隨著全球風能行業的快速發展以及現代風電技術的日趨成熟,發展大功率風電機組已成為必然趨勢。在2.5MW以及更大功率的風電機組中,以行星差動結構為基礎的功率分流風電齒輪箱是一種常見的結構。
差動輪系是指具有兩個或兩個以上自由度的輪系,亦即具有對應的兩個或兩個以上的主動件的輪系。行星差動輪系中,一般選用內齒圈、行星架和太陽輪中的2個作為輸入主動件,剩下的1個作為輸出從動件。
行星差動結構具有體積小,重量輕,傳動比范圍大,效率高和工作平穩等優點,同時差動輪系還可以用于速度的合成與分解或用于變速傳動,所以應用日益廣泛。但缺點是結構較復雜,制造精度要求較高,制造安裝較困難。
行星差動結構有不同的功率分流型式,下圖是一種典型的行星差動結構風電齒輪箱的傳動結構示意圖,我們以此為例,分析其傳動比的計算推導。
圖一:一種行星差動結構風電齒輪箱的結構示意圖
在圖一所示的結構中,第一級行星輪系的行星架作為整個齒輪箱的輸入主動件,同時該行星架與第二級行星輪系的內齒圈聯結。第一級行星輪系的內齒圈固定,太陽輪與第三級行星輪系的行星架聯結。第二級行星輪系的行星架固定,太陽輪與第三級行星輪系的內齒圈聯結。第三級行星輪系采用差動結構,內齒圈和行星架作為2個主動件,太陽輪作為從動件與第四級平行輪系的主動齒輪聯結。第四級平行輪系的從動齒輪作為整個齒輪箱的輸出件。
設各級傳動件的齒數和轉速用表一中的代號表示,依次對各級輪系進行轉速分析。
表一:各級傳動件的齒數和轉速代號
根據傳動結構的聯結關系,結合以上4式,推導可得整個齒輪箱的傳動比i的計算公式如下:
結合以上4式,推導可得整個齒輪箱的傳動比i的計算公式如下:
安維士聯合中國船級社、南高齒以及業主單位、主機廠、齒輪箱廠等,依據多年的齒輪箱后市場維修經驗,編制了齒輪箱檢修技術規范并依據執行。