CN104847599B - 垂直轴风电增速传动装置 - Google Patents

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Abstract

垂直轴风电增速传动装置，包括底座一、大齿圈、开式小齿轮、箱体、增速机、发电机、安全联轴器、垫片组、齿式联轴器、平台和底座二，底座一安装在基础上，箱体安装在底座一上，开式小齿轮安装在箱体上，平台位于底座一上方，底座二安装在平台上，增速机安装在底座二上，增速机输入轴与开式小齿轮轴通过齿式联轴器连接，安全联轴器安装在开式小齿轮轴与齿式联轴器之间。有益效果是：缩短啮合力作用线距离地面高度，减少倾翻力矩；增速机受力状态更合理，延长增速机的使用寿命，减小了底座一基础受力；齿式联轴器连接方便检修，还可对小齿轮轴头的径向偏移进行补偿；安全联轴器独立安装在小齿轮与增速机之间，使其不会直接受到小齿轮啮合力的影响。

Description

垂直轴风电增速传动装置
技术领域
本发明涉及风电增速传动装置，特别涉及垂直轴风电增速传动装置。
背景技术
垂直轴风力发电是将风能转化成电能的装置，其工作原理是利用风能通过风帆带动主轴转动，主轴上的大齿圈又带动多个小齿轮转动，小齿轮通过增速机增速，将转速提高到满足发电机要求的转速，最后由发电机输出电能。增速传动装置是垂直轴风力发电的核心设备，其作用是将主轴的转速提高至满足发电机要求的转速，现有技术的增速传动装置通常由大齿圈、小齿轮轴装配、增速机等部分组成，大齿圈与小齿轮安装在增速机上方，小齿轮直接安装在增速机的输入轴上，增速机与小齿轮是一体式的，安全联轴器安装在小齿轮的内部。现有技术存在以下不足：
1.开式齿轮副啮合力作用线距离地面较远。增速装置的大齿圈与小齿轮安装在增速机上方，啮合力作用线距离地面较远，导致啮合力对地面产生的倾翻力矩很大，基础无法承受。
2.增速机受力情况复杂。增速机最佳的受力状态为只承受传动扭矩，而不承受其他力与力矩。已有的增速传动装置中，增速机与小齿轮是一体式的，此时增速机不仅仅要承受传动扭矩，还受到小齿轮传递过来的其他力与变形的影响。
3.开式齿轮副啮合精度调整不便且易受到增速机的影响。现有的技术方案是将小齿轮直接安装在增速机的输入轴上，这种方式存在两个问题：一是在调整大齿圈与小齿轮啮合精度时非常不便，需调整增速机的整个箱体，二是小齿轮容易受到增速机传动时力与变形的影响。
4.安全联轴器安装在小齿轮的内部，容易受到开式齿轮副啮合力的影响。
因此开发一种能解决上述现有技术不足的垂直轴风电增速传动装置是本领域急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是开发一种垂直轴风电增速传动装置，使之能降低设备基础受力，保障开式齿轮副的啮合精度，使设备结构紧凑，安装及检修更方便。
本发明的技术方案是：垂直轴风电增速传动装置，包括底座一、大齿圈、开式小齿轮、箱体、增速机、发电机和安全联轴器，底座一安装在基础上，其特征在于：所述垂直轴风电增速传动装置还包括垫片组、齿式联轴器、平台和底座二，所述开式小齿轮通过箱体安装在底座一上，所述垫片组安装在箱体与底座一之间，通过改变垫片组厚度来调整小齿轮轴线的角度和位置，保证开式齿轮副啮合精度；所述平台位于底座一上方，通过立柱将平台支撑在地基上，所述底座二安装在平台上，所述增速机安装在底座二上，增速机输入轴与开式小齿轮轴相对应，增速机输入轴与开式小齿轮轴之间通过齿式联轴器连接，安全联轴器安装在开式小齿轮轴与齿式联轴器之间。
本发明所述垂直轴风电增速传动装置，其特征在于：所述底座一上设有预应力装置，预应力装置包括预应力拉杆、垫圈和锁紧锁紧螺母，预应力拉杆为圆柱形杆，圆柱形杆的两端设有螺纹，所述相邻的两底座一之间的连接部位设有上下贯通的圆孔，预应力拉杆置于相邻两底座一连接部位的圆孔内，预应力拉杆两端伸出相邻两底座一连接部位的上下面，两个锁紧螺母分别在预应力拉杆两端旋紧，在锁紧螺母的作用下预应力拉杆伸长变形，将相邻两底座一连接并产生相应的预应力，垫圈安装在锁紧螺母和底座一连接部位之间。
本发明的工作原理为：大齿圈带动开式小齿轮转动，小齿轮通过齿式联轴器将转速传递给增速机，增速机经过增速，将满足要求的转速输出至发电机；当增速传动装置发生超载时，安全联轴器可断开小齿轮与增速机之间的连接，从而保护设备不受损坏。
小齿轮安装在增速机的下方，该布置形式使小齿轮啮合力作用线距离地面更近，可有效减小设备倾翻力矩。
增速机通过底座二安装在整体式的二层平台上。将增速机与开式小齿轮独立开来，保证了增速机处在最佳受力状态，不会受到小齿轮力与变形的影响。增速机和发电机安放在二层平台上，其重量通过平台支腿传递到立柱上，减小了底座一下方基础的所受的重力。
开式小齿轮与增速机之间采用齿式联轴器连接。齿式联轴器具有检修方便的优点，当需要检修时，先将齿式联轴器连接螺栓松开，将齿套向上提升一段距离，此时可通过平移将小齿轮拆下检修，而不需拆卸增速机；齿式联轴器在轴线角度上有一定补偿量，可对小齿轮轴头径向偏移进行补偿。
开式小齿轮通过箱体和底座一独立地安装在基础上，在箱体和底座一之间设置有垫片组，可通过改变垫片组厚度来调整小齿轮轴线的角度和位置，从而保证开式齿轮副啮合精度；开式小齿轮与增速机相互独立，不会受到彼此力与变形的影响。
安全联轴器安装在小齿轮与增速机之间，当发生设备超载时，安全联轴器可断开小齿轮与增速机之间的传动，从而保护设备不受损坏。安全联轴器独立在小齿轮之外，不会直接受到小齿轮啮合力的影响。
增速传动装置安装有预应力装置，预应力装置将底座一连接起来，利用预应力产生的力矩抵消一部分倾翻力矩，从而减小基础承受的力矩。
本发明的有益效果是：
1.小齿轮安装在增速机下方，可使啮合力作用线距离地面高度缩短一米以上，减少倾翻力矩至少40％。
2.增速机安装在整体式的二层平台上，使增速机工作在理想受力状态下，延长增速机的使用寿命，同时保障整个系统运行更加安全可靠。增速机和发电机安放在二层平台，其重量通过平台支腿传递到立柱上，减小了底座一下方基础所受的重力。
3.小齿轮与增速机之间采用齿式联轴器进行连接，一方面使检修时设备拆装更加方便，另一方面可对小齿轮轴头的径向偏移进行补偿，有效地改善了增速机输入轴的受力状态。
4.小齿轮能够独立地安装与调整，不仅保障了开式齿轮副的啮合精度，而且大大减小了调整时的工作量。
5.安全联轴器独立安装在小齿轮与增速机之间，不会直接受到小齿轮啮合力的影响。
6.通过安装预应力装置，可至少减小基础所受力矩30％。
附图说明
图1是本发明的垂直轴风电增速传动装置结构主剖视图。
图2是本发明的垂直轴风电增速传动装置结构侧剖视图。
图3是本发明的垂直轴风电增速传动装置俯视图。
图4是现有技术的垂直轴风电增速传动装置结构示意图。
图中：1、底座一；2、大齿圈；3、开式小齿轮；4、箱体；5、垫片组；6、齿式联轴器；7、增速机；8、平台；9、发电机；10、预应力装置；11、安全联轴器；12、底座二；13、现有技术的增速传动装置的大齿圈；14、现有技术的增速传动装置的开式小齿轮；15、现有技术的增速传动装置的联轴器；16、现有技术的增速传动装置的制动器；17、现有技术的增速传动装置的发电机；18、现有技术的增速传动装置安全联轴器；19、现有技术的增速传动装置的增速机。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例是50MW垂直轴风力发电机的增速装置。如附图1-3所示。由8个垂直轴风电增速传动装置组成。每个垂直轴风电增速传动装置，包括底座一1、大齿圈2、开式小齿轮3、箱体4、增速机7、发电机9、安全联轴器11、垫片组5、齿式联轴器6、平台8和底座二12，底座一1安装在基础上，底座一1上设有预应力装置10，预应力装置10包括预应力拉杆、垫圈和锁紧螺母，预应力拉杆为圆柱形杆，杆的两头带有螺纹，相邻的两底座一1之间的连接部位设有上下贯通的圆孔，预应力拉杆置于相邻两底座一1连接部位的圆孔内，预应力拉杆两端伸出相邻两底座一1连接部位的上下面，两个锁紧螺母分别在预应力拉杆两端旋紧，在锁紧螺母的作用下预应力拉杆伸长变形，从而连接相邻两底座一1并施加一定的预应力，垫圈安装在锁紧螺母和底座一1连接部位之间。开式小齿轮3通过箱体4安装在底座一1上，垫片组5安装在箱体4与底座一1之间，通过改变垫片组厚度来调整小齿轮轴线的角度和位置，保证开式齿轮副啮合精度；平台8位于底座一1上方，通过立柱将平台8支撑在地基上，底座二12安装在平台8上，增速机7安装在底座二12上，增速机7输入轴与开式小齿轮3轴相对应，增速机7输入轴与开式小齿轮3轴之间通过齿式联轴器6连接，安全联轴器11安装在开式小齿轮3轴与齿式联轴器6之间。

Claims (2)

1.垂直轴风电增速传动装置，包括底座一(1)、大齿圈(2)、开式小齿轮(3)、箱体(4)、增速机(7)、发电机(9)和安全联轴器(11)，底座一(1)安装在基础上，其特征在于：所述垂直轴风电增速传动装置还包括垫片组(5)、齿式联轴器(6)、平台(8)和底座二(12)，所述开式小齿轮(3)通过箱体(4)安装在底座一(1)上，所述垫片组(5)安装在箱体(4)与底座一(1)之间，通过改变垫片组厚度来调整小齿轮轴线的角度和位置，保证开式齿轮副啮合精度；所述平台(8)位于底座一(1)上方，通过立柱将平台(8)支撑在地基上，所述底座二(12)安装在平台(8)上，所述增速机(7)安装在底座二(12)上，增速机(7)输入轴与开式小齿轮(3)轴相对应，增速机(7)输入轴与开式小齿轮(3)轴之间通过齿式联轴器(6)连接，安全联轴器(11)安装在开式小齿轮(3)轴与齿式联轴器(6)之间。
2.根据权利要求1所述垂直轴风电增速传动装置，其特征在于：所述底座一(1)上设有预应力装置(10)，预应力装置(10)包括预应力拉杆、垫圈和锁紧螺母，预应力拉杆为圆柱形杆，圆柱形杆的两端设有螺纹；安装在基础上相邻的两底座一(1)之间的连接部位设有上下贯通的圆孔，预应力拉杆置于相邻两底座一(1)连接部位的圆孔内，预应力拉杆两端伸出相邻两底座一(1)连接部位的上下面，两个锁紧螺母分别在预应力拉杆两端旋紧，在锁紧螺母的作用下预应力拉杆伸长变形，将相邻两底座一(1)连接并产生相应的预应力，垫圈安装在锁紧螺母和底座一(1)连接部位之间。
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