大型风力发电机组齿轮传动技术的进展

　　低速重载行星齿轮传动装置的行星架通常多采用双支撑结构，如图6（a）所示，齿轮承载不均匀问题受制造和安装误差、轮齿变形以及温度变化等因素的影响，除了采用合理的均载机构（如太阳轮浮动）得到部分缓解外，行星轮上仍然受不均匀载荷的作用，直接影响传动质量。为此增加弹性元件均载机构可进一步改善载荷分布状况，使用柔性行星轮轴是其中的一种简单有效的形式。
　　如图6（b）所示，行星架采用单支撑，弹性心轴与行星架和心轴外面的弹性轴套过盈连接，弹性套悬臂固定在心轴的自由端，轴套上安装滚动轴承，行星轮在轴承上旋转。当载荷作用于中间或行星轮左端位置时，心轴和轴套产生变形，心轴和行星轮轴线发生倾斜，于是载荷延齿宽方向转移，使轮齿载荷延齿宽分布趋于均匀。图6(c) 是上述国产大型风电齿轮箱实际应用柔性行星轮轴的结构。图7 是样机试验时实测的行星轮齿根应力相对强度分布图，图中不同载荷下
的几组曲线的载荷分布基本上一致，载荷不均匀系数（最大载荷与平均载荷之比）接近1.1，均载效果较好。
　　采用四级行星差动组合传动的结构如图8 所示，功率分两路传递：
　　齿轮箱的主传动输入级由一级行星齿轮和固定在箱体上的齿圈组成。与传统的齿轮箱功率传递相反，动力并不完全汇合到太阳轮上，而是部分地通过行星架传到第二级旋转的内齿圈上。在第二级传动中，一组齿轮被支撑在箱体上，与相互啮合的内齿圈和太阳轮一起，用作速度分流和改变旋向。扭矩变化则通过太阳轮进行。
　　在第三级差动行星齿轮级上，来自第一级太阳轮和第二级太阳轮的功率流汇合。第一级的太阳轮驱动行星架，而第二级太阳轮驱动内齿圈。这第三级称为三轴行星差动传动，两路功率流在这里汇合到太阳轮上，再传递至第四级平行轴主动齿轮。总增速比可达到200 ∶ 1 以上，其中一到三级：～ 40 ∶ 1，平行轴级：～ 5 ∶ 1。
　　功率分流比例：来自第一级太阳轮为61.8％；来自行星架和内齿圈为38.2％。体积和重量比传统结构减小20％左右。能够达到减轻重量要求是因为巧妙的动力分流传动路径。第一级行星齿轮基本减少了空间和重量，利用多路动力传递分流和各齿轮级不同的作用，进行功率汇流同时平衡变化的速度和转向，从而满足机组传动链的特定要求。
　　齿轮箱末级传动采用定轴齿轮副，是遵循风电机组齿轮箱非同轴线设计的规则。这是为了在中心孔布置管路或电缆，以便控制叶轮桨叶变距。另外，产生必要的中心偏移则可以较方便地调节不同的发电机速度输出。