CN108571527A - 具有过载保护的十字轴式万向联轴器及其测试用试验台 - Google Patents

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褚景春
郭新毅
李英昌
潘磊
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员一泽
刘海涛
信晶
张建福
李少亮
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/265Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected in which one coupling part has a tongue received with the intermediate member(s) in a recess with a transverse axis in the other coupling part
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D7/00Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock

Abstract

本发明公开了一种具有过载保护的十字轴式万向联轴器及含有其的测试用试验台,属于风力发电机组的辅助设备领域,包括花键轴和连接在所述花键轴两端的左、右万向节叉,对应的,所述左、右万向节叉的外侧分别连接有左、右十字轴,所述花键轴、左、右万向节叉和左、右十字轴为轴向连接,所述左万向节叉与花键轴之间连接有力矩限制器;所述左十字轴外侧连接有转接盘,所述转接盘的外侧设置有用于与发电机组传动链连接的预留接口。本发明的十字轴式万向联轴器,在进行发电机组测试时,能够在扭矩传递过程中进行过载保护,另外通过对转接盘进行特殊设置,还可适应不同兆瓦发电机组,最大程度的降低试验设备投入和固定设备的成本。

Description

具有过载保护的十字轴式万向联轴器及其测试用试验台
技术领域
本发明涉及风力发电机组的辅助设备领域,特别是涉及一种具有过载保护的十字轴式万向联轴器及其测试用试验台。
背景技术
目前,潮汐能或风力发电机组在出厂前都要求进行整机动态测试。整机动态测试是指将发电机组安装到试验台上,通过试验台拖动系统替代叶轮来驱动机组主传动链运行进行的加载测试。在测试前,试验台上的机组需要通过联轴器与试验台拖动系统连接进行传扭。
现有技术中,不同技术路线和不同兆瓦级的发电机组在进行加载测试时,因机组与试验台拖动系统轴向安装尺寸或连接尺寸等的变化,需要根据不同技术路线的不同兆瓦级机组配备各种规格的十字轴式万向联轴器,增加了公司设备投入成本;而且在不同规格十字轴式联轴器更换过程中,造成了人力成本的浪费和工作效率的下降。
在动态测试过程中,因电网突然断电、试验台故障、机组传动系统故障、电控故障、人工误操作、对中误差大等引起的过载,以及发电机等接地故障产生的轴电流问题,不仅会对发电机组或试验台造成损坏,造成较大的财产损失,而且会影响产品研发进度,还会形成不良影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能够在扭矩传递过程中进行过载保护的、可适应不同兆瓦发电机组的具有过载保护的十字轴式万向联轴器及含有其的发电机组测试用试验台。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一方面,本发明提供一种具有过载保护的十字轴式万向联轴器,包括花键轴和连接在所述花键轴两端的左、右万向节叉,对应的,所述左、右万向节叉的外侧分别连接有左、右十字轴,所述花键轴、左、右万向节叉和左、右十字轴为轴向连接,所述左万向节叉与花键轴之间连接有力矩限制器;所述左十字轴外侧连接有转接盘,所述转接盘的外侧设置有用于与发电机组传动链连接的预留接口。
进一步地,所述预留接口包括内径不同的多圈接口,分别用于与不同兆瓦级别的发电机组传动链连接,所述转接盘通过螺栓与发电机组传动链连接。
进一步地,所述十字轴包括十字轴本体和连接在十字轴本体外侧的凸缘结构,所述转接盘的内侧设置有端面齿,所述端面齿与所述左十字轴的凸缘结构通过螺栓连接。
进一步地,所述力矩限制器的外环与左万向节叉连接,所述力矩限制器的内环与花键轴连接;所述力矩限制器内、外环之间还设置有绝缘保护装置。
进一步地,所述花键轴的外周设有花键套,右万向节叉与所述花键套的一端固定连接,所述花键套和花键轴可发生相对移动。
进一步地,所述花键套的外周设置有防尘套,所述防尘套的一端固定连接在所述花键轴靠近所述力矩限制器的一侧,所述防尘套的另一端与所述花键套的外侧可移动连接。
进一步地,所述花键套在靠近花键轴侧设置有向外的外凸起,所述防尘套对应设置有朝向轴心的与所述外凸起配合限位的内凸起,所述行程限位机构包括所述内凸起和外凸起,所述防尘套形成所述花键套的行程限位机构。
进一步地,所述防尘套和所述花键套可移动连接处设置有密封圈。
进一步地,所述防尘套内凸起上设置有用于安装所述密封圈的卡槽。
另一方面,本发明还提供一种发电机组测试用试验台,包括试验台拖动系统,还包括所述的具有过载保护的十字轴式万向联轴器,所述右十字轴用于与所述试验台拖动系统连接。
由于采用上述技术方案,本发明至少具有以下优点:
(1)本发明的十字轴式万向联轴器,在进行发电机组测试时,力矩限制器可以传递低速大扭矩,而且可以使用于传递高速小扭矩,并能够在扭矩传递过程中不对中进行补偿,能够在扭矩传递过程中进行过载保护,另外通过对转接盘进行特殊设置,还可适应不同兆瓦发电机组,最大程度的降低试验设备投入和固定设备的成本。
(2)本发明的十字轴式万向联轴器采用力矩限制器,能够防止在动态测试过程中因电网突然断电、试验台故障、机组传动系统故障、电控故障、人工误操作、对中误差大等引起的过大载荷传递到试验台侧或潮汐能或风力发电机组侧;本发明通过转接盘连接联轴器和风电机组连接,通过调节转接盘可以与不同兆瓦级别机组的连接尺寸,使用一台或两台联轴器覆盖某个公司所有机组的试验需求,最大程度的降低试验设备投入和固定设备的成本,以及因联轴器更换造成的人力、工时的浪费,极大的缩短了试验的准备时间,提高了产品的测试效率和研发效率。
(3)本发明采用带绝缘功能的力矩限制器,对电流进行绝缘,能够屏蔽动态测试过程中因发电机等接地故障产生的轴电流造成齿轮箱轴承或主轴承受损等问题,最大程度的避免设备损坏,财产损失和安全事故的发生。
(4)本发明的花键轴和花键套,在使用时可通过调整花键轴和套的配合长度,进而调整联轴器的轴向长度,该结构设计,即使在最长工作状态下,也可以保证内外花键的最小有效工作长度,确保联轴器传扭可靠性。
(5)本发明的防尘套左侧与花键轴紧固,连为一体;右侧与花键套通过密封圈形成密封,防止灰尘或水气等进入花键轴和花键套的花键工作面,影响联轴器的使用寿命。防尘套右侧与花键套形成的行程限位机构,可以有效的通过限制花键轴和花键套的最长配合长度,来限制联轴器的最长长度。
(6)本发明安装简单,互换性好,可靠性高,使用寿命长,易维护性强,性价比高,使用范围广。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的具有过载保护的十字轴式万向联轴器的结构示意图;
图2是本发明的转接盘结构示意图,其中,图A为转接盘的轴向剖面图,图B为转接盘外侧的侧视图;
图3是本发明的花键轴结构示意图;
图4是本发明的花键轴和花键套的部分结构示意图;
图5是本发明的防尘套结构部分区域放大示意图;
图6是本发明的防尘套结构部分区域放大示意图。
具体实施方式
本发明提供一种具有过载保护的十字轴式万向联轴器的实施例,如图1 至图6所示,包括花键轴4和连接在花键轴4两端的左万向节叉2、右万向节叉8,对应的,左万向节叉2、右万向节叉8的外侧分别连接有左十字轴20、右十字轴20’,花键轴4、左万向节叉2、右万向节叉8和左十字轴20、右十字轴20’为轴向连接,左万向节叉2与花键轴4之间连接有力矩限制器3;左十字轴20外侧连接有转接盘1,转接盘1的外侧设置有用于与发电机组传动链连接的预留接口。
本发明在使用时,在进行发电机组测试时,可以安装于潮汐能或风力发电机组与试验台拖动系统之间,将转接盘通过外圈的整圈螺栓与发电机组传动链连接、紧固,通过对转接盘进行特殊设置,还可适应不同兆瓦发电机组,最大程度的降低试验设备投入和固定设备的成本。采用力矩限制器能够在扭矩传递过程中进行过载保护,因力矩限制器设置在左万向节叉和花键轴之间。力矩限制器有需用的最大扭矩,使用时要求传递的最大扭矩小于需用扭矩,而且力矩限制器需用扭矩可以调节大小。使用前按实际需要调节力矩限制器在本次试验允许传递的最大扭矩。力矩限制器还能够在扭矩传递过程中不对中进行补偿,对过载形成保护。
作为一种改进,如图2所示,预留接口包括内径不同的多圈接口,分别用于与不同兆瓦级别的发电机组传动链连接,转接盘1通过螺栓与发电机组传动链连接。转接盘1的外圈可以有由若干螺栓形成的接口。转接盘可按照最大兆瓦级别设计,与机组传动链的接口可以按不同兆瓦发电机组平台预留接口,使用一台或两台联轴器覆盖某个公司所有机组的试验需求,最大程度的降低试验设备投入和固定设备的成本。
进一步地,十字轴20(或20’)包括十字轴本体和连接在十字轴本体外侧的凸缘结构,转接盘1的内侧设置有端面齿11,端面齿11与左十字轴 20的凸缘结构通过螺栓连接。转接盘通过内圈的端面齿与联轴器十字轴进行传扭,通过螺栓与联轴器十字轴20进行轴向连接、紧固。转接盘1通过外圈的整圈螺栓与发电机组传动链(动力系统)连接、紧固。
为了对电流进行绝缘,力矩限制器3的外环与左万向节叉2连接,力矩限制器3的内环与花键轴4连接;力矩限制器3内、外环之间还设置有绝缘保护装置,能够屏蔽动态测试过程中因发电机等接地故障产生的轴电流造成齿轮箱轴承或主轴承受损等问题,最大程度的避免设备损坏,财产损失和安全事故的发生。带有绝缘功能的力矩限制器也可以通过购买获得。
为了方便调节联轴器的轴向长度,花键轴4的外周设有花键套7,右万向节叉8与花键套7的一端固定连接,花键套7和花键轴4可发生相对移动。在使用时可通过调整花键轴4和花键套7的配合长度,进而调整联轴器的轴向长度。如图1中所示,最大伸长长度为L;在轴向长度需要伸长时,花键轴4向左移动,花键套7向右移动;在轴向长度需要缩短时,花键轴4向右移动,花键套7向左移动。该结构设计,即使在最长工作状态下,也可以保证内外花键的最小有效工作长度,确保联轴器传扭可靠性。
如图1、图3、图4所示,为了减少灰尘或水汽等进入花键轴4和花键套7之间的花键41之间,花键套7的外周设置有防尘套5,防尘套5的一端固定连接在花键轴4靠近力矩限制器3的一侧,防尘套5的另一端与花键套7的外侧可移动连接。其中的一个联轴器的实施例可以为花键套7的右端与右万向节叉8固定连接,防尘套5的左端与花键轴4的左侧固定连接,防尘套5的右端与花键套7的外侧可移动连接,防尘套5的右端能在花键套外侧相对移动,即在调整联轴器的轴向长度时,防尘套5随花键轴4 在花键套7上相对移动,使花键轴4始终在防尘套5和花键套的保护范围内,减少灰尘或水汽等进入花键41的工作面,从而延长联轴器的使用寿命,防尘套5形成花键套7的行程限位机构,来限制联轴器的最长长度,防尘套5的长度略大于图1中最大伸长长度L的长度。
上述实施例中,花键套7在靠近花键轴4侧设置有向外的外凸起71,防尘套5对应设置有朝向轴心的与外凸起71配合限位的内凸起51,防尘套 5形成花键套7的行程限位机构。内凸起和外凸起配合限位防尘套和花键套的最大移动距离,从而来限制联轴器的最长长度。
为了增加密封效果,如图1、图5、图6所示,防尘套5和花键套7可移动连接处设置有密封圈52。密封圈属于易损件,可进行更换。
为了方便更换或安装密封圈,防尘套5内凸起51上设置有用于安装密封圈52的卡槽。
另一方面,本发明还提供一种发电机组测试用试验台,包括试验台拖动系统,还包括上述的具有过载保护的十字轴式万向联轴器,右十字轴20’用于与所述试验台拖动系统连接。
本发明使用时,可以安装于潮汐能或风力发电机组与试验台拖动系统之间,将转接盘通过外圈的整圈螺栓与发电机组传动链连接、紧固,转接盘可按照最大兆瓦级别设计,与机组传动链的接口可以按不同兆瓦发电机组平台预留接口,使用一台或两台联轴器覆盖某个公司所有机组的试验需求;力矩限制器有需用的最大扭矩,使用时要求传递的最大扭矩小于需用扭矩,而且力矩限制器需用扭矩可以调节大小,使用前按实际需要调节力矩限制器在本次试验允许传递的最大扭矩,力矩限制器还能够在扭矩传递过程中不对中进行补偿,对过载形成保护;还可通过调整花键轴和花键套的配合长度,进而调整联轴器的轴向长度,使本发明即使在最长工作状态下,也可以保证内、外花键的最小有效工作长度,确保联轴器传扭可靠性;而防尘套的设计一方面减少灰尘或水汽等进入花键工作界面,而且通过内凸起和外凸起的配合来限制联轴器的最长长度;密封圈为易损件也可以及时进行更换。
本发明通过采用具有绝缘保护的力矩限制器,不仅形成了过载和电流绝缘保护,而且发生过载也无需停机或更换零部件;还通过转接盘的不同设计,实现一台联轴器在不同功率等级的互换使用,不仅实现了不同功率等级之间的互换使用,而且通过增减内、外花键配合长度实现轴向长度的伸缩;通过防尘套和花键套之间的密封设计,有效延长了联轴器的使用寿命,最大程度的拓展了联轴器的适用范围。本发明安装方便,操作简单,使用寿命长;功能全面,可实现过载和电流绝缘保护;使用范围广,一台联轴器可以实现在多工况多场地下的使用。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰,均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有过载保护的十字轴式万向联轴器,包括花键轴和连接在所述花键轴两端的左、右万向节叉,对应的,所述左、右万向节叉的外侧分别连接有左、右十字轴,所述花键轴、左、右万向节叉和左、右十字轴为轴向连接,其特征在于,其中,所述左万向节叉与花键轴之间连接有力矩限制器;
所述左十字轴外侧连接有转接盘,所述转接盘的外侧设置有用于与发电机组传动链连接的预留接口。
2.根据权利要求1所述的具有过载保护的十字轴式万向联轴器,其特征在于,所述预留接口包括内径不同的多圈接口,分别用于与不同兆瓦级别的发电机组传动链连接,所述转接盘通过螺栓与发电机组传动链连接。
3.根据权利要求1所述的具有过载保护的十字轴式万向联轴器,其特征在于,所述十字轴包括十字轴本体和连接在十字轴本体外侧的凸缘结构,所述转接盘的内侧设置有端面齿,所述端面齿与所述左十字轴的凸缘结构通过螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的具有过载保护的十字轴式万向联轴器,其特征在于,所述力矩限制器的外环与左万向节叉连接,所述力矩限制器的内环与花键轴连接;所述力矩限制器内、外环之间还设置有绝缘保护装置。
5.根据权利要求1至4任一所述的具有过载保护的十字轴式万向联轴器,其特征在于,所述花键轴的外周设有花键套,右万向节叉与所述花键套的一端固定连接,所述花键套和花键轴可发生相对移动。
6.根据权利要求5所述的具有过载保护的十字轴式万向联轴器,其特征在于,所述花键套的外周设置有防尘套,所述防尘套的一端固定连接在所述花键轴靠近所述力矩限制器的一侧,所述防尘套的另一端与所述花键套的外侧可移动连接。
7.根据权利要求6所述的具有过载保护的十字轴式万向联轴器,其特征在于,所述花键套在靠近花键轴侧设置有向外的外凸起,所述防尘套对应设置有朝向轴心的与所述外凸起配合限位的内凸起,所述防尘套形成所述花键套的行程限位机构。
8.根据权利要求7所述的具有过载保护的十字轴式万向联轴器,其特征在于,所述防尘套和所述花键套可移动连接处设置有密封圈。
9.根据权利要求8所述的具有过载保护的十字轴式万向联轴器,其特征在于,所述防尘套内凸起上设置有用于安装所述密封圈的卡槽。
10.一种发电机组测试用试验台,包括试验台拖动系统,其特征在于,还包括权利要求1-9任一项所述的具有过载保护的十字轴式万向联轴器,所述右十字轴用于与所述试验台拖动系统连接。
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