[发明专利]风电恒制动摆线变桨齿轮箱

说明书

【技术领域】本发明涉及风电变桨减速技术领域，是“风力发电三片摆线单级变桨减速器”(201010174471.6)改进发明，一种风电恒制动摆线变桨齿轮箱。

【背景技术】七十米高空的变桨齿轮箱必需高过载力、高可靠性及制动极为可靠。《风力发电及风电齿轮箱概述》指出：“有的风场齿轮箱损坏率高达40-50％，这是因为在频繁受到风载变化冲击情况下，微动磨损造成齿轮早期点蚀超过设计预期。”背景技术主要为三级行星结构：

①南京高速齿轮公司“风力发电机变桨齿轮箱”(ZL200410064931)；

②重庆齿轮箱公司“风力发电变桨减速齿轮箱”(200720188097)；

③天津减速机公司“用于风力发电的变桨齿轮减速机”(200720125070)；

④杭州前进风电公司“风力发电变桨减速齿轮箱”(200920116858)；

⑤泰隆集团“风力发电变桨减速装置”(200910034380)。存在问题：

(1)现有齿轮箱安全系数较低，如BJJSQ1500A型第三级行星轮：S_H＝1.21、SF＝1.37，因而承受疲劳载荷时造成早期点蚀。此外滚齿、热处理及磨齿应力集中点齿根处易出现微细裂纹，因而不具高可靠性；(2)三只行星轮，过载能力不高；(3)轴向尺寸长、结构复杂、价格高；

(4)需配电磁制动器，制动可靠性是变桨齿轮箱的一个非常重要指标，电磁式制动可靠性较差，特别是制动力矩不能随阻力矩的增加而自动增大；

此外还有“风力发电三片摆线单级变桨减速器”(201010174471.6)，其主要缺点是：

(1)三摆线轮相位差120°无法实现动平衡而不能用于输入转速高于1700rpm变桨减速器；

(2)圆柱滚子偏心轴承径向间隙大，摆线轮平动时产生咔哒、咔哒微小振动，因而不适用于输入高于1700rpm场合而不适用于变桨减速器；

(3)销孔磨床静平衡调整很麻烦，销孔磨削精度关系传动平稳、噪音和使用寿命；

(4)需配电磁制动器，制动可靠性是变桨齿轮箱的一个非常重要指标，电磁式制动可靠性较差，特别是制动力矩不能随阻力矩的增加而自动增大；

【发明内容】本发明是“风力发电三片摆线单级变桨减速器”改进，转用了其中带均载环W输出机构及半埋齿结构，采用了双组钢球V型槽装置，目的提供一种高可靠性、过载力大、制动力矩随阻力矩增加而自动增大的风电恒制动摆线变桨齿轮箱。本发明技术方案如下：

(A)三片摆线轮中，中间轮厚度为两侧等厚轮两倍，二者相位错开180°，能实现动平衡；

(B)采用背对背圆锥滚子偏心轴承，径向间隙调到近于零，消除了摆线轮平动时产生振动；样机测试证实，采用了技术方案(A)与(B)后，输入3000rpm时运行正常。

(C)采用摆线轮圈磨齿后与铸铁轮辐精加工件组装结构，其中铸铁轮辐均布销孔可在立式加工中心采用精镗而获得足够高精度，加工效率极高。销孔中滑配耐磨圈提高使用寿命。传统摆线轮均布销孔必需在销孔专用磨床上磨削，由于此时摆线轮处于大偏心位置，而销孔又小必需调整到很高的静平衡才能获得设计要求，加工效率极低，且需配置各种规格的销孔专用磨床；

(D)本发明采用了双组钢球V型槽装置、摩擦副与弹簧组合的结构创新，其中：双组钢球V型槽装置是根据机械无级变速器中钢球V型槽自动加压装置改进的(见于阮忠唐《机械无级变速器》90页)：第一组由主动V型槽盘、中间盘一侧从动V型槽盘及居于二盘V型槽面中间的钢球组成，其中中间盘与锥盘联接；第二组由中间盘另一侧主动V型槽盘、第二从动V型槽盘及居于二盘V型槽面中间的钢球组成，钢球均布在保持架上。工作原理：通电时，第一组主动V型槽面对钢球产生正压力，其轴向分力推动中间盘从动V型槽盘使摩擦副分离，制动力矩消失，其周向分力驱动与第二组从动V型槽盘联接的输出轴作功；断电时，输入轴仃止，阻力矩使第二从动V型槽面对钢球产生正压力，其轴向分力使摩擦副压紧，制动力矩要多大有多大。

【有益效果】比照发明专利“风力发电机变桨齿轮箱”(ZL200410064931.4)其创造性体现在：

(1)制动可靠：制动力矩随阻力矩增加而自动增大；

(2)摆线轮齿及半埋针销不会断，因而比仅有三只行星轮NGW传动承载能力大；

(3)运转时三片轮的惯性力和惯性力矩理论上完全平衡；

(4)单级减速比高达143，重量轻、轴向尺寸短及制造成本低45-55％。