一种风电齿轮箱行星销轴止动结构的制作方法

本发明涉及风力发电齿轮箱传动，尤其涉及一种风电齿轮箱行星销轴止动结构。

背景技术：

1、风力发电机组通常安装于自然环境极其恶劣的野外或海上，其齿轮箱作为风电传动系统的核心载体，长期承受着极其复杂的阵风冲击、正反向交变扭矩以及高频微幅振动。在风电齿轮箱的行星传动系统中，行星销轴用于支撑行星齿轮并传递巨大的动力，为了保证齿轮箱内齿轮啮合的精确性以及轴承润滑系统的正常工作，必须通过止动结构对行星销轴进行严格的自由度限制，以彻底防止行星销轴在运行过程中发生轴向窜动与周向自转。

2、在现有技术中，为了实现行星销轴的轴向与周向双向锁定，通常采用在行星销轴的外圆周面或配合端部切削开设局部的止动凹槽或平面，并利用嵌合在该止动凹槽内的止动挡板通过螺栓固定于行星架端面上的止动方案。

3、然而，在行星销轴的受力区域削切开设止动凹槽破坏了销轴材料截面的连续性，形成了显著的切口效应与局部应力集中现象，在亿次级的交变弯曲与扭转应力作用下，凹槽根部极易萌生疲劳裂纹并逐步扩展，最终导致销轴或行星架发生灾难性的疲劳断裂；其次，当行星销轴在交变载荷下产生周向旋转趋势时，其产生的巨大扭矩会通过止动挡板直接传递至固定螺栓上，使得原本主要用于承受轴向预紧力的螺栓转而承受高频的横向交变剪切应力与弯曲应力，容易引发螺栓疲劳断裂、预紧力快速衰减甚至螺栓松脱失效；再者，止动挡板与销轴止动凹槽之间因加工公差与装配间隙的存在，在齿轮箱频繁启动、刹车及风向突变所带来的扭矩换向冲击下，配合界面会发生剧烈的微动磨损，进而导致周向配合游隙不断扩大并形成持续的换向敲击，影响止动结构的可靠性与使用寿命。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种风电齿轮箱行星销轴止动结构，以解决现有技术中风电齿轮箱行星销轴止动结构的锁紧螺栓和行星销轴开槽处存在局部应力集中导致断裂、二者的配合游隙导致换向敲击导致可靠性低等技术问题。

2、所述风电齿轮箱行星销轴止动结构包括：

3、行星架，行星销轴，以及止动挡板组件，所述行星销轴设置在行星架的销轴孔内，所述止动挡板组件通过固定件连接于所述行星架上，所述行星销轴的至少一端面上设有向外凸起或向内凹陷的双向倾斜配合部；所述双向倾斜配合部包括沿所述行星销轴的周向相反向延伸的第一倾斜段与第二倾斜段，第一倾斜段和第二倾斜段的表面各自为倾斜平面或倾斜曲面；所述第一倾斜段与所述第二倾斜段相交形成向外凸起或向内凹陷的双向楔形结构；

4、所述止动挡板组件包括止动挡板，所述止动挡板面向所述行星销轴的一侧设有与所述双向倾斜配合部共面贴合的嵌合配合部；所述嵌合配合部具有与所述第一倾斜段和第二倾斜段贴合的匹配形面；

5、所述止动挡板通过所述嵌合配合部与所述双向倾斜配合部贴合，限制所述行星销轴相对于行星架的周向转动和轴向位移。

6、作为优选的，所述第一倾斜段与所述第二倾斜段均为倾斜曲面，所述第一倾斜段与所述第二倾斜段平滑过渡衔接构成双向凸轮曲面，所述双向凸轮曲面的升程沿远离所述行星销轴轴线的方向递增或递减；所述嵌合配合部为匹配所述双向凸轮曲面几何轮廓的凹陷曲面。

7、作为优选的，所述双向倾斜配合部有两段，并关于行星销轴的中心轴线对称布置。

8、作为优选的，两段双向倾斜配合部的对接位置处平滑过渡。

9、作为优选的，所述止动挡板包括与所述行星销轴端部相对设置的中央凸台部以及自所述中央凸台部周向向外延伸的固定耳部，所述嵌合配合部开设于所述中央凸台部面向所述行星销轴的端面上，所述固定耳部上开设有穿设所述固定件的通孔。

10、作为优选的，所述固定耳部有多个，各个固定耳部沿所述中央凸台部的周向均匀分布；所述行星架上开设有与各所述固定耳部相匹配的止动凹槽，所述固定耳部嵌设于对应的所述止动凹槽内。

11、作为优选的，所述固定件为螺栓，所述固定耳部与所述螺栓的头部之间设置有弹性预紧元件，所述弹性预紧元件在施加轴向预紧力状态下抵持于所述固定耳部与所述螺栓头部之间，保持所述嵌合配合部与所述双向倾斜配合部的轴向压紧贴合。

12、作为优选的，通孔与螺栓杆部之间留有径向避空间隙。

13、作为优选的，所述行星销轴的两端面均设置有所述双向倾斜配合部；所述止动挡板组件有两个，两个所述止动挡板组件分别对称设置于所述行星架的轴向两侧，并分别与所述行星销轴两端的双向倾斜配合部嵌合固定。

14、本发明与现有技术相比存在的有益效果是：

15、当行星销轴受到齿轮啮合反力产生周向自转趋势时，周向扭矩通过双向倾斜配合部与嵌合配合部之间的倾斜面/曲面接触，直接转化为配合面之间的法向正压力与结构内力，周向力被倾斜配合面的几何锁紧力完全抵消。连接止动挡板与行星架的固定螺栓不再承受横向交变剪切载荷，而仅承受恒定的轴向预紧拉力，解决现有技术中固定螺栓因承受高频交变剪应力而发生疲劳断裂、松脱及止动失效的问题。

16、在风电机组运行过程中，当阵风冲击或紧急制动导致交变扭矩瞬时剧增时，销轴端部的第一倾斜段或第二倾斜段与止动挡板的嵌合配合部产生微趋转挤压。斜面/曲面的几何倾角强行将周向旋转趋势转化为法向挤压力，使得止动配合界面之间的正压力和摩擦阻力随着输入扭矩的增大而实时自动倍增。输入扭矩越大、止动界面锁得越紧。

17、面对风电齿轮箱频繁换向带来的正反向交变扭矩，双向倾斜配合部与嵌合配合部在轴向预紧力的作用下呈现无间隙的双向楔紧贴合状态。即使配合界面因高频微振产生微米级的微动磨损，止动挡板在轴向预紧力的持续推动下，其嵌合配合部会自动沿着斜面/曲面微幅向内推进补充，实时自动消化磨损量并始终维持贴合界面的零游隙状态，消除切槽平键结构在换向瞬间因间隙敲击导致的冲击破损。

18、止动结构完全集成于行星销轴的端面，使得销轴位于两端面之间的主受力外圆柱面无需开设任何径向止动切槽，保持了销轴截面刚度的完整性，切口应力集中系数降至最低，避免平面挡板边缘对销轴产生的刀削式硬接触应力集中，有效地平抑局部接触应力峰值，提升行星销轴与行星架的抗疲劳寿命。

1.一种风电齿轮箱行星销轴止动结构，包括行星架，行星销轴，以及止动挡板组件，所述行星销轴设置在行星架的销轴孔内，所述止动挡板组件通过固定件连接于所述行星架上，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的风电齿轮箱行星销轴止动结构，其特征在于，所述第一倾斜段与所述第二倾斜段均为倾斜曲面，所述第一倾斜段与所述第二倾斜段平滑过渡衔接构成双向凸轮曲面，所述双向凸轮曲面的升程沿远离所述行星销轴轴线的方向递增或递减；所述嵌合配合部为匹配所述双向凸轮曲面几何轮廓的凹陷曲面。

3.根据权利要求2所述的风电齿轮箱行星销轴止动结构，其特征在于，所述双向倾斜配合部有两段，并关于行星销轴的中心轴线对称布置。

4.根据权利要求3所述的风电齿轮箱行星销轴止动结构，其特征在于，两段双向倾斜配合部的对接位置处平滑过渡。

5.根据权利要求1至4任一项所述的风电齿轮箱行星销轴止动结构，其特征在于，所述止动挡板包括与所述行星销轴端部相对设置的中央凸台部以及自所述中央凸台部周向向外延伸的固定耳部，所述嵌合配合部开设于所述中央凸台部面向所述行星销轴的端面上，所述固定耳部上开设有穿设所述固定件的通孔。

6.根据权利要求5所述的风电齿轮箱行星销轴止动结构，其特征在于，所述固定耳部有多个，各个固定耳部沿所述中央凸台部的周向均匀分布；所述行星架上开设有与各所述固定耳部相匹配的止动凹槽，所述固定耳部嵌设于对应的所述止动凹槽内。

7.根据权利要求5所述的风电齿轮箱行星销轴止动结构，其特征在于，所述固定件为螺栓，所述固定耳部与所述螺栓的头部之间设置有弹性预紧元件，所述弹性预紧元件在施加轴向预紧力状态下抵持于所述固定耳部与所述螺栓头部之间，保持所述嵌合配合部与所述双向倾斜配合部的轴向压紧贴合。

8.根据权利要求7所述的风电齿轮箱行星销轴止动结构，其特征在于，通孔与螺栓杆部之间留有径向避空间隙。

9.根据权利要求1所述的风电齿轮箱行星销轴止动结构，其特征在于，所述行星销轴的两端面均设置有所述双向倾斜配合部；所述止动挡板组件有两个，两个所述止动挡板组件分别对称设置于所述行星架的轴向两侧，并分别与所述行星销轴两端的双向倾斜配合部嵌合固定。