CN106368895A - 风力发电机组轮毂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机组轮毂，轮毂为偏心球结构，轮毂的侧面沿周向均匀分布有三个变桨轴承安装孔，每个变桨轴承安装孔处从外到内依次设有变桨轴承安装面和变桨腹板，变桨腹板的圆周侧面与变桨轴承安装孔的圆周侧面完全接触，变桨腹板的中心设有葫芦状中心孔；变桨腹板的厚度为70～80mm，变桨腹板与变桨轴承安装面的距离为50～70mm。本发明通过优化轮毂铸件的结构，有效提高变桨腹板和变桨轴承安装面的刚度、强度和疲劳寿命，承力效果好，同时，风轮重量轻，经济效益好。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种风力发电机组轮毂。
背景技术
风能作为一种清洁无污染的可再生能源，越来越受到人们的重视，近年来，风力发电在技术研究、装备制造及零部件配套等方面都得到了迅速的发展。随着需求的不断提升，单机容量的不断增大，载荷的增加使得对各部件的强度要求增加。轮毂在风力发电机组中用于连接叶片和主轴。轮毂承力结构的好坏与否直接影响风力发电机的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种承力结构好的风力发电机组轮毂。
本发明为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：
一种风力发电机组轮毂，所述轮毂为偏心球结构，轮毂的侧面沿周向均匀分布有三个变桨轴承安装孔，每个变桨轴承安装孔处从外到内依次设有变桨轴承安装面和变桨腹板，所述变桨腹板的圆周侧面与变桨轴承安装孔的圆周侧面完全接触，变桨腹板的中心设有葫芦状中心孔；变桨腹板的厚度为70～80mm，变桨腹板与变桨轴承安装面的距离为50～70mm。该结构的风力发电机组轮毂，其变桨腹板和变桨轴承安装面的刚度、强度和疲劳寿命均较高，实现了更好的承力结构。
如上所述的风力发电机组轮毂，优选的，所述葫芦状中心孔由对称设置的两个第一凹弧部、对称设置的两个凸弧部、及连接第一凹弧部和凸弧部的四个第二凹弧部构成，其中第二凹弧部分别与两侧的第一凹弧部和凸弧部相切。
如上所述的风力发电机组轮毂，优选的，所述第一凹弧部的半径为825mm，第二凹弧部的半径为400mm，凸弧部的半径为380mm。
如上所述的风力发电机组轮毂，每相邻两个变桨轴承安装孔之间的所述轮毂外壁上均设有两排用于安装风轮爬梯的第一螺栓孔。该第一螺栓孔的分布方式方便人员进出轮毂。当风轮旋转到一只叶片垂直向下时，其中一个爬梯在轮毂旋转的最高点，人员可从该爬梯沿着轮毂上方外壁进出轮毂；当风轮旋转到一只叶片处于水平状态时，对边的爬梯垂直于该叶片，人员可从该爬梯沿着轮毂侧面外壁进出轮毂。
如上所述的风力发电机组轮毂，所述变桨腹板上设有变桨减速机安装孔、安装凸台；所述变桨减速机安装孔为两个，两个变桨减速机安装孔分别设置在所述葫芦状中心孔的两凸弧部处，两个变桨减速机安装孔中心的连接线与轮毂中心线的角度为45°；第一凹弧部的圆心为变桨腹板的平面几何中心，凸弧部的圆心为变桨减速机安装孔的中心。考虑变桨系统的实际使用环境，对称设计两个变桨减速机安装孔，避免因为其中一侧的齿面损坏，将整个风轮吊到地面来进行更换，通过冗余安装孔的设计，可在空中将变桨系统更换到另一侧，快速恢复机组功能，减少机组维护时间提高经济效益。
如上所述的风力发电机组轮毂，所述轮毂还设有发电机连接腹板和位于发电机连接腹板对面的前端盖腹板，发电机连接腹板和前端盖腹板上均设有用于安装导流罩支架的第二螺栓孔，前端盖腹板上还设有用于安装踏板或吊装轮毂的第三螺栓孔。第三螺栓孔既可以用于安装踏板，方便工作人员进出轮毂，也可以用于吊装轮毂。在前端盖腹板和发电机连接腹板上均有用于安装导流罩支架的第二螺栓孔，该设计可保证导流罩稳定地固定在轮毂上，将导流罩的载荷平缓地传递到轮毂上，能有效地提高轮毂的使用寿命，由于采用的连接方式是螺栓连接，在保证支架与轮毂连接稳固的同时还可在一定范围内调整支架的位置。
如上所述的风力发电机组轮毂，所述前端盖腹板的中间设有通孔。前端盖腹板中空设计，可进行轮毂内部件更换通道，在非维护阶段，该孔通过前盖板封闭，能减少灰尘杂质的渗入，保证轮毂内部是个密闭的空间。
如上所述的风力发电机组轮毂，所述轮毂的偏心距为10mm。
本发明能够产生的有益效果：本发明通过优化轮毂铸件的结构，有效提高变桨腹板和变桨轴承安装面的刚度、强度和疲劳寿命，承力效果好；同时，风轮重量轻，经济效益好。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为附图1的A-A向剖视图；
附图3为附图2的P向视图；
附图4为前端盖腹板的结构示意图；
其中：1、变桨腹板；2、变桨轴承安装面；3、葫芦状中心孔；4、第一凹弧部；5、第二凹弧部；6、凸弧部；7、第一螺栓孔；8、第二螺栓孔；9、第三螺栓孔；10、第四螺栓孔；11、变桨减速机安装孔；12、安装凸台；13、发电机连接腹板；14、前端盖腹板。
具体实施方式
下面结合附图1～4对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本实施例公开一种适用于大功率风力发电机组的轮毂，对轮毂铸件进行设计，通过优化结构，改善承力结构，增加强度、刚度、疲劳寿命，提高机组可靠性，同时减少风轮质量，提高经济效益。
如图1～4所示的一种风力发电机组轮毂，轮毂为偏心球结构，轮毂的偏心距为10mm。轮毂的侧面沿周向均匀分布有三个变桨轴承安装孔，每个变桨轴承安装孔处从外到内依次设有变桨轴承安装面2和变桨腹板1，变桨腹板1的圆周侧面与变桨轴承安装孔的圆周侧面完全接触，变桨腹板1采用一整体式结构，区别于以往的两块腹板的结构，可以有效的避免出现应力集中。变桨腹板1的中心设有葫芦状中心孔3。变桨腹板1的厚度L为70～80mm，变桨腹板1与变桨轴承安装面2的距离H为50～70mm。葫芦状中心孔3由对称设置的两个第一凹弧部4、对称设置的两个凸弧部6、及连接第一凹弧部4和凸弧部6的四个第二凹弧部5构成，其中第二凹弧部5分别与两侧的第一凹弧部4和凸弧部6相切。
下面与变桨腹板为两片，且每片变桨腹板的形状为回转刀式的风力发电机组轮毂进行比较，突出本技术方案的优点，下述称该种机型的轮毂为旧机型轮毂。该实施例中，变桨腹板1厚度L为70-90mm，经过分析，得到的变桨腹板变形量为0.005-0.007m，而旧机型的变桨腹板厚度L为40-60mm，经过分析，得到的变桨腹板变形量为0.007-0.010m，本实施例的变形量比旧机型的降低了约34％，厚度的增加有效地提高了腹板的刚度，从而使变桨轴承安装面的刚度增加，提高了变桨轴承的使用寿命。本实施例中，变桨腹板1与变桨轴承安装面2的距离H为50-70mm，旧机型的这段距离H只有40-60mm，可避免因为距离过近，过渡圆角不够大，形成应力集中，降低强度和疲劳寿命，再加上本实施例是将变桨腹板设计为一个整体，经过试验分析，本实施例中变桨腹板的刚度、强度和疲劳寿命分别为0.005-0.007m,100-150MPa和500-1000年，而旧机型回旋刀式的两块变桨腹板的刚度、强度和疲劳寿命分别为0.007-0.10m,150-200MPa和100-500年，如此变桨腹板1和变桨轴承安装面2的刚度、强度和疲劳寿命都会得到大大提升。
最优选的，变桨腹板1的厚度L为80mm，变桨腹板1与变桨轴承安装面2的距离H为60mm，第一凹弧部4的半径为825mm，第二凹弧部5的半径为400mm，凸弧部6的半径为380mm。
每相邻两个变桨轴承安装孔之间的轮毂外壁上均设有两排用于安装风轮爬梯的第一螺栓孔7。优选的，轮毂外壁分布着每排约4-10个M10-M20的第一螺栓孔7。变桨腹板1上设有变桨减速机安装孔11、安装凸台12。变桨减速机安装孔11为两个，两个变桨减速机安装孔11分别设置在葫芦状中心孔3的两凸弧部6处，两个变桨减速机安装孔11中心的连接线与轮毂中心线的角度为45°。第一凹弧部4的圆心为变桨腹板1的平面几何中心，凸弧部6的圆心为变桨减速机安装孔11的中心。安装凸台12用于连接变桨控制柜支架以及其他检测与控制元件。葫芦状中心孔3的设置，可以在不影响各螺栓和安装凸台性能的前提条件下，尽可能地减少变桨腹板重量，实现最优的角度排布，使用最少的材料，保证轮毂能够承受通过叶片转递过来的弯矩和扭矩，从而保证变桨腹板整体拥有更高的强度和更好的疲劳寿命。
轮毂还设有发电机连接腹板13和位于发电机连接腹板13对面的前端盖腹板14，发电机连接腹板13、前端盖腹板14分别设于主轴安装孔和导流罩安装孔处。前端盖腹板14的中间设有通孔，前端盖腹板14中空设计，可进行轮毂内部件更换通道，在非维护阶段，该孔封闭，能减少灰尘杂质的渗入，保证轮毂内部是个密闭的空间。发电机连接腹板13和前端盖腹板14上均设有用于安装导流罩支架的第二螺栓孔8。前端盖腹板14上还设有用于安装踏板或吊装轮毂的第三螺栓孔9。发电机连接腹板13的外圈和内圈均设有用于与发电机连接的第四螺栓孔10，本实施例中，外圈排布70个第四螺栓孔10，内圈排布70个第四螺栓孔10排布，共通过140个螺栓与发电机连接。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种风力发电机组轮毂，所述轮毂为偏心球结构，轮毂的侧面沿周向均匀分布有三个变桨轴承安装孔，每个变桨轴承安装孔处从外到内依次设有变桨轴承安装面和变桨腹板，其特征在于：所述变桨腹板的圆周侧面与变桨轴承安装孔的圆周侧面完全接触，变桨腹板的中心设有葫芦状中心孔；变桨腹板的厚度为70～80mm，变桨腹板与变桨轴承安装面的距离为50～70mm。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组轮毂，其特征在于：所述葫芦状中心孔由对称设置的两个第一凹弧部、对称设置的两个凸弧部、及连接第一凹弧部和凸弧部的四个第二凹弧部构成，其中第二凹弧部分别与两侧的第一凹弧部和凸弧部相切。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组轮毂，其特征在于：所述第一凹弧部的半径为825mm，第二凹弧部的半径为400mm，凸弧部的半径为380mm。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组轮毂，其特征在于：每相邻两个变桨轴承安装孔之间的所述轮毂外壁上均设有两排用于安装风轮爬梯的第一螺栓孔。
5.根据权利要求2或3所述的风力发电机组轮毂，其特征在于：所述变桨腹板上设有变桨减速机安装孔、安装凸台；所述变桨减速机安装孔为两个，两个变桨减速机安装孔分别设置在所述葫芦状中心孔的两凸弧部处，两个变桨减速机安装孔中心的连接线与轮毂中心线的角度为45°；第一凹弧部的圆心为变桨腹板的平面几何中心，凸弧部的圆心为变桨减速机安装孔的中心。
6.根据权利要求1所述的风力发电机组轮毂，其特征在于：所述轮毂还设有发电机连接腹板和位于发电机连接腹板对面的前端盖腹板，发电机连接腹板和前端盖腹板上均设有用于安装导流罩支架的第二螺栓孔，前端盖腹板上还设有用于安装踏板或吊装轮毂的第三螺栓孔。
7.根据权利要求6所述的风力发电机组轮毂，其特征在于：所述前端盖腹板的中间设有通孔。
8.根据权利要求1所述的风力发电机组轮毂，其特征在于：所述轮毂的偏心距为10mm。
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