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摘 要：时下模块化风机齿轮箱的可靠性是一个普遍存在的问题。为此，Maag 开发和试制了一种新型齿轮箱，在平衡刚度和柔性的基础上能更好地实现载荷的分配均匀，具有较小的应力和最佳齿轮接触模式。该设计的特点在于：把主轴载荷支撑在两个预紧的圆锥滚子轴承的齿轮箱输入端；将输入转矩的动力分配为两个行星齿轮传动级，同时减少齿轮上的单位载荷；另外，它适用于单壁行星架，且每个单壁行星架配备一排柔性的“集成式柔性销轴承”，以确保行星齿轮之间载荷均匀，且消除了双支撑行星架由于发生扭转变形而引起的不对中问题。如今，经过一年的场地试验，Maag 公司的其中一种PV齿轮箱已经在位于苏格兰奥克尼岛（Orkney Island）的全球最大风力开发项目中得到应用，并被证明非常成功。其应用结果将在本文中予以讲述。

前言：行星轮系的设计挑战

Maag 齿轮有限公司现将增速齿轮箱PV纳入风力发电机业务，其独特设计和不断改良的性能引发了工业界的广泛兴趣和持续关注。

在决定设计之前，Maag 认真地考虑了原始设备制造商和风电场运行人员提出的要求，了解了传动装置中可能发生的损坏形式。通过这些调查，还掌握到齿轮箱的特殊要求： · 在某种程度上还没有充分了解其高动态载荷 · 驱动系和机架内的软结构会直接影响传动装置 · 风机恶劣的运行条件

从这些调查中得出的结论是：齿轮箱的可靠性问题必须通过引进新的、创造性的理念加以解决。

双支撑行星轮架的扭转变形

在当今的风电齿轮箱中，行星轮系的典型结构是采用销轴支撑双壁托架的两端，该设计方式有时被称作双支撑安装。见图1。每个行星齿轮处于一个固定的与邻近行星齿轮相关的位置，形成一个至少在径向和圆周方向具有相当刚性的排列。

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图1：双支撑行星架设计

由此，行星齿轮之间的载荷分配取决于对制造公差和零部件间隙的控制，以此来实现所有啮合点处的间隙均匀。如图2所示，某种程度的载荷不均匀是不可避免的。

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图2：啮合间隙的差异

众所周知，这种行星架会出现相对不同程度的相对行星轴线扭转和偏心，程度与行星架的强度和施加的转矩有关。一个普遍的做法是对行星齿轮的齿面实施前期校正，用以在与施加的转矩的同一水平上补偿这个偏心。但是对于其它的载荷情况，这个前期校正可能小于理想情况。

遵循长期建立的设计惯例能部分地优化这种设计，但不幸的是有时仍然会发现由于偏心而引起的齿轮边缘损坏，如图3所示。

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