CN101898299B - 主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置及其安装方法 - Google Patents

主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置及其安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置及其安装方法，该同步拧紧装置包括装置本体、快速接头、下部超高压密封圈、油缸拉拔头、上部超高压密封圈、套筒回位弹簧、弹性卡圈、挡圈、套筒、定位锁固螺母和拉伸螺栓；其中油缸拉拔头配合下部超高压密封圈和上部超高压密封圈安装在装置本体上，套筒配合套筒回位弹簧和弹性卡圈安装在装置本体上，定位锁固螺母拧在拉伸螺栓上，在工作时与胀紧环的螺纹配合使用。本发明主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置提高了风机总装过程中，发电机与齿轮箱连接主轴胀紧环螺栓的拧紧工作中的安装效率。

Description

主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置及其安装方法
技术领域
本发明涉及用于紧固、连接、拆卸或夹持的工具或台式设备，特别是一种主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置及其安装方法，适用于750KW和1.5MW风力发电机组电机与齿轮箱连接的主轴胀紧环的连接螺栓的同步拧紧。
背景技术
在工业设计中，很多发电机与齿轮箱连接的主轴是采用胀紧环锁紧机构的。例如：风力发电机组的发电机主轴与齿轮箱连接的主轴就采用这一机构，其环形锲形环上一共有24或28颗螺栓，最终要求拧扭矩为1100Nn~1650Nm。由于此连接技术是利用环形锲形环与胀紧环的相对位移，压紧主轴，从而达到电机与齿轮箱的连接目的，所以要求每一个螺栓需均匀的拧紧从而使胀紧环相对于环形锲形环保持均匀的位移，需要绝对避免错位，否则环形锲形环就会变形导致零件报废。
目前的拧紧方法是使用手动扭矩扳手、气动扭矩扳手或液压扭矩扳手单颗(或对称双颗)并对称拧紧每个螺栓，为了达到胀紧环相对于环形锲形环产生均匀位移，所以不能把螺栓的扭矩一次性拧满，而是要求每次只加100Nm左右，并且拧完所有螺栓后需要反复检验并确保每一个螺栓在设定的扭矩在没有任何移动(正常情况需要复查20遍左右)；确保每颗螺栓没有位移后才能再加100Nm扭矩，然后重复前面工作。一个有28颗螺栓的主轴胀紧环连接螺栓拧紧工作通常需要工作12~15个小时，并且每次加扭矩开始螺栓拧紧工作时，其实都是在环形锲形块偏载情况下位移，需要克服由于偏载而产生的很大的摩擦力，所以最终拧紧的锲形环上每个螺栓所承受的载荷(轴向力)是不相等的。
目前中国乃至全球都在大力发展新能源，但新能源又以风力发电技术最为成熟与经济。在风机总装过程中，发电机与齿轮箱连接主轴胀紧环螺栓的拧紧工作一直是个难题，其安装工时太长并且技术要求又高，已经成为风机总装工作的一个难以突破的瓶颈。
综上所述，现有技术主要存在的问题是：1、环形锲形环上的每个螺栓所承受的载荷不均匀，直接影响主轴的连接安装质量；2、拧紧28颗环形锲形环螺栓需要12~15个小时，效率低下，已经成为风力发电机组组装工作的一个难以突破的瓶颈。
发明内容
为克服上述已有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置。使用该装置时，先使用核定的拉伸力拉伸一半数量的螺栓(同一个零件需要的拉力是相同的)，隔一颗拉一颗，把胀紧环均匀的位移到工艺要求的位置，然后使用液压扳手把环形锲形环上每颗螺栓对称的一次性拧紧到工艺要求扭矩。使用本发明装置只需40分钟，整个安装工作即可完成。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置的安装方法，包括以下步骤：
步骤一、主轴和胀紧环与环形锲形环连接到位；
步骤二、隔个预紧一半数量的螺栓，并取下另外一半数量没有预紧的螺栓；
步骤三、把主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置安放到环形锲形环上，并把拉伸螺栓安装到取掉螺栓的螺纹孔里，并使拉伸螺栓与主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置的装置本体充分接触；
步骤四、使用超高压油泵，通过油管的快速接头往主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置的装置本体内注入高压油，从而使胀紧环相对环形锲形环均匀的产生位移；
步骤五、使用扳手通过套筒把原先预紧的螺栓一次性逐个对称的拧紧到工艺要求的扭矩；
步骤六、卸掉拉伸螺栓，并取下主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置；
步骤七、重新安装上先前取下的螺栓；
步骤八、使用扳手把步骤七中的螺栓一次性逐个对称的拧紧到工艺要求的扭矩；
步骤九、安装过程结束。
一种主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置，其特征在于包括装置本体、快速接头、下部超高压密封圈、油缸拉拔头、上部超高压密封圈、套筒回位弹簧、弹性卡圈、挡圈、套筒、定位锁固螺母和拉伸螺栓；
其中油缸拉拔头配合下部超高压密封圈和上部超高压密封圈安装在装置本体上，套筒配合套筒回位弹簧和弹性卡圈安装在装置本体上，定位锁固螺母拧在拉伸螺栓上，在工作时与胀紧环的螺纹配合使用。
所述的油缸拉拔头有14个。
所述的套筒、套筒回位弹簧和弹性卡圈各有12个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
在安装1.5MW风力发电机组发电机与齿轮箱连接主轴胀紧环的连接螺栓时，使用本发明主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置，能够在40分钟之内使28颗螺栓在均匀的载荷下安装完成。使用本发明主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置安装主轴胀紧环连接螺栓，在完全确保安装质量的情况下，使安装效率提高了12倍以上。本发明主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置解决了在风机总装过程中，发电机与齿轮箱连接主轴胀紧环螺栓的拧紧工作中的难题。
附图说明
图1是本发明同步拧紧装置的整体平面示意图；
图2是本发明同步拧紧装置的分解示意图；
图3是本发明同步拧紧装置中的装置本体的局部剖视图；
图4是本发明同步拧紧装置中的套筒的剖视图。
附图中标号说明：
1、装置本体
2、快速接头
3、下部超高压密封圈
4、油缸拉拔头
5、上部超高压密封圈
6、套筒回位弹簧
7、弹性卡圈
8、挡圈
9、套筒
10、定位锁固螺母
11、拉伸螺栓
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
请参阅图1和图2。图1是本发明同步拧紧装置的整体平面示意图；图2是本发明同步拧紧装置的分解示意图。本发明主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置包括装置本体1、快速接头2、下部超高压密封圈3、油缸拉拔头4、上部超高压密封圈5、套筒回位弹簧6、弹性卡圈7、挡圈8、套筒9、定位锁固螺母10、拉伸螺栓11。其中十四个油缸拉拔头4配合下部超高压密封圈3和上部超高压密封圈5安装在装置本体1上，十二个套筒9配合十二个套筒回位弹簧6和弹性卡圈7安装在装置本体1上，定位锁固螺母10拧在拉伸螺栓11上，在工作时与胀紧环的螺纹配合使用。
主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置在使用时，一套通用的液压机构通过油管与该同步拧紧装置相连接，油压机构向同步拧紧装置的装置本体1注油，推动油缸拉拔头4运动，油缸拉拔头4推动拉伸螺栓11，拉伸螺栓11拉动胀紧环运动，使环形锲形环锲入胀紧环，从而使胀紧环抱紧主轴达到连接的目的。
下面介绍主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置的使用方法。
以目前世界上常见的1.5MW风力发电机组主轴胀紧环的连接螺栓安装为例，一共有28颗螺栓。如图3和图4所示。使用主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置的安装方法包括以下步骤：
1、主轴和胀紧环13与环形锲形环12连接到位。
2、隔个预紧一半数量的螺栓，此时环形锲形环12与胀紧环13的相对距离为20~23mm，并取下另外一半数量没有预紧的螺栓。
3、把主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置安放到环形锲形环12上，并把高强度的拉伸螺栓11安装到取掉螺栓的螺纹孔里，并使拉伸螺栓11与主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置的装置本体充分接触。
4、使用超高压油泵，通过油管的快速接头2往主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置的装置本体1内注入高压油，使每个油缸拉拔头4产生一个核定的轴向拉伸力(一共十四个)，从而使胀紧环13相对环形锲形环12均匀的产生20~23mm左右的位移。
5、使用液压扭矩扳手(或其他同类定扭矩扳手)通过套筒9把原先预紧的14颗螺栓一次性逐个对称的拧紧到工艺要求的扭矩。
6、卸掉14颗高强度的拉伸螺栓11，并取下主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置。
7、重新安装上先前取下的14颗螺栓。
8、使用液压扭矩扳手(或其他同类定扭矩扳手)把这14颗螺栓一次性逐个对称的拧紧到工艺要求的扭矩。
9、使用液压扭矩扳手(或其他同类定扭矩扳手)使用工艺要求的扭矩把这28颗螺栓逐个的复查一遍。整个安装过程结束。
该主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置可以通过改变装置本体1上的油缸拉拔头4的数量可以适用更多的螺栓同步拧紧场合；如果把此装置的装置本体1拆分成单独的几块，也能达到同样的百分比同步拧紧效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定范围为准。

Claims (2)

1.一种主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置，其特征在于包括装置本体(1)、快速接头(2)、下部超高压密封圈(3)、油缸拉拔头(4)、上部超高压密封圈(5)、套筒回位弹簧(6)、弹性卡圈(7)、挡圈(8)、套筒(9)、定位锁固螺母(10)和拉伸螺栓(11)；
其中油缸拉拔头(4)配合下部超高压密封圈(3)和上部超高压密封圈(5)安装在装置本体(1)上，套筒(9)配合套筒回位弹簧(6)和弹性卡圈(7)安装在装置本体(1)上，定位锁固螺母(10)拧在拉伸螺栓(11)上，在工作时与胀紧环的螺纹配合使用。
2.一种如权利要求1所述的主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置的安装方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、主轴和胀紧环与环形锲形环连接到位；
步骤二、隔个预紧一半数量的螺栓，并取下另外一半数量没有预紧的螺栓；
步骤三、把主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置安放到环形锲形环上，并把拉伸螺栓安装到取掉螺栓的螺纹孔里，并使拉伸螺栓与主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置的装置本体充分接触；
步骤四、使用超高压油泵，通过油管的快速接头往主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置的装置本体内注入高压油，从而使胀紧环相对环形锲形环均匀的产生位移；
步骤五、使用扳手通过套筒把原先预紧的螺栓一次性逐个对称的拧紧到工艺要求的扭矩；
步骤六、卸掉拉伸螺栓，并取下主轴胀紧环连接螺栓同步拧紧装置；步骤七、重新安装上先前取下的螺栓；
步骤八、使用扳手把步骤七中的螺栓一次性逐个对称的拧紧到工艺要求的扭矩；
步骤九、安装过程结束。
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