CN103047095A - 一种风电机组传动链的弹性单元 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种风电机组传动链的弹性单元，包括轴A、轴B、弹性圆环以及一组螺柱，其中：弹性圆环设置在轴A和轴B之间，螺柱穿过弹性圆环，两端分别与轴A、轴B连接。本发明风电机组传动链的弹性单元是一种简单、实用且成本低的弹性单元，在风电机组发动机出口短路时，降低了短路力矩对轮毂、叶片、发电机和连接螺栓等主要零件的冲击载荷，可减小轮毂、叶片等主要零件的尺寸和重量，从而利于降低成本，并提高了风电机组的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及风电技术领域，特别是涉及一种风电机组传动链的弹性单元。
背景技术
目前，兆瓦级及以上的直驱风力发电机组的主轴扭矩大多超过了兆牛米，超大型的直驱风电机组的主轴扭矩甚至超过了10兆牛米。对于这类风电机组，当发电机出口端发生短路时将会产生一个很大的短路转矩，这个短路转矩将会产生很大的冲击载荷作用到整个传动链中的各个承载零件，包括叶片、轮毂、发电机和相关各连接螺栓等。对于一般的直驱发电机，该短路转矩为额定转矩的数倍。对于超导发电机，短路转矩将达额定转矩的10倍，甚至10倍以上。这将对叶片、轮毂、发电机、连接螺栓等承载零件的安全造成严重威胁。
由此可见，现有直驱发电机组传动链在结构、使用上存在明显的不足和缺陷，亟待进一步改进。因此，如何创设一种减小发电机因短路而引起的传动链中的冲击载荷，减小各承载零件的尺寸和成本，同时确保这些零件的安全的风电机组传动链的弹性单元，是当前重要的研发课题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种风电机组传动链的弹性单元，使其具有消减冲击载荷峰值，减少发电机出口短路时短路力矩对轮毂、叶片等主要零件的冲击载荷，大幅提高大型风电机组的安全性的优点，从而克服现有技术的不足。
为解决上述技术问题，本发明一种风电机组传动链的弹性单元，包括轴A、轴B、弹性圆环以及一组螺柱，其中：弹性圆环设置在轴A和轴B之间，螺柱穿过弹性圆环，两端分别与轴A、轴B连接。
作为本发明的进一步改进，所述的轴A、轴B均通过长圆孔与螺柱连接，所述的长圆孔的长轴方向与轴A、轴B的圆周方向一致。
所述轴A在与螺柱的连接端设有多个辐向孔，并通过与这些辐向孔间隙配合的柱形螺母与螺柱固定连接。
所述螺柱通过球面螺母与轴B连接。
所述轴B与球面螺母之间，在靠近轴B处设置有蝶形弹簧组，并在蝶形弹簧组与球面螺母之间设置有球面垫圈。
所述螺柱沿弹性圆环的圆周方向均匀设置。
所述轴A和轴B上设置有保证两轴对中的止口。
所述弹性圆环与轴A、轴B的端面粘接。
所述弹性圆环采用橡胶圆环。
采用以上设计后，本发明与现有技术比较有以下有益技术效果：
本发明风电机组传动链的弹性单元是一种简单、实用且成本低的弹性单元，在风电机组发动机出口短路时，降低了短路力矩对轮毂、叶片、发电机和连接螺栓等主要零件的冲击载荷，可减小轮毂、叶片等主要零件的尺寸和重量，从而利于降低成本，并提高了风电机组的安全性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明风电机组传动链的弹性单元结构示意图。
图2为本发明球面螺母附近区域的局部放大剖视图。
具体实施方式
请配合参阅图1、图2所示，本发明风电机组传动链的弹性单元，包括轴A1、轴B5、螺柱4以及弹性圆环3，还包括蝶形弹簧组6、柱形螺母2、球面垫圈7和球面螺母8。
其中，弹性圆环3设置在轴A1和轴B5之间，轴A1可以是装叶片的轮毂，轴B5可以是连接发电机的转动零件，也可以是起到相同作用的其它传动零件。弹性圆环3的两个侧面分别与轴A1、轴B5的端面连接，并通过一组沿圆周分布的螺柱4与轴A1、轴B5固定。
具体的讲，弹性圆环3优选采用橡胶圆环，安装在轴A1，轴B5的轴端面法兰之间，弹性圆环3的两个侧面分别与两段轴的端面法兰粘接在一起，并通过一组沿轴的圆周布置的螺柱4连接。
轴A1和轴B5上的螺柱安装孔为长圆孔，其长轴方向与其分布圆的圆周方向一致，使得螺柱有小幅绕柱形螺母轴线转动的空间。
轴A1与轴B5之间依靠其上设有的止口配合连接，保证对中，采用间隙配合，配合面之间涂以润滑剂。
弹性圆环3的台阶轴向长度根据弹性圆环3的厚度设置，以保证螺柱4拧紧后弹性圆环3的轴向初压缩度。
轴A1的一端设有多个辐向孔，并通过一组柱形螺母2和螺柱4固定连接，柱形螺母2与辐向孔采用间隙配合。螺柱4的另一端采用球面垫圈7和球面螺母8固定连接，球面垫圈7靠近轴面一侧装有碟形弹簧组6。按圆周布置的一组螺柱4穿过两段轴的端面法兰和弹性圆环3，将两段轴连接在一起。
本发明弹性元件的工作原理为：当传动链受到冲击扭矩时，这轴A和轴B会在圆周方向发生滑移，螺柱4会绕柱形螺母轴线作相应小幅转动，同时碟形弹簧组6受压缩。由于螺柱4两端的特殊螺母，使得螺柱4在这个过程中不会受到附加弯矩。通过弹性圆环3的厚度来确定安装槽的轴向长度即可控制弹性圆环3的轴向初压缩度。当冲击转矩过去之后，两段轴会基本回到正常运行的位置。
本发明风电机组传动链的弹性单元的扭转总刚度是弹性圆环3的扭转刚度与螺柱摆动产生的刚度之和。将弹性单元安装在大型风电机组传动链中，当发电机短路时的短路冲击传至弹性单元时，由于弹性元件会延缓系统的反应时间，削减冲击载荷的峰值，从而显著减少了发电机出口短路时短路力矩对轮毂、叶片等主要零件的冲击载荷，大幅提高了大型风电机组的安全性。此外，可以根据具体对象的参数选择适当的碟形弹簧组6的刚度，来满足对象的削峰要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种风电机组传动链的弹性单元，其特征在于包括轴A、轴B、弹性圆环以及一组螺柱，其中：
弹性圆环设置在轴A和轴B之间，螺柱穿过弹性圆环，两端分别与轴A、轴B连接。
2.根据权利要求1所述的风电机组传动链的弹性单元，其特征在于：
所述的轴A、轴B均通过长圆孔与螺柱连接，所述的长圆孔的长轴方向与轴A、轴B的圆周方向一致。
3.根据权利要求1所述的风电机组传动链的弹性单元，其特征在于：
所述轴A在与螺柱的连接端设有多个辐向孔，并通过与这些辐向孔间隙配合的柱形螺母与螺柱固定连接。
4.根据权利要求1所述的风电机组传动链的弹性单元，其特征在于：
所述螺柱通过球面螺母与轴B连接。
5.根据权利要求4所述的风电机组传动链弹性单元，其特征在于：
所述轴B与球面螺母之间，在靠近轴B处设置有蝶形弹簧组，并在蝶形弹簧组与球面螺母之间设置有球面垫圈。
6.根据权利要求1所述的风电机组传动链的弹性单元，其特征在于：
所述螺柱沿弹性圆环的圆周方向均匀设置。
7.根据权利要求1所述的风电机组传动链，其特征在于：
所述轴A和轴B上设置有保证两轴对中的止口。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的风电机组传动链的弹性单元，其特征在于：
所述弹性圆环与轴A、轴B的端面粘接。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的风电机组传动链的弹性单元，其特征在于：
所述弹性圆环采用橡胶圆环。
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