CN105905813A - 一种风力发电机用叶吊具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机用叶吊具，包括主横梁、卷扬机、发电机、接地电缆、偏摆机构、支架组件和挂带机械手，主横梁的四个角上设有起重吊耳，卷扬机为两个，分别设于主横梁的两端，卷扬机与地面缆风绳连接；发电机分别与卷扬机、偏摆机构和支架组件电路连接；偏摆机构为两个，分别设于主横梁的两端端部；支架组件吊装于主横梁的两端，支架组件与偏摆机构铰接连接；所述挂带机械手设于支架组件上。本发明所述风叶吊具具有起吊风叶、风叶空中姿态调整、自动脱吊带、自动挂吊带的功能；通过更换风叶夹具可以适用于多种规格的风叶，应用范围广。

Description

一种风力发电机用叶吊具

技术领域

本发明涉及一种风力发电机用叶吊具，尤其涉及一种适用于大型风电机组风叶吊装使用的吊具，属于风叶吊具技术领域。

背景技术

风叶的起吊主要有两种方式，一种是适用于小型风电机组风叶吊装的整体式起吊，一种是适用于大型风电机组风叶吊装的分体式逐步起吊。

由于风电机组安装地点多位于风力资源丰富的陆地或海洋地区，对于较为大型的风叶多用于海上，起吊或是拆卸风叶都极为不便。随着风电机组的逐步增加，装机容量的进一步加大，对起吊风叶的吊装工艺与吊具也有着不同的技术需求。

目前，在国内使用的风叶吊具多是购买国外产品，在使用过程中都存在着或多或少的不便。风电机组的安装需要适应自然环境、使用可靠的吊装设备与吊具，对每一项要求都非常严格，其中风叶吊具则是其必不可少的关键装备，无论是起吊或拆卸风叶还是风叶的空中姿态调整等均需要风叶吊具来完成，所以其在风叶的安全起吊过程中的作用非常重要。风叶吊具的国产化能够降低成本、扩大其适用性。

如申请号为：CN201410143354.1，发明名称为一种海上风机分体式安装工艺的中国发明专利，其公开了一种海上风机分体式安装的工艺步骤：首先海上风电安装平台定位抬升到风机安装场地；在海上风电安装平台上将风叶与轮毂进行组装；风轮组装完毕后安装塔筒的内部附件；内部附件安装之后在导管架上依次吊安装三节塔筒；将机舱吊装到顶端塔筒的上部；叶轮整体翻身吊装；叶轮整体吊装到位。本发明具有解决了近海及深海风电现场分体安装的问题，取消了需要在码头上将海上风电设备整体先安装好，再整机运输至安装场地进行二次安装；大大减低了施工成本，减少了施工环节，极大的降低了安全风险，加快了海上风机安装的效率的优点。

但是，在该风机分体式安装工艺过程中，并没有提及风叶吊具的具体结构。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种风力发电机用叶吊具，用于高空安装、拆卸风叶；从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种风叶发电机用风叶吊具，包括主横梁、卷扬机、发电机、接地电缆、偏摆机构、支架组件和挂带机械手，主横梁的四个角上设有起重吊耳，卷扬机为两个，分别设于主横梁的两端，卷扬机与地面缆风绳连接；发电机分别与卷扬机、偏摆机构和支架组件电路连接；偏摆机构为两个，分别设于主横梁的两端端部；支架组件吊装于主横梁的两端，支架组件与偏摆机构铰接连接；所述挂带机械手设于支架组件上。

作为一种优选方式，偏摆机构包括轨道、移动小车、丝杆、减速机和螺母，轨道水平安装于主横梁上；螺母套设于横向设置的丝杆上，丝杆的两端设有轴承座，轴承座与主横梁固定；丝杆穿过移动小车，且丝杆通过螺母与移动小车固定连接；所述移动小车的底部设有滚轮，滚轮置于轨道上，轨道与丝杆的轴向平行；丝杆穿过减速机输出轴上的孔，与减速机的输出轴成90度设置；减速机带动丝杆转动，移动小车沿轨道做直线运动。

作为一种优选方式，所述支架组件包括上支架、下支架、风叶夹具、快锁装置、锁销机构、张力传感器、吊带收紧机构和压簧，上支架和下支架通过螺栓固定，连接为一体；上支架的顶端设有一号铰链孔，上支架能够绕着一号铰链孔中的轴旋转；风叶夹具设于上支架和下支架之间，风叶夹具通过快锁装置固定于下支架上；吊带收紧机构设于上支架上，且吊带收紧机构通过二号铰链孔上的轴与上支架铰接。

作为一种优选方式，支架组件上设有固定滑轮、导向槽和铰链孔，固定滑轮固定于主横梁上，且固定滑轮能在导向槽内移动。

作为一种优选方式，锁销机构包括抱箍、二号夹耳、插销螺母、固定座、电机减速机、二号丝杆和键，所述电机减速机、固定座和二号夹耳通过螺栓连为一体后，吊带收紧机构的螺杆与二号夹耳通过抱箍固定；所述键设于插销螺母的一端；锁销机构为两套，分别设置于上支架的两侧，其中一套锁销机构与吊带收紧机构固定连接，另一套与上支架铰接。

作为一种优选方式，吊带收紧机构包括螺杆升降机、安装板和收紧机构螺杆，螺栓升降机沿着收紧机构螺杆上下移动，螺杆升降机与安装板螺栓连接，安装板上设有夹耳，安装板通过夹耳与二号铰链孔铰接，带动收紧机构螺杆偏转；所述压簧为四个，分别设于安装板底部四角上。

作为一种优选方式，挂带机械手包括机械手电机、机械手安装板、电动滑台、挂带吊环、吊环固定器、线性导轨、安装支架、垂直臂、横臂和摆臂，电动滑台设于机械手安装板上，所述机械手安装板固定于风叶吊具上，机械手电机包括设于机械手安装板和垂直臂之间的一号伺服电机、设于垂直臂和横臂之间的二号伺服电机，以及设于横臂和摆臂之间的三号伺服电机；一号伺服电机带动垂直臂沿Y轴转动，二号伺服电机带动横臂沿X轴转动，三号伺服电机带动摆臂沿Z轴转动；挂带吊环通过吊环固定器固定于摆臂活动段的顶端端部；线性导轨设于电动滑台的两侧，安装支架滑动固定于线性导轨上，一号伺服电机通过安装支架固定于机械手安装板上。

作为一种优选方式，所述摆臂包括摆臂固定段和摆臂活动段，摆臂活动段下端置于摆臂固定段上端内，且通过调节螺栓固定；垂直臂与横臂成90度设置，垂直臂与摆臂平行设置。

作为一种优选方式，所述接地电缆的一端分别与卷扬机、偏摆机构和支架组件电路连接，另一端与地面电源接通。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明所述风叶吊具具有起吊风叶、风叶空中姿态调整、自动脱吊带、自动挂吊带的功能；通过更换风叶夹具可以适用于多种规格的风叶，应用范围广。

附图说明

图1为本发明所述风叶吊具的结构示意图。

图2是偏摆机构的结构示意图。

图3是偏摆机构的剖面结构示意图。

图4是偏摆机构与吊具支架组件的位置示意图。

图5是支架组件的结构示意图。

图6是锁销机构的结构示意图。

图7是吊带收紧机构的结构示意图。

图8是挂带机械手的结构示意图。

图9是挂带机械手安装板与安装支架处的结构示意图。

其中：主横梁1， 卷扬机2， 发电机3， 接地电缆4， 偏摆机构5， 支架组件6， 挂带机械手7， 轨道51， 移动小车52， 丝杆53， 减速机54， 螺母55， 轴承座56， 滚轮57， 上支架61， 下支架62， 风叶夹具63， 快锁装置64， 锁销机构65， 张力传感器66， 吊带收紧机构67， 压簧68， 一号铰链孔69， 二号铰链孔60， 固定滑轮11， 导向槽12， 铰链孔13， 抱箍14， 二号夹耳15， 插销螺母16， 固定座17， 电机减速机18， 二号丝杆19， 键20， 螺杆升降机21， 安装板22， 收紧机构螺杆23， 夹耳24， 一号伺服电机25， 二号伺服电机26，三号伺服电机27， 摆臂固定段27， 摆臂活动段28， 机械手安装板71， 电动滑台72， 挂带吊环73， 吊环固定器74， 线性导轨75， 安装支架76， 垂直臂77， 横臂78， 摆臂79。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换，即，除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一个实施例而已。

实施例：

如图1-9所示，一种风叶发电机用风叶吊具，用于风叶101的安装和拆卸。其包括主横梁1、卷扬机2、发电机3、接地电缆4、偏摆机构5、支架组件6和挂带机械手7。主横梁1的四个角上设有起重吊耳，卷扬机2为两个，分别设于主横梁1的两端，卷扬机2与地面缆风绳连接；发电机3分别与卷扬机2、偏摆机构5和支架组件6电路连接；偏摆机构5为两个，分别设于主横梁1的两端端部；支架组件6吊装于主横梁1的两端，支架组件6与偏摆机构5铰接连接；所述挂带机械手7设于支架组件6上；所述接地电缆4的一端分别与卷扬机2、偏摆机构5和支架组件6电路连接，另一端与地面电源接通。

其中：

偏摆机构5：包括轨道51、移动小车52、丝杆53、减速机54和螺母55，轨道51水平安装于主横梁1上；螺母55套设于横向设置的丝杆53上，丝杆53的两端设有轴承座56，轴承座56与主横梁1固定；丝杆53穿过移动小车52，且丝杆53通过螺母55与移动小车52固定连接；所述移动小车52的底部设有滚轮57，滚轮57置于轨道51上，轨道51与丝杆53的轴向平行；丝杆53穿过减速机54输出轴上的孔，与减速机54的输出轴成90度设置；减速机54带动丝杆53转动，移动小车52沿轨道做直线运动。

偏摆机构的工作原理为：当需要调整风叶角度时，根据所需角度，使电机正转或反转，由此带动丝杆旋转，套在丝杆上的螺母因为移动小车的限止只能带动移动小车做直线运动，由此通过铰链孔的联接驱动支架组件与移动小车一起移动。由于固定滑轮只能转动不能移动，因此，由于支架组件上导向槽和铰链孔的作用，当支架组件移动时会发生旋动，由此达到固定于支架组件上的风叶姿态调整的目的。

支架组件6：包括上支架61、下支架62、风叶夹具63、快锁装置64、锁销机构65、张力传感器66、吊带收紧机构67和压簧68，上支架61和下支架62通过螺栓固定，连接为一体；上支架61的顶端设有一号铰链孔69，上支架61能够绕着一号铰链孔69中的轴旋转；风叶夹具63设于上支架61和下支架62之间，风叶夹具63通过快锁装置64固定于下支架62上；吊带收紧机构67设于上支架61上，且吊带收紧机构67通过二号铰链孔60上的轴与上支架61铰接。支架组件6上设有固定滑轮11、导向槽12和铰链孔13，固定滑轮11固定于主横梁1上，且固定滑轮11能在导向槽12内移动。

锁销机构65：包括抱箍14、二号夹耳15、插销螺母16、固定座17、电机减速机18、二号丝杆19和键20，所述电机减速机18、固定座17和二号夹耳15通过螺栓连为一体后，吊带收紧机构67的螺杆与二号夹耳15通过抱箍固定；所述键20设于插销螺母16的一端；锁销机构65为两套，分别设置于上支架61的两侧，其中一套锁销机构与吊带收紧机构固定连接，另一套与上支架铰接。锁销机构用以实现高空中吊带的自动脱钩和挂吊带。通过电机减速机带动丝杆转动，由于键限制了插销螺母的转动从而实现插销螺母的直线运动，当插销螺母缩回时挂带吊环自动脱落，实现吊带的自动释放。

吊带收紧机构67：包括螺杆升降机21、安装板22和收紧机构螺杆23，螺栓升降机21沿着收紧机构螺杆23上下移动，螺杆升降机21与安装板22螺栓连接，安装板22上设有夹耳24，安装板22通过夹耳24与二号铰链孔60铰接，带动收紧机构螺杆23偏转；所述压簧68为四个，分别设于安装板22底部四角上。工作时，通过螺杆升降机螺杆的上下移动实现收带和放带的功能，螺杆升降机与安装板螺栓联接，安装板上设置有夹耳通过与支架上的夹耳铰链孔铰接，实现螺杆的偏转功能，在安装板底部设置有四支压簧，以平衡螺杆升降机不发生晃动。

挂带机械手7：包括机械手电机、机械手安装板71、电动滑台72、挂带吊环73、吊环固定器74、线性导轨75、安装支架76、垂直臂77、横臂78和摆臂79，电动滑台72设于机械手安装板71上，所述机械手安装板71固定于风叶吊具上，挂带吊环73通过吊环固定器74固定于摆臂活动段的顶端端部；线性导轨75设于电动滑台72的两侧，安装支架76滑动固定于线性导轨75上，一号伺服电机25通过安装支架76固定于机械手安装板72上。安装板固定于风叶吊具之上，通过与滑台、线性导轨、安装支架之间的相互联接将机械手悬挂于风叶吊具上，通过电动滑台驱动机械手做上升、下降的运动。

所述摆臂79包括摆臂固定段27和摆臂活动段28，摆臂活动段28下端置于摆臂固定段27上端内，且通过调节螺栓29固定；垂直臂77与横臂78成90度设置，垂直臂77与摆臂79平行设置。摆臂活动段与摆臂固定段为滑动配合，调节摆臂活动段的伸出长度可以改变摆臂的长短适应不同风叶型号，通过调节螺栓将摆臂活动段与摆臂固定段联为整体。

机械手电机包括设于机械手安装板71和垂直臂77之间的一号伺服电机25、设于垂直臂77和横臂78之间的二号伺服电机26，以及设于横臂78和摆臂79之间的三号伺服电机27；一号伺服电机25带动垂直臂沿Y轴转动，二号伺服电机26带动横臂沿X轴转动，三号伺服电机17带动摆臂沿Z轴转动。本挂带机械手只有在风叶拆卸时才安装使用，其目的是代替人工在高空通过风叶吊带将风叶悬挂在风叶吊具之上，为了使安装机械手后的风叶吊具操作时不与风叶发生干涉，机械手摆臂又能够自动到位，由此设计了三个转动轴实现该功能，分别为可沿着X轴方向转动的垂直臂、沿着Y方向转动的横臂和沿着Z方向转动的摆臂。机械手安装到风叶吊具前，根据所拆卸的风叶规格，预先通过调节螺栓来调整好摆臂的长度。风叶吊具下放时，机械臂全部收回与风叶成水平状。

当风叶吊具下放到位后，垂直臂顺时针转动90度，再摆臂转动打开；横臂转动90度将摆臂转到就位状态。此时再转动摆臂、调整电动滑台升降功能，使挂带吊环靠近风叶吊具上设置的挂钩处，直到设置于挂钩上的感应开关感应到挂带吊环的存在后启动锁紧挂带吊环，完成一次机械手自动挂带的作业。

本发明风叶吊具的工作原理为：

风叶安装：先将风叶置于地面的吊装平台之上，保证其基本平衡。起吊风叶吊具，此时不安装吊带；将支架组件从风叶上方缓慢下降至两端支架组件上的风叶夹具与风叶接触后停止。人工操作将吊带悬挂于两端锁销机构之上；启动吊带收紧机构螺杆上升至达到张力传感器预设张力值后自动停止，此时吊带与风叶夹具均紧贴风叶表面，使风叶牢固的稳定在支架组件夹具型腔内。起吊风叶吊具，此时风叶随吊具一起被吊起；将风叶移动至转毂安装位置，调整风叶位置、角度与转毂安装孔对齐。紧固好转毂与风叶的安装螺栓后，两组支架组件上的其中一端锁销机构动作，插销螺母缩回，吊带受重力自动释放；确认吊带释放后可移开风叶吊具完成一次风叶的安装。

风叶拆卸：要在高空折卸风叶时，需预先安装一个辅助挂带的机械手帮助实现自动挂吊带的功能。起吊风叶吊具前确认好其中一端锁销机构己经悬挂上风叶吊带，吊带收紧机构端的锁销机构插销螺母处于缩回状态；起吊风叶吊具将支架组件从风叶上方缓慢下降至两端支架组件上的风叶夹具与风叶接触后停止，此过程可以调整风叶与夹具的贴合角度；机械手动作，将风叶挂带吊环送入吊带收紧机构端锁销机构工作位中；吊环到位后插销螺母伸出；启动吊带收紧机构螺杆上升至达到张力传感器预设张力值后自动停止；松开风叶与转毂的联接螺栓后移动下放风叶吊具，至风叶安放到地面的风叶吊装平台之上后停止；松开支架组件两端的锁销机构释放风叶吊带后可以移开风叶吊具完成一次风叶的拆卸。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风力发电机用叶吊具，其特征在于：包括主横梁、卷扬机、发电机、接地电缆、偏摆机构、支架组件和挂带机械手，主横梁的四个角上设有起重吊耳，卷扬机为两个，分别设于主横梁的两端，卷扬机与地面缆风绳连接；发电机分别与卷扬机、偏摆机构和支架组件电路连接；偏摆机构为两个，分别设于主横梁的两端端部；支架组件吊装于主横梁的两端，支架组件与偏摆机构铰接连接；所述挂带机械手设于支架组件上。

2.如权利要求1所述的一种风力发电机用叶吊具，其特征在于：偏摆机构包括轨道、移动小车、丝杆、减速机和螺母，轨道水平安装于主横梁上；螺母套设于横向设置的丝杆上，丝杆的两端设有轴承座，轴承座与主横梁固定；丝杆穿过移动小车，且丝杆通过螺母与移动小车固定连接；所述移动小车的底部设有滚轮，滚轮置于轨道上，轨道与丝杆的轴向平行；丝杆穿过减速机输出轴上的孔，与减速机的输出轴成90度设置；减速机带动丝杆转动，移动小车沿轨道做直线运动。

3.如权利要求1所述的一种风力发电机用叶吊具，其特征在于：所述支架组件包括上支架、下支架、风叶夹具、快锁装置、锁销机构、张力传感器、吊带收紧机构和压簧，上支架和下支架通过螺栓固定，连接为一体；上支架的顶端设有一号铰链孔，上支架能够绕着一号铰链孔中的轴旋转；风叶夹具设于上支架和下支架之间，风叶夹具通过快锁装置固定于下支架上；吊带收紧机构设于上支架上，且吊带收紧机构通过二号铰链孔上的轴与上支架铰接。

4.如权利要求3所述的一种风力发电机用叶吊具，其特征在于：支架组件上设有固定滑轮、导向槽和铰链孔，固定滑轮固定于主横梁上，且固定滑轮能在导向槽内移动。

5.如权利要求3所述的风叶发电机用风叶吊具，其特征在于：锁销机构包括抱箍、二号夹耳、插销螺母、固定座、电机减速机、二号丝杆和键，所述电机减速机、固定座和二号夹耳通过螺栓连为一体后，吊带收紧机构的螺杆与二号夹耳通过抱箍固定；所述键设于插销螺母的一端；锁销机构为两套，分别设置于上支架的两侧，其中一套锁销机构与吊带收紧机构固定连接，另一套与上支架铰接。

6.如权利要求3所述的一种风力发电机用叶吊具，其特征在于：吊带收紧机构包括螺杆升降机、安装板和收紧机构螺杆，螺栓升降机沿着收紧机构螺杆上下移动，螺杆升降机与安装板螺栓连接，安装板上设有夹耳，安装板通过夹耳与二号铰链孔铰接，带动收紧机构螺杆偏转；所述压簧为四个，分别设于安装板底部四角上。

7.如权利要求3所述的一种风力发电机用叶吊具，其特征在于：挂带机械手包括机械手电机、机械手安装板、电动滑台、挂带吊环、吊环固定器、线性导轨、安装支架、垂直臂、横臂和摆臂，电动滑台设于机械手安装板上，所述机械手安装板固定于风叶吊具上，机械手电机包括设于机械手安装板和垂直臂之间的一号伺服电机、设于垂直臂和横臂之间的二号伺服电机，以及设于横臂和摆臂之间的三号伺服电机；一号伺服电机带动垂直臂沿Y轴转动，二号伺服电机带动横臂沿X轴转动，三号伺服电机带动摆臂沿Z轴转动；挂带吊环通过吊环固定器固定于摆臂活动段的顶端端部；线性导轨设于电动滑台的两侧，安装支架滑动固定于线性导轨上，一号伺服电机通过安装支架固定于机械手安装板上。

8.如权利要求7所述的一种风力发电机用叶吊具，其特征在于：，所述摆臂包括摆臂固定段和摆臂活动段，摆臂活动段下端置于摆臂固定段上端内，且通过调节螺栓固定；垂直臂与横臂成90度设置，垂直臂与摆臂平行设置。

9.如权利要求1所述的一种风力发电机用叶吊具，其特征在于：，所述接地电缆的一端分别与卷扬机、偏摆机构和支架组件电路连接，另一端与地面电源接通。