CN107524571A - 风电机组主轴传动链盘动定位装置 - Google Patents

Abstract

一种风电机组主轴传动链盘动定位装置，沿齿箱高速轴刹车圆盘的外圆面加工径向螺纹孔，各个所述径向螺纹孔安装滚针使其构成分度盘，在风力发电机组齿轮箱后侧的制动器安装座上安装一个螺旋凸轮驱动装置，所述螺旋凸轮驱动装置包括共轭螺旋凸轮和用于驱动共轭螺旋凸轮转动的驱动电机，所述共轭螺旋凸轮与所述分度盘无间隙啮合构成螺旋凸轮传动副，并将驱动器的输出转矩传递给分度盘。本发明提供一种保证刹车圆盘的原有功能不受到影响、自锁效果较好、控制精度较高的风电机组主轴传动链盘动定位装置。

Description

风电机组主轴传动链盘动定位装置

技术领域

本发明涉及风电机组领域，尤其是一种风电机组主轴传动链盘动定位装置。

背景技术

随着风电行业的迅猛发展，单台风力发电机组的规模不断增大。随着单台机组规模的增大，机组的相应部件也越做越大。比如，风力发电机组的桨叶、轮毂、主轴和齿轮箱等部件都在不断做大。随着这些部件的做大，针对这些部件的某些操作也由之前的简单易行，变得越发困难了。比如，风力发电机组风轮安装，高速轴对中所涉及传动链的盘动操作，现在单凭人工简单操作，几乎无法完成。

由于风力发电机组桨叶、轮毂、主轴和齿轮箱尺寸的增大，在一定程度上增大了风轮所产生的转动载荷和传动链的转动阻尼。此外，由于传动部件的增大，所构成传动链的转动惯量就相应增大，其所产生的不均衡载荷也相应增大。这些都是机组部件增大后导致传动链盘动载荷增大且不均匀的主要因素。又由于风力发电机组是风能转化为电能的装置，对于传动链的转动除了调节桨叶吸收风能以外，基本再没有其它的动力源。并且，靠调节桨叶吸收风能使传动链低速平稳转动很难实现，主轴转动角位移也很难精准控制。所以，随着机组部件的增大，根据传动链盘动载荷和风力发电机组本身的特点，传动链的盘动操作就越发困难了。

目前多数厂家的盘车操作主要是靠人工使用扭力臂转动联轴器，从而带动传动链盘动。这种操作，首先，非常危险，套筒很容易从螺栓的头部滑出，将人或设备打伤；其次，随着机组规模的增大，人工的力量显得非常有限；一个人往往很难能把持住扭力臂，传动链的盘动操作基本都需要两三个人才能完成；最后，单靠人工把持扭力臂并配以高速轴制动器的制动也很难实现传动链盘动角位移的精准定位。

现有的一种便携式风力发电机组盘车装置，主要包括：大齿轮、安装支架和驱动装置。所述的大齿1安装于风电主齿轮箱高速输出轴上，是由原有高速刹车圆盘改制而成。所述的驱动装置通过齿轮传动带动大齿轮转动，从而带动主轴转动。所述的驱动装置通过安装支架固定在风电机组主齿轮箱上。其存在的技术缺陷为：

第一、大齿轮是由原有高速轴刹车圆盘加工而成，其外缘呈齿形，一般采用渐开线圆柱标准齿廓。若高速轴刹车圆盘和高速轴制动器原有安装位置保持不变，根据刹车片与高速轴刹车圆盘的安装位置，刹车片一般需要特制；通过减小与高速轴刹车圆盘的接触面积，将与高速轴刹车圆盘齿形接触的部位让出。但刹车片与高速轴刹车圆盘接触面积的减小，会造成刹车片摩擦材料所承受的静压力增大。摩擦材料所承受的静压力增大就会加快刹车片摩擦材料的磨损速度。相反，如果刹车片不特制，高速轴刹车圆盘齿形部分就会导致刹车片摩擦材料整体磨损不均匀。所以，将高速轴刹车圆盘加工成齿形，要么会减少刹车片的使用寿命，要么会造成刹车片磨损不均匀，总之，对刹车片的使用有一定影响。

第二、驱动器采用蜗轮蜗杆减速箱，所述驱动器的自锁功能也仅靠蜗轮蜗杆减速箱具有较大的减速比(1:100)来实现。虽然，较大减速比的蜗轮蜗杆减速箱，在一定的静载荷作用下，依靠摩擦力具有一定的自锁功能，即输出端的反作用载荷很难带动减速箱输出轴转动。但在较大动载荷作用下，在充分润滑状态下，蜗轮蜗杆减速箱输出端则容易出现角位移漂移，使减速箱自锁功能减弱。所以，仅凭蜗轮蜗杆减速箱进行自锁，自锁效果并不理想。

第三、驱动器的驱动电机为普通异步电机。在转动状态下，由于风力发电机组传动链和盘车装置传动部件的惯性、以及同向风载的作用，即使驱动电机已经失电，所述的驱动器和机组的传动链也不会马上停下来，而是滑移一定角度之后才会停下来。这样，所述的便携式风力发电机组盘车装置对机组传动链的角位移很难实现精确控制。

发明内容

为了克服已有风电机组主轴传动链盘动定位方式的刹车圆盘的原有功能受到影响、自锁效果较差、控制精度较低的不足，本发明提供一种保证刹车圆盘的原有功能不受到影响、自锁效果较好、控制精度较高的风电机组主轴传动链盘动定位装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种风电机组主轴传动链盘动定位装置，沿齿箱高速轴刹车圆盘的外圆面加工径向螺纹孔，各个所述径向螺纹孔安装滚针使其构成分度盘，在风力发电机组齿轮箱后侧的制动器安装座上安装一个螺旋凸轮驱动装置，所述螺旋凸轮驱动装置包括共轭螺旋凸轮和用于驱动共轭螺旋凸轮转动的驱动电机，所述共轭螺旋凸轮与所述分度盘无间隙啮合构成螺旋凸轮传动副，并将驱动器的输出转矩传递给分度盘。

进一步，所述的分度盘包括分度盘圆盘、滚针和滚针固定螺栓，所述的分度盘圆盘是由原高速轴刹车圆盘沿其外圆面加工设定数量的径向螺纹孔改制而成，所述的滚针的滚轮部分可以绕滚针的轴心自由转动，所述滚针通过滚针固定螺栓固定于分度盘圆盘的外圆。

再进一步，所述的螺旋凸轮驱动器还包括驱动器壳体、上端盖和下端盖，所述的共轭螺旋凸轮位于螺旋凸轮驱动器的内部，所述的驱动器壳体为一侧开槽的开式箱体，通过螺栓将整个螺旋凸轮驱动器固定于齿轮箱一侧的制动器安装座上；所述的上端盖和下端盖通过螺栓分别安装于驱动器壳体的顶部和底部。

所述驱动电机为步进电机，所述步进电机与用于开环调节以实现对转子角位移的精确控制的步进电机控制器连接。

所述步进电机与步进减速器连接，所述步进减速器的输出轴与所述共轭螺旋凸轮的输入端连接。

所述的步进减速器为摆线针轮减速器，所述的摆线针轮减速器通过法兰支架安装于螺旋凸轮驱动器的顶部，并通过安装螺栓与步进电机联接在一起。

所述的法兰支架安装于螺旋凸轮驱动器和步进减速器之间，所述的法兰支架支撑所述步进减速器。

所述步进减速器的输出轴通过中间联轴器与所述共轭螺旋凸轮的输入端连接。

本发明的技术构思为：高速轴刹车圆盘通过外圆面加工径向螺纹孔，安装滚针，构成螺旋凸轮传动副中的分度盘；螺旋凸轮减速器的减速箱采用摆线针轮减速器，螺旋凸轮减速器的驱动电机采用步进电机；驱动器壳体为一侧开槽的开式箱体，能有效联接箱体，安装共轭螺旋凸轮，且能对螺旋凸轮传动副起有效的防护作用。

本发明的有益效果主要表现在：

1、风电机组主轴传动链盘动定位装置所述的分度盘圆盘是由原高速轴刹车圆盘通过外圆面加工一定数量的径向螺纹孔改制而成。分度盘圆盘不改变高速轴刹车圆盘原有形状和尺寸。在传动链需要盘动时，将滚针装上，形成分度盘，进行传动链盘动操作；传动链盘动完成后，将滚针拆除，高速轴刹车圆盘原有刹车功能保持不变，对高速轴制动器上的刹车片也无任何影响。该设计，所述的分度盘圆盘，在保证高速轴刹车圆盘原有功能不受影响的同时，又增加了传动功能。通过分度盘的传动，便可以实现整个传动链的盘动。

2、风电机组主轴传动链盘动定位装置，所述的螺旋凸轮驱动器的共轭螺旋凸轮类似涡轮蜗杆传动副中的蜗杆，当固定不转时，能与分度盘形成有效的自锁。所述的步进减速器机械部分由摆线针轮减速器和步进电机组成，由于摆线针轮减速器良好的自锁性和步进电机转子角位移的固定性，当步进电机收到停止信号时，步进减速器的输出端也能形成有效的自锁。这样，该装置的自锁性能非常可靠，对整个传动链的自锁性能也更加可靠。

3、风电机组主轴传动链盘动定位装置，所述的螺旋凸轮驱动器与分度盘能够实现无间隙啮合；所述的步进减速器的减速箱为摆线针轮减速器，其输入端也可实现对输出端的无间隙传动；所述的步进减速器的驱动电机为步进电机，通过控制器能对转子角位移进行精确控制。这样，通过对转子角位移的精确控制，就能实现对整个传动链角位移的精确控制。

4、风电机组主轴传动链盘动定位装置，所述的驱动器壳体为一侧开槽的开式箱体，能有效地联接齿轮箱箱体和安装共轭螺旋凸轮，也能对螺旋凸轮传动副起到有效的防护作用，而无需再额外增加防护罩。

附图说明

图1是风电机组主轴传动链盘动定位装置总体结构示意图。

图2是图1的三维示意图。

图3是分度盘结构示意图(爆炸图)。

图4是传动结构示意图。

图5是螺旋凸轮驱动器三维结构示意图。

图6是步进减速器示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图6，一种风电机组主轴传动链盘动定位装置，沿齿箱高速轴刹车圆盘的外圆面加工一定数量的径向螺纹孔。在传动链盘动时，就径向螺纹孔安装滚针，使其构成分度盘。再在风力发电机组齿轮箱后侧的制动器安装座上安装一个螺旋凸轮驱动装置，通过螺旋凸轮转动带动分度盘转动，从而带动整个传动链的盘动。所述的风电机组主轴传动链盘动定位装置，主要包括：分度盘1、螺旋凸轮驱动器2、步进减速器3、法兰支架4和中间联轴器5。

进一步，所述的分度盘1，主要包括：分度盘圆盘1-1、滚针1-2和滚针固定螺栓1-3。所述的分度盘圆盘1-1是由原高速轴刹车圆盘沿其外圆面加工一定数量的径向螺纹孔改制而成。所述的滚针1-2，其滚轮部分可以绕滚针1-2的轴心自由转动。传动链盘动时，滚针1-2通过滚针固定螺栓1-3固定于分度盘圆盘1-1的外圆。该设计，所述的分度盘圆盘1-1不改变高速轴刹车圆盘原有形状和尺寸，故传动链盘动完，将滚针拆除，高速轴刹车圆盘原有刹车功能保持不变，且对高速轴制动器上的刹车片无任何影响。该设计，所述的分度盘圆盘1-1，在保留高速轴刹车圆盘原有功能的同时，又兼有分度盘的传动功能。通过分度盘1的传动，便可以带动整个传动链的盘动。

进一步，所述的螺旋凸轮驱动器2，主要包括：共轭螺旋凸轮2-1、驱动器壳体2-2、上端盖2-3和下端盖2-4。所述的共轭螺旋凸轮2-1位于螺旋凸轮驱动器2的内部，与分度盘1无间隙啮合，构成螺旋凸轮传动副，并将驱动器的输出转矩传递给分度盘1。所述的驱动器壳体2-2为一侧开槽的开式箱体，通过螺栓将整个螺旋凸轮驱动器2固定于齿轮箱一侧的制动器安装座上。所述的上端盖2-3和下端盖2-4通过螺栓分别安装于驱动器壳体2-2的顶部和底部，能有效地固定共轭螺旋凸轮2-1，使其在螺旋凸轮驱动器2的内部只能绕轴线自由转动。该设计，所述的共轭螺旋凸轮2-1类似涡轮蜗杆传动副中的蜗杆，当固定不转时，能对分度盘1有效地自锁，并通过与分度盘1的无间隙啮合，带动分度盘转动，实现分度盘1角位移的精确定位。该设计，所述的驱动器壳体2-2为一侧开槽的开式箱体，能有效地联接齿轮箱箱体和安装共轭螺旋凸轮，且能对螺旋凸轮传动副起到有效的防护作用，而无需再额外增加防护罩。

进一步，所述的步进减速器3，主要包括：摆线针轮减速器3-1、步进电机3-2、步进电机控制器3-3。所述的摆线针轮减速器3-1通过法兰支架4安装于螺旋凸轮驱动器2的顶部，并通过安装螺栓与步进电机3-2联接在一起。所述的摆线针轮减速器3-1，其输出端通过中间联轴器5与螺旋凸轮驱动器2的输入端联接，其输入端与步进电机3-2的转轴联接。所述的步进电机3-2通过步进电机控制器3-3的开环调节，实现对转子角位移的精确控制。通过对转子角位移的精确控制实现对摆线针轮减速器3-1输出端和分度盘1以及整个传动链角位移的精确控制。

所述的法兰支架4安装于螺旋凸轮驱动器2和步进减速器3之间，对步进减速器3起到联接支撑作用。

所述的中间联轴器5，用于联接螺旋凸轮驱动器2的输入端和步进减速器3的输出端。将步进减速器3输出的角位移和转矩有效地传递给螺旋凸轮驱动器2。

Claims (8)

1.一种风电机组主轴传动链盘动定位装置，其特征在于：沿齿箱高速轴刹车圆盘的外圆面加工径向螺纹孔，各个所述径向螺纹孔安装滚针使其构成分度盘，在风力发电机组齿轮箱后侧的制动器安装座上安装一个螺旋凸轮驱动装置，所述螺旋凸轮驱动装置包括共轭螺旋凸轮和用于驱动共轭螺旋凸轮转动的驱动电机，所述共轭螺旋凸轮与所述分度盘无间隙啮合构成螺旋凸轮传动副，并将驱动器的输出转矩传递给分度盘。

2.如权利要求1所述的风电机组主轴传动链盘动定位装置，其特征在于：所述的分度盘包括分度盘圆盘、滚针和滚针固定螺栓，所述的分度盘圆盘是由原高速轴刹车圆盘沿其外圆面加工设定数量的径向螺纹孔改制而成，所述的滚针的滚轮部分可以绕滚针的轴心自由转动，所述滚针通过滚针固定螺栓固定于分度盘圆盘的外圆。

3.如权利要求1或2所述的风电机组主轴传动链盘动定位装置，其特征在于：所述的螺旋凸轮驱动器还包括驱动器壳体、上端盖和下端盖，所述的共轭螺旋凸轮位于螺旋凸轮驱动器的内部，所述的驱动器壳体为一侧开槽的开式箱体，通过螺栓将整个螺旋凸轮驱动器固定于齿轮箱一侧的制动器安装座上；所述的上端盖和下端盖通过螺栓分别安装于驱动器壳体的顶部和底部。

4.如权利要求1或2所述的风电机组主轴传动链盘动定位装置，其特征在于：所述驱动电机为步进电机，所述步进电机与用于开环调节以实现对转子角位移的精确控制的步进电机控制器连接。

5.如权利要求4所述的风电机组主轴传动链盘动定位装置，其特征在于：所述步进电机与步进减速器连接，所述步进减速器的输出轴与所述共轭螺旋凸轮的输入端连接。

6.如权利要求5所述的风电机组主轴传动链盘动定位装置，其特征在于：所述的步进减速器为摆线针轮减速器，所述的摆线针轮减速器通过法兰支架安装于螺旋凸轮驱动器的顶部，并通过安装螺栓与步进电机联接在一起。

7.如权利要求6所述的风电机组主轴传动链盘动定位装置，其特征在于：所述的法兰支架安装于螺旋凸轮驱动器和步进减速器之间，所述的法兰支架支撑所述步进减速器。

8.如权利要求5所述的风电机组主轴传动链盘动定位装置，其特征在于：所述步进减速器的输出轴通过中间联轴器与所述共轭螺旋凸轮的输入端连接。