齿的齿轮被倾斜以相互轴向地移开，所以轮齿的螺旋角影响行星轴承。

齿的螺旋角越大，则齿之间的轴向力越大。

周转齿轮系统具有使齿圈和行星轮之间以及行星轮和太阳轮之间的齿轮轴向分开的趋向。

移动的行星轮受到的相对于齿圈的轴向力与由太阳轮施加到所述行星轮上的轴向力相反。

这些轴向力因此相互抵消，其结果是在行星轴和行星轴承上看时不存在净轴向力，使得这不影响行星轴承。

然而，因为如果使用螺旋齿则这些相反的轴向力分别施加在齿圈和太阳轮上，所以每个行星轮受到翻倾力矩，该翻倾力矩必须通过行星轴承处理。

显见的是单排轴承，即仅带有一排滚子元件的轴承不适合处理这样的翻倾力矩，这是因为滚子元件的边缘在此情况中将受到极大的应力。

为此原因(且为限制尺寸)，行星轮通常通过能够处理翻倾力矩的轴承安装在行星轮的行星轴上，所述轴承通常为双排或多排轴承，例如双排圆锥滚子轴承或双排圆柱轴承。

在关于行星轮上的翻倾力矩的此论述中考虑的另一个主要因素是齿宽。

齿宽最初基于所要求的载荷确定。

显见的是当使用较大的螺旋角时，相同的齿宽能够传递更大的功率。然而，较大的螺旋角也意味着必须处理行星轮的较大的翻倾力矩，这又可能需要对于轴承足够的齿宽。

简言之，如果选择了较大的螺旋角，则较小的齿宽可能对于给定的承载能力是可以的，但齿宽的降低受到行星轴承必须仍能处理行星轮处的翻倾力矩的要求的限制。

然而，例如因为制造大尺寸的齿圈是困难的且因此非常昂贵，或因为运输这样的齿轮系统成问题，所以将周转齿轮系统的径向尺寸保持为尽可能小有时是优选的，使得对于行星系统的轴向尺寸给出更少的要求。

然而，对于一定要求的径向尺寸，施加在行星轴承上的最大可实现载荷再一次限制于一定水平。

然而，通过应用前后相继的多排滚子元件而将轴承在轴向方向上延伸可解决此问题。

例如通过将两个或多个行星轴承布置在行星轮下或通过使用带有甚至更多排滚子元件的行星轴承，例如，带有四排或更多排滚子元件的滚子轴承，多排滚子元件轴向相继布置。

使用多个行星轴承或多排行星轴承来将行星轮支撑在行星轴上的这些现有设计的缺点是，如果使用多排轴承，则导致了在多个行星轴承之间以及在多排滚子元件之间的不均匀的载荷分布。