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CN110081150A - 风电齿轮箱及其行星轮轴承润滑固定结构 - Google Patents

风电齿轮箱及其行星轮轴承润滑固定结构 Download PDF

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CN110081150A
CN110081150A CN201910396193.XA CN201910396193A CN110081150A CN 110081150 A CN110081150 A CN 110081150A CN 201910396193 A CN201910396193 A CN 201910396193A CN 110081150 A CN110081150 A CN 110081150A
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Abstract

本发明公开了一种风电齿轮箱及其行星轮轴承润滑固定结构，风电齿轮箱包括：行星轮轴承润滑固定结构；行星轮轴承润滑固定结构包括：行星架、销轴、行星轮、滑动轴承、止动螺钉和弹簧；滑动轴承设有润滑油囊和进油孔；止动螺钉的一端穿过弹簧并与销轴构成螺纹连接；止动螺钉的另一端插入至进油孔；止动螺钉形成有中通孔；销轴的一端和行星架之间设有存储润滑油的储油腔；轴向润滑油道连通至储油腔；销轴形成有斜油道；斜油道倾斜于销轴的轴线。本发明的风电齿轮箱及其行星轮轴承润滑固定结构，滑动轴承的安装可靠性高和润滑效果好。

Description

风电齿轮箱及其行星轮轴承润滑固定结构
技术领域
本发明涉及一种风电齿轮箱及其行星轮轴承润滑固定结构。
背景技术
在风力发电机中，齿轮箱是风力发电机的关键部件，目前风力发电机的齿轮箱中一般都含有一级或多级行星变速级，行星轮轴承普遍采用滚动轴承作为支撑。随着单机功率的增加，要求齿轮箱具有更高的功率密度和更高的可靠性，同时需要严格控制成本，以及风电后市场反馈出的越来越多的失效案例。尤其在行星变速级，由于转速低、载荷大，运行稳定性差，行星轮滚动轴承的失效比例在逐年增加。基于此，部分风电齿轮箱制造商已经开始研究在风电齿轮箱中运用滑动轴承来替代滚动轴承来满足上述运用。
尤其对于输入级行星轮变速级，随着风力发电机叶片的不断加大和加长，行星轮速度越来越低，载荷越来越大，加上极端的安装和刹车工况，给滑动轴承的运用带来的挑战。
行星轮滑动轴承运用存在滑动轴承温度超温和轴承跑圈烧瓦两个典型失效问题，给滑动轴承的应用带来了障碍。基于此，有必要对现有的滑动轴承固定和润滑结构进行优化。行星轮滑动轴承通常通过紧配合到销轴上，附加外部螺钉或销，或者单纯紧配合进行固定；润滑油道通常从销轴进油到滑动轴承处，并从行星轮两端面引出润滑油。 在低速大载荷下，滑动轴承油膜较小，同时存在流体摩擦、边界摩擦和干摩擦现象，附加的外部螺钉和销存在松脱风险，造成滑动轴承实效；滑动轴承润滑油只能从行星轮端面流出，部分高温润滑油不能及时带走，造成滑动轴承温度升级过快。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种风电齿轮箱及其行星轮轴承润滑固定结构，提高固定安装结构的可靠性并提高散热性能。
为了实现上述目标，本发明采用如下方案：
一种行星轮轴承润滑固定结构，包括：行星架、销轴、行星轮和滑动轴承；销轴安装至行星架；滑动轴承安装至销轴；行星轮形成有销轴安装孔；销轴和滑动轴承位于销轴安装孔内；行星轮通过销轴安装至行星架；行星轮轴承润滑固定结构还包括：用于锁定滑动轴承相对于销轴的位置的止动螺钉和对止动螺钉施加预紧力的弹簧；滑动轴承和销轴安装孔之间形成有油膜间隙；滑动轴承设有为油膜间隙供油的润滑油囊和供油进入润滑油囊的进油孔；销轴形成有向进油孔供油的径向润滑油道和将油导入至径向润滑油道的轴向润滑油道；径向润滑油道连通轴向润滑油道；销轴设有弹簧安装槽；弹簧安装槽设置于径向润滑油道的一端；弹簧位于弹簧安装槽内；止动螺钉的一端穿过弹簧并与销轴构成螺纹连接；止动螺钉的另一端插入至进油孔；止动螺钉形成有将径向润滑油道内的油导入到润滑油囊的中通孔；中通孔连通润滑油囊和径向润滑油道；销轴的一端和行星架之间设有存储润滑油的储油腔；轴向润滑油道连通至储油腔；销轴形成有供储油腔内的油回流至轴向润滑油道的斜油道；斜油道倾斜于销轴的轴线；斜油道连通轴向润滑油道和储油腔。
进一步地，滑动轴承设有呈180度成对设置的若干个润滑油囊。
进一步地，行星轮轴承润滑固定结构还包括：定距环；行星轮轴承润滑固定结构包括两个滑动轴承；定距环设置于两个滑动轴承之间。
进一步地，定距环的外径小于滑动轴承的外径。
进一步地，滑动轴承的外径与定距环的外径之差大于等于2mm且小于等于3mm。
进一步地，销轴形成有回油通道；定距环形成有连通定距环的内侧和外侧的过油孔；回油通道通过过油孔连通油膜间隙。
进一步地，定距环的内壁形成有环槽；环槽设置于过油孔的一端；定距环形成有多个过油孔。
进一步地，止动螺钉包括：上端部、中段部和下端部；中段部连通上端部和下端部；中段部的直径大于上端部和下端部的直径；弹簧套设在上端部的外周；下端部插入至进油孔。
进一步地，弹簧设置于中段部和弹簧安装槽的槽底之间。
进一步地，下端部的长度小于进油孔的深度。滑动轴承为径向滑动轴承。
一种风电齿轮箱，包括：上述行星轮轴承润滑固定结构。
本发明的有益之处在于，润滑油囊的设置保证了齿轮箱即使在短时反向运转时受力承载区仍能和正向运转时得到充足的润滑油供给。由于设有一定夹角的斜油道连通销轴远端的储油腔和轴向润滑油道，保证了齿轮箱在压力供油的启动和断电工况时，每个滑动轴承仍能得到足够形成润滑油膜的润滑油供给；由于两个滑动轴承之间设有的定距环设有过油孔，销轴上设有对应的回油通道，保证了滑动轴承摩擦产生的热量能够及时快速被润滑油带走。
止动螺钉和弹簧配合保证了即使在运行过程中，由于振动螺钉产生松动，弹簧对止动螺钉施加预紧力使得止动螺钉的一端能够始终嵌入到滑动轴承的进油孔中进行有效固定。止动螺钉的一端被限定在比滑动轴承外表面低的平面内，保证滑动轴承的有效固定和并对油膜不产生影响。
附图说明
图1是本发明的一种行星轮轴承润滑固定结构的剖视图；
图2是图1中行星轮轴承润滑固定结构的另一位置的剖视图。
行星轮轴承润滑固定结构100，行星架10，行星架油道11，销轴20，弹簧安装槽21，径向润滑油道22，轴向润滑油道23，斜油道24，回油通道25，销轴进油油道26，行星轮30，销轴安装孔31，滑动轴承40，润滑油囊41，进油孔42，止动螺钉50，弹簧60，定距环70，过油孔71，油膜间隙101，储油腔102，齿轮箱油池103。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体介绍。
如图1和图2所示，一种行星轮轴承润滑固定结构100，包括：行星架10、销轴20、行星轮30、滑动轴承40、止动螺钉50和弹簧60。
销轴20安装至行星架10。滑动轴承40安装至销轴20。具体而言，滑动轴承40套装至销轴20。进一步地，滑动轴承40过盈连接至销轴20。滑动轴承40为径向滑动轴承。
行星轮30形成有销轴安装孔31。销轴20穿过销轴安装孔31。销轴20和滑动轴承40位于销轴安装孔31内。行星轮30通过销轴20安装至行星架10。
行星轮轴承润滑固定结构100可以应用于风电齿轮箱中。或者说，一种风电齿轮箱包括行星轮轴承润滑固定结构100。
作为一种具体的实施方式，行星架10上可以安装多个行星轮30和多个销轴20。每个销轴上均安装有两个滑动轴承40。
止动螺钉50用于锁定滑动轴承40相对于销轴20的位置。弹簧60对止动螺钉50施加预紧力，在螺纹松脱时使止动螺钉50仍能够有效锁定滑动轴承40和销轴20的相对位置。
滑动轴承40和销轴安装孔31之间形成有油膜间隙101。滑动轴承40设有为油膜间隙101供油的润滑油囊41和供油进入润滑油囊41的进油孔42。
在行星传动系统运行时，在油膜间隙101形成润滑油膜。在滑动轴承40的外周面和销轴安装孔31的孔壁之间形成润滑油膜。
销轴20形成有向进油孔42供油的径向润滑油道22和将油导入至径向润滑油道22的轴向润滑油道23。
径向润滑油道22连通轴向润滑油道23。
销轴20设有销轴进油油道26。行星架10设有行星架油道11。销轴进油油道26连通轴向润滑油道23。润滑油通过行星架油道11进入到销轴进油油道26后进入到轴向润滑油道23。润滑油可以通过箱体 油道或油管进入到行星架油道11中进行供油。
作为一种具体的实施方式，轴向润滑油道23位于销轴20的中心。轴向润滑油道23沿销轴20的轴线的轴向延伸。径向润滑油道22沿销轴20的轴线的径向延伸。多个径向润滑油道22连通至轴向润滑油道23。轴向润滑油道23为多个径向润滑油道22供油以对滑动轴承40进行润滑。
销轴20设有弹簧安装槽21。弹簧安装槽21设置于径向润滑油道22的一端。弹簧60位于弹簧安装槽21内。
止动螺钉50的一端穿过弹簧60并与销轴20构成螺纹连接。具体而言，弹簧60为螺纹弹簧。止动螺钉50穿过弹簧60是指止动螺钉50插入至弹簧60的内孔中或者说弹簧60套设在止动螺钉50的外周。
止动螺钉50的另一端插入至进油孔42。止动螺钉50形成有将径向润滑油道22内的油导入到润滑油囊41的中通孔。中通孔连通润滑油囊41和径向润滑油道22。
进入径向润滑油道22内的润滑油通过止动螺钉50的中通孔将润滑油导入到润滑油囊41中。具体而言，中通孔的延伸方向与径向润滑油道22的延伸方向相同。更具体而言，中通孔的孔深方向与弹簧60对止动螺钉50施加的作用力的方向平行。
销轴20的一端和行星架10之间设有存储润滑油的储油腔102。轴向润滑油道23连通至储油腔102。
储油腔102设置于轴向润滑油道23的一端。具体而言，储油腔102设置于轴向润滑油道23的终段。
销轴20形成有供储油腔102内的油回流至轴向润滑油道23的斜油道24。斜油道24倾斜于销轴20的轴线。储油腔102的底部连通至斜油道24。斜油道24与销轴20的轴线成一定夹角。斜油道24连通轴向润滑油道23和储油腔102。
在外部供油切断后，储油腔102中的润滑油能够快速通过轴向润滑油道23和斜油道24对润滑油囊41进行供油。
作为一种优选的实施方式，滑动轴承40设有呈180度成对设置的若干个润滑油囊41。润滑油囊41的数目与径向润滑油道22的数目相同。润滑油囊41的数目与止动螺钉50的数目相同。进油孔42设置于润滑油囊41的中部。止动螺钉50和弹簧60成套安装。
作为一种具体的实施方式，行星轮轴承润滑固定结构100还包括：定距环70。
销轴20套设有两个滑动轴承40。定距环70设置于两个滑动轴承40之间。销轴20设有定位轴肩。滑动轴承40通过定位轴肩和定距环70实现轴向定位。止动螺钉50与进油孔42配合可以实现圆周定位。
定距环70的外径小于滑动轴承40的外径。具体而言，滑动轴承40的外径与定距环70的外径之差大于等于2mm且小于等于3mm。
定距环70的外表面和销轴安装孔31的孔壁之间形成聚油空间。为两个滑动轴承40润滑后的部分润滑油或者说两个油膜间隙101内的部分润滑油向中间聚拢到聚油空间。销轴20形成有回油通道25。定距环70形成有连通定距环70的内侧和外侧的过油孔71。回油通道25通过过油孔71连通油膜间隙101。回油通道25连通至齿轮箱油池103。聚油空间内的油通过过油孔71进入到回油通道25最终回流至齿轮箱油池103。定距环70的内壁形成有环槽。环槽设置于过油孔71的一端。定距环70形成有多个过油孔71。多个过油孔71圆周均匀分布。
行星轮30的端面和行星架10之间形成有过油间隙。为滑动轴承40润滑后的部分润滑油或者说是油膜间隙101的部分润滑油通过过油间隙回流至齿轮箱油池103。
作为一种具体的实施方式，止动螺钉50为台阶螺钉，其两端细，中间段粗。止动螺钉50包括：上端部、中段部和下端部。
中段部连通上端部和下端部。中段部的直径大于上端部和下端部的直径。弹簧60套设在上端部的外周。上端部的直径小于弹簧60的内径。具体而言，弹簧60为圆柱螺旋弹簧。下端部插入至进油孔42。下端部的直径小于进油孔42的直径。具体而言，中通孔贯穿上端部、中段部和下端部。
作为一种具体的实施方式，可以在中段部设置螺纹结构与销轴20构成螺纹连接。作为一种可选的实施方式，可以在上端部设置螺纹结构与销轴20构成螺纹连接。
弹簧60设置于中段部和弹簧安装槽21的槽底之间。下端部的长度小于进油孔42的深度。
具体实施时，预先将弹簧60和止动螺钉50安装至销轴20的弹簧安装槽21中。旋转止动螺钉50使止动螺钉50低于销轴20的外表面，然后分别安装滑动轴承40和定距环70。将滑动轴承40上的进油孔42对齐止动螺钉50，反向转动止动螺钉50旋出一定距离使进止动螺钉50插入到进油孔42中并使止动螺钉50的中段部与滑动轴承40的内壁面贴合构成圆周防转机构和供油结构，能够保证在任何工况下止动螺钉50均不会高出滑动轴承40的外壁面，避免固定和润滑失效。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种行星轮轴承润滑固定结构，包括：行星架、销轴、行星轮和滑动轴承；所述销轴安装至所述行星架；所述滑动轴承安装至所述销轴；所述行星轮形成有销轴安装孔；所述销轴和所述滑动轴承位于所述销轴安装孔内；所述行星轮通过所述销轴安装至所述行星架；其特征在于，
所述行星轮轴承润滑固定结构还包括：用于锁定所述滑动轴承相对于所述销轴的位置的止动螺钉和对所述止动螺钉施加预紧力的弹簧；所述滑动轴承和所述销轴安装孔之间形成有油膜间隙；所述滑动轴承设有为所述油膜间隙供油的润滑油囊和供油进入所述润滑油囊的进油孔；所述销轴形成有向所述进油孔供油的径向润滑油道和将油导入至所述径向润滑油道的轴向润滑油道；所述径向润滑油道连通所述轴向润滑油道；所述销轴设有弹簧安装槽；所述弹簧安装槽设置于所述径向润滑油道的一端；所述弹簧位于所述弹簧安装槽内；所述止动螺钉的一端穿过所述弹簧并与所述销轴构成螺纹连接；所述止动螺钉的另一端插入至所述进油孔；所述止动螺钉形成有将所述径向润滑油道内的油导入到所述润滑油囊的中通孔；所述中通孔连通所述润滑油囊和所述径向润滑油道；所述销轴的一端和所述行星架之间设有存储润滑油的储油腔；所述轴向润滑油道连通至所述储油腔；所述销轴形成有供所述储油腔内的油回流至所述轴向润滑油道的斜油道；所述斜油道倾斜于所述销轴的轴线；所述斜油道连通所述轴向润滑油道和所述储油腔。
2.根据权利要求1所述的行星轮轴承润滑固定结构，其特征在于，
所述滑动轴承设有呈180度成对设置的若干个所述润滑油囊。
3.根据权利要求1所述的行星轮轴承润滑固定结构，其特征在于，
所述行星轮轴承润滑固定结构还包括：定距环；所述行星轮轴承润滑固定结构包括两个所述滑动轴承；所述定距环设置于两个所述滑动轴承之间。
4.根据权利要求3所述的行星轮轴承润滑固定结构，其特征在于，
所述定距环的外径小于所述滑动轴承的外径。
5.根据权利要求4所述的行星轮轴承润滑固定结构，其特征在于，
所述滑动轴承的外径与所述定距环的外径之差大于等于2mm且小于等于3mm。
6.根据权利要求3所述的行星轮轴承润滑固定结构，其特征在于，
所述销轴形成有回油通道；所述定距环形成有连通所述定距环的内侧和外侧的过油孔；所述回油通道通过所述过油孔连通所述油膜间隙。
7.根据权利要求6所述的行星轮轴承润滑固定结构，其特征在于，
所述定距环的内壁形成有环槽；所述环槽设置于所述过油孔的一端；所述定距环形成有多个所述过油孔。
8.根据权利要求1所述的行星轮轴承润滑固定结构，其特征在于，
所述止动螺钉包括：上端部、中段部和下端部；所述中段部连通所述上端部和所述下端部；所述中段部的直径大于所述上端部和所述下端部的直径；所述弹簧套设在所述上端部的外周；所述下端部插入至所述进油孔。
9.根据权利要求8所述的行星轮轴承润滑固定结构，其特征在于，
所述弹簧设置于所述中段部和所述弹簧安装槽的槽底之间。
10.一种风电齿轮箱，其特征在于，包括：如权利要求1至9任意一项所述的行星轮轴承润滑固定结构。
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