[发明专利]齿轮箱

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮箱。

背景技术

在优选在近海设施中使用的大型风力设备(WKA)中，驱动系中的齿轮箱必须能够可靠地传递极大的扭矩。如果在扭矩高的情况下齿轮对的齿轮接合不充分，则使用功率分流的设计，其中通过齿轮箱将扭矩传递到多个平行的路径上，从而使得各个传递路径必须传递比总扭矩小的扭矩。

汉斯·乔基姆·福斯特(Hans Joachim )在1991年在柏林的海德堡施普林格出版社出版的编号为ISBN 978-3-642-84119-4的《自动化车辆变速器》中，在171-199页上的章节“功率分流装置”中进行了如下限定：“功率分流装置描述如下装置，其中输入轴的功率分布到多个轴系上。在齿轮箱中，其通常也再次被引回到输出轴上”。已知有不同的、将扭矩分布到多个平行的路径上的解决方案。

包括与齿圈和太阳齿轮同时啮合的多个行星齿轮的行星齿轮系是功率分流装置的常见形式。

也在WKA叠加齿轮箱中，在该齿轮箱中进行功率分流，参见P·卡泽利茨(Caselitz,P.)、T·克鲁格(Krueger,T.)在1993年在编号为ISSN0720-8073的风力期刊第13期第3章节第40-41页发表的《具有叠加齿轮箱的转速可变的风力设备》，其中行星齿轮的支座与转子连接，发电机与太阳齿轮连接，并且异步发电机与齿圈连接，经由该异步发电机能够影响发电机转速。

2012年3月21日的文献EP 2 431 632 A1(威能极股份公司(Winergy AG))描述了一种功率分流的WKA齿轮箱，其中将能与转子毂连接的输入轴的扭矩分流到多个平行的正齿轮级上，并且在输出侧再次聚集到两个输出轴上，从而使得转子功率能够以相同的份额分布到两个发电机上。

2002年9月18日的文献EP 1 240 443 B1(罗曼施托尔特福特有限公司(Lohmann&Stolterfoht GmbH)描述了一种具有行星级的WKA齿轮箱，该行星级由至少两个并联的、功率分流的行星齿轮系构成，平衡行星齿轮系形式的、平衡负载的差速齿轮级连接在该行星齿轮系下游。

发明内容

本发明的目的是提供一种在齿轮箱中的改进的功率分流装置。

根据本发明的齿轮箱具有至少一个行星级，该行星级具有至少两个并联的行星齿轮系。这两个并联的行星齿轮系弹性地耦合连接。对经过并联的行星齿轮系的功率流的控制通过协调行星齿轮系的单独部件的抗扭刚度实现。在此，就该意义而言，行星齿轮系的单独部件在初级侧是太阳齿轮的空心轴、柔性的行星轮轴、弹性的接合器、行星架，并且在次级侧是行星齿轮和齿圈。

每个单独部件、即每个构件具有特定的抗扭刚度，在如空心柱体的简单的体部中，能够以分析的方式确定的抗扭刚度。但是最后，总系统中的单独部件、即行星齿轮系的变形叠加。太阳齿轮连同其轴是系统中最软的部件，紧随其后的是行星架；固定在齿轮箱壳体上的齿圈连同齿轮箱壳体一起形成最有刚性的部件。

刚性的协调优选借助于数字仿真实现，该数字仿真能够充分精确地表示总系统的刚性表现连同其交叉影响。通过根据经验的数字模型能够导出简单的分析公式，其在“平日”降低高耗费的数字计算。

关于负载分布，必须在两个影响变量之间进行如下区分，单独部件的初级侧的基本刚性与次级侧的刚性影响参数叠加，该刚性影响参数主要由制造偏差确定。只要单独部件的初级侧的基本刚性在功率分部方面相对于次级侧的刚性影响参数占优，则总系统的在整个运行时间上设置的功率分布是稳定的。原则上，能够设置任意的功率分布，相应的齿部必须与之对应地进行设计。对于由于次级侧的刚性参数引起的负荷分布中的剩余误差，必须考虑相应的安全系数。

对运行中的功率分布的检测优选经由应变片(Dehnungsmessstreifen)在适当的单独部件、即适当的构件上在两个负载路径中进行。负载分布中的偏差能够通过借助机械地移除材料来补偿对一个或多个单独部件的刚性修改。

行星齿轮系的单独部件的抗扭刚度例如能够通过将单独部件的壁厚度、轴向长度、直径和材料来设置到期望的值上。

在根据本发明的解决方案中，用于调节齿轮箱中的功率分流的附加的组件或部件不是必要的；代替于此，已经存在的组件的和部件的抗扭刚度用于对经过并联的行星齿轮系的功率流进行充分控制。因此，本发明实现如下简单的可行性方案，借助常规的器件能传递与至今为止通过齿轮箱传递的扭矩相比显著更高的扭矩。