[发明专利]具有作为行星轴承的滑动轴承的行星齿轮级及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的齿轮箱的行星齿轮级。更具体地，本发明涉及一种包括滑动轴承的行星齿轮级，该滑动轴承用于可转动地支承行星齿轮级中的行星齿轮。

背景技术

当今，风力涡轮机市场瞬息万变。有对可产生更多兆瓦的电力的更大风力涡轮机，也称为多兆瓦级风力涡轮机的持续需求。同时，减小风力涡轮机及其部件的大小和重量的要求变得越来越重要。

在风力涡轮机中，通常，风力涡轮机转子驱动齿轮传动单元或齿轮箱的低速轴，齿轮箱将转子的转矩和速度转换成发电机所需的转矩和速度。对多兆瓦级风力涡轮机的需求日益增加，对诸如这种风力涡轮机的齿轮箱的部件的新设计提出了挑战性的压力。这是因为风力涡轮机的重量和成本要保持尽可能低或至少在可接受范围内，但同时必须确保部件可承受在风力涡轮机运行过程中产生的高转子负载。一种减小齿轮箱的部件重量的方法是通过使用更少材料且因此通过使部件更薄。这可能给予这些部件某种柔性。这种柔性在风力涡轮机运行过程中可增加变形的可能性。这是因为，在该运行过程中，风力涡轮机和尤其是多兆瓦级风力涡轮机产生高动态力给齿轮箱并在齿轮箱中产生高速振动。因此，负载和速度在齿轮箱的运行过程中可不同于设计负载和速度，即不同于在齿轮箱的设计过程中所预测的负载和速度，且甚至反向负载可发生。由于风力涡轮机的齿轮箱中的这些高特定力和负载以及相对于以上所述的齿轮箱的重量的要求，当进行齿轮箱设计时，应当考虑例如行星齿轮的潜在大变形的可能性。

在现有技术设计中，滚子轴承主要用于支承行星齿轮。然而，目前还进行了滑动轴承用作行星轴承的研究。

在EP 2 383 480中，描述了一种用于风力涡轮机的行星齿轮。行星齿轮单元包括太阳齿轮、环形齿轮和行星架，其中多个行星齿轮通过轴承安装在行星轴上。行星齿轮单元还包括用于支承行星齿轮的多个径向和轴向滑动轴承。径向滑动轴承各自包括由滑动轴承材料制成的轴衬，该轴衬作为内圈安装到行星轴或作为外圈安装在行星齿轮的孔中，由此分别由齿轮的孔或由行星轴制成相应外圈或内圈。径向滑动轴承各自包括由滑动轴承材料制成的第一轴承元件，该第一轴承元件设置在行星架壁和行星齿轮的正面之间的接触面上，或者在行星架壁上，或者在行星齿轮的正面上，且由此分别由行星齿轮的正面或由行星架壁制成相应第二轴承元件。

EP 2 383 480中所述的滑动轴承设备被限制用于笼型行星架，其中，行星齿轮放置在行星架的两壁之间，且这些壁支承在行星齿轮任一侧上的行星轴。

此外，当使用滑动轴承来支撑行星齿轮时，如上所述的行星齿轮的变形可不利于这些轴承布置。滑动轴承可局部磨损，这可降低其有效性并甚至可引起轴承失效。

发明内容

本发明提供一种用于齿轮箱的行星齿轮级。行星齿轮级包括太阳齿轮、环形齿轮和用于驱动至少三个行星轴的行星架，具有径向接触面和轴向接触面的至少一个行星齿轮通过滑动轴承设备可转动地安装在每个行星轴上。滑动轴承设备包括固定地连接到行星轴的两个轴衬，每个固定轴衬在横截面上是L形，并具有轴向接触面和径向接触面，L形轴衬安装成形成U形横截面，并在轴向方向上在两个外侧处均通过邻接件被锁定。根据本发明的实施例，邻接件可由行星架的一部分和/或行星轴的一部分和/或诸如锁定板、簧环或螺母的单独锁定机构制成。至少部分的行星齿轮位于由L形轴衬形成的U形内。滑动轴承设备还包括在固定L形轴衬的径向接触面和行星齿轮的径向接触面之间的径向滑动支撑件，以及在固定L形轴衬的轴向接触面和行星齿轮的轴向接触面之间的轴向滑动支撑件。

根据本发明的实施例的行星齿轮级能够用于所有类型的行星架，诸如例如单凸缘行星架、双凸缘行星架和具有挡板(例如转向架板)的行星架。此外，在根据发明的实施例的行星齿轮级中，由于L型轴衬例如通过研磨或者间隔器或另一轴衬可放置在L形轴衬之间，在大小上可容易适应其所要连接的侧面以便形成U形，因此滑动轴承设备可用于任意大小的行星齿轮。

而且，由于滑动轴承设备包括两个L形轴衬，因此其可更容易适应在齿轮箱的运行过程中可发生的行星齿轮的变形，行星齿轮级安装在该齿轮箱中，这导致滑动轴承设备较小的磨损且因此较长的寿命。

根据本发明的实施例，固定L形轴衬与行星齿轮的轴向接触面的接触面角可在-2.5°和+2.5°之间，例如在+0.2°和+2.5°之间，或在+0.5°和+1.5°之间。L形轴衬具有宽度，且行星轴具有直径，且L形轴衬的宽度与行星轴的直径的比根据本发明的实施例可等于或大于0.3，以及根据又一些实施例，可例如等于或大于0.5。