风电齿轮箱行星差动结构简介与速比计算

　　随着全球风能行业的快速发展以及现代风电技术的日趋成熟，发展大功率风电机组已成为必然趋势。在2.5MW以及更大功率的风电机组中，以行星差动结构为基础的功率分流风电齿轮箱是一种常见的结构。

　　

　　差动轮系是指具有两个或两个以上自由度的轮系，亦即具有对应的两个或两个以上的主动件的轮系。行星差动轮系中，一般选用内齿圈、行星架和太阳轮中的2个作为输入主动件，剩下的1个作为输出从动件。

　　

　　行星差动结构具有体积小，重量轻，传动比范围大，效率高和工作平稳等优点，同时差动轮系还可以用于速度的合成与分解或用于变速传动，所以应用日益广泛。但缺点是结构较复杂，制造精度要求较高，制造安装较困难。

　　

　　行星差动结构有不同的功率分流型式，下图是一种典型的行星差动结构风电齿轮箱的传动结构示意图，我们以此为例，分析其传动比的计算推导。

图一：一种行星差动结构风电齿轮箱的结构示意图

　　

　　在图一所示的结构中，第一级行星轮系的行星架作为整个齿轮箱的输入主动件，同时该行星架与第二级行星轮系的内齿圈联结。第一级行星轮系的内齿圈固定，太阳轮与第三级行星轮系的行星架联结。第二级行星轮系的行星架固定，太阳轮与第三级行星轮系的内齿圈联结。第三级行星轮系采用差动结构，内齿圈和行星架作为2个主动件，太阳轮作为从动件与第四级平行轮系的主动齿轮联结。第四级平行轮系的从动齿轮作为整个齿轮箱的输出件。

　　

　　设各级传动件的齿数和转速用表一中的代号表示，依次对各级轮系进行转速分析。

　　

　　表一：各级传动件的齿数和转速代号

　　第一级行星轮系：

　　第二级行星轮系：

　　第三级行星轮系：

　　第四级平行轮系：

　　

　　根据传动结构的联结关系，结合以上4式，推导可得整个齿轮箱的传动比i的计算公式如下：

　　

　　结合以上4式，推导可得整个齿轮箱的传动比i的计算公式如下：

　　

　　作者  柴丰进    高级工程师

　　

　　南京安维士传动技术股份有限公司