专利名称：一种定日镜方位角传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能塔式发电系统技术领域，更具体地说，涉及一种定日镜方位角传动装置。
背景技术：
太阳能塔式发电应用的是塔式系统，塔式系统又称集中式系统。它是在很大面积的场地上装有许多台大型太阳能反射镜，通常称为定日镜，每台都各自配有跟踪机构准确的将太阳光反射集中到一个高塔顶部的接收器上。接收器上的聚光倍率可超过1000倍。在这里把吸收的太阳光能转化成热能，再将热能传给接收器管道内的流动性工质，工质种类可以是:水、导热油、熔盐、空气等。工质以水为例，当水被加热升温到几百度之后，就被送往高温储罐内储存。在需要发电之时，由水蒸汽发生器生成高压蒸汽推动蒸汽轮机发电机组进行发电。发电后的余热蒸汽，输送到冷凝器中冷却成水后，再送回到低温储罐储存。到此，就完成了一个工质循环周期。由于塔式太阳能热发电的参数可与高温、高压火电站一致，这样不仅使太阳能电站有较高的热效率，而且容易获得配套设备，也可以与火电配套建设。美国能源部主持的研究结果表明:在大规模发电方面，塔式太阳能热发电将是所有太阳能发电技术成本最低的一种方式。定日镜是一种由镜面(反射镜)、镜架(支撑结构)、跟踪传动装置及其控制系统组成的聚光装置，是塔式太阳能热发电的主要装置之一，其建造费用大约占到电站总投资的一半。跟踪传动装置在定日镜系统中负责定日镜的运动和定位，是定日镜中最关键的部件，也是成本最高的部件。它的性能直接决定了定日镜的跟踪精度，从而影响太阳能的聚集乃至整个系统的发电效率。跟踪传动装置通常为两部分组成，即由水平(方位角传动机构)和俯仰(俯仰角传动机构)两个精密传动装置组成，可实现大减速比全方位跟踪精确定位。由于镜面位置的微小变化都将造成聚集光斑在数百米外的集热器上产生较大范围内的偏差，因此对整个装置的传动精度和回差要求都很严格。方位角传动装置的输出法兰轴线与地面垂直，输出法兰通过镜架驱动镜面实现方位角跟踪太阳。目前国内外主要的解决方案是“多级行星减速部件+蜗轮蜗杆副+蜗轮消隙机构”，已有应用案例，但是蜗轮蜗杆副作为输出级体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度。另外，结构复杂的蜗轮消隙机构降低了系统的效率，结构简单的弹簧类蜗轮消隙机构多次反复使用后会产生疲劳失效，耐用性差。因此，如何避免由于蜗轮蜗杆副作为输出级带来的体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度的问题，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种定日镜方位角传动装置，以避免由于蜗轮蜗杆副作为输出级带来的体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种定日镜方位角传动装置，包括:总箱体；设置于所述总箱体内的蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮组件上同轴连接有输出级太阳轮轴；驱动电机，所述驱动电机通过减速装置与所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴相连；设置于所述总箱体内的内齿圈；可转动地设置于所述总箱体上的行星架，所述行星架上设有行星轮轴；可转动地设置于所述行星轮轴上的行星轮组件，所述行星轮组件分别与所述内齿圈和所述输出级太阳轮轴上的太阳轮啮合；与所述行星架连接的输出法兰，所述输出法兰可转动地与所述总箱体相连。优选地，在上述定日镜方位角传动装置中，所述输出级太阳轮轴的一端通过滚动轴承支撑于所述总箱体上，另一端通过滚动轴承支撑于所述行星架上。优选地，在上述定日镜方位角传动装置中，所述行星轮组件包括:可转动地设置于所述行星轮轴上的行星轮，所述行星轮的外圈边缘具有环形安装槽；套设于所述环形安装槽内的消隙齿圈，所述消隙齿圈通过扭力销设置于所述行星轮上，且所述消隙齿圈的轮齿与所述行星轮的轮齿组成所述行星轮组件的轮齿。优选地，在上述定日镜方位角传动装置中，所述行星轮组件的直径大于所述输出级太阳轮轴上的太阳轮的直径。优选地，在上述定日镜方位角传动装置中，所述行星架和所述输出法兰通过螺钉连接。优选地，在上述定日镜方位角传动装置中，还包括与所述总箱体通过螺钉连接的盖板组件，所述输出法兰通过轴承与所述盖板组件相连。优选地，在上述定日镜方位角传动装置中，所述减速装置为多级行星减速机构。优选地，在上述定日镜方位角传动装置中，所述减速装置的箱体通过螺栓连接在所述总箱体上。优选地，在上述定日镜方位角传动装置中，所述驱动电机通过法兰连接在所述减速装置的箱体上。优选地，在上述定日镜方位角传动装置中，所述蜗杆轴为硬齿面渐开线圆柱蜗杆；所述行星轮组件为硬齿面行星轮；所述输出级太阳轮轴为硬齿面输出级太阳轮轴。从上述的技术方案可以看出，本发明提供的定日镜方位角传动装置，驱动电机将动力传递给减速装置，并通过减速装置实现较大速比的减速后，传递给蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构进行第二次大减速比减速，并且蜗轮蜗杆机构具有可逆向自锁的功能。蜗轮蜗杆机构的动力传递给输出级太阳轮轴，输出级太阳轮轴上的太阳轮驱动行星轮组件绕其公转，行星轮组件绕输出级太阳轮轴公转的过程中，带动行星架转动，行星架带动输出法兰转动，通过输出法兰将动力传出。由上可见，本发明的输出级为行星级齿轮副(输出级太阳轮轴、行星轮组件、行星架和内齿圈)，行星架输出动力。该齿轮副输出转速特别低，齿轮发热膨胀量微小可忽略不计，通过磨齿将齿轮副侧隙控制在数十微米级别，从而使整个传动装置的回差得到控制同时具有较高的机械效率。本发明避免了由于蜗轮蜗杆副作为输出级带来的体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度的问题。在本发明另一技术方案中，行星轮组件包括:可转动地设置于行星轮轴上的行星轮，行星轮的外圈边缘具有环形安装槽；套设于环形安装槽内的消隙齿圈，消隙齿圈通过扭力销设置于所述行星轮上，且所述消隙齿圈的轮齿与行星轮的轮齿组成行星轮组件的轮齿。本发明通过将行星轮做成带扭力销的组合齿轮，消除行星轮与太阳轮之间的侧隙的同时消除行星轮与内齿圈的侧隙。本发明与结构复杂的蜗轮消隙机构相比，提高了系统的效率，与结构简单的弹簧类蜗轮消隙机构相比，不会产生疲劳失效，耐用性高。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的定日镜方位角传动装置的结构示意图；图2为图1沿A-A线的剖视图。其中，I为总箱体,2为驱动电机,3为减速装置,4为滚动轴承,5为蜗杆轴,6为蜗轮组件，7为滚动轴承,8为输出级太阳轮轴,9为行星轮组件,10为滚动轴承，11为内齿圈，12为行星架，13为输出法兰，14为滚动轴承，15为盖板组件。
具体实施例方式本发明的核心在于提供一种定日镜方位角传动装置，以避免由于蜗轮蜗杆副作为输出级带来的体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度的问题。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供的定日镜方位角传动装置，包括总箱体1、蜗轮蜗杆机构、驱动电机2、内齿圈11、行星架1、行星轮组件9和输出法兰13。其中，总箱体I和输出法兰13的结构和壁厚均经过严格的分析计算和优化，在满足强度和刚度要求前提下使得质量和体积最小。蜗轮蜗杆机构设置于总箱体内，蜗轮蜗杆机构的蜗轮组件6上同轴连接有输出级太阳轮轴8。其中，蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴5通过滚动轴承4支撑在总箱体I上。驱动电机2通过减速装置3与蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴5相连，驱动电机2输出的动力通过减速装置3减速后传递给蜗杆轴5。内齿圈11设置于总箱体I内，行星架12可转动地设置于总箱体I上，行星架12上设有行星轮轴。行星轮组件9可转动地设置于行星轮轴上，具体可通过滚动轴承10设置于行星轮轴上，行星轮组件9分别与内齿圈11和输出级太阳轮轴8上的太阳轮啮合。输出法兰13与行星架12连接，且可转动地与总箱体I相连，以将动力输出。本发明提供的定日镜方位角传动装置，驱动电机I将动力传递给减速装置3，并通过减速装置3实现较大速比的减速后，传递给蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构进行第二次大减速比减速，并且蜗轮蜗杆机构具有可逆向自锁的功能。蜗轮蜗杆机构的动力传递给输出级太阳轮轴8，输出级太阳轮轴8上的太阳轮驱动行星轮组件9绕其公转，行星轮组件9绕输出级太阳轮轴8公转的过程中，带动行星架12转动，行星架12带动输出法兰13转动，通过输出法兰13将动力传出。由上可见，本发明的输出级为行星级齿轮副(输出级太阳轮轴8、行星轮组件9、行星架12和内齿圈)，行星架12输出动力。该齿轮副输出转速特别低，齿轮发热膨胀量微小可忽略不计，通过磨齿将齿轮副侧隙控制在数十微米级别，从而使整个传动装置的回差得到控制同时具有较高的机械效率。本发明避免了由于蜗轮蜗杆副作为输出级带来的体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度的问题。为了进一步优化上述技术方案，输出级太阳轮轴8的一端通过滚动轴承7支撑于总箱体I上，另一端通过滚动轴承支撑于行星架12上。行星架12安装在总箱体I上，并通过滚动轴承14实现动静分离。为了进一步优化上述技术方案，行星轮组件9包括行星轮和消隙齿圈。其中，行星轮可转动地设置于行星轮轴上，行星轮的外圈边缘具有环形安装槽，该环形杆状槽可理解为在普通的齿轮边缘切掉一部分，并保留部分轮齿，以增加强度。优选地，行星轮的切掉的轮齿宽度和保留部分的轮齿宽度比例为1:1，本领域技术人员可以理解的是，还可为其它比例，1:1只是本发明较为优选的方式。消隙齿圈套设于环形安装槽内，该消隙齿圈可以理解为在切掉部分的部位补充相应的实体。消隙齿圈通过扭力销设置于行星轮上，且消隙齿圈的轮齿与行星轮的轮齿组成行星轮组件9的轮齿。本发明通过将行星轮做成带扭力销的组合齿轮，消除行星轮与太阳轮之间的侧隙的同时消除行星轮与内齿圈的侧隙。本发明与结构复杂的蜗轮消隙机构相比，提高了系统的效率，与结构简单的弹簧类蜗轮消隙机构相比，不会产生疲劳失效，耐用性高。在本发明一具体实施例中，行星轮组件9的直径大于输出级太阳轮轴8上的太阳轮的直径，以达到更优减速的目的。行星架12和输出法兰13可通过螺钉连接。减速装置3的输出轴和蜗杆轴5通过花键连接。相应地，可将蜗杆轴5的输入端设置有外花键，通过该外花键与减速装置3的输出轴上的内花键相连，将动力传给蜗杆轴5。为了进一步优化上述技术方案，在本发明一具体实施例中，还可包括与总箱体I通过螺钉连接的盖板组件15，输出法兰13通过轴承与盖板组件15相连。在本发明一具体实施例中，减速装置3为多级行星减速机构。多级行星减速机构的最后一级行星架通过花键将动力输出给蜗杆轴5，该蜗杆轴5与蜗轮组件6组成大减速t匕，可逆向自锁的蜗轮蜗杆副。减速装置3的箱体通过螺栓连接在总箱体I上，驱动电机2通过法兰连接在减速装置3的箱体上。蜗杆轴5为硬齿面渐开线圆柱蜗杆，行星轮组件9为硬齿面行星轮；输出级太阳轮轴8为硬齿面输出级太阳轮轴。蜗杆轴5、行星轮组件9和输出级太阳轮轴8上的齿轮副均采用了硬齿面，具有很好的耐磨性和很长的使用寿命。输出级采用了高承载能力的硬齿面技术实现了整个传动装置的小体积。本发明中的部件包括多级行星减速机构、硬齿面渐开线蜗轮蜗杆副和微侧隙硬齿面行星轮齿轮副都是成熟的技术，零件制造难度低，产品使用维护成本低，耐磨性好，使用寿命长，并且采用硬齿面技术减小了产品的体积，节约了成本。本发明选用的渐开线圆柱蜗杆比选用环面二包络蜗杆成本低，而且输出级为硬齿面齿轮副，可以减小整个装置的体积同时硬齿面比后者的蜗轮输出耐磨性更好，使用寿命更长。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种定日镜方位角传动装置，其特征在于，包括: 总箱体(I); 设置于所述总箱体(I)内的蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮组件(6)上同轴连接有输出级太阳轮轴(8)； 驱动电机(2)，所述驱动电机(2)通过减速装置(3)与所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴(5)相连； 设置于所述总箱体(I)内的内齿圈(11); 可转动地设置于所述总箱体(I)上的行星架(12)，所述行星架(12)上设有行星轮轴； 可转动地设置于所述行星轮轴上的行星轮组件(9)，所述行星轮组件(9)分别与所述内齿圈(11)和所述输出级太阳轮轴(8)上的太阳轮啮合； 与所述行星架(12)连接的输出法兰(13)，所述输出法兰(13)可转动地与所述总箱体(I)相连。
2.如权利要求1所述的定日镜方位角传动装置，其特征在于，所述输出级太阳轮轴(8)的一端通过滚动轴承(7)支撑于所述总箱体(I)上，另一端通过滚动轴承支撑于所述行星架(12)上。
3.如权利要求2所述的定日镜方位角传动装置，其特征在于，所述行星轮组件(9)包括: 可转动地设置于所述行星轮轴上的行星轮，所述行星轮的外圈边缘具有环形安装槽； 套设于所述环形安装槽内的消隙齿圈，所述消隙齿圈通过扭力销设置于所述行星轮上，且所述消隙齿圈的轮齿与所述行星轮的轮齿组成所述行星轮组件(9)的轮齿。
4.如权利要求1所述的定日镜方位角传动装置，其特征在于，所述行星轮组件(9)的直径大于所述输出级太阳轮轴(8 )上的太阳轮的直径。
5.如权利要求1所述的定日镜方位角传动装置，其特征在于，所述行星架(12)和所述输出法兰(13)通过螺钉连接。
6.如权利要求1-5任一项所述的定日镜方位角传动装置，其特征在于，还包括与所述总箱体(I)通过螺钉连接的盖板组件(15)，所述输出法兰(13)通过轴承与所述盖板组件(15)相连。
7.如权利要求1-5任一项所述的定日镜方位角传动装置，其特征在于，所述减速装置(3)为多级行星减速机构。
8.如权利要求7所述的定日镜方位角传动装置，其特征在于，所述减速装置(3)的箱体通过螺栓连接在所述总箱体(I)上。
9.如权利要求8所述的定日镜方位角传动装置，其特征在于，所述驱动电机(2)通过法兰连接在所述减速装置(3)的箱体上。
10.如权利要求1-5任一项所述的定日镜方位角传动装置，其特征在于，所述蜗杆轴(5)为硬齿面渐开线圆柱蜗杆； 所述行星轮组件(9)为硬齿面行星轮； 所述输出级太阳轮轴(8)为硬齿面输出级太阳轮轴。
全文摘要
本发明公开了一种定日镜方位角传动装置，包括总箱体；设置于所述总箱体内的蜗轮蜗杆机构，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮组件上同轴连接有输出级太阳轮轴；驱动电机，所述驱动电机通过减速装置与所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆轴相连；设置于所述总箱体内的内齿圈；可转动地设置于所述总箱体上的行星架，所述行星架上设有行星轮轴；可转动地设置于所述行星轮轴上的行星轮组件，所述行星轮组件分别与所述内齿圈和所述输出级太阳轮轴上的太阳轮啮合；与所述行星架连接的输出法兰。本发明避免了由于蜗轮蜗杆副作为输出级带来的体积较大，受力较大，长期运行磨损大，影响定位精度的问题。
文档编号H02K7/116GK103195875SQ20131011519
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者杜木信, 蒋春明, 曹云, 吕和生, 阙洪军, 杜轶川 申请人:重庆齿轮箱有限责任公司