[发明专利]风电恒制动偏航摆线齿轮箱

说明书

【技术领域】

本发明涉及风电偏航减速技术领域，一种风电恒制动偏航摆线齿轮箱。

【背景技术】主要为四级行星结构：

①南京高速齿轮公司“风力发电偏航齿轮箱”ZL200410064930；②重庆齿轮公司“风力发电偏航减速齿轮箱”200620111262；③泰隆集团“风力发电偏航减速装置”200910034525；④银川威力减速机公司“大功率风力发电偏航减速器”20112065216；⑤天津减速机公司“用于风力发电偏航减速机”200820075290；⑥华锐风电科技公司“风力发电偏航减速齿轮箱”(200820014549)。

存在问题：(1)现有齿轮箱安全系数较低，承受疲劳载荷时易早期点蚀。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，不具高可靠性；(2)仅有三只行星轮，显然过载能力不会太高；(3)轴向长、结构复杂、价格很高。

此外还有：(1)天津减速机公司“用于风力发电偏航减速机”200320111939.2系摆线+二级行星结构，缺点是：效率降低了2个百分点、高速级摆线双支点针销结构，因而过载能力低、可靠性差；(2)重庆大学“一种二级包络...”200920127322.7为摆线+摆线结构，缺点是：效率降低了4个百分点，输出轴两只置于端盘与内摆线轮之间轴承要比常规大出2-3个型号，价很高；(3)“风力发电三片摆线偏航减速器”(201010174547.5)系摆线+三片摆线结构，缺点是：①“摆线+三摆线”结构使效率降低4个百分点，三片轮相位差120°无法实现动平衡；②销孔磨床静平衡调整麻烦，销孔精度不稳定而会影响减速器使用寿命；③滚子轴承径向间隙大，摆线轮平动时产生咔哒、咔哒微振动，久之出现冲击，导致偏心轴承损坏减速器出现故障。

【发明内容】

系“风力发电三片摆线偏航减速器”(201010174547.5)改进，提供一种高可靠性、过载力大及效率与四级行星相同的风电恒制动偏航摆线齿轮箱。改进技术方案如下：

(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；

(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。为提高低硬度销孔表面的使用寿命，销孔中滑配耐磨圈。传统摆线轮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。

(E)转用工业机器人减速器半埋齿结构(见于朱孝录《齿轮传动设计手册》828页)，由于针销承受很高弯曲力，永不断齿，因而具有过载能力强、高可靠性优点。

【有益效果】比照发明专利“风力发电机偏航齿轮箱”(ZL200410064930.X)其创造性体现在：

(1)单级减速比可高达143，结构紧凑、维修方便、轴向尺寸短；(2)摆线轮齿及半埋销不会断，因而比仅有三只行星轮承载能力大，可靠性高；(3)重量轻、制造成本低45-55％。

每一风场变桨齿轮箱价值(132×5万/台)660万元，因而可节省330万元，用此330万的利息足以支付风场7-8名员工工资。据中国风能协会公布，2010年新增风电装机容量为189GW，相当于380个(33×1.5MW)风场，偏航齿轮箱价值25个亿，因而可节省12.5个亿，大大超出中国三大风电齿轮公司利润总和。

【附图说明】图1.本发明实施例结构示意图

            图2.与3.分别为钢球与V型槽面在断电(制动)与通电(作功)时受力原理图