專利名稱：用于風力發電設備的行星齒輪變速器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于風力發電設備的行星齒輪變速器。
背景技術：
目前用于風力發電設備的變速器主要配備滾動軸承。目前極少使用滑動軸承。其原因在于經常出現的不穩定的運行條件和在滑動軸承同時的極端負荷時暫時極低的滑動速度。通常的滑動軸承主要在高轉速至極高轉速的應用條件下使用。因此通常對于風力變速器中的軸承位置幾乎只使用滾動軸承。由JP 2006 170413 Al和CN 101581284 A已知， 滑動軸承也用于支承用于風力發電設備的變速器中的行星齒輪。已知的滑動軸承材料例如是具有合金組分和青銅合金的白金屬。滑動軸承一般在工業應用中在運行點配有約15-20 μ m的潤滑間隙。對于白金屬由軸承制造商給出約5MPa 作為許用的中等動態壓力。

實用新型內容本實用新型的目的是，實現用于風力發電設備的行星齒輪變速器，其行星齒輪支承可以成本有利地制成并且具有非常高的使用壽命。這個目的按照本實用新型通過一種用于風力發電設備的行星齒輪變速器得以實現。所述行星齒輪變速器具有-至少一個中心輪、空心輪和行星支架，在該行星支架中支承多個行星齒輪，-多個用于支承行星齒輪的徑向滑動軸承，它們分別包括由滑動軸承材料制成的套，該套或者作為內環固定在行星齒輪軸上，或者作為外環裝配在行星齒輪的孔里面，其中從屬的軸承外環或軸承內環或者通過行星齒輪的孔形成或者通過行星齒輪軸形成，-多個用于支承行星齒輪的軸向滑動軸承，它們分別包括由滑動軸承材料制成的第一軸承部件，該滑動軸承材料在行星支架側板與行星齒輪端面之間的接觸面上或者施加在行星支架側板上或者施加在行星齒輪的端面上，其中從屬的第二軸承部件或者通過行星的端面形成或者通過行星支架側板形成。本實用新型還給出有利的改進方案。按照本實用新型的用于風力發電設備的行星齒輪變速器除了至少一個中心輪、空心輪和行星支架之外還包括多個用于支承行星齒輪的徑向滑動軸承，在行星支架中支承多個行星齒輪。所述徑向滑動軸承分別包括由滑動軸承材料制成的套，該套或者作為內環固定在行星齒輪軸上，或者作為外環裝配在行星齒輪的孔里面。在此，從屬的軸承外環或軸承內環或者通過行星齒輪的孔形成或者通過行星齒輪軸形成。此外設有多個用于支承行星齒輪的軸向滑動軸承，它們分別包括由滑動軸承材料制成的第一軸承部件。所述滑動軸承材料在行星支架側板(Planetentraegerwangen)與行星齒輪端面之間的接觸面上或者施加在行星支架側板上或者施加在行星齒輪的端面上。從屬的第二軸承部件或者通過行星的端面形成或者通過行星支架側板形成。通過這種方式成本有利地不僅加工用于風力發電設備變速器的行星齒輪的軸向滑動軸承而且加工其徑向滑動軸承并且在足夠的潤滑時提供幾乎無限的使用壽命，按照本實用新型的一種優選實施方式，在行星齒輪軸里面分別設有兩個從與行星齒輪軸平行的油分布通道段開始的、徑向延伸的孔，其中所述套分別具有兩個潤滑劑收集裝置，并且其中所述套在兩個潤滑劑收集裝置之間分別具有環繞的潤滑劑供給槽；按照本實用新型的一種優選實施方式，為了浸入潤滑軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承，在行星齒輪軸里面分別設有孔，所述孔形成能通過各行星齒輪軸浸入到油槽里填充的儲油器；按照本實用新型的一種優選實施方式，所述套分別材料配合地與各行星齒輪軸或各行星齒輪連接并且通過以滑動軸承材料覆層各行星齒輪軸或各行星齒輪形成；按照本實用新型的一種優選實施方式，對于軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承使用無鉛合金作為滑動軸承材料；按照本實用新型的一種優選實施方式，通過油潤滑齒部和/或軸承，該油具有至少320的粘度；按照本實用新型的一種優選實施方式，通過油潤滑齒部和/或軸承，該油配有附加-壓力添加劑；按照本實用新型的一種優選實施方式，對于軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承使用具有鋅含量在6%至40%之間的銅鋅合金作為滑動軸承材料；按照本實用新型的一種優選實施方式，對于軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承使用錫含量在6%至40%之間的鋁錫合金作為滑動軸承材料；按照本實用新型的一種優選實施方式，所述軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承在最上面的覆層面中具有合成的或電鍍的磨合層；按照本實用新型的一種優選實施方式，所述軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承具有由相鄰部件的變形推導出來的對其幾何形狀的修正；按照本實用新型的一種優選實施方式，所述軸向滑動軸承具有通過其輪廓變化的斜屋頂形或旋轉對稱的修正確定的幾何形狀。為了加壓潤滑軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承最好設有油分布環，該油分布環徑向包圍中心輪軸并且具有到變速器外殼中的油供給通道的連接。在行星支架中構成至少一個油分布通道，該至少一個油分布通道與油分布環連接并且終結在用于行星齒輪軸承的潤滑位置。此外為了浸入潤滑軸向滑動軸承或徑向滑動軸承，分別在行星齒輪軸中設有孔， 它形成可在各行星齒輪軸浸入到油槽里面時填充的儲油器。按照本實用新型的優選結構方案，在行星齒輪軸里面分別設有兩個從儲油器引出的、徑向延伸的孔，所述孔終結在套上。此外所述套在從儲油器引出的孔所終結的部位中分別具有兩個潤滑劑收集裝置，它們例如通過套上的缺口形成。在兩個潤滑劑收集裝置之間所述套分別具有環繞的潤滑劑供給槽。通過這種方式可以實現特別有效的徑向滑動軸承的潤滑。

下面借助于附圖中的實施例詳細解釋本實用新型。附圖中圖1示意示出行星齒輪變速器，[0025]圖2示出對應于第一實施變形方案的具有行星齒輪的行星支架的縱向截面，圖3示出按照圖2的用于行星齒輪的徑向滑動軸承的套，圖4示出按照圖2的行星支架的橫截面，圖5以側視圖示出用于按照圖2的行星齒輪軸向滑動軸承的軸承部件，圖6以俯視圖示出按照圖5的軸承部件，圖7以側視圖示出用于按照圖2的行星齒輪的軸向滑動軸承的可替代的軸承部件，圖8以俯視圖示出按照圖7的軸承部件，圖9圖示出對應于第二實施變型方案的具有行星齒輪的行星支架的縱向截面。
具體實施方式
對應于按照圖1的示意圖行星齒輪變速器包括至少一個與第一變速器軸1連接的中心輪3、空心輪6和行星支架4，在其中支承多個行星齒輪5并且行星支架與第二變速器軸7連接。所述空心輪6可以組合在一體或多體的變速器外殼9里面，該變速器外殼也具有用于第一和第二變速器軸1，7的軸承2，8的軸承座。該軸承座例如可以組合到外殼蓋里面。在圖2中以縱向截面圖示出用于行星齒輪變速器的具有行星齒輪5的行星支架4。 為了支承行星齒輪5設有多個徑向滑動軸承，它們分別包括由滑動軸承材料制成的套108。 對應于第一實施變型方案所述套108作為內環固定在行星齒輪軸104上。所屬的軸承外環通過由嚙合材料制成的行星齒輪5的孔構成。所述套108可以傳力配合、形狀配合或材料配合地與行星齒輪軸104連接。如果所述套108材料配合地與行星齒輪軸104連接，它最好以滑動軸承材料對行星齒輪軸104覆層來構成。在傳力配合的連接中可以通過一個或多個固定銷115實現套108的附加固定。所述行星齒輪軸104傳力配合或形狀配合地通過行星支架側板106固定并且通過未明確示出的任意的固定部件防止旋轉。所述行星齒輪5通過兩個軸向滑動軸承105軸向導引。兩個軸向滑動軸承105有選擇地傳力配合或形狀配合地與行星支架側板106連接。 通過行星齒輪5的端面相應地構成對應移動面。因此用于支承行星齒輪5的軸向滑動軸承分別包括由滑動軸承材料制成的第一軸承部件，它在行星支架側板106與行星齒輪5的端面之間的接觸面上或者應用在行星之間環106上或者應用在行星齒輪5的端面上。相應地使從屬的第二軸承部件或者通過行星齒輪5的端面構成或者通過行星支架側板106構成。為了加壓潤滑軸向滑動軸承和徑向滑動軸承設有油分布環102，它徑向包圍中心輪軸。所述油分布環102具有到變速器外殼中的油供給通道的連接或者到固定在變速器外殼上的空間固定的定子101的連接。在本實施例中所述油分布環102徑向設置在定子 101與行星支架4的環形凸起103之間。此外，在行星支架104里面設有多個油分布通道段 110，112，114，它們一方面具有到油分布環102的連接，另一方面具有到用于行星齒輪軸承的潤滑位置的連接。第一油分布通道段114在行星支架側板106里面延伸并且過渡到第二油分布通道段112，該第二油分布通道段平行于行星齒輪軸104延伸。在第二油分布通道段 112與套108之間延伸兩個另外的油分布通道段110。在此，兩個另外的油分布通道段110 透穿行星齒輪軸104和套108。這一點也由圖3中的套108的透視圖中看出。所述套108
6在至少兩個部位中分別具有潤滑劑收集裝置111，另外的油分布通道段110終結在這兩個部位。所述潤滑劑收集裝置111通過套108上的缺口構成。在兩個潤滑劑收集裝置111之間所述套108具有環繞的潤滑劑供給槽107。在行星齒輪5的端面上為了確保有足夠的潤滑膜在各徑向滑動軸承里面設有堵塞棱117。所述堵塞棱117可以在孔部位中成形在行星齒輪5上或者在圓周方向上成形在行星齒輪軸104上。為了浸入潤滑軸向滑動軸承和徑向滑動軸承，在行星齒輪軸104中設有孔113，它形成可通過將行星齒輪軸104浸入油槽而填充的儲油器。尤其如圖4所示，所述行星齒輪軸104具有至少一個從儲油器引出的、徑向延伸的孔116，該孔終結在套108上。在這個部位在套108上還設有潤滑劑收集袋，它對應于在圖3中所示的潤滑劑收集裝置111并且通過套108上的缺口構成。為了使用于浸入潤滑的油在行星齒輪軸104從油槽中出來后保持在儲油器里面，在行星支架4上或在行星齒輪軸104上設有堵塞棱109或堵塞板。通過堵塞棱109使用于儲油器的孔113的直徑局部地減小。總之，所述滑動軸承的潤滑可以通過3種下述的方式實現。1.用于變速器負荷運行的加壓潤滑。所述滑動軸承通過來自行星齒輪軸104的壓力油供給。在此在軸承負荷區的最大值前面約90°實現壓力油供給。2.用于變速器無負荷運行的浸入潤滑。所述滑動軸承通過行星齒輪軸104中的儲油器供油。該儲油器通過使行星齒輪軸104浸入到油槽里面以油填充并且繼續導引這個油到滑動軸承上。在軸承的負荷區的最大值前面約110°實現油供給。通過液壓地連接壓力潤滑和浸入潤滑保證油流出。3.用于變速器無負荷運行的油儲存。所述徑向滑動軸承在行星齒輪5的端面上配備油堵塞棱，由此總是在徑向滑動軸承里面保留規定的油位。由此在無負荷狀態保證徑向滑動軸承的潤滑。對應于圖5至8分別以輪廓曲線和俯視圖示出的軸向滑動軸承105，105’具有通過其輪廓曲線的斜屋頂形或旋轉對稱的修正確定的幾何形狀。通過這種方式使軸向滑動軸承105，105’適配于在風力發電設備運行中產生的行星、行星軸或行星支架的變形。對應于在圖9中所示的第二實施變型方案所述套208或軸套作為徑向滑動軸承的外環裝配在行星齒輪5的孔里面。相應地使從屬的軸承內環通過行星齒輪軸204構成。所述套208可以傳力配合、形狀配合或材料配合地與行星齒輪5連接。如果所述套208材料配合地與行星齒輪5連接，它最好通過以滑動軸承材料覆層的行星齒輪5構成。此外所述套208可以一體或多體地構成。所述套208具有對準行星支架側板206的端面，它們作為軸向滑動軸承的第一軸承部件。兩個端面分別相對于導向盤205運動，導向盤作為第二軸承部件傳力配合或形狀配合地與行星支架側板206連接。第二軸承部件原則上也可以通過兩個行星支架側板206 本身構成。所述行星齒輪軸204傳力配合或形狀配合地通過行星支架側板206固定并且通過未明確示出的任意的固定部件防止旋轉。如同在第一實施變型方案中那樣為了加壓潤滑軸向滑動軸承和徑向滑動軸承設有油分布環202。所述油分布環202具有到空間固定的定子201的連接并且徑向設置在定子102與行星支架4的環形凸起203之間。此外在行星支架4里面設有多個油分布通道段210，212，214，它們一方面具有到油分布環202的連接，另一方面具有到行星齒輪軸承潤滑位置的連接。所述套208在至少兩個部位中分別具有潤滑劑收集裝置211，所述油分布通道段 210終止在所述至少兩個部位中。所述潤滑劑收集裝置211通過行星齒輪軸204上或套208 上的缺口構成。所述套208在本實施例中兩體地構成并且包括兩個套段。在兩個套段211 之間構成環繞的潤滑劑供給槽207。為了使用于浸入潤滑的油在行星齒輪軸204從油槽中排出后保持在通過行星齒輪軸204中的孔213構成的儲油器里面，在行星支架4上并且在孔213上設有堵塞棱 209，215。如同在第一實施變型方案中那樣所述行星齒輪軸204具有至少一個從儲油器引出的、徑向延伸的孔216，所述孔終結在套208上。所述徑向滑動軸承可以由一體或多體的圓柱軸承或者由檸檬型軸承 (Zitronenlager)構成。對于軸向滑動軸承能夠實施為一體或多體的限制盤 (Spurscheibe )、用于旋轉方向的一體或多體的楔面軸承、用于兩個旋轉方向的一體或多體的楔面軸承、用于一個或兩個旋轉方向的可傾瓦塊軸承或者由具有圓滑靴的軸向軸承的結構。對于軸向滑動軸承和徑向滑動軸承優選使用無鉛合金作為滑動軸承材料。通過油潤滑齒部以及軸承，該油優選具有至少320的粘度并且對應于優選的實施方式配有附加-壓力添加劑。作為軸向滑動軸承和徑向滑動軸承的滑動軸承材料可以使用具有鋅含量在6%至 40%之間的的銅鋅合金。作為其它合金元素配有々1，附^11，31和/或!^。替代的，對于軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承可以使用具有錫含量在4%至1 之間的銅錫合金作為滑動軸承材料。作為其它合金元素可以是Ni和/或Si。替代銅鋅合金或銅錫合金，軸向滑動軸承和徑向滑動軸承的滑動軸承材料也可以使用具有錫含量在6%至40%之間的鋁錫合
^^ ο如果所述滑動軸承材料分別軋制包覆在鋼支承體上，則得到成本有利的滑動軸承。附加地或備選地可以使所述軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承具有PVD覆層。在最上面的覆層面中所述軸向滑動軸承和徑向滑動軸承還可以具有合成的或電鍍的磨合層。本實用新型的使用不局限于在這里所述的實施例。
權利要求1.用于風力發電設備的行星齒輪變速器，具有-至少一個中心輪、空心輪和行星支架，在該行星支架中支承多個行星齒輪，-多個用于支承行星齒輪的徑向滑動軸承，它們分別包括由滑動軸承材料制成的套，該套或者作為內環固定在行星齒輪軸上，或者作為外環裝配在行星齒輪的孔里面，其中從屬的軸承外環或軸承內環或者通過行星齒輪的孔形成或者通過行星齒輪軸形成，-多個用于支承行星齒輪的軸向滑動軸承，它們分別包括由滑動軸承材料制成的第一軸承部件，該滑動軸承材料在行星支架側板與行星齒輪端面之間的接觸面上或者施加在行星支架側板上或者施加在行星齒輪的端面上，其中從屬的第二軸承部件或者通過行星的端面形成或者通過行星支架側板形成。
2.如權利要求1所述的行星齒輪變速器，其中為了加壓潤滑軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承設有油分布環，該油分布環徑向包圍中心輪軸并且具有到變速器外殼中的油供給通道的連接，并且在行星支架中設有至少一個油分布通道，所述油分布通道與油分布環連接并且終結在用于行星齒輪軸承的潤滑位置。
3.如權利要求2所述的行星齒輪變速器，其中在行星齒輪軸里面分別設有兩個從與行星齒輪軸平行的油分布通道段開始的、徑向延伸的孔，其中所述套分別具有兩個潤滑劑收集裝置，并且其中所述套在兩個潤滑劑收集裝置之間分別具有環繞的潤滑劑供給槽。
4.如權利要求1至3中任一項所述的行星齒輪變速器，其中為了浸入潤滑軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承，在行星齒輪軸里面分別設有孔，所述孔形成能通過各行星齒輪軸浸入到油槽里填充的儲油器。
5.如權利要求4所述的行星齒輪變速器，其中在行星齒輪軸里面分別設有從儲油器引出的、徑向延伸的孔，所述孔終結在套上。
6.如權利要求5所述的行星齒輪變速器，其中所述套分別在從儲油器引出的孔所終結的部位中具有潤滑劑收集裝置。
7.如權利要求6所述的行星齒輪變速器，其中所述潤滑劑收集裝置通過套上的缺口形成。
8.如權利要求3所述的行星齒輪變速器，其中所述行星齒輪軸分別在端面上具有局部地減小用于各儲油器的孔直徑的堵塞棱。
9.如權利要求1所述的行星齒輪變速器，其中在行星齒輪的端面上為了保證有足夠的潤滑膜在各徑向滑動軸承中設有堵塞棱。
10.如權利要求9所述的行星齒輪變速器，其中所述堵塞棱分別在孔部位中成形在行星齒輪上或者在圓周方向上成形在行星齒輪軸上。
11.如權利要求3所述的行星齒輪變速器，其中所述套分別傳力配合、形狀配合或材料配合地與各行星齒輪軸或各行星齒輪連接。
12.如權利要求3所述的行星齒輪變速器，其中所述套分別材料配合地與各行星齒輪軸或各行星齒輪連接并且通過以滑動軸承材料覆層各行星齒輪軸或各行星齒輪形成。
13.如權利要求3所述的行星齒輪變速器，其中對于軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承使用無鉛合金作為滑動軸承材料。
14.如權利要求13所述的行星齒輪變速器，其中通過油潤滑齒部和/或軸承，該油具有至少320的粘度。
15.如權利要求14所述的行星齒輪變速器，其中通過油潤滑齒部和/或軸承，該油配有附加-壓力添加劑。
16.如權利要求15所述的行星齒輪變速器，其中所述滑動軸承材料分別軋制包覆在鋼支承體上。
17.如權利要求3所述的行星齒輪變速器，其中所述軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承具有PVD覆層。
18.如權利要求3所述的行星齒輪變速器，其中所述軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承在最上面的覆層面中具有合成的或電鍍的磨合層。
19.如權利要求3所述的行星齒輪變速器，其中所述軸向滑動軸承和/或徑向滑動軸承具有由相鄰部件的變形推導出來的對其幾何形狀的修正。
20.如權利要求3所述的行星齒輪變速器，其中所述軸向滑動軸承具有通過其輪廓變化的斜屋頂形或旋轉對稱的修正確定的幾何形狀。
專利摘要用于風力發電設備的行星齒輪變速器除了中心輪、空心輪和行星支架之外還包括多個用于支承行星齒輪的徑向滑動軸承，在行星支架中支承多個行星齒輪。所述徑向滑動軸承分別包括由滑動軸承材料制成的套，該套或者作為內環固定在行星齒輪軸上，或者作為外環裝配在行星齒輪的孔里面。在此從屬的軸承外環或軸承內環或者通過行星齒輪的孔形成或者通過行星齒輪軸形成。此外設有多個用于支承行星齒輪的軸向滑動軸承，它們分別包括由滑動軸承材料制成的第一軸承部件。所述滑動軸承材料在行星支架側板與行星齒輪端面之間的接觸面上或者涂覆在行星支架側板上或者涂覆在行星齒輪的端面上。從屬的第二軸承部件或者通過行星的端面形成或者通過行星支架側板形成。
文檔編號F16H3/44GK202182159SQ20112013326
公開日2012年4月4日 申請日期2011年4月29日 優先權日2010年4月30日
發明者克萊因-希特帕斯 A., M. 丁特 R., 邁爾 T. 申請人:溫納吉股份公司