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大型風力發電機組齒輪傳動技術的進展

2011-02-10 來源:杭州前進風電齒輪箱有限公司 瀏覽數:2072


  低速重載行星齒輪傳動裝置的行星架通常多采用雙支撐結構,如圖6(a)所示,齒輪承載不均勻問題受制造和安裝誤差、輪齒變形以及溫度變化等因素的影響,除了采用合理的均載機構(如太陽輪浮動)得到部分緩解外,行星輪上仍然受不均勻載荷的作用,直接影響傳動質量。為此增加彈性元件均載機構可進一步改善載荷分布狀況,使用柔性行星輪軸是其中的一種簡單有效的形式。
  如圖6(b)所示,行星架采用單支撐,彈性心軸與行星架和心軸外面的彈性軸套過盈連接,彈性套懸臂固定在心軸的自由端,軸套上安裝滾動軸承,行星輪在軸承上旋轉。當載荷作用于中間或行星輪左端位置時,心軸和軸套產生變形,心軸和行星輪軸線發生傾斜,于是載荷延齒寬方向轉移,使輪齒載荷延齒寬分布趨于均勻。圖6(c) 是上述國產大型風電齒輪箱實際應用柔性行星輪軸的結構。圖7 是樣機試驗時實測的行星輪齒根應力相對強度分布圖,圖中不同載荷下
的幾組曲線的載荷分布基本上一致,載荷不均勻系數(最大載荷與平均載荷之比)接近1.1,均載效果較好。
  采用四級行星差動組合傳動的結構如圖8 所示,功率分兩路傳遞:
  齒輪箱的主傳動輸入級由一級行星齒輪和固定在箱體上的齒圈組成。與傳統的齒輪箱功率傳遞相反,動力并不完全匯合到太陽輪上,而是部分地通過行星架傳到第二級旋轉的內齒圈上。在第二級傳動中,一組齒輪被支撐在箱體上,與相互嚙合的內齒圈和太陽輪一起,用作速度分流和改變旋向。扭矩變化則通過太陽輪進行。
  在第三級差動行星齒輪級上,來自第一級太陽輪和第二級太陽輪的功率流匯合。第一級的太陽輪驅動行星架,而第二級太陽輪驅動內齒圈。這第三級稱為三軸行星差動傳動,兩路功率流在這里匯合到太陽輪上,再傳遞至第四級平行軸主動齒輪。總增速比可達到200 ∶ 1 以上,其中一到三級:~ 40 ∶ 1,平行軸級:~ 5 ∶ 1。
  功率分流比例:來自第一級太陽輪為61.8%;來自行星架和內齒圈為38.2%。體積和重量比傳統結構減小20%左右。能夠達到減輕重量要求是因為巧妙的動力分流傳動路徑。第一級行星齒輪基本減少了空間和重量,利用多路動力傳遞分流和各齒輪級不同的作用,進行功率匯流同時平衡變化的速度和轉向,從而滿足機組傳動鏈的特定要求。
  齒輪箱末級傳動采用定軸齒輪副,是遵循風電機組齒輪箱非同軸線設計的規則。這是為了在中心孔布置管路或電纜,以便控制葉輪槳葉變距。另外,產生必要的中心偏移則可以較方便地調節不同的發電機速度輸出。

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