具有传动系的风力发电设备制造技术

本发明专利技术涉及一种具有传动系（1）的风力发电设备，该传动系包括转子轴（2）和具有第一齿轮级（11）的行星齿轮（10），其中，该转子轴（2）与该第一齿轮级（11）的行星齿轮架（14）固定且无游隙地连接。该转子轴（2）在背离该第一齿轮级（11）的侧面上以环形滚子轴承（5）支承在第一支撑结构（30）上，而与该转子轴（2）固定且无游隙地连接的该行星齿轮架（14）借助作为固定轴承的力矩轴承（20）来支承，其中，该力矩轴承（20）的外环与壳体（16）连接，并且该力矩轴承（20）的外环与壳体（16）的组合件通过环形地围绕转子轴线安排的至少三个弹性悬挂元件（18）与第二支撑结构（31）相连接。

Wind power generation equipment with transmission system

【技术实现步骤摘要】
具有传动系的风力发电设备本专利技术涉及一种具有传动系的风力发电设备，该传动系包括转子轴和行星齿轮。在已知的风力发电设备中，围绕大体上水平的轴线可旋转的转子通过风进行旋转。在此，该转子与转子轴并且通过齿轮传动装置与发电机固定连接，以将该转子的转动能量转换成电能。为了可旋转地支承该转子而已知的是，将该风力发电设备的传动系以所谓的三点支承来支承。在此，该转子轴通过靠近与该转子的连接区域安排的前部轴承支承并且在后部区域中连接到该齿轮传动装置，该齿轮传动装置紧固在该风力发电设备的机架处的两个侧向齿轮支座处。该转子轴在此类的三点支承中尤其在弯曲负载方面支撑在该齿轮传动装置的轴承上。在文献DE102006027543A1中描述了一种风力发电设备的转子的三点支承的不同变体。这些变体的共同之处在于：用于该转子轴的前部轴承设计为固定轴承，该固定轴承也可以接收轴向力，并且在该转子轴与该第一齿轮级之间设置有离合器，以便使该齿轮传动装置免受例如由于作用在该转子上的风力而产生的该转子轴的变形，从而使该齿轮传动装置不受损坏。为此，可以根据DE102006027543A1设置一个扭转盘，该扭转盘通过齿式离合器与该第一齿轮级共同作用，以便补偿轴向力或弯曲变形。通过可松脱的轴-毂连接替代性地至少避免将轴向力传递到该齿轮传动装置上。然而，对应的连接是不利的，这是因为，由于待传递的扭矩，这些连接在生产上通常是高耗费的。因此本专利技术所基于的目的在于，创造一种风力发点设备，其中，不再出现或仅还在更小的范围内出现从现有技术已知的缺点。这个目的通过根据主权利要求所述的一种风力发电设备实现。有利的改进方案是从属权利要求的主题。因此，本专利技术涉及一种具有传动系的风力发电设备，该传动系包括转子轴和具有第一齿轮级的行星齿轮，其中，该转子轴与该第一齿轮级的行星齿轮架固定且无游隙地连接，其中，该转子轴在背离第一齿轮级的侧面上以环形滚子轴承支承在第一支撑结构上，与该转子轴固定且无游隙地连接的该行星齿轮架以作为固定轴承的力矩轴承来支承，其中，该力矩轴承的外环与壳体连接，且该力矩轴承的外环与壳体的组合件通过环形地围绕转子轴安排的至少三个弹性悬挂元件与第二支撑结构连接。首先解释几个结合本专利技术使用的术语。“行星齿轮”是一种绕转式齿轮传动装置，该绕转式齿轮传动装置在每个齿轮级中包括内齿空心轮、外齿中心轮和行星齿轮架作为齿轮部件，该行星齿轮架具有安排在其上的至少一个绕转式齿轮，该绕转式齿轮接合到该空心轮的齿部和该中心轮的齿部中。一般来说，行星齿轮的齿轮级的这些齿轮部件中的一个齿轮部件（通常空心轮）被固定，而另外两个齿轮部件能够以通过该齿轮传动装置的这些单独齿轮的尺寸而预定的传动比来围绕一条共同的轴线旋转。一个行星齿轮可以具有多个齿轮级。然而，行星齿轮也可以仅包括一个齿轮级，其中，于是该第一齿轮级同时是唯一的齿轮级。“环形滚子轴承”（也被称为“CARB轴承”或“CARB环形滚子轴承”）是单排滚动轴承，其具有对称的、相对长的、略呈球形的滚子和环形成型的滚道。对应的轴承只能够承受径向荷载，因此它们原则上只能够作为浮动轴承来使用。术语“力矩轴承”表示旋转轴承，其允许轴向力和径向力的传递以及接收未围绕旋转轴线作用的力矩。力矩轴承尤其可以接收作用于支承在其中的轴的弯曲力矩。当在连接的通常预期的荷载下实际上在如此连接的部件之间未出现相对运动时，该连接于是被视为“固定且无游隙的”。“孔图”是指用于两个部件之间的螺栓连接部的孔的安排，其中，仅如下的孔属于该孔图，螺栓在已安装状态下实际上也被引导穿过所述孔。结合本专利技术，未被用于螺栓连接部的孔不属于孔图。如果一个孔图的这些孔以一个圆来安排，则该孔图可以通过这些单独孔的直径的说明、所述孔的孔圆的直径、在孔圆上的孔的数量、以及在孔圆上的孔的位置来限定。当在各相邻的元件之间的角度间距总是同样大时，元件（例如孔圆上的孔或围绕转子轴线的悬挂元件）于是被视为“沿周向均匀分布”。在本专利技术的风力发电设备中，由风施加至传动系的所有转子推力以及或许有的弯曲力矩经由安排在与转子轴固定且无游隙地连接的行星齿轮架上的固定轴承、经由弹性悬挂元件被传入第二支撑结构中。环形滚子轴承是浮动轴承，其除了重力外基本上还用于接收作用于传动系的俯仰力矩和横摆力矩。由于其特殊设计，该环形滚子轴承在有角度误差和轴向游隙时也非常稳固，因此本专利技术的轴承组件不需要浮动轴承相对于固定轴承的高度精确的对齐（如从现有技术中的轴承概念已知的）。与理论上理想的对齐的可能偏差一般通过环形滚子轴承来顺利补偿。同样的情况适用于在风力发电设备运行期间由弹性悬挂元件的可能变形造成的可能的轴承变化。在此，环形滚子轴承因其紧凑的结构方式和稳固性也能够良好地应用在具有超过2.5m的轴直径的风力发电设备中。所述壳体优选是齿轮壳体，该行星齿轮的第一齿轮级和在适当时其他齿轮级的其他部件与该齿轮壳体固定地或可旋转地连接。在此情况下，由于力矩轴承的外环与壳体的（在其他实施方式中也）优选固定且无游隙的连接，第一齿轮级的行星齿轮架相对于齿轮壳体的这种支承保证：行星齿轮架转动轴线的位置相比于齿轮壳体和由此行星齿轮的其余部件即便在受荷载情况下也实际上不变。这尤其也适用于第一齿轮级的带有内齿的空心轮和带有外齿的中心轮。在此，该空心轮例如可以与该壳体固定地连接，而该外齿中心轮通过合适的轴承相对于该齿轮壳体可旋转地支承。由于根据本专利技术将固定轴承设计成力矩轴承，因此可以实现在齿轮壳体与行星齿轮架之间的精确的轴向引导，即，在轴承的适当设计中齿轮壳体与行星齿轮架在轴向方向上实际上无法再相对于彼此移动。还可以接收该轴承的倾斜力矩。结果，即便在传动系的高荷载下也能够避免第一齿轮级的单独部件的有害的相对位移。可以省去如在现有技术中为了使齿轮传动装置避免转子轴变形而设置的离合器。优选的是，设有六个或更多个、进一步优选十六个或更多个弹性悬挂元件，其中，这些悬挂元件优选沿周向均匀分布。通过在弹性悬挂元件上的对应数量和安排，经该壳体的力流可以很好地分散并且可避免在壳体内的特别高的力峰值。优选的是，所述弹性悬挂元件为圆柱形的。这种结构形式在尤其在圆柱的径向上的承载能力高的同时允许简单且成本有效地进行制造。所述结构形式也被称为超级衬套。还优选的是，这些弹性悬挂元件以其圆柱轴线平行于转子轴线安排。所述安排允许很好地接收俯仰力矩、横摆力矩以及扭矩，在此接收在弹性悬挂元件的轴向上的转子推力。另外，一般可以通过所述安排来保证还有单独的悬挂元件的简单的可更换性。优选的是，这些弹性悬挂元件的弹性与方向相关地设计，其方式为使得在周向上存在足够的刚性，以便只通过这些悬挂元件将齿轮扭矩完全引导到该第二支撑结构中。通过对应设计这些悬挂元件，可以省去用于齿轮传动装置的单独的扭矩支撑件。通过省掉侧向的扭矩支撑件可以将传动系设计得明显更细长，由此，运送宽度被减小且传动系运送被简化。这些悬挂元件例如可以由橡胶构成。第二支撑结构可以呈环形地围绕转子轴延伸。力矩轴承可以是滑动轴承或滚动轴承。如果设置有滚动轴承，则优选的是，该滚动轴承是具有呈X形或O形安排的倾斜位置的双排圆锥滚子轴承。对应的力矩轴承允许无游隙且可承受高荷载的支承，在此，所需要的单独轴承部件的张紧也由于小的张紧长度而基本上不易受到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有传动系（1）的风力发电设备，该传动系包括转子轴（2）和具有第一齿轮级（11）的行星齿轮（10），其中，该转子轴（2）与该第一齿轮级（11）的行星齿轮架（14）固定且无游隙地连接，其特征在于，该转子轴（2）在背离该第一齿轮级（11）的侧面上以环形滚子轴承（5）支承在第一支撑结构（30）上，与该转子轴（2）固定且无游隙地连接的该行星齿轮架（14）借助作为固定轴承的力矩轴承（20）来支承，其中，该力矩轴承（20）的外环（22）与壳体（16）连接，并且该力矩轴承（20）的外环（22）与壳体（16）的组合件通过环形地围绕转子轴线安排的至少三个弹性悬挂元件（18）与第二支撑结构（31）相连接。

【技术特征摘要】
2017.12.20 DE 102017011804.3;2018.06.15 DE 10201801.一种具有传动系（1）的风力发电设备，该传动系包括转子轴（2）和具有第一齿轮级（11）的行星齿轮（10），其中，该转子轴（2）与该第一齿轮级（11）的行星齿轮架（14）固定且无游隙地连接，其特征在于，该转子轴（2）在背离该第一齿轮级（11）的侧面上以环形滚子轴承（5）支承在第一支撑结构（30）上，与该转子轴（2）固定且无游隙地连接的该行星齿轮架（14）借助作为固定轴承的力矩轴承（20）来支承，其中，该力矩轴承（20）的外环（22）与壳体（16）连接，并且该力矩轴承（20）的外环（22）与壳体（16）的组合件通过环形地围绕转子轴线安排的至少三个弹性悬挂元件（18）与第二支撑结构（31）相连接。2.根据权利要求1所述的风力发电设备，其特征在于，设有六个或更多个、优选十六个或更多个弹性悬挂元件（18），其中，这些悬挂元件（18）优选沿周向均匀分布。3.根据前述权利要求之一所述的风力发电设备，其特征在于，这些弹性悬挂元件（18）呈圆柱形并且优选以其圆柱轴线平行于转子轴线安排。4.根据前述权利要求之一所述的风力发电设备，其特征在于，这些弹性悬挂元件（18）的弹性与方向相关地设计，其方式为使得在该转子轴线的周向上存在足够的刚性，以便只通过这些悬挂元件（18）将齿轮扭矩完全引导到该第二支撑结构（31）中。5.根据前述权利要求之一所述的风力发电设备，其特征在于，该力矩轴承（20）是滑动轴承或滚动轴承，优选是具有呈X形或O形安排的倾斜位置的双排圆锥滚子轴承。6.根据权利要求5所述的风力发电设备，其特征在于，该圆锥滚子轴承具有优选被感应硬化的分开的内环或外环（22），其中，该分开的环（22）的这两个部分（23，23'）优选具有用于螺栓连接部的孔。7.根据权利要求6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C尤斯特巴基，A特雷德，
申请(专利权)人：森维安有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE