CN108518426A - 风力发电机组及其低速端联轴器 - Google Patents

风力发电机组及其低速端联轴器 Download PDF

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胡爱田
蒋琼
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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组低速端柔性联轴器，包括主动盘和同轴设置的被动盘，所述主动盘用于连接所述风轮的主轴承，所述被动盘用于连接所述增速机的输入轴，所述主动盘和被动盘之间通过若干个柔性传动件连接。本发明低速端柔性联轴器可实现只将风轮的纯扭矩传递给增速机；同时大大降低对风轮主轴承和增速机输入轴之间的同轴度要求。本发明进一步还公开了一种风力发电机组。

Description

风力发电机组及其低速端联轴器
技术领域
本发明涉及联轴器技术领域，特别涉及一种风力发电机组及其低速端联轴器。
背景技术
风力发电机组是将风能转化为电能的设备，利用风力带动叶片和风轮转动，然后通过增速机对转速进行提升，再带动发电机旋转发电。动力和扭矩在风轮、增速机和发电机之间传递均需用到传动件，根据转速的不同，风轮和增速机之间的传动称为低速端传动，增速机和发电机之间的传动称为高速端传动。
现有的风力发电机组传动系统中，风轮与增速机输入轴之间即低速端传动一般都是通过刚性或半刚性方式连接，将风轮的低转速、大扭矩传递给增速机，通过增速机增速后，再通过高速端联轴器从增速机的输出轴传递给发电机。这种结构方式要求风轮的主轴承和增速机的输入轴之间有较高的同轴度，否则增速机将承受额外的负载，并会产生振动，严重时可能危及风力发电机组的正常工作和使用寿命。
比如，应用较为普遍的是传统主流的三点支撑式结构和四点支撑式结构。传统主流的三点支撑式结构，增速机需承受转矩和径向力，增速机前端轴承也需承受巨大的径向力，后两点弹性支撑的设计和制作非常复杂。四点支撑式结构中，对机舱底架六个安装平面的加工精度要求比较高，否则会产生更大的附加载荷和振动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风力发电机用低速轴联轴器及风力发电机，以解决现有技术中采用刚性传动件时对风轮和增速机同轴度要求高的技术问题。
本发明的第一方面，提供了一种风力发电机组低速端柔性联轴器，用于连接风轮和增速机，所述低速端柔性联轴器包括主动盘和同轴设置的被动盘，所述主动盘用于连接所述风轮的主轴承，所述被动盘用于连接所述增速机的输入轴，所述主动盘和被动盘之间通过若干个柔性传动件连接。
进一步地，所述主动盘在周向上间隔设有若干个第一连接销，所述被动盘在周向上对应设有若干个第二连接销，每个第一连接销和相对的第二连接销之间通过柔性传动件连接。
进一步地，所述主动盘在周向上间隔设有若干个第一连接销，所述被动盘在周向上对应设有若干个第二连接销，每个第一连接销和相对的第二连接销的左右各相邻的第二连接销之间均通过柔性传动件连接。
进一步地，所述主动盘的内圈圆柱面沿周向设有第一安装槽，若干个所述第一连接销两端分别固定连接在第一安装槽的两侧壁上，所述被动盘的外圈圆柱面沿周向设有第二安装槽，若干个所述第二连接销两端分别固定连接在第二安装槽的两侧壁上，所述柔性传动件的两端分别套设于第一连接销和第二连接销上。
进一步地，所述主动盘在周向上设有若干个第一销孔，所述第一连接销穿设于第一销孔内且所述第一连接销的至少一端沿主动盘的径向伸出预定长度；所述被动盘在周向上设有若干个第二销孔，所述第二连接销穿设于第二销孔内且所述第二连接销的至少一端沿被动盘的径向伸出预定长度；所述柔性传动件的两端分别套设于第一连接销和第二连接销上。
进一步地，所述柔性传动件采用由金属或高强丝拉纤维编制而成的绳环。
进一步地，所述绳环由第一直线段、第一弯曲段、第二直线段和第二弯曲段前后相接组成，所述第一弯曲段套设在所述第一连接销上，所述第二弯曲段套设在所述第二连接销上。
进一步地，所述绳环由第一套环、中间连接段和第二套环组成，所述第一套环套设在所述第一连接销上，所述第二套环套设在所述第二连接销上。
进一步地，所述柔性传动件采用由金属或高强丝拉纤维制成的传动板，所述传动板的一端设有第一安装孔，所述传动板的另一端设有第二安装孔，所述第一安装孔套设在所述第一连接销上，所述第二安装孔套设在所述第二连接销上。
本发明低速端柔性联轴器中与风轮主轴承连接的主动盘和与增速机输入轴连接的被动盘之间通过柔性传动件连接，从而可实现只将风轮的纯扭矩传递给增速机；同时，大大降低了对风轮主轴承和增速机输入轴之间的同轴度要求，从而大大降低了加工精度要求，即使存在同轴度的超差，也不会因此给增速机带来额外的载荷；另外，对机舱底架的加工要求简单。
本发明的第二方面，还提供了一种风力发电机组，包括风轮和增速机，还包括上述任一项所述的低速端柔性联轴器，所述低速端柔性联轴器的主动盘与所述风轮的主轴承连接，所述低速端柔性联轴器的被动盘与所述增速机的输入轴连接。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例一联轴器的结构示意图；
图2是图1的安装结构剖面示意图；
图3是图2中A处的放大结构示意图；
图4是柔性传动件的第一种结构示意图；
图5是柔性传动件的第二种结构示意图；
图6是柔性传动件的第二种结构示意图；
图7是柔性传动件的第二种结构示意图；
图8是本发明实施例二联轴器的结构示意图；
图9是图8的安装结构剖面放大示意图；
图10是本发明实施例三联轴器的安装结构剖面放大示意图。
图中：
1、主动盘；11、第一连接销；12、第一安装槽；2、被动盘；21、第二连接销；22、第二安装槽；3、柔性传动件；31、绳环；3101、第一直线段；3102、第一弯曲段；3103、第二直线段；3104、第二弯曲段；3111、第一套环；3112、中间连接段；3113、第二套环；32、传动板；321、第一安装孔；322、第二安装孔；41、主轴承；42、输入轴。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1、图2、图3所示，本实施例的风力发电机组低速端柔性联轴器，用于连接风力发电机组的风轮和增速机，将风轮的扭矩传递至增速机，其中主动盘1与风轮的主轴承41连接，被动盘2与增速机的输入轴42连接，该低速端柔性联轴器包括主动盘1和同轴设置的被动盘2，主动盘1和被动盘2之间通过若干个柔性传动件3连接。
具体的，主动盘1在周向上间隔设有若干个第一连接销11，被动盘2在周向上对应设有若干个第二连接销21，每个第一连接销11和相对的第二连接销21之间通过柔性传动件3连接。
第一连接销11和第二连接销21的安装固定方式有多种方式，在本实施例一中，具体是在主动盘1的内圈圆柱面沿周向设有第一安装槽12，若干个第一连接销11两端分别固定连接在第一安装槽12的两侧壁上，被动盘2的外圈圆柱面沿周向设有第二安装槽22，若干个第二连接销21两端分别固定连接在第二安装槽22的两侧壁上，柔性传动件3的两端分别套设于第一连接销11和第二连接销21的中段位置，容纳于第一安装槽12和第二安装槽22内。采用槽式安装结构，第一连接销11和第二连接销21安装固定更加稳固、受力更加均衡。
柔性传动件3也有多种可选的结构和材质，具体来说，可以采用由金属或高强丝拉纤维编制而成的绳环31，绳环31的编制方式包括但不限于以下结构形式：
第一种，如图4所示，绳环31由第一直线段3101、第一弯曲段3102、第二直线段3103和第二弯曲段3104前后相接组成，第一弯曲段3102套设在第一连接销11上，第二弯曲段3104套设在第二连接销21上。
第二种，如图5所示，绳环31由第一套环3111、中间连接段3112和第二套环3113组成，第一套环3111套设在第一连接销11上，第二套环套3113设在第二连接销21上。
第三种，如图6所示，与图5的结构大致相同，唯一区别在于中间连接段3112有细微区别。
柔性传动件3除了可以编制成上述的绳环状，也可以由金属或高强丝拉纤维制成板状结构，如图7所示的传动板32，传动板32的一端设有第一安装孔321，传动板32的另一端设有第二安装孔322，第一安装孔321套设在第一连接销11上，第二安装孔322套设在第二连接销21上。
实施例二
本实施例二与上述实施例一不同在于，柔性传动件3的连接设置方式有所区别，具体如图8、图9所示，本实施例二的风力发电机组低速端柔性联轴器，包括主动盘1和同轴设置的被动盘2，主动盘1在周向上间隔设有若干个第一连接销11，被动盘2在周向上对应设有若干个第二连接销21，每个第一连接销11和相对的第二连接销21的左右各相邻的第二连接销21之间均通过柔性传动件3连接，在本实施例中，同一个第一连接销11或第二连接销21上连接设置有两个柔性传动件。
同样，第一连接销11和第二连接销21的安装固定方式也有多种方式，在本实施例二中，也可以采用上述实施例一中的槽式安装结构，两个柔性传动件3的两端均可分别套设于第一连接销11和第二连接销21的中段位置，并容纳于第一安装槽12和第二安装槽22内。
实施例三
本实施例三与实施例二不同的是，第一连接销11和第二连接销21的安装固定方式不同，如图10所示，在本实施例三中，为简化结构和装配难度，以降低成本，主动盘1在周向上设有若干个第一销孔(图中被遮挡未示出)，第一连接销11穿设于第一销孔内且第一连接销11的至少一端沿主动盘1的径向伸出预定长度；被动盘2在周向上设有若干个第二销孔，第二连接销21穿设于第二销孔(图中被遮挡未示出)内且第二连接销21的至少一端沿被动盘2的径向伸出预定长度；两个柔性传动件3的两端分别套设于第一连接销11和第二连接销21上。具体的，两个柔性传动件3可以对称套设在第一连接销11和第二连接销21不同侧，也可以都套设在第一连接销11和第二连接销21的一侧，本实施例并不受限于此。
本实施例一到实施例三提供的低速端柔性联轴器，用于连接风轮和增速机以传递扭矩，由于联轴器中与风轮主轴承连接的主动盘和与增速机输入轴连接的被动盘之间通过柔性传动件连接，从而可实现只将风轮的纯扭矩传递给增速机；同时，大大降低了对风轮主轴承和增速机输入轴之间的同轴度要求，从而大大降低了加工精度要求，即使存在同轴度的超差，也不会因此给增速机带来额外的载荷；另外，对机舱底架的加工要求简单。
实施例四
在此基础上，本实施例四还提供了一种风力发电机组，包括风轮和增速机及上述的低速端柔性联轴器，低速端柔性联轴器的主动盘1与风轮的主轴承41连接，低速端柔性联轴器的被动盘2与增速机的输入轴42连接。
由于采用了上述的低速端柔性联轴器，具备其所有优点，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风力发电机组低速端柔性联轴器，用于连接风轮和增速机，其特征在于，所述低速端柔性联轴器包括主动盘(1)和同轴设置的被动盘(2)，所述主动盘(1)用于连接所述风轮的主轴承(41)，所述被动盘(2)用于连接所述增速机的输入轴(42)，所述主动盘(1)和被动盘(2)之间通过若干个柔性传动件(3)连接。
2.根据权利要求1所述的低速端柔性联轴器，其特征在于，所述主动盘(1)在周向上间隔设有若干个第一连接销(11)，所述被动盘(2)在周向上对应设有若干个第二连接销(21)，每个第一连接销(11)和相对的第二连接销(21)之间通过柔性传动件(3)连接。
3.根据权利要求1所述的低速端柔性联轴器，其特征在于，所述主动盘(1)在周向上间隔设有若干个第一连接销(11)，所述被动盘(2)在周向上对应设有若干个第二连接销(21)，每个第一连接销(11)和相对的第二连接销(21)的左右各相邻的第二连接销(21)之间均通过柔性传动件(3)连接。
4.根据权利要求2或3所述的低速端柔性联轴器，其特征在于，所述主动盘(1)的内圈圆柱面沿周向设有第一安装槽(12)，若干个所述第一连接销(11)两端分别固定连接在第一安装槽(12)的两侧壁上，所述被动盘(2)的外圈圆柱面沿周向设有第二安装槽(22)，若干个所述第二连接销(21)两端分别固定连接在第二安装槽(22)的两侧壁上，所述柔性传动件(3)的两端分别套设于第一连接销(11)和第二连接销(21)上。
5.根据权利要求2或3所述的低速端柔性联轴器，其特征在于，所述主动盘(1)在周向上设有若干个第一销孔，所述第一连接销(11)穿设于第一销孔内且所述第一连接销(11)的至少一端沿主动盘(1)的径向伸出预定长度；所述被动盘(2)在周向上设有若干个第二销孔，所述第二连接销(21)穿设于第二销孔内且所述第二连接销(21)的至少一端沿被动盘(2)的径向伸出预定长度；所述柔性传动件(3)的两端分别套设于第一连接销(11)和第二连接销(21)上。
6.根据权利要求2或3所述的低速端柔性联轴器，其特征在于，所述柔性传动件(3)采用由金属或高强丝拉纤维编制而成的绳环(31)。
7.根据权利要求6所述的低速端柔性联轴器，其特征在于，所述绳环(31)由第一直线段(3101)、第一弯曲段(3102)、第二直线段(3103)和第二弯曲段(3104)前后相接组成，所述第一弯曲段(3102)套设在所述第一连接销(11)上，所述第二弯曲段(3104)套设在所述第二连接销(21)上。
8.根据权利要求6所述的低速端柔性联轴器，其特征在于，所述绳环(31)由第一套环(3111)、中间连接段(3112)和第二套环(3113)组成，所述第一套环(3111)套设在所述第一连接销(11)上，所述第二套环套(3113)设在所述第二连接销(21)上。
9.根据权利要求2或3所述的低速端柔性联轴器，其特征在于，所述柔性传动件(3)采用由金属或高强丝拉纤维制成的传动板(32)，所述传动板(32)的一端设有第一安装孔(321)，所述传动板(32)的另一端设有第二安装孔(322)，所述第一安装孔(321)套设在所述第一连接销(11)上，所述第二安装孔(322)套设在所述第二连接销(21)上。
10.一种风力发电机组，包括风轮和增速机，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的低速端柔性联轴器，所述低速端柔性联轴器的主动盘(1)与所述风轮的主轴承(41)连接，所述低速端柔性联轴器的被动盘(2)与所述增速机的输入轴(42)连接。
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