CN107061178A - 风机减震型屋顶塔架及风力发电设备 - Google Patents

风机减震型屋顶塔架及风力发电设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种风机减震型屋顶塔架及风力发电设备。风机减震型屋顶塔架，包括：立柱和减震器；所述减震器包括上端盖、下凸台和蜂窝减震套，所述上端盖的下端面开设有阶梯孔，所述下凸台的上端面设置有向上凸起的安装柱，所述蜂窝减震套套在所述安装柱上，所述安装柱和所述蜂窝减震套插在所述阶梯孔中，所述上端盖和所述下凸台通过螺栓连接在一起，所述上端盖和所述下凸台之间还设置有金属橡胶减震垫；所述下凸台固定在所述立柱的上端部。实现满足在居民楼房上设置风力发电机的要求，实现提高风机减震型屋顶塔架的减震性能、优化了减震效果，降低了制造成本并提高了使用可靠性。

Description

风机减震型屋顶塔架及风力发电设备
技术领域
本发明涉及风力发电设备，尤其涉及一种风机减震型屋顶塔架及风力发电设备。
背景技术
纵观风力发电技术领域，大型陆地风力发电机塔架，以及海上风电场式塔架，研究人员投入的关注度很高，目前也已经相当成熟，其中包括中小型塔桶式，陆地用的衍架式，以及深海漂浮式等，但是，目前使用的风力发电塔整体体积较大，无法应用于民用。主要难题在于：风力发电机在受风驱动转动时，会产生较大的振动，常规的塔架安装在居民楼顶会产生强烈的振动，导致风力发电在民用方面的应用较少。如何设计一种减震效果好、制造成本低且可靠性高的住宅用风力发电设备是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种风机减震型屋顶塔架及风力发电设备，实现提高风机减震型屋顶塔架的减震性能、优化了减震效果，降低了制造成本并提高了使用可靠性。
本发明提供的技术方案是，一种风机减震型屋顶塔架，包括：立柱和减震器；所述减震器包括上端盖、下凸台和蜂窝减震套，所述上端盖的下端面开设有阶梯孔，所述下凸台的上端面设置有向上凸起的安装柱，所述蜂窝减震套套在所述安装柱上，所述安装柱和所述蜂窝减震套插在所述阶梯孔中，所述上端盖和所述下凸台通过螺栓连接在一起，所述上端盖和所述下凸台之间还设置有金属橡胶减震垫；所述下凸台固定在所述立柱的上端部。
进一步的，所述上端盖的下端部设置有上法兰盘，所述下凸台的上部设置有下法兰盘，所述上法兰盘和所述下法兰盘通过所述螺栓连接在一起，所述螺栓的上部设置有金属压环，所述螺栓外还套有金属橡胶套，所述金属橡胶套夹在所述金属压环和所述上法兰盘之间。
进一步的，所述安装柱的侧壁设置有丁晴橡胶涂层。
进一步的，所述上端盖上设置有台阶状圆柱，所述台阶状圆柱还设置有抗扭转减震组件，所述抗扭转减震组件包括套筒、轴承、多块支撑板和多个弹簧，所述轴承的内圈固定在所述上端盖上，所述轴承的外圈固定在所述套筒内的上端部，多块所述支撑板绕所述台阶状圆柱的外周分布，所述支撑板与所述台阶状圆柱之间设置有所述弹簧，所述套筒内的下端部设置有第一摩擦阻尼片，所述支撑板的外侧设置第二摩擦阻尼片，所述第一摩擦阻尼片与所述第二摩擦阻尼片相对设置。
进一步的，所述台阶状圆柱的外周圈还开设有多个安装孔，所述弹簧插在对应的所述安装孔中。
进一步的，所述套筒的上端部还设置有机舱底板。
进一步的，所述轴承为偏航圆锥滚子轴承，所述第一摩擦阻尼片和所述第二摩擦阻尼片为陶瓷摩擦阻尼片。
进一步的，还包括钢筋混凝土基座，所述钢筋混凝土基座的下部设置有内置下法兰，所述钢筋混凝土基座的上部设置有内置上法兰，所述立柱固定在所述内置上法兰上，并且，所述立柱与所述内置上法兰之间设置有金属橡胶减震垫。
本发明还提供一种风力发电设备，包括风力发电机，还包括上述风机减震型屋顶塔架，所述风力发电机安装在所述风机减震型屋顶塔架上。
本发明提供的风机减震型屋顶塔架及风力发电设备，通过在立柱的顶部设置减震器，上端盖和下凸台之间设置蜂窝减震套，蜂窝减震套能够对上端盖起到上下方向和圆周方向缓冲振动的作用，从而可以满足风力发电机安装及运行过程中的减震要求，同时，配合金属橡胶减震垫能够更好的起到隔振的效果，在整体振动减弱的情况下，减少振动传递给立柱，从而减小房屋所受到的振动强度，减震器结构简单体积较小，能够很好的满足在居民楼房上设置风力发电机的要求，实现提高风机减震型屋顶塔架的减震性能、优化了减震效果，降低了制造成本并提高了使用可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明风机减震型屋顶塔架实施例的使用状态参考图；
图2为本发明风机减震型屋顶塔架实施例的局部剖视图；
图3为本发明风机减震型屋顶塔架实施例中减震器的组装图；
图4为本发明风机减震型屋顶塔架实施例中下凸台与蜂窝减震套的组装图；
图5为本发明风机减震型屋顶塔架实施例中上端盖与抗扭转减震组件的组装图；
图6为本发明风机减震型屋顶塔架实施例中下凸台与支撑板的组装图。
附图标记：1、上端盖；2、安装柱；3、蜂窝减震套；4、螺栓；5、金属橡胶套6、阶梯孔；7、金属压环；8、金属橡胶减震垫；9、下凸台；10、螺栓法兰；11、上端盖螺纹孔；12、立柱；13、塔桶底端螺栓法兰连接；14、金属橡胶减震垫；15、固定基座螺栓；16、内置上法兰；17、钢筋混凝土基座；18、内置下法兰；19、抗扭转振动摩擦阻尼连接；20、风力发电机；21、弹簧；22、第二摩擦阻尼片；23、偏航圆锥滚子轴承；24、机舱底板；25、外六角连接螺钉；26、套筒；27、第一摩擦阻尼片；28、支撑板；29、上端盖凸台；30、风机穿线孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图6所示，本实施例风机减震型屋顶塔架，包括：立柱12和减震器；所述减震器包括上端盖1、下凸台9和蜂窝减震套3，所述上端盖1的下端面开设有阶梯孔6，所述下凸台9的上端面设置有向上凸起的安装柱2，所述蜂窝减震套3套在所述安装柱2上，所述安装柱2和所述蜂窝减震套3插在所述阶梯孔6中，所述上端盖1和所述下凸台9通过螺栓4连接在一起，所述上端盖1和所述下凸台9之间还设置有金属橡胶减震垫8；所述下凸台9固定在所述立柱12的上端部。
具体而言，本实施例风机减震型屋顶塔架中的立柱12安装在楼房屋顶上，例如：可以在楼房屋顶设置钢筋混凝土基座17，立柱12安装在钢筋混凝土基座17的内置上法兰16上，同时，钢筋混凝土基座17通过内置下法兰18固定在楼房屋顶上，风力发电机20在上端盖1上，其中，上端盖1与下凸台9内部形成特殊圆柱形腔体，用来放置蜂窝减震套3，蜂窝减震套3采用刚度强度优越的正六边形蜂窝铝，蜂窝减震套3的力学性能及减震原理为：η(εa)为能量吸收率，表示蜂窝材料达到给定的名义应变εa时吸收的能量。所述上端盖1的下端部设置有上法兰盘，所述下凸台9的上部设置有下法兰盘，所述上法兰盘和所述下法兰盘通过所述螺栓4连接在一起，所述螺栓4的上部设置有金属压环7，所述螺栓4外还套有金属橡胶套5，所述金属橡胶套5夹在所述金属压环7和所述上法兰盘之间，安装柱2上附着有丁晴橡胶涂层，其中，金属橡胶减震材料的原理为：F0(t)＝H(ω)F(t)。其中，F0(t)为金属橡胶吸振后，作用到下一个物体上的激振力；F(t)为风机振动产生的原始激振力，H(ω)为主动隔震传递率。
其中μ为金属橡胶的阻尼率，ω/ω0是频率比。H(ω)是衡量减振效果好坏的指标，如果H(ω)越小，传入地基的力F0(t)的幅值则越小，减震效果越好。金属橡胶减震材料与腔体内的蜂窝减震套3同时受到螺栓4的预紧压力。所述下凸台9与立柱12之间压有金属橡减震胶垫，从而更好的其中减震隔振的效果。
进一步的，所述上端盖1上设置有台阶状圆柱(未标记)，所述台阶状圆柱还设置有抗扭转减震组件，所述抗扭转减震组件包括套筒26、偏航圆锥滚子轴承23、多块支撑板28和多个弹簧21，所述轴承的内圈固定在所述上端盖上，所述偏航圆锥滚子轴承23的外圈固定在所述套筒26内的上端部，多块所述支撑板28绕所述台阶状圆柱的外周分布，所述支撑板28与所述台阶状圆柱之间设置有所述弹簧21，所述套筒26内的下端部设置有第一摩擦阻尼片27，所述支撑板28的外侧设置第二摩擦阻尼片22，所述第一摩擦阻尼片27与所述第二摩擦阻尼片22相对设置。具体的，所述机舱底板24通过六个螺钉与偏航圆锥滚子轴承23的外圈连接，内圈也是通过六个螺钉与减震器上端盖1连接，所述套筒26通过螺钉与机舱底板24固定连接，既能起到保护轴承的作用，又能起到形成风机旋转切合面，便于添加摩擦阻尼。所述弹簧21的一端，置于减震器上端盖1的安装孔里，弹簧21的另一端则推动支撑板28，使第二摩擦阻尼片22与第一摩擦阻尼片27之间产生一定的偏航阻尼力。弹簧21的推力F＝kx；孔的深度一定，力的大小与弹簧的弹性模量K有关。另外，由于力F的作用，会使得第二摩擦阻尼片22与第一摩擦阻尼片27之间产生阻尼力矩T，阻尼力矩的大小为M0＝nμNr＝nμKΔxr，μ为陶瓷阻尼材料的摩擦系数。偏航振动产产生的机理为：其中，ω为风机转动角速度；ΔM为偏航力矩跟阻尼力矩之差；R为转动半径；J为转动惯量；ξ为系统阻尼比；N为摩擦阻尼材料相对运动的正压力。当风机偏航力矩M大于摩擦阻尼力矩M0时，风机产生偏航转动。n为弹簧21的数量。由于偏航阻尼器的作用，能有效的减少风机在风向多变的情况下，降低偏航扭转振动。
本发明还提供一种风力发电设备，包括风力发电机，还包括上述风机减震型屋顶塔架，所述风力发电机安装在所述风机减震型屋顶塔架上。
本发明提供的风机减震型屋顶塔架及风力发电设备，通过在立柱的顶部设置减震器，上端盖和下凸台之间设置蜂窝减震套，蜂窝减震套能够对上端盖起到上下方向和圆周方向缓冲振动的作用，从而可以满足风力发电机安装及运行过程中的减震要求，同时，配合金属橡胶减震垫能够更好的起到隔振的效果，在整体振动减弱的情况下，减少振动传递给立柱，从而减小房屋所受到的振动强度，减震器结构简单体积较小，能够很好的满足在居民楼房上设置风力发电机的要求，实现提高风机减震型屋顶塔架的减震性能、优化了减震效果，降低了制造成本并提高了使用可靠性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种风机减震型屋顶塔架，其特征在于，包括：立柱和减震器；所述减震器包括上端盖、下凸台和蜂窝减震套，所述上端盖的下端面开设有阶梯孔，所述下凸台的上端面设置有向上凸起的安装柱，所述蜂窝减震套套在所述安装柱上，所述安装柱和所述蜂窝减震套插在所述阶梯孔中，所述上端盖和所述下凸台通过螺栓连接在一起，所述上端盖和所述下凸台之间还设置有金属橡胶减震垫；所述下凸台固定在所述立柱的上端部。
2.根据权利要求1所述的风机减震型屋顶塔架，其特征在于，所述上端盖的下端部设置有上法兰盘，所述下凸台的上部设置有下法兰盘，所述上法兰盘和所述下法兰盘通过所述螺栓连接在一起，所述螺栓的上部设置有金属压环，所述螺栓外还套有金属橡胶套，所述金属橡胶套夹在所述金属压环和所述上法兰盘之间。
3.根据权利要求1所述的风机减震型屋顶塔架，其特征在于，所述安装柱的侧壁设置有丁晴橡胶涂层。
4.根据权利要求1所述的风机减震型屋顶塔架，其特征在于，所述上端盖上设置有台阶状圆柱，所述台阶状圆柱还设置有抗扭转减震组件，所述抗扭转减震组件包括套筒、轴承、多块支撑板和多个弹簧，所述轴承的内圈固定在所述上端盖上，所述轴承的外圈固定在所述套筒内的上端部，多块所述支撑板绕所述台阶状圆柱的外周分布，所述支撑板与所述台阶状圆柱之间设置有所述弹簧，所述套筒内的下端部设置有第一摩擦阻尼片，所述支撑板的外侧设置第二摩擦阻尼片，所述第一摩擦阻尼片与所述第二摩擦阻尼片相对设置。
5.根据权利要求4所述的风机减震型屋顶塔架，其特征在于，所述台阶状圆柱的外周圈还开设有多个安装孔，所述弹簧插在对应的所述安装孔中。
6.根据权利要求4所述的风机减震型屋顶塔架，其特征在于，所述套筒的上端部还设置有机舱底板。
7.根据权利要求4所述的风机减震型屋顶塔架，其特征在于，所述轴承为偏航圆锥滚子轴承，所述第一摩擦阻尼片和所述第二摩擦阻尼片为陶瓷摩擦阻尼片。
8.根据权利要求1所述的风机减震型屋顶塔架，其特征在于，还包括钢筋混凝土基座，所述钢筋混凝土基座的下部设置有内置下法兰，所述钢筋混凝土基座的上部设置有内置上法兰，所述立柱固定在所述内置上法兰上，并且，所述立柱与所述内置上法兰之间设置有金属橡胶减震垫。
9.一种风力发电设备，包括风力发电机，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一所述的风机减震型屋顶塔架，所述风力发电机安装在所述风机减震型屋顶塔架上。
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