一种风力发电增速箱.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101881319A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101881319A(43)申请公布日2010.11.10(21)申请号201010211946.4(22)申请日2010.06.29(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市历下区经十路73号(72)发明人王勇(74)专利代理机构济南圣达专利商标事务所有限公司37221代理人李健康(51)Int.Cl.F16H1/28(2006.01)F16F15/12(2006.01)F03D11/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种风力发电增速箱(57)摘要本发明公开了一种风力发电增速箱。该风力发电增速箱采用二级行星传动和一级平行轴，齿轮4、行星齿轮5和内齿圈6组成第一级行星齿轮传动，齿轮17、行星齿轮11和内齿圈10组成第二级行星齿轮传动，齿轮12和齿轮15为平行轴齿轮传动，中心轴1、行星齿轮架7与内齿圈10相联为一体，齿轮4与行星齿轮架9相联为一体。可使第一级齿轮和第二级齿轮同时承担叶片的扭矩，实现载荷分流。增速箱元件之间设有弹性元件和阻尼元件，注入弹性阻尼形成附加自由度，进一步减少载荷冲击的影响。本发明可以减少冲击振动，降低故障率，提高寿命，特别适用于风力发电增速箱。CN10839ACN101881319A权利要求书1/1页1.一种风力发电增速箱，包括齿轮、行星齿轮、内齿圈、轴承和齿轮轴，其特征在于增速箱采用二级行星传动和一级平行轴，齿轮4、行星齿轮5、内齿圈6、轴承2和齿轮轴18组成第一级行星齿轮传动，齿轮17、行星齿轮11和内齿圈10组成第二级行星齿轮传动，齿轮12、齿轮15、轴承16和齿轮轴13，14为平行轴齿轮传动，中心轴1、行星齿轮架7与内齿圈10相联为一体，齿轮4与行星齿轮架9相联为一体。2.根据权利要求1所述的一种风力发电增速箱，其特征在于增速箱元件之间有弹性元件19和阻尼元件20，弹性元件为弹簧、圆形弹性或弹性机构。2CN101881319A说明书1/3页一种风力发电增速箱一、技术领域[0001]本发明属于机械制造领域，涉及到齿轮箱制造技术，特别适用于风力发电设备。二、背景技术[0002]随着能源短缺和生态环境的日益恶化，人们普遍认识到了新能源发电技术的重要性。风能作为一种清洁的可再生能源，各国纷纷出台政策和税收优惠，鼓励风电产业的发展。为了改善风电机组的性能、提高单机容量，世界各国对风电机组进行了大量的研究工作。目前，世界上先进的风电设备制造企业主要集中在少数几个国家，如丹麦、德国、西班牙和美国等。[0003]近10年来，全球风力发电装机容量以近30％的年增长率飞速发展，我国风电装机容量增长率是世界第一。兆瓦级以上的风电机组已经成为主流机型，如美国的主流机型1.5MW，丹麦的主流机型(2.0～3.0)MW。根据国家发改委规划，我国风电新增装机也以1.5MW、2MW机型为主，1MW以下机型所占比重将逐渐降低。机型功率越大，经济效益、风能利用率越高。[0004]风电装备向大机型方向发展，需要研究新型的增速传动机理，需要在设计上发展新的设计理念。德国已开发5兆瓦机型的增速箱。据资料，欧洲已在进行8MW机型的概念设计，甚至已提出在2020年前开发20MW机型的概念。增速箱安装在头部，体积大小均受到极大的限制。1.5兆瓦齿轮箱重达5-6吨，机型塔高约70米。8兆瓦机型塔高可能就会达到150-200米，过大过重的增速箱肯定是不合适的。大机型的发展趋势，要求我们改进目前机型(如1.5兆瓦)的增速箱传动原理，研究适应大机型的增速箱传动。[0005]齿轮箱是近年来国内外风力发电机组故障率最高的部件之一。齿轮箱故障是世界性的问题，但我国风电齿轮箱的故障率更高。有的风场齿轮箱损坏率高达40％～50％，个别品牌机组齿轮箱更换率接近100％。风力发电机组设计使用寿命至少20年，但风场齿轮箱在2-3年内就要出故障。海上风能资源丰富，海上风电场正成为一个迅速发展的市场。复杂的海上自然条件使得风电机组的故障率更是居高不下，如世界最大的海上风电场丹麦Vestas风电场，海上风电机组故障率超过70％。[0006]根据近年的研究，发现齿轮箱故障主要有：1)齿轮早期点蚀。在频繁受到风载变化冲击的情况下，齿轮的微动磨损超过一般设计的预期，从而造成齿轮早期点蚀。2)轴承早期损坏。轴承损坏的主要原因是系统的受力变形导致轴承内外圈不再平行，滚子局部接触应力过大。齿轮箱的高故障率，已严重影响到风电企业的经济效益。[0007]齿轮箱的故障率高，与风电齿轮箱工作环境恶劣，载荷情况非常复杂密切相关。冲击载荷是导致齿轮早期点蚀、轴承早期损坏等故障的最重要的根源。冲击载荷主要来源于：1)风速的实时变化；2)在运行过程中，需