[发明专利]风力涡轮机用带挠性销的行星齿轮的阻尼

说明书

技术领域

本发明大体涉及齿轮系统，并且更具体地，涉及行星齿轮系统中的挠性销的阻尼。

背景技术

齿轮元件的悬臂支撑的具体形式包括与安装销同轴的套筒元件，所述安装销以套筒的外侧保持平行于系统轴线的方式偏转。这通常被称为“挠性销”。除平行偏转之外，这些装置具有设计的弹簧比率，以协助在多齿轮、功率分流系统包括行星系中均衡载荷。授予R.J.Hicks的美国专利3,303,713中所公开的发明在重型传动机构特别是当通过在周转构造中使用行星齿轮来增加功率密度时具有重要应用。

行星齿轮具有被压入行星齿轮组架的仅一个壁中的销。在销的自由端，环形套筒和轴承组件支撑齿轮，该齿轮在销的自由端上旋转。在载荷下，套筒和销中的反向弯曲力彼此抵消，使得在大范围扭矩内完全对准。这使得具有较高的扭矩容量的简单得多的齿轮设计成为可能。

除平行偏转之外，这些装置具有设计的弹簧比率，以协助在包括行星系统的多齿轮、功率分流系统中均衡载荷。增加的功率密度是通过在周转构造中使用三个或更多行星齿轮来实现的。这些系统通常使用正齿轮。正齿轮具有的形状是带有径向凸出的轮齿的圆柱，并且轮齿前缘平行于旋转轴线地对齐。这些齿轮装配在平行的轮轴上，因此它们能够正确地啮合。在斜齿轮中，轮齿的前缘不平行于旋转轴线，而是以一定角度设置，使得齿形是螺旋段。成角度的齿的接合比正齿轮齿的接合更平缓。这使得斜齿轮比正齿轮运行更平稳更安静。而且，斜齿轮的承载能力比正齿轮更高，因为轮齿载荷更均匀地分布在同时啮合的几个轮齿中，而在正齿轮中，单个轮齿在任何给定时间均承载大部分载荷。使用斜齿轮用于行星齿轮提供了更高的功率密度和更平稳的运转，但是斜齿轮在与切向载荷成90°的平面内产生倾覆力矩。上述挠性销还可以用于调节该倾覆力矩。

典型的行星齿轮组使用几根安装在行星架上的行星齿轮绕其旋转的实心刚性轴。行星齿轮组可以使用挠性销(具体地，斜齿轮用挠性销)代替实心刚性轴作为在系统中提供可控量的灵活性的装置。使行星齿轮齿保持对齐以及在多个行星齿轮中均匀地分布载荷，这是令人想要的。但是，将灵活性引入到系统中降低了其固有频率，这趋于加剧动态激励和共振的可能性，并且这反过来又增加了载荷。

为了解决现有系统中的动力学问题，增加挠性销的刚度以增大固有频率并超出工作范围，或使用控制系统来避免长期在接近潜在的共振条件下工作。在具有多种固有频率的复杂风力涡轮机齿轮箱中，这些现有选择变得不那么实际，特别是如果由于将灵活性(具体地，从挠性销)引入到系统而导致许多频率降低的情况。

因此，本发明的目的是通过将高阻尼度增加到系统中来提供动力学问题的解决办法。

发明内容

这个问题是通过包括在一端处安装在行星架上且由该行星架支撑的齿轮组件而解决的，其中管状套筒绕挠性销同轴地延伸并在所述管状套筒和所述挠性销之间提供偏转空间。所述挠性销在操作载荷下移动、弯曲或偏转。阻尼元件至少部分地容纳在所述偏转空间内并至少部分地环绕所述挠性销。

本发明在使用带有挠性销(挠性的销)的行星齿轮的齿轮箱中提供了相当大的阻尼。本发明使得在挠性销和环绕挠性销的套筒之间的空间中整合阻尼元件成为必要。本发明具有几个实施例：

1)诸如油的粘性流体容纳在挠性销和套筒之间的环或空间中，使得当挠性销移动时，粘性流体被迫围绕挠性销移动，所述挠性销带有或不带有用以对流动进行计量或将至少一部分粘性流体从一个贮存器分配或传送到另一个类似的贮存器或到减振器的孔口，或

2)弹性体环装配在挠性销上且接触套筒，使得当挠性销移动时，弹性体环压缩并提供阻尼和增加的刚度，或

3)诸如油的粘性流体完全容纳在销和套筒之间的腔室或壳式隔室中，使得当销移动时，流体被迫穿过可控的孔口或密封件。这是本发明的优选实施例。

就这一点而言，根据本发明的实施例，阻尼元件是布置在所述偏转空间内在所述挠性销和所述管状套筒之间的弹性体或摩擦弹簧，其中当挠性销偏转时，所述弹性体或摩擦弹簧压缩并提供阻尼以及增加的刚度。

根据替代实施例，阻尼元件是容纳在布置在偏转空间内在所述挠性销和所述管状套筒之间的至少一个腔室内的粘性流体，其中当挠性销移动、弯曲或偏转时，粘性流体被迫围绕所述挠性销(或在两个腔室之间)移动。

本发明的优势在于，通过增加阻尼，引入到系统中的任何潜在的激励能量被快速吸收，从而降低了动态载荷而且还防止了系统进入共振状态。

本发明的优势在于，它有助于防止齿轮箱过早失效且趋于降低动态驱动系叶片载荷。

本发明的优势在于，它有助于降低齿轮箱噪声。