CN106438660A - 一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴及其加工方法 - Google Patents

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葛艳明
石凤健
蒋志强
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Abstract

本发明涉及一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴及其加工方法，包括阶梯状的轴体，从左向右依次为：与动力输出部连接的连接部件段，与支撑部件连接的支撑段，与其他部件有任何连接的轴体实体段，轴体实体段与最右端法兰部之间的过渡段，最右端为与动力输入部连接的法兰段，并针对该大型轴提供了一种可节约成本，流程简化，提升成品质量的加工方法。

Description

一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴及其加工方法
技术领域
本发明涉及风力发电以及盾构机等大型工程设备中常用的带法兰的大型轴的加工方法，尤其是涉及具有良好的冲击性能和机械性能的低风速风电机组用的带法兰的大型轴及其加工方法。
背景技术
目前，国内外风力发电以及盾构机设备市场巨大，风力发电机中最关键的零件——风力发电主轴，以及盾构机中传动主轴均采用了带法兰的大型轴结构，上述产品的结构特点是：法兰大，轴身直径小，成型比较困难，同时技术条件比较高，法兰与轴身的过渡部位件堆积大量的工艺辅料，利用率较低，又影响加工的效率。
现有技术中的带法兰的大型轴结构通常是法兰部+主轴部，其加工方法通常采用两次墩粗两次拔长，其所需的锻造次数多，且内在质量也得不到保证。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴及其加工方法，具有良好的冲击性能和机械性能，其主要用于传递动力输入部件与输出部件之间的动力，其按照功能划分整个大型轴的轴段，包括阶梯状的轴体，从左向右依次为：与动力输出部连接的连接部件段，与支撑部件连接的支撑段，与其他部件有任何连接的轴体实体段，轴体实体段与最右端法兰部之间的过渡段，最右端为与动力输入部连接的法兰段。
所述的动力输出部为行星齿轮变速机构或蜗轮蜗杆变速机构。
所述的连接部件段为设置有大型联轴器或者连接法兰的轴体段。
所述的支撑部件为轴承。
所述的过渡段为圆弧形。
所述的法兰段为非实心段轴体，且法兰段与法兰之间采用高能量激光束进行的深度熔焊。
上述轴段外侧均设置有防锈镀层。
其包括如下几个步骤：
整体分段结构设计，整体设计出各段轴体的尺寸，采用整体式锻压的加工方法，保证每个分段结构部件的重量满足锻压设备的承载要求，且根据计算各分段都满足设计所需的强度以及刚度要求。
粗加工，根据步骤1)中的尺寸设计，选择合适的型坯。
3)分段锻压，对型坯各段进行锻压，并实施锻压过程温度控制，其锻压温度控制在900°-1100°之间，锻压过后进行内部质量检测。
4)精加工，对连接部件段，支撑段，过渡段，法兰段中进行车、铣等精加工，以满足配合面的精度要求。
5)熔焊，对于法兰段与法兰配合采用高能量激光束的双面熔焊技术，保证焊接配合面的设计需求。
6)表面防锈处理，对轴整体进行表面防锈处理，并进行质量检测。
7)热处理，对质量检测合格的整体进行高温回火处理以消除焊后应力，其热处理的温度为590°-640°，保温时间约为3-4小时，并对焊缝组织进行均匀后热处理。
8)最终成品质量检测，整体进行无损检测并进行平行试样的组织性能检测，保证整体的成品质量。
附图说明
图1是现有技术中的带有法兰的大型轴的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明的加工方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1中是现有技术中的一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴带有法兰的大型轴的结构示意图，其左端为轴体段，右端为法兰段。
图2中是本发明的一种包括阶梯状的轴7，从左向右依次为：与动力输出部连接的连接部件段S1，与支撑部件连接的支撑段S2，与其他部件没有任何连接的轴体实体段S3，轴体实体段与最右端法兰部之间的过渡段S4，最右端为与动力输入部连接的法兰段S5。
如图2所示，行星轮机构3由太阳轮S,行星轮P，和齿圈R构成，行星轮机构3的太阳轮S通过与轴7最左端连接部件段S1的连接，本实施例中通过一种轴端连接装置4将太阳轮S和S1连接，从而能够将轴7传递过来的动力分配以合适的转速和扭矩，S2段中包括安装支撑部件的凹槽5,凹槽5两端的轴壁能够防止支撑部件的轴向窜动，从而起到较好的轴向固定效果，轴体实体段S3与其他部件没有任何连接，过渡段S4为半径为R的过渡圆弧段，S5段为法兰段，其为部分空心，法兰段与法兰6之间采用高能量激光束进行的深度熔焊，对质量检测合格的整体进行高温回火处理以消除焊后应力，保证了焊缝的强度以及区域韧性，提高了主轴的综合力学性能，法兰6与动力输入部件通过常规的连接方式连接。
其包括如下几个步骤：
1)整体分段结构设计，整体设计出各段轴体的尺寸，采用整体式锻压的加工方法，保证每个分段结构部件的重量满足锻压设备的承载要求，且根据计算各分段都满足设计所需的强度以及刚度要求。
2)粗加工，根据步骤1)中的尺寸设计，选择合适的型坯。
3)分段锻压，对型坯各段进行锻压，并实施锻压过程温度控制，其锻压温度控制在900°-1100°之间，锻压过后进行内部质量检测。
4)精加工，对连接部件段，支撑段，过渡段，法兰段中进行车、铣等精加工，以满足配合面的精度要求。
5)熔焊，对于法兰段与法兰配合采用高能量激光束的双面熔焊技术，保证焊接配合面的设计需求。
6)表面防锈处理，对轴整体进行表面防锈处理，并进行质量检测。
7)热处理，对质量检测合格的整体进行高温回火处理以消除焊后应力，其热处理的温度为590°-640°，保温时间约为3-4小时，并对焊缝组织进行均匀后热处理。
8)最终成品质量检测，整体进行无损检测并进行平行试样的组织性能检测，保证整体的成品质量。
总之，以上仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴，其特征在于，包括阶梯状的轴体，从左向右依次为：与动力输出部连接的连接部件段，与支撑部件连接的支撑段，与其他部件没有任何连接的轴体实体段，轴体实体段与最右端法兰部之间的过渡段，最右端为与动力输入部连接的法兰段。
2.根据权利要求1所述的一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴，其特征在于：所述的动力输出部为行星齿轮变速机构或蜗轮蜗杆变速机构。
3.根据权利要求2所述的一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴，其特征在于：所述的连接部件段为设置有大型联轴器或者连接法兰的轴体段。
4.根据权利要求1所述的一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴，其特征在于：所述的支撑部件为轴承。
5.根据权利要求1所述的一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴，其特征在于：所述的过渡段为圆弧形。
6.根据权利要求5所述的一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴，其特征在于：所述的法兰段为非实心段轴体，且法兰段与法兰之间采用高能量激光束进行的深度熔焊。
7.根据权利要求1所述的一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴，其特征在于：上述轴段外侧均设置有防锈镀层。
8.一种加工权利要求1-7中任意一项所述的一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴的加工方法，其包括如下几个步骤：
整体分段结构设计，整体设计出各段轴体的尺寸，采用整体式锻压的加工方法，保证每个分段结构部件的重量满足锻压设备的承载要求，且根据计算各分段都满足设计所需的强度以及刚度要求。
粗加工，根据步骤1)中的尺寸设计，选择合适的型坯。
3)分段锻压，对型坯各段进行锻压，并实施锻压过程温度控制，锻压过后进行内部质量检测。
4)精加工，对连接部件段，支撑段，过渡段，法兰段中进行车、铣等精加工，以满足配合面的精度要求。
5)熔焊，对于法兰段与法兰配合采用高能量激光束的双面熔焊技术，保证焊接配合面的设计需求。
6)表面防锈处理，对轴整体进行表面防锈处理，并进行质量检测。
7)热处理，对质量检测合格的整体进行高温回火处理以消除焊后应力，并对焊缝组织进行均匀后热处理。
8)最终成品质量检测，整体进行无损检测并进行平行试样的组织性能检测，保证整体的成品质量。
9.根据权利要求8所述的一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴的加工方法，其锻压温度控制在900°-1100°之间。
10.根据权利要求8所述的一种低风速风电机组用的带法兰的大型轴的加工方法，其热处理的温度为590°-640°，保温时间约为3-4小时。
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