專利名稱：用于風(fēng)輪機用齒輪箱的平行齒輪單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)輪機用齒輪箱的平行齒輪單元。更加具體地，本發(fā)明涉及 一種用于多兆瓦風(fēng)輪機用齒輪箱的平行齒輪單元。本發(fā)明提供一種平行齒輪單元，該平行 齒輪單元在它的軸中的至少一個軸上包括止推套環(huán)；一種包括這種平行齒輪單元的齒輪 箱；和一種多兆瓦風(fēng)輪機，該多兆瓦風(fēng)輪機包括具有這種平行齒輪單元的齒輪箱。
背景技術(shù)：
隨著風(fēng)能商業(yè)變得越來越重要，現(xiàn)今齒輪箱原理得到徹底地研究。風(fēng)輪機用齒輪 箱的已知原理可以包括至少一個行星齒輪單元和用于將行星齒輪單元連接到風(fēng)輪機的發(fā) 電機的平行齒輪單元。圖1和圖2概略地示意根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種類型的風(fēng)輪機用齒輪箱1。在該實例 中，齒輪箱1包括一個行星齒輪單元2和雙級平行齒輪單元3。行星齒輪單元2包括支撐多 個行星齒輪5的行星架4。行星齒輪單元2還包括環(huán)齒輪6和太陽齒輪7。在圖1和圖2給 出的實例中，雙級平行齒輪單元3包括低速軸8、中間軸9和高速軸10，所有這些軸相互平 行并且每一個軸均被軸承11以可旋轉(zhuǎn)方式支撐。平行齒輪單元3還包括兩個齒輪12、13。 一個齒輪12在低速軸8和中間軸9上承載并且另一個齒輪13在中間軸9和高速軸10上 承載。齒輪12、13分別地與中間軸9上的小齒輪14和高速軸10上的小齒輪15嚙合。根據(jù)其它已知原理，風(fēng)輪機用齒輪箱1可以包括兩個行星齒輪單元2和一單級平 行齒輪單元3。這是在圖3中示意的。在圖3中給出的實例中，齒輪箱1包括第一行星齒輪 單元2a、第二行星齒輪單元2b和單級平行齒輪單元3。行星齒輪單元2a、2b中的每一個行 星齒輪單元均包括支撐多個行星齒輪5的行星架4、環(huán)齒輪6和太陽齒輪7。本實例的平行 齒輪單元3與圖1和圖2中所示實例的不同之處在于，它僅僅包括低速軸8和高速軸10，而 沒有中間軸9。低速軸8和高速軸10由軸承11以可旋轉(zhuǎn)方式支撐。在該實例中，平行齒輪 單元3包括一個齒輪16，該齒輪16在低速軸8和高速軸10上承載并且與高速軸10上的小 齒輪17嚙合。在風(fēng)輪機的運行期間，在齒輪箱1中產(chǎn)生作用于軸和行星齒輪上的負載和源自齒 接觸處的作用力。當(dāng)前通過使用滾動軸承實現(xiàn)了承受這種負載和作用力。這種軸承被設(shè)于 例如齒輪箱1的平行齒輪單元3的高速軸處并且必須承受源自齒輪裝置的負載。因為在設(shè)計風(fēng)輪機齒輪箱時并且特別地在設(shè)計多兆瓦風(fēng)輪機齒輪箱時，噪音行為 是重要的參數(shù)，所以在平行齒輪單元3中的齒輪通常設(shè)有帶有大螺旋角的螺旋齒。然而，因 為這種大的螺旋角，徑向和高的軸向作用力得以產(chǎn)生，該作用力將由設(shè)于軸上的軸承承受。例如高速軸的軸承布置能夠被設(shè)計成定位的軸承布置或者定位和非定位軸承布 置的組合。然而，存在至少一個軸承，該軸承承受軸向負載或者軸向負載和徑向負載的組合。在運行期間，風(fēng)輪機并且特別地多兆瓦風(fēng)輪機對齒輪箱1產(chǎn)生高的動力并且在齒 輪箱1中產(chǎn)生速度變化。因此，在齒輪箱運行期間的負載和速度能夠不同于設(shè)計負載和速度，即不同于在齒輪箱設(shè)計期間的預(yù)測負載和速度，并且甚至能夠發(fā)生反向負載。然而，對于多兆瓦風(fēng)輪機，可在市場上獲得的滾柱軸承11可能不再能夠承受來自 軸向作用力和徑向作用力的組合負載。特別地，在滾柱軸承11上，軸向作用力能夠是危險 性的。這種動態(tài)行為能夠?qū)е螺S承損壞并且因此導(dǎo)致軸承失效。等效動態(tài)軸承負載由下式確定P X · Fr+y · Fa其中&是實際徑向軸承負載，F(xiàn)a是實際軸向軸承負載，χ是用于軸承的徑向負載 系數(shù)并且y是用于軸承的軸向負載系數(shù)。系數(shù)χ和y依賴于所用軸承的類型。在例如錐形 滾柱軸承的情形中，χ可以是0. 4并且y可以在1. 3和1. 6之間，這說明了軸向負載對于總 體負載的貢獻比徑向負載的貢獻高得多。隨著多兆瓦風(fēng)輪機的傳輸功率的增加和帶有大的螺旋角的齒輪裝置的使用，需要 軸承具有高的承載能力從而能夠承受實際負載。然而，其缺點在于，隨著承載能力變得更 高，軸承的尺寸增加并且軸承的非常重要的極限速度或者最大速度降低。很多風(fēng)輪機具有以1500rpm至2000rpm運行的發(fā)電機，2000rpm是它們的最大速度 并且因此是齒輪箱軸的額定速度。在具有來自徑向負載和軸向負載的組合作用力時，合成 負載能夠高于徑向負載。在這些情形中，不能夠找到適當(dāng)?shù)臐L柱軸承來承受在要求速度下 的負載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例的目的在于提供一種用于多兆瓦風(fēng)輪機中的齒輪箱的平行齒輪 單元、一種包括這種平行齒輪單元的齒輪箱和一種包括具有這種平行齒輪單元的齒輪箱的 多兆瓦風(fēng)輪機。利用根據(jù)本發(fā)明實施例的方法和設(shè)備實現(xiàn)了以上目的。本發(fā)明的實施例旨在提供一種用于風(fēng)輪機用齒輪箱的平行齒輪單元，其中軸承能 夠承受源自齒輪嚙合的軸向負載和徑向負載并且仍然允許例如在1500rpm和2000rpm之間 的高旋轉(zhuǎn)速度。本發(fā)明是基于以下理解，S卩，因為在多兆瓦風(fēng)輪機的齒輪箱內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的增加的輸 出功率和由此增加的負載，所以發(fā)現(xiàn)或者開發(fā)實現(xiàn)對于用于齒輪箱的平行齒輪單元的全部 上述要求的適當(dāng)?shù)妮S承是非常困難的或者甚至不再是可能的，但是適當(dāng)?shù)妮S承布置的組合 和止推套環(huán)在平行齒輪單元的至少一個軸例如高速軸上的使用能夠提供對于源自齒輪嚙 合的軸向負載和徑向負載的適當(dāng)?shù)某惺?，同時仍然允許例如在1500rpm和2000rpm之間的 高旋轉(zhuǎn)速度。通過與根據(jù)本發(fā)明實施例的止推套環(huán)一起地使用適當(dāng)?shù)妮S承布置，軸向負載不被 傳遞到軸承，而是僅僅徑向負載被傳遞到軸承。進而，至少在其上設(shè)置止推套環(huán)的軸(一個 或者多個)例如高速軸僅僅被施加有徑向作用力。在第一方面，本發(fā)明提供一種用于多兆瓦風(fēng)輪機用齒輪箱的平行齒輪單元。多兆 瓦風(fēng)輪機指的是能夠產(chǎn)生多于1兆瓦的電力的風(fēng)輪機。平行齒輪單元包括至少兩個平行 軸，軸中的至少一個由滾柱軸承支撐并且每一個軸均包括帶有螺旋齒的齒輪，每一個軸的 齒輪適合于相互嚙合。該平行齒輪單元還包括在軸中的至少一個上的止推套環(huán)。
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根據(jù)本發(fā)明的實施例，每一個軸均可以由滾柱軸承支撐。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，所述軸中的一個軸(優(yōu)選地設(shè)有具有最小直徑的齒輪 的軸)可以由滑動軸承支撐，而(一個或者多個)其它的軸可以由滾柱軸承支撐。例如，該 平行齒輪單元可以包括至少一高速軸和一低速軸，并且，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該平行單元 的高速軸可以由滑動軸承支撐，而該平行齒輪單元的低速軸可以由滾柱軸承支撐。在本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于風(fēng)輪機用齒輪箱的平行齒輪單元，該平行 齒輪單元包括至少兩個平行軸，第一軸被聯(lián)接到具有螺旋齒和第一直徑的第一齒輪，第二 軸被聯(lián)接到與第一齒輪嚙合并且具有螺旋齒和小于第一直徑的第二直徑的第二齒輪，第一 軸和第二軸中的至少一個由滾柱軸承支撐，其中該平行齒輪單元還包括在第二軸上的止推 套環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在該至少兩個平行軸上的齒輪每一個可以具有不同的直徑 并且止推套環(huán)可以設(shè)于包括具有最小直徑的齒輪例如小齒輪的軸上。根據(jù)本發(fā)明的特殊實施例，止推套環(huán)可以設(shè)于高速軸上。在本發(fā)明的一個方面中，提供了一種用于風(fēng)輪機用齒輪箱的平行齒輪單元，該平 行齒輪單元包括至少兩個平行軸，該兩個平行軸中的至少一個由滾柱軸承支撐，第一軸被 聯(lián)接到具有螺旋齒的大齒輪并且第二軸被聯(lián)接到具有螺旋齒的小齒輪，其中該平行齒輪單 元還包括在包括小齒輪的軸上的止推套環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該止推套環(huán)可以與具有最大直徑的齒輪直接接觸。止推套 環(huán)與具有最大直徑的齒輪直接接觸指的是在止推套環(huán)和具有最大直徑的齒輪中間不存在 任何部件。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，該止推套環(huán)可以與具有最大直徑的齒輪間接接觸。止 推套環(huán)與具有最大直徑的齒輪間接接觸指的是可以在止推套環(huán)和具有最大直徑的齒輪中 間存在另外的部件例如磨損環(huán)。磨損環(huán)可以具有在(XSXdtl和IjXdtl之間的外徑dw，這里d。= ζ · mn,其中ζ是齒的數(shù)目并且％是法向模數(shù)。根據(jù)本發(fā)明進一步的實施例，在該至少兩個平行軸上的齒輪每一個可以具有不同 的直徑并且止推套環(huán)可以設(shè)于包括具有最大直徑的齒輪的軸上。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該止推套環(huán)可以與具有最小直徑的齒輪直接接觸。止推套 環(huán)與具有最小直徑的齒輪直接接觸指的是在止推套環(huán)和具有最小直徑的齒輪中間不存在 任何部件。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，該止推套環(huán)可以與具有最小直徑的齒輪間接接觸。止 推套環(huán)與具有最大直徑的齒輪間接接觸指的是可以在止推套環(huán)和具有最小直徑的齒輪中 間存在另外的部件例如磨損環(huán)。該止推套環(huán)可以具有在0.8Xdtl和1. 4Xdtl之間的接觸直徑d。和在0. 1 Xdtl和 0.3 X Cltl之間的寬度w。，這里d0 = ζ · mn其中ζ是齒的數(shù)目并且％是法向模數(shù)。止推套環(huán)倒角可以在0°和15°之間，例如在0.5°和5°之間或者在0.5°和 2.5°之間，并且可以例如是1°。
滾柱軸承可以選自包括錐形滾柱軸承、圓柱滾柱軸承、球面滾柱軸承或者CARB曲 面滾柱軸承的列表。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該至少兩個軸中的每一個均可以由滾柱軸承支 撐。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以為第一軸和第二軸選擇不同的滾柱軸承。根據(jù)本發(fā)明的其它 實施例，可以為第一軸和第二軸選擇相同的滾柱軸承。替代滾柱軸承，還可以在帶有具有最 小直徑的齒輪的軸上使用滑動軸承。例如，該平行齒輪單元可以包括至少高速軸和低速軸， 并且，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該平行單元的高速軸可以由滑動軸承支撐，而該平行齒輪單元 的低速軸可以由滾柱軸承支撐。在本發(fā)明進一步的方面，提供了一種風(fēng)輪機用齒輪箱。該齒輪箱包括至少一個行 星齒輪單元和平行齒輪單元。該平行齒輪單元包括至少兩個平行軸，軸中的至少一個由滾 柱軸承支撐并且每一個軸均包括帶有螺旋齒的齒輪，每一個軸的齒輪適合于相互嚙合，其 中該平行齒輪單元還包括在軸中的至少一個上的止推套環(huán)。在本發(fā)明的一個方面，為風(fēng)輪機提供一種齒輪箱，該齒輪箱包括至少一個行星齒 輪單元和平行齒輪單元，其中該平行齒輪單元包括-被聯(lián)接到齒輪的至少兩個平行軸，該軸中的至少之一由滾柱軸承支撐，并且平行 軸中的至少一個包括小齒輪，和-在包括小齒輪的至少一個平行軸上的止推套環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，每一個軸均可以由滾柱軸承支撐。根據(jù)本發(fā)明的其它實 施例，軸中之一，優(yōu)選地設(shè)有具有最小直徑的齒輪的軸，可以由滑動軸承支撐，而其它的軸 (一個或者多個)可以由滾柱軸承支撐。例如，該平行齒輪單元可以包括至少高速軸和低速 軸，并且，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該平行單元的高速軸可以由滑動軸承支撐，而該平行齒輪 單元的低速軸可以由滾柱軸承支撐。在該至少兩個平行軸上的齒輪每一個可以具有不同的直徑并且止推套環(huán)可以設(shè) 于包括具有最小直徑的齒輪的軸上。根據(jù)本發(fā)明進一步的實施例，在該至少兩個平行軸上的齒輪每一個可以具有不同 的直徑并且止推套環(huán)可以設(shè)于包括具有最大直徑的齒輪的軸上。在本發(fā)明再進一步的方面，提供一種包括根據(jù)本發(fā)明實施例的齒輪箱的風(fēng)輪機。與附圖相結(jié)合，根據(jù)以下詳細說明，本發(fā)明的以上和其它特性、特征和優(yōu)點將變得 明顯，該附圖通過實例示意本發(fā)明的原理。


圖1到圖3示意根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的齒輪箱原理。圖4示意根據(jù)本發(fā)明的實施例的平行齒輪單元。圖5示意能夠與根據(jù)本發(fā)明實施例的平行齒輪單元一起使用的止推套環(huán)。圖6示意根據(jù)本發(fā)明的實施例的平行齒輪單元。圖7示意能夠與根據(jù)本發(fā)明實施例的平行齒輪單元一起使用的磨損環(huán)。圖8示意在磨損環(huán)和止推套環(huán)之間的接觸區(qū)域或者接觸區(qū)的可能的形狀。圖9到圖11示意根據(jù)本發(fā)明不同實施例的平行齒輪單元。圖12示意根據(jù)其中滑動軸承設(shè)于帶有具有最小直徑的齒輪的軸上的實施例的平 行齒輪單元。
圖13示意根據(jù)本發(fā)明的實施例的平行齒輪單元。圖14示意根據(jù)本發(fā)明實施例的包括一個行星齒輪單元和雙級平行齒輪單元的齒 輪箱。圖15示意根據(jù)本發(fā)明實施例的包括兩個行星齒輪單元和單級平行齒輪單元的齒 輪箱。在不同的圖中的相同附圖標記指示相同或者類似的元件。
具體實施例方式將關(guān)于具體實施例并且參考某些非限制性附圖描述本發(fā)明。必須理解本發(fā)明不限 于此，而是僅僅由權(quán)利要求限制。為了示意性的目的，在圖中的一些元件的尺寸可能被夸大 而未按照比例繪制。術(shù)語例如“包括”和“聯(lián)接”不被解釋成以任何方式限制本發(fā)明。在權(quán)利要求中使 用的術(shù)語“包括”不應(yīng)該被解釋成限制于在此后列出的裝置；它并不排除其它元件或者步 驟。類似地，應(yīng)該注意也在權(quán)利要求中使用的術(shù)語“聯(lián)接”不應(yīng)該被解釋成僅僅限制于直接 的連接。雖然在這里描述的一些實施例包括一些而非在其它實施例中包括的其它的特征， 但是不同實施例的特征的組合意味著在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且形成不同的實施例，如本領(lǐng) 域技術(shù)人員將會理解地。例如，在以下權(quán)利要求中，能夠以任何組合使用要求保護的任何實 施例。在下文中，將利用不同的實施例描述本發(fā)明。必須理解，這些實施例僅僅是為了易 于理解本發(fā)明而非旨在以任何方式限制本發(fā)明。本發(fā)明提供一種用于多兆瓦風(fēng)輪機中的齒輪箱的平行齒輪單元、一種包括這種平 行齒輪單元的齒輪箱和一種包括這種齒輪箱的多兆瓦風(fēng)輪機。早先已經(jīng)描述了在運行期間，風(fēng)輪機并且特別地多兆瓦風(fēng)輪機在運行期間對齒輪 箱形成高動力且在齒輪箱中形成速度變化。這種動態(tài)行為能夠?qū)е螺S承損壞并且因此導(dǎo)致 軸承失效。軸承失效的可能的原因之一能夠是由于軸向作用力和這些軸向作用力的動態(tài)引 起的、軸承中的輥子的軸向運動。因此，在作用于軸承上的徑向負載的頂部上，這些軸向作 用力可以誘發(fā)軸承的軸向振動。進而，噪音行為被識別為在多兆瓦風(fēng)輪機齒輪箱的設(shè)計中的重要參數(shù)。為了最優(yōu) 化噪音行為，齒輪箱的平行齒輪單元被設(shè)計成帶有螺旋齒，該螺旋齒具有大的螺旋角。這種 大的螺旋角導(dǎo)致高的徑向負載和軸向負載的形成。為了承受這種多兆瓦風(fēng)輪機齒輪箱中的 實際負載，需要具有高承載能力的軸承。對于更高的軸承承載能力，軸承的尺寸增加并且軸 承的限制速度或者最大速度降低。對于多兆瓦風(fēng)輪機，用于齒輪箱的平行齒輪單元中的可用軸承可能并不能夠足夠 地分離軸向作用力和徑向作用力，因此，可能需要另外的軸向軸承來補償源自齒輪的螺旋 齒的軸向作用力。進而，即便這種可用軸承將能夠部分地或者完全地承受軸向作用力和徑 向作用力，它們也不能在例如1500rpm和2000rpm之間的所需高旋轉(zhuǎn)速度下這樣做。因此，本發(fā)明教導(dǎo)了使用適當(dāng)?shù)妮S承布置的組合和在平行齒輪單元的軸中的至少 一個軸上設(shè)置止推套環(huán)。
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本發(fā)明是基于以下理解，S卩，因為在多兆瓦風(fēng)輪機的齒輪箱內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的增加的輸 出功率并且因此增加的負載，發(fā)現(xiàn)或者研制實現(xiàn)對于用于齒輪箱的平行齒輪單元的全部上 述要求的適當(dāng)?shù)妮S承是非常困難的或者甚至不再是可能的，但是適當(dāng)?shù)妮S承布置的組合和 止推套環(huán)在平行齒輪單元的至少一個軸例如高速軸上的使用能夠提供對于源自齒輪嚙合 的軸向負載和徑向負載的適當(dāng)?shù)某惺埽瑫r仍然允許例如在1500rpm和2000rpm之間的高 旋轉(zhuǎn)速度。雖然在齒輪箱的行星級中止推套環(huán)的使用是已知的，如例如在DE19852663和 EP1857713中描述地，但是，因為這些文獻沒有教導(dǎo)在平行齒輪單元中如何使用這種止推 套環(huán)并且在什么位置上使用這種止推套環(huán)，它們也沒有教導(dǎo)適合于在平行齒輪單元中使用 的、這些止推套環(huán)應(yīng)該具有的性質(zhì)，所以在如在本發(fā)明中描述的情形中并不能直接使用這 種止推套環(huán)。在一個方面，本發(fā)明提供一種用于多兆瓦風(fēng)輪機用齒輪箱的平行齒輪單元。多兆 瓦風(fēng)輪機指的是能夠產(chǎn)生多于1兆瓦的電力的風(fēng)輪機。平行齒輪單元包括至少兩個平行的 軸，該軸中的至少一個由滾柱軸承支撐并且每一個軸均包括帶有螺旋齒的齒輪，每一個軸 的齒輪適合于相互嚙合。該平行齒輪單元還包括在軸中的至少一個上的止推套環(huán)。在該至少兩個平行軸上的齒輪每一個可以具有相同或者不同的直徑。在該至少兩 個平行軸帶有具有不同直徑的齒輪的情形中，根據(jù)本發(fā)明的實施例，止推套環(huán)可以被設(shè)于 包括具有最小直徑的齒輪的軸上。根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，該止推套環(huán)可以被設(shè)于包括 具有最大直徑的齒輪的軸上。在該至少兩個平行軸帶有具有相同直徑的齒輪的情形中，該 止推套環(huán)可以被設(shè)于軸中之一上或者可以被設(shè)于更多的軸上。根據(jù)本發(fā)明的特殊實施例， 該止推套環(huán)可以被設(shè)于被聯(lián)接到風(fēng)輪機的發(fā)電機的軸上。根據(jù)本發(fā)明實施例的平行齒輪單元的優(yōu)點在于，因為由齒輪的螺旋齒產(chǎn)生的軸向 作用力直接地由止推套環(huán)承受，所以在每一個軸上的另外的軸向軸承是不必要的。因此，在 根據(jù)本發(fā)明實施例的平行齒輪單元中，支撐軸的滾柱軸承并不遭受高軸向作用力或者與現(xiàn) 有技術(shù)軸承相比將至少更輕地遭受這種軸向作用力。因此，滾柱軸承可以具有更長的壽命。在根據(jù)本發(fā)明實施例的平行齒輪單元中，在軸上的軸承能夠承受產(chǎn)生的負載，然 而仍然允許例如在1500rpm和2000rpm之間的高旋轉(zhuǎn)速度。提供根據(jù)本發(fā)明實施例的止推套環(huán)的效果還在于，因為軸向作用力在齒輪內(nèi)是在 小的回路中被承受，因此降低了在外罩中的、通常嚴重的軸向負載。這將提供在設(shè)計齒輪箱 的外罩時使用輕質(zhì)材料或者較薄壁厚的可能性。圖4示意根據(jù)本發(fā)明第一實施例的平行齒輪單元20的一部分。在給出的實例中， 示意出相互平行的第一軸21和第二軸22。如上已述，齒輪箱的平行齒輪單元20在雙級平 行齒輪單元的情形中可以包括低速軸、中間軸和高速軸或者在單級平行齒輪單元的情形中 可以包括低速軸和高速軸。例如，參考圖4，第一軸21可以是平行齒輪單元20的低速軸并 且第二軸22可以是平行齒輪單元20的中間軸。或者第一軸21可以是平行齒輪單元20的 中間軸并且第二軸22可以是平行齒輪單元20的高速軸。根據(jù)本發(fā)明再進一步的實施例， 在單級平行齒輪單元的情形中，第一軸21可以是平行齒輪單元20的低速軸并且第二軸22 可以是平行齒輪單元20的高速軸。必須指出，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知地，低速軸還可以被 稱作低速中間軸并且中間軸還可以被稱作高速中間軸。
第一軸21被聯(lián)接到還可以被稱作大齒輪的第一齒輪23，并且由滾柱軸承24a支 撐。齒輪23具有螺旋齒并且具有直徑dl。第二軸22被聯(lián)接到還可以被稱作小齒輪的第二 齒輪25，并且由滾柱軸承或者滑動軸承24b支撐。第二齒輪或者小齒輪25也具有螺旋齒。 第二齒輪25與第一齒輪23嚙合并且具有小于第一齒輪23的直徑Cl1的直徑d2。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在第一軸和第二軸21、22這兩者均被滾柱軸承以可旋轉(zhuǎn)方 式支撐的情形中，在第一軸21上使用的滾柱軸承24a的類型可以與在第二軸22上使用的 滾柱軸承24b相同。然而，根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，在第一軸21上使用的滾柱軸承24a 可以不同于在第二軸22上使用的滾柱軸承24b。滾柱軸承24a、24b可以是任何種類的已知 滾柱軸承，例如錐形滾柱軸承、圓柱滾柱軸承、球面滾柱軸承或者CARB曲面滾柱軸承(見進 一步的說明)。根據(jù)本發(fā)明進一步的實施例，包括具有最大直徑的齒輪23的第一軸21可以 由滾柱軸承24a支撐，而包括具有最小直徑的齒輪25的第二軸22可以由滑動軸承24b支 撐。根據(jù)特殊實施例，高速軸可以設(shè)有滑動軸承24。
參考以上給出的實例，如果第一軸21是平行齒輪單元20的低速軸并且第二軸22 是平行齒輪單元20的中間軸，則齒輪23可以被稱作低速齒輪。如果第一軸21是平行齒輪 單元20的中間軸并且第二軸22是平行齒輪單元20的高速軸，則齒輪23可以被稱作中間 齒輪。平行齒輪單元20還包括止推套環(huán)26。該止推套環(huán)26可以被設(shè)于軸21、22中的至 少一個上。根據(jù)本發(fā)明的實施例，止推套環(huán)可以被設(shè)于低速軸、中間軸和高速軸中的至少一 個上。在圖4給出的實例中，止推套環(huán)被設(shè)于包括具有最小直徑的齒輪的軸上，在此情形中 該軸是包括小齒輪25的第二軸22，該小齒輪25的直徑d2小于大齒輪23的直徑屯。然而， 根據(jù)本發(fā)明的其它實施例，止推套環(huán)26還可以被設(shè)于包括具有最大直徑的齒輪的軸上，在 此情形中該軸是帶有大齒輪23的第一軸21，該大齒輪23的直徑Cl1高于小齒輪25的直徑 d2(見進一步的說明)。在圖4示意的實施例中，止推套環(huán)26被設(shè)置成與大齒輪23直接接觸。止推套環(huán) 26與大齒輪23直接接觸指的是在止推套環(huán)26和大齒輪中間不存在任何其它部件。在圖中，引用數(shù)字27概略地示意齒輪箱的外罩。圖5示意能夠在根據(jù)本發(fā)明實施例的平行齒輪單元20中使用的止推套環(huán)26的一 個實例。必須理解這僅僅是一個實例并且這并非旨在以任何方式限制本發(fā)明。在圖5左側(cè) 處的圖示出這種止推套環(huán)26的側(cè)視圖并且在圖5中間的圖示出這種止推套環(huán)26的頂視 圖。止推套環(huán)26可以具有在0. 8 X dQ和1. 4 X dQ之間的接觸直徑d。，和在0. 1 X d。和0. 3 X d0 之間的寬度w。，這里，d。= ζ · mn，其中ζ是齒的數(shù)目并且％是法向模數(shù)。圖5的右側(cè)圖示意如在圖5的左側(cè)圖中示意的部分A。從這個右側(cè)圖，能夠看到止 推套環(huán)包括止推套環(huán)倒角X。止推套環(huán)倒角X可以在0°和15°之間，例如在0.5°和5° 之間或者在0.5°和2.5°之間，并且可以例如是1°。因為存在止推套環(huán)倒角X，所以止推 套環(huán)26可以具有第一接觸直徑Clca和第二接觸直徑d。2，如在圖5中所示意地，其中Clca小于 d。2。在Clca和d。2之間的差是由止推套環(huán)倒角X的尺寸確定的。圖6示意根據(jù)本發(fā)明的平行齒輪單元20的第二實施例。在本實施例和在圖4中
9示意的實施例之間的唯一差異在于，在本實施例中，止推套環(huán)26與大齒輪23間接接觸。止 推套環(huán)26與大齒輪23間接接觸指的是在止推套環(huán)26和大齒輪23中間存在另外的部件。 根據(jù)本實施例，該另外的部件是磨損環(huán)28。圖7示意一種磨損環(huán)28，其能夠在根據(jù)本發(fā)明實施例的平行齒輪單元20中使用。 根據(jù)示例性實施例，磨損環(huán)28可以具有在0. 8 X Cltl和1. 4X d0之間的外徑dw，這里，d0 = ζ · mn,其中ζ是齒的數(shù)目并且％是法向模數(shù)。必須理解這僅僅是一個實例而非旨在以任何方式限制本發(fā)明。在圖7給出的實例 中，當(dāng)止推套環(huán)26被設(shè)于包括具有最小直徑的齒輪即小齒輪25的軸22上時，磨損環(huán)28的 寬度Ww依賴于大齒輪23的寬度。根據(jù)其它實施例，其中止推凸輪26被設(shè)于包括具有最大 直徑的齒輪即大齒輪25的軸21上，磨損環(huán)28的寬度Ww依賴于小齒輪25的寬度。在止推套環(huán)26和磨損環(huán)28中間，可以存在具有在0. 029mm和0. 098mm之間的寬 度的間隙從而允許充分潤滑。為了潤滑的目的，可以使用與被用于潤滑齒輪箱的其它部件 的潤滑流體相同的潤滑流體例如油。因此，不必設(shè)置單獨的或者不同的潤滑機構(gòu)來潤滑止 推套環(huán)26和/或磨損環(huán)28。在根據(jù)上述實施例的平行齒輪單元20中，根據(jù)止推套環(huán)26是被設(shè)于具有最大直 徑還是最小直徑的齒輪23、25上和是否在止推套環(huán)26和齒輪23、25中間設(shè)置磨損環(huán)28，可 以在止推套環(huán)26和齒輪23或者25中間或者在止推套環(huán)26和磨損環(huán)28中間限定接觸區(qū) 域或者接觸區(qū)29。圖8示意在止推套環(huán)26和齒輪23或者25之間或者在止推套環(huán)26和磨 損環(huán)28之間的接觸區(qū)域或者接觸區(qū)29的不同形狀?？梢允褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何 適當(dāng)?shù)募夹g(shù)計算接觸區(qū)域或者接觸區(qū)29的形狀。在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明實施例的平行齒輪單元20的實現(xiàn)方式的一些實例。 必須理解這僅僅是通過實例并且為了示意的目的而非旨在以任何方式限制本發(fā)明。在圖9中，第一軸21由錐形滾柱軸承24a支撐并且第二軸22由圓柱滾柱軸承24b 支撐。止推套環(huán)26被設(shè)于第二軸22上，即帶有具有最小直徑的齒輪25，即小齒輪25的軸 上。在止推套環(huán)26和大齒輪23中間，存在磨損環(huán)28，從而止推套環(huán)26與大齒輪23間接接 觸。圖10示意與在圖9中類似的實現(xiàn)方式。第一軸21由錐形滾柱軸承24a支撐并且 第二軸22由圓柱滾柱軸承24b支撐。止推套環(huán)26被設(shè)于第二軸22上，即帶有具有最小直 徑的齒輪25即小齒輪25的軸上。在本實例和圖9中的實例之間的差異在于，在本實例中， 止推套環(huán)26與大齒輪23直接接觸，即在止推套環(huán)26和大齒輪23中間不存在磨損環(huán)28。在圖11中，第一軸21由圓柱滾柱軸承24a支撐并且第二軸22由CARB曲面滾柱 軸承24b支撐。在本實例中，第一軸21上的圓柱滾柱軸承24a設(shè)置成X構(gòu)形。止推套環(huán)26 被設(shè)于第二軸22即帶有具有最小直徑的齒輪25即小齒輪25的軸上。止推套環(huán)26與大齒 輪23直接接觸，即在止推套環(huán)26和大齒輪23中間不存在磨損環(huán)28。在圖12中，第一軸21由錐形滾柱軸承24a支撐并且第二軸22由滑動軸承24b支 撐。止推套環(huán)26被設(shè)于第一軸21即帶有具有最大直徑的齒輪23即大齒輪23的軸上。止 推套環(huán)26與小齒輪25直接接觸，即在止推套環(huán)26和小齒輪25中間不存在磨損環(huán)28。必 須理解，在止推套環(huán)26被設(shè)于包括具有最小直徑的齒輪25的軸22上的情形中，還可以使用用于支撐第二軸22 (帶有具有最小直徑的齒輪25的軸)的滑動軸承24b，無論是否存在 磨損環(huán)28。在圖13中，第一軸21由圓柱滾柱軸承24a支撐并且第二軸22由球面軸承24b支 撐。在本實例中，圓柱滾柱軸承24a設(shè)置成0構(gòu)形。止推套環(huán)26被設(shè)于第二軸22即帶有 具有最小直徑的齒輪25即小齒輪25的軸上。止推套環(huán)26與大齒輪23間接接觸，即在止 推套環(huán)26和大齒輪23中間存在磨損環(huán)28。必須理解，在以上實例中，在第一軸和第二軸21、22上使用的滾柱軸承24a、24b的 類型對于第一軸和第二軸21、22這兩者而言能夠是互換的或者能夠是相同的。在本發(fā)明中 公開了在第一軸和第二軸21、22上的滾柱軸承24a、24b的任何組合。進而，如上所述的滾 柱軸承的任何組合能夠與設(shè)于具有最小直徑的齒輪上的止推套環(huán)26或者與設(shè)于具有最大 直徑的齒輪上的止推套環(huán)26組合。而且，任何的這種組合能夠與在齒輪23、25和止推套環(huán) 26中間以可選方式存在的磨損環(huán)28組合。進而，與在包括具有最大直徑的齒輪25的第一 軸21上的任何類型的滾柱軸承相組合地，滑動軸承可以用于支撐包括具有最小直徑的齒 輪25的第二軸22。在第二方面，本發(fā)明還提供一種齒輪箱30。齒輪箱30包括至少一個行星齒輪單 元31和平行齒輪單元20。平行齒輪單元20包括至少兩個平行軸21、22，軸21、22中的至 少一個由滾柱軸承24支撐并且每一個軸均包括帶有螺旋齒的齒輪23、25，每一個軸的齒輪 23,25適合于相互嚙合，其中平行齒輪單元20還包括在軸21、22中的至少一個上的止推套 環(huán)26。能夠以已經(jīng)在上面關(guān)于本發(fā)明的第一方面描述的所有方式實現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明實施例 的齒輪箱30中的平行齒輪單元20。圖14示意根據(jù)本發(fā)明第二方面的第一實施例的齒輪箱30。齒輪箱30包括外罩 27、一個行星齒輪單元31和雙級平行齒輪單元20。行星齒輪單元31包括支撐多個行星齒 輪334的行星架32。行星齒輪33與太陽齒輪34和環(huán)齒輪35嚙合。根據(jù)第一實施例，平 行齒輪單元20是雙級平行齒輪單元20并且包括低速軸36、中間軸37和高速軸38。在給 出的實例中，止推套環(huán)26被設(shè)于高速軸38上。然而，必須理解，根據(jù)其它實施例，止推套環(huán) 26還能夠被設(shè)于中間軸37上或者低速軸36上。進而，在圖14中示意的齒輪箱30中的平 行齒輪單元20可以是如在本發(fā)明的第一方面的實施例中描述的任意平行齒輪單元20。圖15示意根據(jù)本發(fā)明第二方面的第二實施例的齒輪箱30。齒輪箱30包括兩個行 星齒輪單元31a和31b和單級平行齒輪單元20。行星齒輪單元31a、31b中的每一個均包括 與在第一實施例中關(guān)于行星齒輪單元31描述的相同的部件。平行齒輪單元20是單級平行 齒輪單元20并且包括低速軸36和高速軸38。止推套環(huán)26被設(shè)于高速軸38上。然而，根 據(jù)其它實施例，止推套環(huán)26還可以被設(shè)到低速軸36。再次，必須理解，在圖15中示意的齒 輪箱30中的平行齒輪單元20可以是如在本發(fā)明第一方面的實施例中描述的任意平行齒輪 單元20。在第三方面中，本發(fā)明還提供一種風(fēng)輪機，該風(fēng)輪機包括根據(jù)本發(fā)明實施例的齒 輪箱30。齒輪箱30可以包括至少一個行星齒輪單元31和平行齒輪單元20。平行齒輪單 元20包括至少兩個平行軸21、22，軸21、22中的至少一個由滾柱軸承24a、24b支撐并且軸 21、22中的每一個均包括帶有螺旋齒的齒輪23、25，每一個軸的齒輪23、25適合于相互嚙 合，其中平行齒輪單元20還包括在軸21、22中的至少一個上的止推套環(huán)26。齒輪箱30可以是如關(guān)于本發(fā)明第二方面描述的任意齒輪箱，包括在圖15中示意的齒輪箱30中的平行 齒輪單元20，該平行齒輪單元20可以是如在本發(fā)明第一方面的實施例中描述的任意的平 行齒輪單元20。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)輪機用齒輪箱的平行齒輪單元(20)，該平行齒輪單元(20)包括至少兩 個平行軸(21、22)，所述軸(21、22)中的至少一個軸由滾柱軸承(24)支撐，并且每一個軸 (21,22)包括帶有螺旋齒的齒輪(23、25)，每一個軸(21,22)的齒輪(23,25)適合于相互嚙 合，其中，所述平行齒輪單元(20)還包括在所述軸(21、22)中的至少一個軸上的止推套環(huán) (26)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的平行齒輪單元(20)，在所述至少兩個平行軸(21、22)上的齒輪 (23,25)每一個具有不同的直徑，其中，所述止推套環(huán)(26)設(shè)于包括具有最小直徑的齒輪 (25)的軸(22)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的平行齒輪單元(20)，其中所述止推套環(huán)(26)與具有最大直徑的 齒輪(23)直接接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的平行齒輪單元(20)，其中所述止推套環(huán)(26)與具有最大直徑的 齒輪(23)間接接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的平行齒輪單元(20)，其中在所述止推套環(huán)(26)和所述具有最大 直徑的齒輪(23)中間存在磨損環(huán)(28)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的平行齒輪單元(20)，在所述至少兩個平行軸(21)上的齒輪(23、 25)每一個具有不同的直徑，其中，所述止推套環(huán)(26)設(shè)于包括具有最大直徑的齒輪(23) 的軸(21)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的平行齒輪單元(20)，其中所述止推套環(huán)(26)與具有最小直徑的 齒輪(25)直接接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的平行齒輪單元(20)，其中所述止推套環(huán)(26)與具有最小直徑的 齒輪(25)間接接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的平行齒輪單元(20)，其中在所述止推套環(huán)(26)和所述具有最小 直徑的齒輪(25)中間存在磨損環(huán)(28)。
10.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項的平行齒輪單元(20)，其中所述滾柱軸承(24a、24b) 選自錐形滾柱軸承、圓柱滾柱軸承、球面滾柱軸承或CARB曲面滾柱軸承。
11.一種用于多兆瓦風(fēng)輪機的齒輪箱(30)，該齒輪箱包括至少一個行星齒輪單元(31) 和平行齒輪單元(20)，其中，所述平行齒輪單元(20)包括至少兩個平行軸(21、22)，所述軸 (21,22)中的至少一個軸由滾柱軸承(24)支撐，并且每一個軸(21、22)包括帶有螺旋齒的 齒輪(23、25)，每一個軸(21、22)的齒輪(23、25)適合于相互嚙合，其中，所述平行齒輪單元 (20)還包括在所述軸(21、22)中的至少一個軸上的止推套環(huán)(26)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的齒輪箱(30)，其中在所述至少兩個平行軸(21、22)上的齒輪 (23,25)每一個具有不同的直徑，并且其中所述止推套環(huán)(26)設(shè)于包括具有最小直徑的齒 輪(25)的軸(22)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的齒輪箱(30)，其中在所述至少兩個平行軸(21、22)上的齒輪 (23,25)每一個具有不同的直徑，并且其中所述止推套環(huán)(26)設(shè)于包括具有最大直徑的齒 輪(23)的軸(21)上。
14.一種風(fēng)輪機，包括根據(jù)權(quán)利要求11到13中任一項的齒輪箱(30)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于風(fēng)輪機用齒輪箱(30)的平行齒輪單元(20)。平行齒輪單元(20)包括至少兩個平行軸(21、22)，軸(21、22)中的至少一個由滾柱軸承(24)支撐并且每一個軸(21、22)均包括帶有螺旋齒的齒輪(23、25)，每一個軸(21、22)的齒輪(23、25)適合于相互嚙合。平行齒輪單元(20)還包括在軸(21、22)中的至少一個軸上的止推套環(huán)(26)。在根據(jù)本發(fā)明實施例的平行齒輪單元(20)中，支撐齒輪的軸承(24)并不遭受高的軸向作用力或者與現(xiàn)有技術(shù)的軸承相比至少更輕地遭受這種軸向作用力。本發(fā)明還提供一種包括根據(jù)本發(fā)明實施例的平行齒輪單元(20)的齒輪箱(30)和一種包括這種齒輪箱(30)的風(fēng)輪機。
文檔編號F16H1/28GK101994781SQ201010250910
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者埃爾溫·范艾伊恩赫文, 德克-奧拉夫·萊曼 申請人:漢森傳動系統(tǒng)國際公司