Многопоточный двухступенчатый редуктор опорно- трансмиссионного узла ветроэнергетической установки

Многопоточный двухступенчатый редуктор опорно- трансмиссионного узла ветроэнергетической установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в ветроэнергетике в многопоточном двухступенчатом редукторе опорно-трансмиссионного узла ветроэнергетической установки. Сущность: входное тихоходное прямозубое зубчатое колесо с внутренним зацеплением многопоточного двухступенчатого редуктора соединено с. выходным косозубым зубчатым колесом с внешним зацеплением через ряд промежуточных блоков зубчатых колес, причем каждый блок имеет косозубое и прямозубое колеса, установленные на одном валу, который оперт на пружины. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4772456/06 (22) 22.12.89 (46) 15,02.93. Бюл. М 6 (71) Особое конструкторское бюро Всесоюзного проектно-изыскательского и научноисследовательского объединения им. С.Я.Жука (72) О.Л.Перфилов и Г.Н,Омелин (73) О.Л.Перфилов и Г.Н.Омелин (56) Заявка ФРГ hk 3139110, кл. F 16 Н 1/26, опублик. 1983.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии природного ветрового потока в электрическую энергию промышленной чистоты. Известна вертикально-осевая ветровая турбина УАУТ (intern ati on ai Power

Generation) с вертикальными прямолинейными лопастями, соединяемыми с первичным валом жесткими горизонтальными траверсами. Первичный вал ротора ветровой турбины опирается на два ряда конических подшипников, расположенных на верхней части вертикальной башни. Первичный входной вал соединен с главной коробкой передач, расположенной в собственном корпусе и размещен в верхней части башни под опорным узлом ротора вет Ы 1796044 А3 (я)5 F 16 Н 1/26, Е 03 D 11/00

-(54) МНОГОПОТОЧНЫЙ ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ РЕДУКТОР ОПОРНО-TPAHСМИССИОННОГО УЗЛА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ

УСТАНОВКИ (57) Использование: в ветроэнергетике в многопоточном двухступенчатом редукторе опорно-трансмиссионного узла ветроэнергетической установки. Сущность: входное тихоходное прямозубое зубчатое колесо с внутренним зацеплением многопоточного двухступенчатого редуктора соединено с выходным косозубым зубчатым колесом с внешним зацеплением через ряд промежуточных блоков зубчатых колес, причем каждый блок имеет косозубое и прямозубое колеса, установленные на одном валу, который оперт на пружины. 3 ил. ровой турбины. Вторичная коробка передач расположена в основании башни и соединена с главной коробкой передач вертикальным трансмиссионным валом, проходящим через всю высоту башни.

Недостатком такой конструкции является большое количество механизмов, расположенных на большом расстоянии друг от . друга, наличие длинных валов трансмиссии, что увеличивает металлоемкость конструкции, механические потери и снижает надежность установки в целом.

Известна ветровая турбина типа Дарье с вертикальным валом и жестко соединенными в верхнем и нижнем концах вала криволинейными nрофилированными лопастями, построенные компанией ДАФ

ИНДАЛ Канада. Вал ротора ветровой турби1796044 ны в основании опирается на систему гид- фрикционов не обеспечивает достаточно равлических подшипников, верхний конец высокой степени распределения нагрузок в вала также снабжен подшипником, нагруз- большом диапазоне величин крутящих моки от которого передаются на фундамент с ментов, определяющих характер работы помощью растяжек. Трансмиссия в виде 5 ветроэнергетическихустановок, зубчатого привода расположена в основа- Целью конструкции является повышении ветровой турбины ниже гидравлической ние надежности и долговечности ветроэсистемы подшипников. Трансмиссия приво- нергетической установки, а также дит во вращение два генератора половин- упрощение конструкции опорно-трансмисной мощности, "0 сионного узла и повышение точности равноНедостаткомтакойконструкцииявляет- мерного распределения нагрузки по ся необходимость иметь вертикальный вал потокам. большой высоты, верхний конец которого Укаэанная цель достигается тем, что должен удерживаться с помощью растяжек опорные подшипники ротора ветровой турдля обеспечения устойчивости всей конст- 15 бины и трансмиссия в виде зубчатой перерукции, поскольку только нижняя система дачи (мультипликатора) конструктивно подшипников не в состоянии обеспечить совмещены в едином опорно-трансмиссиустойчивость консольного ротора. Наличие онном узле, включающем многопоточный центрального вала обуславливает конст- двухступенчатый редуктор, тихоходное рукцию привода с наружным зацеплением 20 входное колесо которого является подшипзубчатых колес и, как следствие, необходи- никовой опорой ротора ветровой турбины. мость иметь как минимум два генератора, Входное тихоходное прямозубое зубчатое что увеличивает число механизмов и сто- колесо с внутренним зацеплением многопоимость оборудования, точного двухступенчатого редуктора соедиВ качестве зубчатых передач использу- 25 нено с выходным косозубым зубчатым ются планетарные, содержащие солнечное колесом с внешним зацеплением через ряд колесо, коронное колесо и водило с сателли- промежуточных блоков зубчатых колес, притами, каждый из которых имеет два венца, чем каждый блок имеет косозубое и прямосвязанные между собой устройством, обес- зубое колеса, установленные на одном валу, печивающим выравнивание распределения 30 который оперт на пружины, нагрузки между сателлитами и выполненны- На фиг,1 изображена ветроэнергертими, например, в виде упругих элементов, ческая установка с вертикальной осью враустановленных между венцами сателлита.. щения ротора ветровой турбины; на фиг.2—

Подобные конструкции используются в опорно-трансмиссионный узел ВЭУ; на качестве редукторов вертолетов МИ. 35 фиг.3 — сечение А-А опорно-трансмиссионНедостаткомтакой конструкции являет- ного узла ВЭУ. ся высокая степень точности изготовления Ветроэнергетическая установка с верзубчатых колес, а также необходимость при- тикальной осью вращения содержит несуменения дефицитных высоколегированных щую башню 1, ротор ветровой турбины 2 и сталей в качестве материала зубчатых ко- 40 опорно-трансмиссионный узел 3. лес, что увеличивает определяющую их це- Опорно-трансмиссионный узел 3 предну. ставляет собой конструкцию, совмещаюИзвестно техническое решение, выпол- щую функции нодшипниковой опоры ротора ненное планетарной зубчатой передачей, в ветровой турбины и редуктора (мультипликоторой задачи равномерного распределе- 45 катора), повышающего частоту вращения ния нагрузок между сателлитами(потоками) ротора генератора по отношению к частоте осуществляются за счет выполнения корен- вращения ротора ветровой турбины. ного и солнечного колес в виде пакетов из Узел 3 включает двухступенчатый и мнозубчатых дисков, а каждый сателлит состоит гопоточный редуктор, состоящий из цилиниз набора чередующихся между собой веду- 50 дрических прямоэубых колес и тихоходной щих и ведомых подпружиненных в осевом ступени и косозубых колес в быстроходной направлении фрикционных дисков, снаб- ступени, женных зубчатыми венцами, зацепляющи- Корпус узла 3 состоит из двух частей, 4 мися соответственно с солнечным и и5, Нижняя неподвижнаячасть4уэлаустакоронным колесами. 55 навливается на верхней части несущей башНедостаток — такая конструкция не уст- ни 1 ВЭУ, На нижней части корпуса 4 раняет равномерность распределения установлена центральная опорная втулка 6, нагрузок по сателлитам (потокам) воэника- на которой установлены подшипники 7 и 8, ющую в результате погрешности шага эубь- которые несут осевую и радиальную нагруэев зубчатых колес. кроме того, наличие ки и воспринимают опрокидывающий мо1796044 мент от ротора ветровой турбины 2. В нижней части корпуса 4 узла 3 установлены быстроходная косозубая шестерня 9 и все промежуточные блоки зубчатых колес 10.

Верхняя, вращающаяся часть корпуса 5 5 узла 3 служит для крепления к ней горизонтальных траверс ротора ветровой турбины 2 и ведущего прямозубого колеса 11 с внутренним зацеплением тихоходной ступени редуктора. 10

Каждый промежуточный блок 10 зубчатых колес выполнен из двух прямозубого 12 и косозубого 13 зубчатых колес, установленных на одном валу .14, который через упорный подшипник 15 опирается на та- 15 рельчатые пружины 16.

Устройство работает следующим образом:

При передаче крутящего момента от ро- 20 тора ветровой турбины 2 к генератору промежуточный блок 10 испытывает радиальные нагрузки, а также осевые,возникающие в быстроходной ступени, как результат наличия косозубой передачи. При 25 возникновении радиальных усилий между отдельными блоками они выравниваются за счет перемещения блоков в осевом направлении, при этом сжимаются или разжимаются тарельчатые пружины 16. Жесткостью 30. пружин и также углом наклона зубчатого колеса косозубой ступени определяется степень точности распределения нагрузок по блокам (потокам).

Формула изобретения

Многопоточный двухступенчатый редуктор опорно-трансмиссионного узла ветроэнергетической установки, содержащий составной корпус с вращающейся верхней частью, снабженной ведущим зубчатым колесом с внутренним зацеплением, установленный в неподвижной части корпуса выходной вал с быстроходным зубчатым колесом и кинематически связанным с последним и ведущим зубчатым колесом

Зубчатая передача обеспечивает повышение частоты вращения ротора электрической машины по отношению к частоте вращения ротора ветровой турбины.

При запуске ветроэнергетической установки трансмиссия выполняет функции редуктора> понижающего частоту вращения электрической машины, работающей в режиме двигателя по отношению к частоте вращения ротора ветровой турбины.

При работе установки комбинация упорного и радиального подшипников воспринимает все массовые и аэродинамические нагрузки ротора ветровой турбины, в том числе опрокидывающий момент в плоскости, перпендикулярной направлению ветра.

Данная конструкция ветроэнергетической установки с совмещенными функциями подшипниковой опоры ротора ветровой турбины и зубчатой передачи (трансмиссии) обеспечивает — минимальное количество механизмов энергетической установки, — максимально короткие связи между ротором ветровой турбины и электрической машиной, — снижает металлоемкость и стоимость устзН О В г. И, — увеличивает надежность установки.

Экономический эффект от изгото ления и h .oíòàæà однойустановки сс ставляот-132 ть:с.рублей (см. приложение N 1 Расчет экономического эффекта").. промежуточные блоки зубчатых колес, каждый из которых выполнен в виде закрепленных на валу шестерен, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности путем равномерного распределения нагрузки по блокам, он снабжен регулируемыми пружинами, на которых установлены валы блоков, причем шестерни, взаимодействующие с ведущим зубчатым колесом, выполнены прямозубыми, а с ведомыми — косозубыми.

1796044

1796044

У с 8. 2

Составитель Ю.Федоров

Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 445 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5