CN108061114A - 一种用于风力发电机的刹车制动装置 - Google Patents

一种用于风力发电机的刹车制动装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于风力发电机的刹车制动装置，多个分布在安装环上的固定螺栓Ⅲ将制动盘固定在高速轴联轴器上，制动器的活塞杆伸入闸座一端的端面与闸座的封底板之间有间隙；活塞杆另一端穿过一压盖且端部固定有推力板，压盖固定在闸座上，且活塞杆与压盖接触的部位套设有密封圈Ⅱ，活塞杆的台阶与闸座之间设有复位弹簧；闸座的闸托底表面固定设有摩擦材料；多根导向杆穿过闸座，一端固定在推力板上，另一端固定在闸托上。本发明制动器安装在固定支架上可以与制动盘准确配合刹车，制动时活塞杆不会对密封圈产生角向冲击，解决了制动器漏油的问题；摩擦材料通过导向杆多点连接，使制动力均匀分布到摩擦材料上，使实际摩擦面积最大化。

Description

一种用于风力发电机的刹车制动装置
技术领域
本发明涉及一种制动装置，具体是一种用于风力发电机的刹车制动装置，属于制动设备。
背景技术
刹车设备中的制动器是使机械中的运动件停止或减速的机械零件，俗称刹车、闸。制动器主要由制动架、制动件和操纵装置等组成，有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。对安全性要求较高的大型设备(如矿井提升机、电梯等)来说，需要在靠近设备工作部分的低速轴上安装刹车制动器，但是对于风力发电机而言，由于结构空间有限，为了减小制动力矩和结构尺寸，只能在风电设备的高速轴上安装制动装置。目前大部分制动器已标准化和系列化，并由专业工厂制造以供选用，但是现有的一些常规制动器是通过活塞杆推动摩擦部件与制动盘接触制动，在低速轴上使用问题不大，然而当将该结构应用到风力发电机的高速轴上时，由于高速轴转速很高，轴上的制动盘对盘式制动器会产生一个很大的径向力，该径向力直接作用于与摩擦部件直接连接的活塞，进而对与活塞接触的密封圈产生周而复始的角向冲击，最终导致漏油，使制动器不能正常的制动，漏出的油也污染了环境；同时摩擦部件与制动盘接触的部分是中心受力，导致摩擦部件表面受力不均匀，制动效果差且容易磨损摩擦部件，给风电的安全运行带来隐患，并且由于风电基本在高空运行，经常更换制动器增大了维护难度和成本。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用于风力发电机的刹车制动装置，可以与风力发电机的高速轴配合安装，刹车时不会由于径向力冲击发生内部漏油状况、可以实现持久稳定制动；刹车制动时制动器上的摩擦部件表面受力均匀、制动效果好，能够提升风力发电机运行的安全性。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于风力发电机的刹车制动装置，包括制动盘和两个制动器，两个制动器对称布置在制动盘的两侧，所述制动盘套设在一高速轴联轴器上，所述高速轴联轴器环绕周向设有安装环，多个分布设置在安装环上的固定螺栓Ⅲ沿与高速轴联轴器轴心线平行的方向依次穿过安装环和制动盘，将制动盘固定在高速轴联轴器上；所述制动器包括活塞杆和闸座，所述活塞杆一端垂直伸入闸座中，且伸入闸座一端的端面与闸座的封底板之间有间隙；活塞杆另一端穿过一压盖且端部固定有一推力板，所述压盖通过固定螺栓Ⅰ固定在闸座上，且活塞杆与压盖接触的部位套设有密封圈Ⅱ，所述活塞杆在位于压盖和闸座之间的部分环绕周向设有台阶，所述台阶与闸座之间设有复位弹簧，复位弹簧一端顶住闸座的封底板，另一端顶住台阶朝向闸座一侧的端面，所述台阶与闸座之间配合设有密封圈Ⅰ，所述密封圈Ⅰ沿周向方向套在台阶的环形面上；所述压盖和闸座之间设有液压油腔，且液压油腔与闸座表面的进油口连通；所述闸座的封底板固定在一闸托上，且闸托的底表面设有一层摩擦材料，所述摩擦材料通过环绕闸托边缘设置的固定卡圈限位固定在闸托底表面，多根固定螺栓Ⅱ穿过固定卡圈并旋入闸托中，将固定卡圈固定在闸托周向边缘；多根导向杆与活塞杆平行穿过闸座，一端固定在推力板上，另一端固定在闸托上；所述两个制动器的摩擦材料表面皆朝向制动盘的端面，两个制动器的闸座上分别焊接有一连接耳，所述连接耳通过连接部件固定在风力发电机的固定支架上。
优选的，所述导向杆有四根，以活塞杆轴线为中心对称穿过闸座，且一端通过螺栓固定在推力板上，另一端通过螺栓固定在闸托上。
优选的，为了使活塞杆与推力板连接更加稳固，所述活塞杆另一端的端部通过周向设置的螺纹旋入推力板的螺纹孔中固定。
优选的，所述连接部件包括连接螺栓，所述连接耳上设有连接孔，连接螺栓依次穿过其中一个连接耳上的连接孔、固定支架、另一个连接耳上的连接孔，将两个制动器分别固定在固定支架两侧。
优选的，为了进一步增加密封效果，避免漏油，压盖与闸座接触的部位设有密封圈Ⅲ。
优选的，所述摩擦材料为WSM-3环保型无石棉闸瓦，该材料是一种采用树脂基并用其它增强纤维代替石棉的摩擦材料，摩擦系数高、力学强度好，热衰退小；且不含钢棉及高硬度摩擦剂，硬度低，不容易损伤闸盘；不含石棉，绿色环保；磨损低，使用周期长。
相对于现有技术，本发明有如下优势：
(1)本发明的制动盘可以稳定配合安装在高速轴联轴器上，安装方式稳固，制动器定位安装在固定支架上可以始终与制动盘准确配合实现刹车制动。制动时制动器承受的径向力会传递到导向杆上，由多根导向杆和闸托承担，最终作用力会传递到制动器的闸座上。由于活塞杆垂直伸入闸座中，闸座沿周向包覆住活塞杆，可以均匀吸收和分散冲击力；同时活塞杆伸入闸座一端的端面与闸座的封底板之间有间隙，避免了闸座中的活塞杆端部与封底板硬接触、直接避免了冲击；最后，设置的复位弹簧顶住了封底板，即使有多余的径向载荷，也会直接被复位弹簧缓冲和吸收掉，不会对活塞杆与压盖接触部位的密封圈Ⅱ或台阶与闸座之间的密封圈Ⅰ产生角向冲击，密封不受影响、从根本上解决了制动器漏油的问题，制动器可以始终持久稳定制动，也不会有液压油漏出影响环境的卫生。
(2)本发明摩擦材料通过多根导向杆与推力板实现多点连接，制动力可以均匀分布到整个摩擦材料表面上，使摩擦材料与制动盘之间的实际摩擦面积最大化、制动效果更好，摩擦材料表面受力均匀也延长了摩擦材料的使用寿命、摩擦系数能够保持稳定，降低了风机运行的安全隐患，也降低了更换材料的维护成本，进一步可以延长在恶劣的高空环境中运行的时间，从而降低了维护频率。此外，制动力均匀分布也使得制动盘对制动器的径向力在闸托上分布更均匀，避免局部径向力过大导致导向杆、闸座产生受力不均匀或疲劳现象。
(3)本发明固定卡圈可以牢牢限定住摩擦材料的边缘，从而使摩擦材料整体定位稳定，不会出现整体沿平面偏移或滑脱的状况，从而保证了制动的稳定有效。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中的制动器内部结构图；
图中，1.制动盘，1a.端面，2.固定支架，3.制动器，10.活塞杆，11.台阶，11a.密封圈Ⅰ，20.闸座，21.封底板，22.进油口，23.闸托，24.摩擦材料，24a.固定卡圈，24b.固定螺栓Ⅱ，25.连接耳，25a.连接螺栓，25b.连接孔，30.压盖，31.固定螺栓Ⅰ，40.推力板，50.密封圈Ⅱ，60.复位弹簧，70.液压油腔，80.导向杆，90.密封圈Ⅲ，4.高速轴联轴器，4a.安装环，4b.固定螺栓Ⅲ，5.吊耳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图所示，一种用于风力发电机的刹车制动装置，包括制动盘1和两个制动器3，两个制动器3对称布置在制动盘1的两侧，所述制动盘1套设在一高速轴联轴器4上，所述高速轴联轴器4环绕周向设有安装环4a，多个分布设置在安装环4a上的固定螺栓Ⅲ4b沿与高速轴联轴器4轴心线平行的方向依次穿过安装环4a和制动盘1，将制动盘1固定在高速轴联轴器4上；所述制动器3包括活塞杆10和闸座20，所述活塞杆10一端垂直伸入闸座20中，且伸入闸座20一端的端面与闸座20的封底板21之间有间隙；活塞杆10另一端穿过一压盖30且端部固定有一推力板40，所述压盖30通过固定螺栓Ⅰ31固定在闸座20上，且活塞杆10与压盖30接触的部位套设有密封圈Ⅱ50，所述活塞杆10在位于压盖30和闸座20之间的部分环绕周向设有台阶11，所述台阶11与闸座20之间设有复位弹簧60，复位弹簧60一端顶住闸座20的封底板21，另一端顶住台阶11朝向闸座20一侧的端面，所述台阶11与闸座20之间配合设有密封圈Ⅰ11a，所述密封圈Ⅰ11a沿周向方向套在台阶11的环形面上；所述压盖30和闸座20之间设有液压油腔70，且液压油腔70与闸座20表面的进油口22连通；所述闸座20的封底板21固定在一闸托23上，且闸托23的底表面设有一层摩擦材料24，所述摩擦材料24通过环绕闸托23边缘设置的固定卡圈24a限位固定在闸托23底表面，多根固定螺栓Ⅱ24b穿过固定卡圈24a并旋入闸托23中，将固定卡圈24a固定在闸托23周向边缘；多根导向杆80与活塞杆10平行穿过闸座20，一端固定在推力板40上，另一端固定在闸托23上；所述两个制动器3的摩擦材料24表面皆朝向制动盘1的端面1a，两个制动器3的闸座20上分别焊接有一连接耳25，所述连接耳25通过连接部件固定在风力发电机的固定支架2上。
优选的，所述导向杆80有四根，以活塞杆10轴线为中心对称穿过闸座20，且一端通过螺栓固定在推力板40上，另一端通过螺栓固定在闸托23上。
优选的，为了使活塞杆10与推力板40连接更加稳固，所述活塞杆10另一端的端部通过周向设置的螺纹旋入推力板40的螺纹孔中固定。
优选的，所述连接部件包括连接螺栓25a，所述连接耳25上设有连接孔25b，连接螺栓25a依次穿过其中一个连接耳25上的连接孔25b、固定支架2、另一个连接耳25上的连接孔25b，将两个制动器3分别固定在固定支架2两侧。
优选的，为了进一步增加密封效果，避免漏油，压盖30与闸座20接触的部位设有密封圈Ⅲ90。
优选的，所述摩擦材料24为WSM-3环保型无石棉闸瓦，该材料是一种采用树脂基并用其它增强纤维代替石棉的摩擦材料，摩擦系数高、力学强度好，热衰退小；且不含钢棉及高硬度摩擦剂，硬度低，不容易损伤闸盘；不含石棉，绿色环保；磨损低，使用周期长。
为了方便安装制动器3，所述闸座20表面上设有吊耳5。通过起重机构钩住吊耳5可以将制动器3吊起，放置到安装位固定安装即可。
使用时，将液压系统的输油管线分别接到两个制动器3的进油口22上，当需要制动时，液压系统使液压油通过制动器3的进油口22进入液压油腔70，推动活塞杆10克服复位弹簧60的作用力向封底板21运动，活塞杆10的运动同时带动推力板40运动，推力板40带动与其连接的四个导向杆80同步向着封底板21运动，由于四个导向杆80的另一端连接闸托23，最终会推动闸托23上的摩擦材料24与制动盘1贴合摩擦制动，根据系统压力大小，可以提供不同的正压力，从而达到不同制动力矩的要求。在制动器3内部的多道密封圈避免了液压油的泄漏。
当摩擦材料24贴合制动盘1的时候，制动盘1对两侧的盘式制动器3产生一个径向力，在本发明中，制动器3承受的径向力会由四根导向杆80和闸托23承担，最终作用力会传递到闸座20上。由于活塞杆10垂直伸入闸座20中，闸座20沿周向包覆住活塞杆10，可以均匀吸收和分散冲击力；同时活塞杆10伸入闸座20一端的端面与闸座20的封底板21之间有间隙，避免了闸座20中的活塞杆10端部与封底板21硬接触、直接避免了冲击；且设置的复位弹簧60顶住了封底板21，即使有多余的径向载荷，也会直接被复位弹簧60缓冲和吸收掉，不会对活塞杆10与压盖30接触部位的密封圈Ⅱ50或台阶11与闸座20之间的密封圈Ⅰ11a产生角向冲击，密封不会受影响、从根本上解决了制动器漏油的问题，制动器3可以始终持久稳定制动。此外，本发明环形的闸座20结构还可以对活塞杆10周向进行保护，分散周向上的冲击力。
摩擦材料24通过导向杆80与推力板40实现多点连接，制动力可以均匀分布到整个摩擦材料24表面上，使摩擦材料24与制动盘1之间的实际摩擦面积最大化、制动效果更好，摩擦材料24表面受力均匀也延长了摩擦材料24的使用寿命、摩擦系数能够保持稳定，降低了风机运行的安全隐患。
当不需要制动时，液压系统减压释放液压油，直至系统压力降为零。此时复位弹簧60不受压，在复位弹簧60的作用下，活塞杆10向远离封底板21的方向移动，带动推力板40移动，推力板40通过导向杆80带动闸托23运动，最终使得摩擦材料24与制动盘1脱开产生间隙，达到松闸的目的。

Claims (6)

1.一种用于风力发电机的刹车制动装置，包括制动盘(1)和两个制动器(3)，两个制动器(3)对称布置在制动盘(1)的两侧，其特征在于，所述制动盘(1)套设在一高速轴联轴器(4)上，所述高速轴联轴器(4)环绕周向设有安装环(4a)，多个分布设置在安装环(4a)上的固定螺栓Ⅲ(4b)沿与高速轴联轴器(4)轴心线平行的方向依次穿过安装环(4a)和制动盘(1)，将制动盘(1)固定在高速轴联轴器(4)上；所述制动器(3)包括活塞杆(10)和闸座(20)，所述活塞杆(10)一端垂直伸入闸座(20)中，且伸入闸座(20)一端的端面与闸座(20)的封底板(21)之间有间隙；活塞杆(10)另一端穿过一压盖(30)且端部固定有一推力板(40)，所述压盖(30)通过固定螺栓Ⅰ(31)固定在闸座(20)上，且活塞杆(10)与压盖(30)接触的部位套设有密封圈Ⅱ(50)，所述活塞杆(10)在位于压盖(30)和闸座(20)之间的部分环绕周向设有台阶(11)，所述台阶(11)与闸座(20)之间设有复位弹簧(60)，复位弹簧(60)一端顶住闸座(20)的封底板(21)，另一端顶住台阶(11)朝向闸座(20)一侧的端面，所述台阶(11)与闸座(20)之间配合设有密封圈Ⅰ(11a)，所述密封圈Ⅰ(11a)沿周向方向套在台阶(11)的环形面上；所述压盖(30)和闸座(20)之间设有液压油腔(70)，且液压油腔(70)与闸座(20)表面的进油口(22)连通；所述闸座(20)的封底板(21)固定在一闸托(23)上，且闸托(23)的底表面设有一层摩擦材料(24)，所述摩擦材料(24)通过环绕闸托(23)边缘设置的固定卡圈(24a)限位固定在闸托(23)底表面，多根固定螺栓Ⅱ(24b)穿过固定卡圈(24a)并旋入闸托(23)中，将固定卡圈(24a)固定在闸托(23)周向边缘；多根导向杆(80)与活塞杆(10)平行穿过闸座(20)，一端固定在推力板(40)上，另一端固定在闸托(23)上；所述两个制动器(3)的摩擦材料(24)表面皆朝向制动盘(1)的端面(1a)，两个制动器(3)的闸座(20)上分别焊接有一连接耳(25)，所述连接耳(25)通过连接部件固定在风力发电机的固定支架(2)上。
2.根据权利要求1所述的用于风力发电机的刹车制动装置，其特征在于，所述导向杆(80)有四根，以活塞杆(10)轴线为中心对称穿过闸座(20)，且一端通过螺栓固定在推力板(40)上，另一端通过螺栓固定在闸托(23)上。
3.根据权利要求1或2所述的用于风力发电机的刹车制动装置，其特征在于，所述活塞杆(10)另一端的端部通过周向设置的螺纹旋入推力板(40)的螺纹孔中固定。
4.根据权利要求1或2所述的用于风力发电机的刹车制动装置，其特征在于，所述连接部件包括连接螺栓(25a)，所述连接耳(25)上设有连接孔(25b)，连接螺栓(25a)依次穿过其中一个连接耳(25)上的连接孔(25b)、固定支架(2)、另一个连接耳(25)上的连接孔(25b)，将两个制动器(3)分别固定在固定支架(2)两侧。
5.根据权利要求1或2所述的用于风力发电机的刹车制动装置，其特征在于，所述压盖(30)与闸座(20)接触的部位设有密封圈Ⅲ(90)。
6.根据权利要求1或2所述的用于风力发电机的刹车制动装置，其特征在于，所述摩擦材料(24)为WSM-3环保型无石棉闸瓦。
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