CN102216637B - 不对称的支承件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于降低机器中的振动的、弹性体的支承件，所述振动主要由从外部作用的力引起。由于其特殊的结构形式和结构对称性能够在最佳地保护材料的情况下处理在所有空间方向上出现的力。根据本发明的支承件优选适用于在风力发电设备中转子-传动装置单元与机架的圆形设置的连接结构。所述支承件具有共同作用的夹层元件(5)、锥形元件(3)、锥形段(4)和圆柱段(4a)。

Description

不对称的支承件
本发明涉及一种用于降低机器中的振动的、弹性体的支承件，所述振动主要由从外部作用的力引起。由于其特殊的结构形式和结构对称性能够在最佳地保护材料的情况下处理在所有空间方向上出现的力。根据本发明的支承装置优选适用于在风力发电设备中转子-传动装置单元与机架的圆形设置的连接结构。
在现有技术中记载了各种用于该目的的支承件。在EP 1593867B1中记载了一种非常有用的解决方案，但这种解决方案在该文献中用于一种专门的离合器中。这种支承件通过夹紧/张紧两个相互贴靠的锥形元件形成，并示意性地在图1中示出。在这种双锥支承件中，从传动凸缘(2)到机架(1)的力传递通过两个夹紧的沿直径方向相对的锥形支承件(10)来实现，这两个锥形支承件通过锥形段(8)和(9)浮动地支承并预紧。所述预紧通过螺栓(7)来实现。所述系统允许进行顺利的力传递，但具有以下缺点：例如在导入绕转子轴轴线的由所有支承件分别通过一个径向力传递到这些支承件中的扭矩时，所述径向力在锥形元件(10)处作用在相应的支承件的中点上，从而所形成的径向力大致在两个锥形段(8、9)之间的中点处作用。这导致出现弯曲力矩，所述弯曲力矩必须在两个锥形段(8、9)和机器凸缘(1)之间传递。所述力矩的传递通过分隔面(11)、锥体(8)和凸缘(1)之间的分隔面以及螺栓连接实现。为了不对连接部造成损坏，所述形成的对各分隔面和螺栓连接的载荷要求接触面和螺栓连接具有足够大的尺寸。这会导致整个系统的结构尺寸明显增大。
因此存在这样的目的，提供一种用于所述目的的支承件，所述支承件能避免或只是明显减轻所述缺点，特别是能避免或至少明显降低在螺栓连接(7)和锥体(8、9)的区域出现弯曲力矩，但同时还确保实现如在EP 1593867B1中记载的优化的振动衰减的优点。
所述目的利用如在下面示出的和通过权利要求规定的本发明来实现。根据本发明的支承装置在图2和3中示意性示出。
本发明的主题因此是一种弹性的机器或传动装置支承件，用于传递在所有空间方向上、特别是在轴向和径向上出现的力和力矩，并用于降低或隔绝所出现的振动，所述支承件具有沿轴向定向的弹性体的夹层元件(5)和安装在夹层元件的上方或下方的弹性体的锥形元件/锥面元件(3)，所述锥形元件的轴线垂直于夹层元件(5)定向并且其收缩的端部朝所述夹层元件(5)定位，其中锥形元件(3)和夹层元件(5)通过一锥形段(4)和一圆柱段(4a)相互连接，所述锥形段由锥形元件(3)同心地包围，所述圆柱段由夹层元件(5)同心地包围，各所述元件(3)、(5)、(4)、(4a)中的每一个都具有一同心的沿轴向定向的孔，用于容纳夹紧销或夹紧螺栓(7)，所述夹紧销或夹紧螺栓用于将装入弹性体的元件(3)和(5)之间的、通常起夹紧凸缘作用的机器部件(2)与设置在元件(3)下方的其固定凸缘作用的机器部件(1)夹紧。
弹性的力传递力矩(元件)根据本发明现在包括一弹性的锥形元件(3)和一与该锥形元件沿轴向夹紧的弹性的夹层元件(5)。锥形元件(3)传递轴向力和径向力，而夹层元件(5)基本上只传递轴向力。所形成的作用在根据本发明的支承件上的合力现在作用在具有扩大的横截面的锥形段(4)的区域内，由此所形成的弯曲力矩不再明显地作用在窄的连接件(4a)或夹紧机构(7)上并导致固定部的松动或导致材料疲劳。
根据本发明，夹层元件(5)的刚度比锥形元件(3)的径向刚度小约2至100倍，优选10至100倍，特别是50至100倍。
支承件中径向力的力传递与所述径向刚度的比例相对应地进行。因此在锥形元件(2)中传递的径向力是夹层元件(5)中的2至100倍。因此夹层元件(5)中的径向的力传递很小，以至于可以忽略。这使得在锥形段(4)中不必传递大的弯曲力矩，这里导致对与锥形段(4)邻接的圆柱段(4a)的卸荷，夹紧机构(7)也被引导通过所述圆柱段，从而所述圆柱段以及还有夹紧机构只需针对所出现的拉力和压力来确定尺寸。
还这样来简化从锥形段(4)到固定凸缘(1)中的载荷导入，即，这里只需传递单纯的推力，并且弯曲力矩明显小于按图1的现有技术的结构中的弯曲力矩。在本发明的一个实施形式中，锥形段(4)和固定凸缘(1)也可以是一个单一的构件的整体组成部分。
原则上，锥形段(4)和圆柱段(4a)也可以是一个单一的工件。
就是说这两个元件(锥形元件和夹层元件)沿轴向方向相互夹紧。这里两个元件沿轴向方向可以具有相同的刚度，但这不是强制性地必需的。但锥形元件(3)沿径向方向具有明显高于夹层元件(5)的刚度。
预紧和轴向的力传递在夹层元件中优选通过一压力板(6)来实现，所述压力板设有孔，所述孔能容纳夹紧销或夹紧螺栓(7)。
因此本发明的主题是相应的支承件，所述支承件具有压力板，该压力板直接或间接地支承在夹层元件(5)上。
在一个特殊的实施形式中，所述压力板(6)和夹层元件(5)构成一个结构单元。
此外已经证明，如果固定的非弹性的锥形的锥形段(4)不是通过简单的锥面构成，而是具有凸状的拱曲，则在整个支承元件上的力分布是特别有利的。如果此外所述弹性体的锥形元件(3)在内侧以及优选也在外侧相应凹状地弯曲，使得其内表面能配合精确地贴靠在锥形段(4)的外表面上，则所述效果可以得到进一步加强。
在另一个实施形式中，锥形段(4)可以与圆柱段(4a)构成一个结构单元。
因此本发明的内容是一种相应的支承件，在所述支承件中，锥形段(4)具有凸状拱曲的表面，锥形元件(3)的内表面支承在所述表面上。根据本发明，在另一个实施例中，这里也可以将构件(3)和(4)组合成一个单一的结构单元。
本发明的主题还包括一种相应的支承件，在所述支承件中，锥形元件(3)的内表面是凹状拱曲的，优选锥形元件(3)的外表面也附加地是凹状拱曲的。
弹性体元件(3)和(5)具有一个或多个弹性体层。通常它们主要包括至少两个弹性体层，这些弹性体层通过刚性的中间层，多数情况下是金属板分隔。这两个元件优选包括三至五个带有相应的中间板或中间层的弹性体层。这两个元件向外同样由刚性的层/板封闭。
用于根据本发明的支承件的弹性体材料主要由天然橡胶、天然橡胶衍生物或合适的弹性聚合物塑料或塑料混合物组成。根据本发明，根据期望的要求，所述弹性体层可以具有不同的硬度(“肖氏硬度”)和不同的缓冲特性。优选采用具有20至100肖氏A硬度的弹性体。特别是采用30至80的肖氏A硬度。制造这种具有不同硬度的弹性在现有技术中是已知的并在所引用的文献中有充分的记载。
刚性的中间板或中间层根据本发明由具有高刚度、高强度和小的可压缩性的材料制成。优选使用金属板，但也可以使用其他材料，如硬塑料、复合材料或含碳纤维的材料。中间板和弹性体材料通常在硫化期间相互连接。
根据本发明的支承件的锥形元件(3)应相对于机器轴线(a)或相对于夹紧元件(7)的轴线与旋入方向相反或沿旋入方向具有10～50°的锥角。所述锥形元件优选具有的25～50°锥角。
根据本发明的支承件可以在广泛用于不同用途。它作为所谓的浮动支承特别适用于风力发电设备，以便在转子轴、传动装置之间或转子传动装置单元与机架之间建立环绕的弹性连接。
但也可以在如EP 1593867B1中记载的离合器中替代这里所谓的弹性体支承件使用本发明的支承件。
根据本发明的支承件也可以作为塔式脱耦装置(Turmentkopplung)用在如EP 1593867B1中记载的风力发电设备中，这实现了附近的简化。
同样可以改进根据EP 1593867B1的机器支脚，其中利用所述结构能降低凸缘之间的弯曲力矩并由此将螺栓力设计得较小。
附图标记列表
1     固定凸缘
2     夹紧凸缘
3     弹性体的锥形元件
4     锥形段
4a    圆柱段
5     弹性体的夹层元件
6     压力板
7     夹紧机构(螺栓/销)
8     锥形段
9     锥形段
10    对称的锥形支承件
11    锥体之间的分隔部
附图说明
图1示出圆形设置的传统的元件
图2示出根据本发明的各元件的圆形布置结构
图3示出根据本发明的支承件的剖视图

Claims (17)

1.机器的弹性的支承件，用于缓冲在所有空间方向上出现的在风力发电设备的转子-传动装置单元与机架之间的弯曲力矩，所述支承件包括沿轴向定向的弹性体的夹层元件（5）和安装在夹层元件的上方或下方的弹性体的锥形元件（3），所述锥形元件的轴线垂直于夹层元件（5）定向并且所述锥形元件的收缩的端部朝所述夹层元件（5）定位，其中锥形元件（3）和夹层元件（5）通过一锥形段（4）和一圆柱段（4a）相互连接，所述锥形段由锥形元件（3）同心地包围，所述圆柱段由夹层元件（5）同心地包围，锥形元件（3）、夹层元件（5）、锥形段（4）和圆柱段（4a）分别具有一同心的沿轴向定向的孔，用于容纳夹紧销或夹紧螺栓（7），所述夹紧销或夹紧螺栓用于使支承在弹性体的锥形元件（3）和弹性体的夹层元件（5）之间的夹紧凸缘（2）与设置在锥形元件（3）下方的固定凸缘（1）夹紧，由此所形成的作用在该支承件上的合力作用在具有扩大的横截面的锥形段（4）的区域内，并且所形成的弯曲力矩不能作用在圆柱段（4a）和夹紧销或夹紧螺栓（7）上。
2.根据权利要求1所述的支承件，其特征在于，锥形元件（3）沿径向方向具有明显高于夹层元件（5）的刚度。
3.根据权利要求1或2所述的支承件，其特征在于，锥形段（4）和弹性体的锥形元件（3）是一个单一的构件。
4.根据权利要求1所述的支承件，其特征在于，锥形段（4）和圆柱段（4a）是一个单一的构件。
5.根据权利要求1所述的支承件，其特征在于，锥形段（4）和固定凸缘（1）是一个单一的构件。
6.根据权利要求1所述的支承件，其特征在于，在夹层元件（5）的外侧上安装一压力板（6），该压力板具有一中央的孔，用于容纳夹紧销或夹紧螺栓（7）。
7.根据权利要求6所述的支承件，其特征在于，所述夹层元件（5）和压力板（6）构成一个结构单元。
8.根据权利要求1所述的支承件，其特征在于，锥形段（4）具有凸状拱曲的表面，锥形元件（3）的内表面贴合在所述凸状拱曲的表面上。
9.根据权利要求8所述的支承件，其特征在于，锥形元件（3）的内表面凹状地拱曲。
10.根据权利要求9所述的支承件，其特征在于，锥形元件（3）的外表面附加地凹状地拱曲。
11.根据权利要求1所述的支承件，其特征在于，锥形元件（3）和夹层元件（5）具有一个或多个弹性体层，其中所述弹性体层分别通过非弹性的中间层隔开。
12.根据权利要求1所述的支承件，其特征在于，锥形元件（3）相对于夹紧销或夹紧螺栓（7）的轴线沿旋入方向具有10～50°的锥角。
13.根据权利要求12所述的支承件，其特征在于，所述锥角为25～35°。
14.根据权利要求1所述的支承件，其特征在于，锥形元件（3）相对于夹紧销或夹紧螺栓（7）的轴线与旋入方向相反地具有10～50°的锥角。
15.根据权利要求14所述的支承件，其特征在于，所述锥角为25～35°。
16.根据权利要求1至15之一所述的支承件的应用，所述支承件用于缓冲沿所有空间方向相对于彼此运动的机器部件的振动力。
17.根据权利要求1至15之一所述的支承件的应用，所述支承件用于在风力发电设备中在转子轴、传动装置或转子-传动装置单元以及机架之间建立环绕的弹性连接。
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