大型風力發(fā)電機組齒輪傳動技術的進展

　　低速重載行星齒輪傳動裝置的行星架通常多采用雙支撐結構，如圖6（a）所示，齒輪承載不均勻問題受制造和安裝誤差、輪齒變形以及溫度變化等因素的影響，除了采用合理的均載機構（如太陽輪浮動）得到部分緩解外，行星輪上仍然受不均勻載荷的作用，直接影響傳動質量。為此增加彈性元件均載機構可進一步改善載荷分布狀況，使用柔性行星輪軸是其中的一種簡單有效的形式。
　　如圖6（b）所示，行星架采用單支撐，彈性心軸與行星架和心軸外面的彈性軸套過盈連接，彈性套懸臂固定在心軸的自由端，軸套上安裝滾動軸承，行星輪在軸承上旋轉。當載荷作用于中間或行星輪左端位置時，心軸和軸套產(chǎn)生變形，心軸和行星輪軸線發(fā)生傾斜，于是載荷延齒寬方向轉移，使輪齒載荷延齒寬分布趨于均勻。圖6(c) 是上述國產(chǎn)大型風電齒輪箱實際應用柔性行星輪軸的結構。圖7 是樣機試驗時實測的行星輪齒根應力相對強度分布圖，圖中不同載荷下
的幾組曲線的載荷分布基本上一致，載荷不均勻系數(shù)（最大載荷與平均載荷之比）接近1.1，均載效果較好。
　　采用四級行星差動組合傳動的結構如圖8 所示，功率分兩路傳遞：
　　齒輪箱的主傳動輸入級由一級行星齒輪和固定在箱體上的齒圈組成。與傳統(tǒng)的齒輪箱功率傳遞相反，動力并不完全匯合到太陽輪上，而是部分地通過行星架傳到第二級旋轉的內齒圈上。在第二級傳動中，一組齒輪被支撐在箱體上，與相互嚙合的內齒圈和太陽輪一起，用作速度分流和改變旋向。扭矩變化則通過太陽輪進行。
　　在第三級差動行星齒輪級上，來自第一級太陽輪和第二級太陽輪的功率流匯合。第一級的太陽輪驅動行星架，而第二級太陽輪驅動內齒圈。這第三級稱為三軸行星差動傳動，兩路功率流在這里匯合到太陽輪上，再傳遞至第四級平行軸主動齒輪。總增速比可達到200 ∶ 1 以上，其中一到三級：～ 40 ∶ 1，平行軸級：～ 5 ∶ 1。
　　功率分流比例：來自第一級太陽輪為61.8％；來自行星架和內齒圈為38.2％。體積和重量比傳統(tǒng)結構減小20％左右。能夠達到減輕重量要求是因為巧妙的動力分流傳動路徑。第一級行星齒輪基本減少了空間和重量，利用多路動力傳遞分流和各齒輪級不同的作用，進行功率匯流同時平衡變化的速度和轉向，從而滿足機組傳動鏈的特定要求。
　　齒輪箱末級傳動采用定軸齒輪副，是遵循風電機組齒輪箱非同軸線設計的規(guī)則。這是為了在中心孔布置管路或電纜，以便控制葉輪槳葉變距。另外，產(chǎn)生必要的中心偏移則可以較方便地調節(jié)不同的發(fā)電機速度輸出。