CN104100464A - 一种风力发电机齿轮箱减振器及其减振保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机齿轮箱减振器及其减振保护方法，其中减振器包括主框架，主框架包括两侧的支撑柱、垫板、横梁；上叠层弹簧和下叠层弹簧；通过螺杆依次穿过横梁、两侧的支撑柱、垫板和发电机组主机架从而将主框架连接到发电机组主机架上，上叠层弹簧和下叠层弹簧均开有空腔，减振器还包括上缓冲垫和下缓冲垫，其分别设置在横梁和垫板上的相对面上且分别位于上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔内；齿轮箱扭力臂置于上叠层弹簧和下叠层弹簧之间且与上叠层弹簧和下叠层弹簧相接触。本发明减振效果好、使用寿命长；避免了因齿轮箱损坏而导致与齿轮箱相连的联轴器发生破坏，引发齿轮箱输出值、发电机输入轴损坏的问题发生。

Description

一种风力发电机齿轮箱减振器及其减振保护方法

技术领域

本发明涉及一种减振器及其减振保护方法，尤其涉及一种风力发电机齿轮箱减振器及其减振保护方法，本发明中的减振器一般应用于双馈式风力发电机的缓冲与减振，也可以适用于机车车辆、船舶、工程机械等设备的隔振系统。

背景技术

风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖外部能源；风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展迅速。随着国际风电市场大型化、离岸化的发展趋势，兆瓦级的大功率风力发电机组将成为主流。大多数风机为双馈式与半直驱式机组，其在运行过程中平稳性非常重要。随着低风速风场配套基础设施的不断完善，使得低风速大叶片风力发电机组的应用快速发展。国内各大整机厂商纷纷推出自己的新机型，在机组研制没有完全成熟的情况下，迅速大批量装机运行，使得风机在运行过程中遇到许多问题。由于低风速区的风特性研究不足，加上风机变桨系统存在缺陷，常常导致传动系统超载。齿轮箱减振器在传动系统中最为薄弱，一般最先发生破坏，从而影响机组的正常运行。

现有的齿轮箱减振器在异常情况下的使用寿命短，尤其是在疲劳载荷较大的情况下，常出现橡胶掉粉、开裂，甚至弹性体的隔板变形，刚度严重下降；此时齿轮箱的位移较大，当变形位移达到一定值时，将导致与齿轮箱输出轴相连的联轴器发生破坏，引发齿轮箱输出值、发电机输入轴损坏。

申请公布号为CN 101725482A，申请公布日为2010年6月9日的中国发明专利公开了一种风力发电机齿轮箱用阻尼复合型变刚度减振支撑，其主要是由一个上轭、一个下轭、四个中空立柱、上、下弹性体、上、下底座和连接部件组成；其中上轭、下轭和四根中空立柱为金属构件，通过连接部位组成减振支撑的组合式主体框架；主体框架上复合有粘弹性阻尼减振层，为减振支撑提供一定的阻尼减振能力；上、下弹性体分别与上、下底座组合到一起构成非线性刚度弹性部件后分别固定到上、下轭上；整个减振支撑通过相关部件连接并固定到风力发电机组主机机架上，齿轮箱转矩臂置于上下弹性体之间形成弹性隔离状态。

上述专利文献中的减振支撑是通过上、下弹性体来对齿轮箱进行减振支撑的，但是当上、下弹性体长期处于疲劳载荷较大、齿轮箱的位移较大的情况下，上、下弹性体还是会出现橡胶掉粉、开裂，甚至弹性体的隔板变形，刚度严重下降的问题，从而影响到减振支撑的使用寿命，进一步导致发生与齿轮箱输出轴相连的联轴器发生破坏，引发齿轮箱输出值、发电机输入轴损坏等问题。

综上，如何设计一种风力发电机齿轮箱减振器及其减振保护方法，使其在处于疲劳载荷较大、齿轮箱位移较大的情况下，能够避免出现自身橡胶掉粉、开裂，甚至弹性体的隔板变形，刚度严重下降的问题，减振效果好、使用寿命长，从而进一步避免当齿轮箱变形位移达到一定值时，导致与齿轮箱输出轴相连的联轴器发生破坏，引发齿轮箱输出值、发电机输入轴损坏是急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种风力发电机齿轮箱减振器及其减振保护方法，当其在处于疲劳载荷较大、齿轮箱位移较大的情况下，其能避免出现自身橡胶掉粉、开裂，甚至弹性体的隔板变形，刚度严重下降的问题，减振效果好、使用寿命长，从而进一步避免当齿轮箱变形位移达到一定值时，导致与齿轮箱输出轴相连的联轴器发生破坏，引发齿轮箱输出值、发电机输入轴损坏的问题发生。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种风力发电机齿轮箱减振器，包括主框架，所述主框架包括两侧的支撑柱、设置在所述两侧的支撑柱一端的垫板、设置在所述两侧的支撑柱另外一端的横梁；上叠层弹簧和下叠层弹簧，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上；通过螺杆依次穿过所述横梁、两侧的支撑柱、垫板和发电机组主机架从而将所述主框架连接到发电机组主机架上，所述上叠层弹簧和下叠层弹簧均开有空腔，所述风力发电机齿轮箱减振器还包括上缓冲垫和下缓冲垫，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上且分别位于所述上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔内；齿轮箱扭力臂置于所述上叠层弹簧和下叠层弹簧之间且与所述上叠层弹簧和下叠层弹簧相接触。

优选的，所述上叠层弹簧和下叠层弹簧均包括多层隔板和设置在所述多层隔板之间的多层弹簧橡胶体且最靠近所述齿轮箱扭力臂的一层隔板上还设置有一层弹簧橡胶体；所述隔板和弹簧橡胶体通过硫化形成一体。

优选的，所述上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔均为通孔状，所述上缓冲垫和下缓冲垫的一端分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，其另外一端分别与齿轮箱扭力臂留有间隙一。

优选的，所述上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔均为盲孔状，所述上缓冲垫和下缓冲垫的一端分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，其另外一端分别与上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔底部留有间隙二。

优选的，所述上缓冲垫和下缓冲垫均包括顶板、中空状的支撑体、设置在所述顶板与支撑体之间的缓冲垫橡胶体；所述顶板、中空状的支撑体和缓冲垫橡胶体硫化成一体且所述缓冲垫橡胶体的一端伸入到所述中空状的支撑体的中部空腔中。

优选的，所述风力发电机齿轮箱减振器还包括上传感器和下传感器，其分别设置在所述横梁和垫板上且位于所述上缓冲垫和下缓冲垫的支撑体的中部空腔内、控制器，所述控制器与上传感器、下传感器和发电机组电气控制相连；所述上传感器和下传感器均为接触式传感器或距离传感器，其一端分别与所述横梁和垫板相连接，其另外一端分别与所述上缓冲垫和下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体留有间隙三。

本发明还公开了一种使用如上所述的风力发电机齿轮箱减振器的减振保护方法，根据齿轮箱扭力臂传递的载荷与额定载荷之间的情况，通过所述风力发电机齿轮箱减振器将当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时的常规减振方式和当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时的紧急减振方式结合在一起对风力发电机齿轮箱减振器进行减振保护。

优选的，所述风力发电机齿轮箱减振器包括两侧的支撑柱、设置在所述两侧的支撑柱一端的垫板、设置在所述两侧的支撑柱另外一端的横梁、上叠层弹簧和下叠层弹簧，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，所述上叠层弹簧和下叠层弹簧均开有空腔，所述风力发电机齿轮箱减振器还包括上缓冲垫和下缓冲垫，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上且分别位于上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔内；齿轮箱扭力臂置于所述上叠层弹簧和下叠层弹簧之间且与所述上叠层弹簧和下叠层弹簧相接触；

所述上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔均为通孔状，所述上缓冲垫和下缓冲垫的一端分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，其另外一端分别与齿轮箱扭力臂留有间隙一；

所述紧急减振方式为变刚度组合限位减振保护方式，所述减振保护方法包括以下步骤：

a、常规减振保护方式：当风力发电机组正常工作时，即当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时，通过所述上叠层弹簧和下叠层弹簧对风力发电机齿轮箱进行常规减振保护；

b、变刚度组合限位减振保护方式：当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时，通过所述上缓冲垫或下缓冲垫的顶板与齿轮箱扭力臂相接触，使得所述上缓冲垫和上叠层弹簧或下缓冲垫和下叠层弹簧组成的减振系统的刚度快速增加，从而对风力发电机齿轮箱进行变刚度组合限位减振保护。

优选的，所述风力发电机齿轮箱减振器包括两侧的支撑柱、设置在所述两侧的支撑柱一端的垫板、设置在所述两侧的支撑柱另外一端的横梁、上叠层弹簧和下叠层弹簧，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，所述上叠层弹簧和下叠层弹簧均开有空腔，所述风力发电机齿轮箱减振器还包括上缓冲垫和下缓冲垫，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上且分别位于上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔内；齿轮箱扭力臂置于所述上叠层弹簧和下叠层弹簧之间且与所述上叠层弹簧和下叠层弹簧相接触；

所述上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔均为盲孔状，所述上缓冲垫和下缓冲垫的一端分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，其另外一端分别与上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔底部留有间隙二；

所述紧急减振方式为变刚度组合限位减振保护方式，所述减振保护方法包括以下步骤：

a、常规减振保护方式：当风力发电机组正常工作时，即当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时，通过所述上叠层弹簧和下叠层弹簧对风力发电机齿轮箱进行常规减振保护；

b、变刚度组合限位减振保护方式：当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时，通过所述上缓冲垫与上叠层弹簧的空腔底部或下缓冲垫的顶板与下叠层弹簧的空腔底部相接触，使得所述上缓冲垫与上叠层弹簧或下缓冲垫与下叠层弹簧组成的减振系统的刚度快速增加，从而对风力发电机齿轮箱进行变刚度组合限位减振保护。

优选的，所述风力发电机齿轮箱减振器还包括上传感器和下传感器，其分别设置在所述横梁和垫板上且位于所述上缓冲垫和下缓冲垫的支撑体的中部空腔内、控制器，所述控制器与上传感器、下传感器和发电机组电气控制相连；所述上传感器和下传感器均为接触式传感器或距离传感器，其一端分别与所述横梁和垫板相连接，其另外一端分别与所述上缓冲垫和下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体留有间隙；

所述紧急减振方式为变刚度组合限位减振保护方式和报警停机减振保护方式，所述减振保护方法还包括：

c、报警停机减振保护方式：当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷且当所述齿轮箱扭力臂传递的载荷进一步增加，使得所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体与上传感器或下传感器相接触或当所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体与上传感器或下传感器之间的距离减少到一定值时，所述上传感器或下传感器发出电信号给控制器，所述控制器发出风机报警，从而对风力发电机齿轮箱进行报警停机减振保护。

本发明的有益效果在于：本发明通过结构设计，增加了缓冲垫和传感器，在减振过程中，将常规减振方式和紧急减振方式结合在一起对风力发电机齿轮箱减振器进行减振保护，其中紧急减振方式为当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时，利用缓冲垫和叠层弹簧的组合结构对齿轮箱进行变刚度组合限位减振保护；当齿轮箱扭力臂传递的载荷进一步增加到极限时，利用缓冲垫中的缓冲垫橡胶体与传感器相配合，实现报警停机减振保护；这样，其既避免了减振器的叠层弹簧出现自身橡胶掉粉、开裂，甚至弹性体的隔板变形，刚度严重下降的问题，又使得减振效果好、使用寿命增加；另外，还避免了因齿轮箱变形损坏而导致的与齿轮箱输出轴相连的联轴器发生破坏，引发齿轮箱输出值、发电机输入轴损坏的问题发生，可以更好的保护风力发电机组。

附图说明

图1为本发明中的风力发电机齿轮箱减振器的主视安装结构示意图；

图2为本发明实施例1中的风力发电机齿轮箱减振器的侧视结构示意图；

图3为本发明实施例1中的下叠层弹簧的轴向剖视结构示意图；

图4为本发明实施例1中的下缓冲垫的轴向剖视结构示意图；

图5为本发明实施例1中的下缓冲垫处的局部结构示意图；

图6为本发明实施例1中风力发电机齿轮箱减振器进行变刚度组合限位减振时的下缓冲垫处局部结构示意图；

图7为本发明实施例2中的下缓冲垫处的局部结构示意图；

图8为本发明实施例3中的下缓冲垫处的局部结构示意图；

图9为本发明实施例4中的下缓冲垫处的局部结构示意图；

图10为本发明实施例5中的风力发电机齿轮箱减振器的侧视结构示意图；

图11为本发明实施例5中的下缓冲垫处的局部结构示意图；

图12为图11中的A部放大结构示意图；

图13为本发明实施例5中风力发电机齿轮箱减振器进行变刚度组合限位减振时的下缓冲垫处局部结构示意图；

图14为本发明实施例5中风力发电机齿轮箱减振器进行报警停机减振时的下缓冲垫处局部结构示意图；

图15为图14中的B部放大结构示意图；

图中：1. 风力发电机齿轮箱减振器，2. 风力发电机齿轮箱，3. 扭力臂，4. 螺杆，5. 发电机组主机架，6. 支撑柱，7. 垫板，8. 横梁，9. 上叠层弹簧，10. 下叠层弹簧，11. 空腔，12. 上缓冲垫，13. 下缓冲垫，14. 隔板，15. 弹簧橡胶体，16. 间隙一，17. 顶板，18. 支撑体，19. 缓冲垫橡胶体，20. 间隙二，21. 上传感器，22. 下传感器，23. 间隙三。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。

如图1所示，本发明中的风力发电机齿轮箱减振器1共设置有两个，其分别设置在风力发电机齿轮箱2两侧的扭力臂3上。安装时，将风力发电机齿轮箱两侧的扭力臂3置于风力发电机齿轮箱减振器1内，并与风力发电机齿轮箱减振器1连接，再通过螺杆4将风力发电机齿轮箱减振器1连接到发电机组主机架5上。

   实施例1：如图2所示，一种风力发电机齿轮箱减振器1，包括主框架，所述主框架包括两侧的支撑柱6、设置在所述两侧的支撑柱6一端的垫板7、设置在所述两侧的支撑柱6另外一端的横梁8；上叠层弹簧9和下叠层弹簧10，其分别设置在所述横梁8和垫板7上的相对面上；通过螺杆4依次穿过所述横梁8、两侧的支撑柱6、垫板7和发电机组主机架5从而将所述主框架连接到发电机组主机架5上，所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10均开有空腔11，所述风力发电机齿轮箱减振器1还包括上缓冲垫12和下缓冲垫13，其分别设置在所述横梁8和垫板7上的相对面上且分别位于所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10的空腔11内；齿轮箱扭力臂3置于所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10之间且与所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10相接触。所述支撑柱6、垫板7和横梁8通过连接件如螺丝等组成“回”型结构主框架，所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10通过螺钉与垫片分别连接到横梁8和垫板7上，安装时将所述齿轮箱扭力臂3置于上、下叠层弹簧之间，使上叠层弹簧9和下叠层弹簧10产生一定的预压缩量。通过螺杆4穿过“回”型结构主框架将风力发电机齿轮箱减振器1连接在风力发电机组主机架5上，从而将风力发电机齿轮箱2和风力发电机组主机架8柔性连接起来。

如图3所示，所述上叠层弹簧和下叠层弹簧起到减振支撑作用，其均包括多层隔板14和设置在所述多层隔板14之间的多层弹簧橡胶体15且最靠近所述齿轮箱扭力臂的一层隔板14上还设置有一层弹簧橡胶体15；所述隔板14和弹簧橡胶体15通过硫化形成一体。当安装完成后，齿轮箱扭力臂3分别与所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10的最上层的弹簧橡胶体15相接触，优选的还可以在最上层的弹性橡胶体15设置有孔洞，这样叠层弹簧在预压缩之后与齿轮箱扭力臂产生较大的摩擦力，防止叠层弹簧与齿轮箱扭力臂之间发生相对滑动。所述隔板14为环形钢板，也可以设置为实心的平板。在所述隔板14上可以设置不同数量的孔洞或凹槽等结构，从而为弹簧橡胶体提供较大的变形空间，进一步提高弹性部件的刚度非线性特征。所述弹簧橡胶体和隔板的层数可根据实际的工况来设置。

如图2至图6所示，所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10的空腔11均为通孔状，所述上缓冲垫12和下缓冲垫13的一端分别设置在所述横梁8和垫板7上的相对面上，其另外一端分别与齿轮箱扭力臂留有间隙一16。

如图4和图5所示，所述上缓冲垫12和下缓冲垫13均包括顶板17、中空状的支撑体18、设置在所述顶板17与支撑体18之间的缓冲垫橡胶体19；所述顶板17、中空状的支撑体18和缓冲垫橡胶体19硫化成一体且所述缓冲垫橡胶体19的一端伸入到所述中空状的支撑体18的中部空腔中。在本实施例中，所述顶板17和支撑体18均为圆柱状。安装时，用螺丝将上缓冲垫和下缓冲垫的支撑体分别固定到横梁和垫板上从而将上缓冲垫和下缓冲垫分别固定连接到横梁和垫板上。安装完成后，所述上缓冲垫12和下缓冲垫13的顶板17均与齿轮箱扭力臂留有一定的间隙一16，间隙一16的大小可根据实际的工况来设计。

风力发电机组工作时，风力发电机齿轮箱扭力臂向减振器传递扭转载荷，因此交叉方向上的叠层弹簧承载。如图5和图6所示，当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时，所述上缓冲垫和下缓冲垫的顶板17均不与齿轮箱扭力臂3相接触，此时的减振体为上叠层弹簧9或下叠层弹簧10，通过上叠层弹簧9或下叠层弹簧10吸收齿轮箱扭力臂3传递的载荷、振动与冲击，起减振缓冲作用。当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时，所述上缓冲垫或下缓冲垫的顶板17与齿轮箱扭力臂3相接触，即所述间隙一16为零，此时的减振体为上叠层弹簧9和上缓冲垫12或下叠层弹簧10和下缓冲垫13组成的组合减振结构，上缓冲垫12或下缓冲垫13被压缩，组合减振结构的刚度快速增加，从而通过上述方式实现产品变刚度，并起着很好的限位保护作用，避免出现上叠层弹簧或下叠层弹簧出现自身橡胶掉粉、开裂，甚至隔板变形，刚度严重下降的问题，提高了减振效果，延长了风力发电机齿轮箱减振器的整体使用寿命。另外，当上叠层弹簧或下叠层弹簧在工作载荷作用下发生破坏时，上缓冲垫或下缓冲垫也还可以起到减振的作用，从这方面来说，也延长了风力发电机齿轮箱减振器的整体使用寿命。

如图5和图6所示，本发明还提供一种使用如上所述的风力发电机齿轮箱减振器的减振保护方法，其是根据齿轮箱扭力臂传递的载荷与额定载荷之间的情况，通过所述风力发电机齿轮箱减振器将当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时的常规减振方式和当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时的紧急减振方式结合在一起对风力发电机齿轮箱减振器进行减振保护。

所述紧急减振方式为变刚度组合限位减振保护方式，所述减振保护方法包括以下步骤：

a、常规减振保护方式：当风力发电机组正常工作时，即当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时，通过所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10对风力发电机齿轮箱进行常规减振保护，此时，所述上缓冲垫和下缓冲垫的顶板17均不与齿轮箱扭力臂相接触；

b、变刚度组合限位减振保护方式：当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时，通过所述上缓冲垫或下缓冲垫的顶板17与齿轮箱扭力臂3相接触，使得所述上缓冲垫12和上叠层弹簧9或下缓冲垫13和下叠层弹簧10组成的减振系统的刚度快速增加，从而对风力发电机齿轮箱进行变刚度组合限位减振保护。

实施例2：如图7所示，与实施例1相比，本实施例中的风力发电机齿轮箱减振器的不同之处在于：所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10的空腔11均为盲孔状，所述上缓冲垫12和下缓冲垫13的一端通过螺丝分别设置在所述横梁8和垫板7上的相对面上，其另外一端分别与上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔11底部留有间隙二20，此处间隙二20也可以根据实际工况来设计。这样设置，叠层弹簧的刚度较大，可适用于额定载荷较大的机组或工况。

当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时，上缓冲垫的顶板17与上叠层弹簧的空腔11底部之间或下缓冲垫的顶板17与下叠层弹簧的空腔11底部之间不接触，此时是利用上叠层弹簧或下叠层弹簧吸收齿轮箱扭力臂传递的载荷、振动与冲击，起减振缓冲作用；当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时，上缓冲垫的顶板17与上叠层弹簧的空腔11底部之间或下缓冲垫的顶板17与下叠层弹簧的空腔11底部之间接触，即所述间隙二20为零，形成组合减振结构，组合减振结构的刚度迅速增加，从而通过上述方式实现产品变刚度，并起着很好的限位保护作用。

本发明还公开一种使用如上所述的风力发电机齿轮箱减振器的减振保护方法，其是根据齿轮箱扭力臂传递的载荷与额定载荷之间的情况，通过所述风力发电机齿轮箱减振器将当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时的常规减振方式和当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时的紧急减振方式结合在一起对风力发电机齿轮箱减振器进行减振保护。

所述紧急减振方式为变刚度组合限位减振保护方式，所述减振保护方法包括以下步骤：

a、常规减振保护方式：当风力发电机组正常工作时，即当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时，通过所述上叠层弹簧和下叠层弹簧对风力发电机齿轮箱进行常规减振保护；

b、变刚度组合限位减振保护方式：当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时，通过所述上缓冲垫或下缓冲垫的顶板17与齿轮箱扭力臂3相接触，使得所述上缓冲垫12和上叠层弹簧9或下缓冲垫13和下叠层弹簧10组成的减振系统的刚度快速增加，从而对风力发电机齿轮箱进行变刚度组合限位减振保护。

实施例3：如图8所示，本实施例中的风力发电机齿轮箱减振器和实施例2相比，不同之处在于：所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10均为锥形状，所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10中的隔板14均为锥形隔套。这种结构可使减振器在有较大垂向刚度的同时，还可以获得较大的横向刚度，提供减振器的横向稳定性。

实施例4：如图9所示，本实施例中的风力发电机齿轮箱减振器和实施例1相比，不同之处在于：所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10均为锥形状，所述上叠层弹簧9和下叠层弹簧10中的隔板14均为锥形隔套。这种结构可使减振器在有较大垂向刚度的同时，还可以获得较大的横向刚度，提供减振器的横向稳定性。

实施例5：如图10至图12所示，本实施例中的风力发电机齿轮箱减振器和实施例1相比，不同之处在于：所述风力发电机齿轮箱减振器还包括上传感器21和下传感器22，其分别设置在所述横梁8和垫板7上且位于所述上缓冲垫12和下缓冲垫13的支撑体18的中部空腔内、控制器（图中未示出），所述控制器与上传感器21、下传感器22和发电机组电气控制相连；所述上传感器21和下传感器22均为接触式传感器，所述上传感器21和下传感器22的一端分别穿过所述横梁8和垫板7且连接在所述横梁8和垫板7上，其另外一端分别插入上缓冲垫和下缓冲垫的支撑体18的中部空腔内且与所述上缓冲垫和下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体19留有间隙三23，间隙三23可根据实际工况来设计。所述上缓冲垫和下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体19的端面均为内凹面，所述上传感器21和下传感器22的另外一端分别与所述上缓冲垫和下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体19的内凹端面留有间隙三23。所述间隙三23为所述上缓冲垫和下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体19的内凹端面中最低处与传感器之间的距离。

如图13至图15所示，工作时，当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷且当所述齿轮箱扭力臂传递的载荷进一步增加，缓冲垫变形进一步增加，所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体19的内凹端面会逐渐鼓出变形，使得所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体19的内凹端面和上传感器21或下传感器22之间的距离缩小，当载荷再进一步增加时，所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体19的逐渐鼓出的端面与上传感器21或下传感器22相接触，即所述上传感器21或下传感器22的另外一端分别与所述上缓冲垫和下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体19之间的间隙三23为零，此时，上传感器21或下传感器22向控制器发出电信号，控制器控制风机报警；如果在一定时间内，报警次数达到一定值时，即当所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体的逐渐鼓出的端面与上传感器或下传感器相接触的次数达到一定值时，控制器控制发电机组停机，从而对风力发电机齿轮箱进行报警停机减振保护，保护风力发电机组中的其他大型零部件；也可以是当风机报警信号持续一定的时间后，即当所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体的逐渐鼓出的端面与上传感器或下传感器相接触持续一定的时间后，控制器控制发电机组停机；还可以是当风机第一次报警时，即当所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体的逐渐鼓出的端面与上传感器或下传感器第一次相接触时，控制器控制发电机组停机。这样设置是由于风力发电机组一般安装在人烟稀少的高海拔山区，当齿轮箱减振器出现疲劳载荷较大或齿轮箱的位移较大的情况时，往往不能及时发现，当发现时，齿轮箱减振器损坏时已经非常严重，造成的损失大，这样增加了自动报警的功能，可以实时监控减振器的工作状态，当疲劳载荷较大或齿轮箱的位移较大达到极限时，可以及时的自动控制发电机组停机，从而保护风机中的其他设备。

所述上传感器21和下传感器22也可以设置为距离传感器，当载荷再进一步增加时，所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体19的逐渐鼓出的端面与上传感器21或下传感器22的之间的距离会逐渐减小，当减小到一定值时，此时，上传感器21或下传感器22向控制器发出电信号，控制器控制风机报警。

本发明还公开一种使用如上所述的风力发电机齿轮箱减振器的减振保护方法，其是根据齿轮箱扭力臂传递的载荷与额定载荷之间的情况，通过所述风力发电机齿轮箱减振器将当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时的常规减振方式和当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时的紧急减振方式结合在一起对风力发电机齿轮箱减振器进行减振保护。

所述紧急减振方式为变刚度组合限位减振保护方式和报警停机减振保护方式，所述减振保护方法和实施例1中的减振保护方法相比，不同之处在于：本实施例中的减振保护方法还包括：

c、报警停机减振保护方式：当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷且当所述齿轮箱扭力臂传递的载荷进一步增加，使得所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体19与上传感器21或下传感器22相接触或当所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体与上传感器或下传感器之间的距离减小到一定值时，所述上传感器或下传感器发出电信号给控制器，所述控制器发出风机报警，从而对风力发电机齿轮箱进行报警停机减振保护。

另外，需要说明的是，在实施例2、实施例3和实施例4中的风力发电机齿轮箱减振器的横梁和垫板上也可以增加上传感器和下传感器，使得上传感器和下传感器的一端分别位于实施例2、实施例3和实施例4中的风力发电机齿轮箱减振器的上缓冲垫和下缓冲垫的中部空腔内且与所述上缓冲垫和下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体留有间隙，从而实现自动报警停机减振保护的作用。

综上所述，本发明通过结构设计，增加了缓冲垫和传感器，在减振过程中，将常规减振方式和紧急减振方式结合在一起对风力发电机齿轮箱减振器进行减振保护，其中紧急减振方式为当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时，利用缓冲垫和叠层弹簧的组合结构对齿轮箱进行变刚度组合限位减振保护；当齿轮箱扭力臂传递的载荷进一步增加到极限时，利用缓冲垫中的缓冲垫橡胶体与传感器相配合，实现报警停机减振保护；这样，其既避免了减振器的叠层弹簧出现自身橡胶掉粉、开裂，甚至弹性体的隔板变形，刚度严重下降的问题，又使得减振效果好、使用寿命增加；另外，还避免了因齿轮箱变形损坏而导致的与齿轮箱输出轴相连的联轴器发生破坏，引发齿轮箱输出值、发电机输入轴损坏的问题发生，可以更好的保护风力发电机组。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围。本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种风力发电机齿轮箱减振器，包括主框架，所述主框架包括两侧的支撑柱、设置在所述两侧的支撑柱一端的垫板、设置在所述两侧的支撑柱另外一端的横梁；上叠层弹簧和下叠层弹簧，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上；通过螺杆依次穿过所述横梁、两侧的支撑柱、垫板和发电机组主机架从而将所述主框架连接到发电机组主机架上，其特征在于：所述上叠层弹簧和下叠层弹簧均开有空腔，所述风力发电机齿轮箱减振器还包括上缓冲垫和下缓冲垫，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上且分别位于所述上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔内；齿轮箱扭力臂置于所述上叠层弹簧和下叠层弹簧之间且与所述上叠层弹簧和下叠层弹簧相接触。

2.根据权利要求1所述的风力发电机齿轮箱减振器，其特征在于：所述上叠层弹簧和下叠层弹簧均包括多层隔板和设置在所述多层隔板之间的多层弹簧橡胶体且最靠近所述齿轮箱扭力臂的一层隔板上还设置有一层弹簧橡胶体；所述隔板和弹簧橡胶体通过硫化形成一体。

3.根据权利要求2所述的风力发电机齿轮箱减振器，其特征在于：

所述上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔均为通孔状，所述上缓冲垫和下缓冲垫的一端分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，其另外一端分别与齿轮箱扭力臂留有间隙一。

4.根据权利要求2所述的风力发电机齿轮箱减振器，其特征在于：所述上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔均为盲孔状，所述上缓冲垫和下缓冲垫的一端分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，其另外一端分别与上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔底部留有间隙二。

5.根据权利要求1至4中任意一项权利要求所述的风力发电机齿轮箱减振器，其特征在于：所述上缓冲垫和下缓冲垫均包括顶板、中空状的支撑体、设置在所述顶板与支撑体之间的缓冲垫橡胶体；所述顶板、中空状的支撑体和缓冲垫橡胶体硫化成一体且所述缓冲垫橡胶体的一端伸入到所述中空状的支撑体的中部空腔中。

6.根据权利要求5所述的风力发电机齿轮箱减振器，其特征在于：所述风力发电机齿轮箱减振器还包括上传感器和下传感器，其分别设置在所述横梁和垫板上且位于所述上缓冲垫和下缓冲垫的支撑体的中部空腔内、控制器，所述控制器与上传感器、下传感器和发电机组电气控制相连；所述上传感器和下传感器均为接触式传感器或距离传感器，其一端分别与所述横梁和垫板相连接，其另外一端分别与所述上缓冲垫和下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体留有间隙三。

7.一种使用根据权利要求1至6中任意一项权利要求所述的风力发电机齿轮箱减振器的减振保护方法，其特征在于：根据齿轮箱扭力臂传递的载荷与额定载荷之间的情况，通过所述风力发电机齿轮箱减振器将当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时的常规减振方式和当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时的紧急减振方式结合在一起对风力发电机齿轮箱减振器进行减振保护。

8.根据权利要求7所述的减振保护方法，其特征在于：所述风力发电机齿轮箱减振器包括两侧的支撑柱、设置在所述两侧的支撑柱一端的垫板、设置在所述两侧的支撑柱另外一端的横梁、上叠层弹簧和下叠层弹簧，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，所述上叠层弹簧和下叠层弹簧均开有空腔，所述风力发电机齿轮箱减振器还包括上缓冲垫和下缓冲垫，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上且分别位于上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔内；齿轮箱扭力臂置于所述上叠层弹簧和下叠层弹簧之间且与所述上叠层弹簧和下叠层弹簧相接触；

所述上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔均为通孔状，所述上缓冲垫和下缓冲垫的一端分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，其另外一端分别与齿轮箱扭力臂留有间隙一；

所述紧急减振方式为变刚度组合限位减振保护方式，所述减振保护方法包括以下步骤：

a、常规减振保护方式：当风力发电机组正常工作时，即当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时，通过所述上叠层弹簧和下叠层弹簧对风力发电机齿轮箱进行常规减振保护；

b、变刚度组合限位减振保护方式：当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时，通过所述上缓冲垫或下缓冲垫的顶板与齿轮箱扭力臂相接触，使得所述上缓冲垫和上叠层弹簧或下缓冲垫和下叠层弹簧组成的减振系统的刚度快速增加，从而对风力发电机齿轮箱进行变刚度组合限位减振保护。

9.根据权利要求7所述的减振保护方法，其特征在于：所述风力发电机齿轮箱减振器包括两侧的支撑柱、设置在所述两侧的支撑柱一端的垫板、设置在所述两侧的支撑柱另外一端的横梁、上叠层弹簧和下叠层弹簧，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，所述上叠层弹簧和下叠层弹簧均开有空腔，所述风力发电机齿轮箱减振器还包括上缓冲垫和下缓冲垫，其分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上且分别位于上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔内；齿轮箱扭力臂置于所述上叠层弹簧和下叠层弹簧之间且与所述上叠层弹簧和下叠层弹簧相接触；

所述上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔均为盲孔状，所述上缓冲垫和下缓冲垫的一端分别设置在所述横梁和垫板上的相对面上，其另外一端分别与上叠层弹簧和下叠层弹簧的空腔底部留有间隙二；

所述紧急减振方式为变刚度组合限位减振保护方式，所述减振保护方法包括以下步骤：

a、常规减振保护方式：当风力发电机组正常工作时，即当齿轮箱扭力臂传递的载荷≤额定载荷时，通过所述上叠层弹簧和下叠层弹簧对风力发电机齿轮箱进行常规减振保护；

b、变刚度组合限位减振保护方式：当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷时，通过所述上缓冲垫与上叠层弹簧的空腔底部或下缓冲垫的顶板与下叠层弹簧的空腔底部相接触，使得所述上缓冲垫与上叠层弹簧或下缓冲垫与下叠层弹簧组成的减振系统的刚度快速增加，从而对风力发电机齿轮箱进行变刚度组合限位减振保护。

10.根据权利要求8或9所述的减振保护方法，其特征在于：所述风力发电机齿轮箱减振器还包括上传感器和下传感器，其分别设置在所述横梁和垫板上且位于所述上缓冲垫和下缓冲垫的支撑体的中部空腔内、控制器，所述控制器与上传感器、下传感器和发电机组电气控制相连；所述上传感器和下传感器均为接触式传感器或距离传感器，其一端分别与所述横梁和垫板相连接，其另外一端分别与所述上缓冲垫和下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体留有间隙；

所述紧急减振方式为变刚度组合限位减振保护方式和报警停机减振保护方式，所述减振保护方法还包括：

c、报警停机减振保护方式：当齿轮箱扭力臂传递的载荷＞额定载荷且当所述齿轮箱扭力臂传递的载荷进一步增加，使得所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体与上传感器或下传感器相接触或当所述上缓冲垫或下缓冲垫支撑体的中部空腔内的缓冲垫橡胶体与上传感器或下传感器之间的距离减少到一定值时，所述上传感器或下传感器发出电信号给控制器，所述控制器发出风机报警，从而对风力发电机齿轮箱进行报警停机减振保护。