CN109458433A - 传动带、变桨驱动装置及风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种传动带、变桨驱动装置及风力发电机组，传动带包括：齿部；主体部，沿自身长度方向延伸以支撑齿部，主体部包括承载层和包覆于承载层周侧的包覆层，承载层为沿主体部的宽度方向和厚度方向上分布、并沿长度方向延伸的复合结构体。本发明提供的传动带，通过在主体部上设置由复合结构体构成的承载层和包覆于承载层周侧的包覆层，改善了传动带的机械性能，提高了传动带的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种传动带、变桨驱动装置及风力发电机组。
背景技术
风力发电机组是将风能转化为电能的发电系统，其中叶片桨距角的大小直接影响到了风力发电机组吸收的风能。风力发电机组的变桨驱动装置在运行中需要根据风速的大小不断调整叶片的桨距角，保证风力发电机组处于最优的运行状态。
变桨驱动装置包括带轮和传动带，变桨驱动装置通过带轮的齿与传动带的齿之间的啮合带动部件运动。但是，由于传动带在宽度方向上的边缘部分相对于中央部分为自由端，容易受到诸如振动、传动带与带轮的装配误差导致的偏心等因素的影响，导致传动带的边缘部分更容易发生磨损和腐蚀损坏，使用寿命较短。
发明内容
本发明的目的是提供一种传动带、变桨驱动装置及风力发电机组，该传动带的机械性能良好，使用寿命较高。
一方面，本发明实施例提供了一种传动带，该传动带包括：齿部；主体部，沿自身长度方向延伸以支撑齿部，主体部包括承载层和包覆于承载层周侧的包覆层，承载层为沿主体部的宽度方向和厚度方向上分布、并沿长度方向延伸的复合结构体。
根据本发明实施例的一个方面，承载层为束状复合结构体，承载层包括由第一材料构成的多个第一束状件和由第二材料构成的多个第二束状件。
根据本发明实施例的一个方面，多个第一束状件设置于主体部的宽度方向上的两侧部分，多个第二束状件设置于主体部的宽度方向上的中间部分。
根据本发明实施例的一个方面，多个第一束状件和多个第二束状件在主体部的厚度方向上对齐且呈一层分布。
根据本发明实施例的一个方面，多个第一束状件设置于主体部的厚度方向上的两侧部分，多个第二束状件设置于主体部的厚度方向上的中间部分。
根据本发明实施例的一个方面，多个第二束状件设置于主体部的宽度方向和厚度方向上的中央部分，多个第一束状件设置于多个第二束状件的周侧。
根据本发明实施例的一个方面，多个第一束状件和多个第二束状件在主体部的厚度方向上呈多层分布，每层的多个第一束状件和/或多个第二束状件沿宽度方向对齐分布，并且相邻的两层之间错位排布。
根据本发明实施例的一个方面，第一束状件和第二束状件的横截面均为圆形，且第一束状件的直径尺寸与第二束状件的直径尺寸相同；或者第二束状件的直径尺寸大于第一束状件的直径尺寸。
根据本发明实施例的一个方面，在主体部的宽度方向上，位于两侧部分的第一束状件和/或第二束状件的数量大于位于中间部分的第一束状件和/或第二束状件的数量。
根据本发明实施例的一个方面，承载层为片状结构体，承载层包括在主体部的厚度方向上间隔分布的多层纤维布，多层纤维布包括由第一材料构成的第一纤维布和/或由第二材料构成的第二纤维布。
根据本发明实施例的一个方面，第一纤维布设置于主体部的厚度方向上的两侧部分，第二纤维布设置于主体部的厚度方向上的中间部分。
根据本发明实施例的一个方面，承载层包括由第一材料构成的第一纤维布和由第二材料构成的多个第二束状件，第一纤维布设置于主体部的厚度方向上的两侧部分，多个第二束状件设置于主体部的厚度方向上的中间部分。
另一方面，本发明实施例还提供了一种变桨驱动装置，用于风力发电机组，该变桨驱动装置包括：具有传动齿的主动带轮和从动带轮；如前所述的任一种传动带，所述传动带通过所述齿部与主动带轮和从动带轮的传动齿啮合以传递运动。
另一方面，本发明实施例还提供了一种风力发电机组，其包括如前所述的变桨驱动装置。
本发明实施例提供的传动带，通过将主体部设置为由复合结构体构成的承载层和包覆于承载层周侧的包覆层，改善了传动带的机械性能，提高了传动带的使用寿命。另外，本发明实施例提供的变桨驱动装置及风力发电机组，采用该传动带，提高了风力发电机组的可靠性，降低了维护成本。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。
图1是本发明实施例提供的第一种传动带的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的第二种传动带的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的第三种传动带的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的第四种传动带的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的第五种传动带的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的第六种传动带的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的第七种传动带的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的第八种传动带的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种变桨驱动装置的结构示意图。
其中：
1-主体部；2-齿部；10-承载层；11-第一束状件；12-第二束状件；13-纤维布；131-第一纤维布；132-第二纤维布；20-包覆层；X-长度方向；Y-宽度方向；Z-厚度方向；100-传动带；210-主动带轮；220-从动带轮。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更好地理解本发明，下面结合图1至图9对本发明实施例提供的传动带、变桨驱动装置及风力发电机组进行详细描述。
参阅图1，本发明实施例提供了一种传动带100，该传动带100包括：主体部1和齿部2。
齿部2包括沿主体部1的长度方向X按照预定间隔形成的多个带齿。传动带100通过多个带齿与带轮上的齿的啮合以传递运动。
主体部1沿自身长度方向X延伸以支撑齿部2，主体部1包括承载层10和包覆于承载层10周侧的包覆层20，承载层10为沿主体部1的宽度方向Y和厚度方向Z上分布、并沿长度方向X延伸的复合结构体。
复合结构体可以由具有不同机械特性的材料复合而成，机械特性包括例如但不限于耐冲击、耐腐蚀、弹性模量较高、断裂伸长率较高、抗拉强度较高等，以改善传动带100的机械性能，提高传动带的使用寿命。
本发明实施例提供的传动带100，通过将主体部1设置为由复合结构体构成的承载层10和包覆于承载层10周侧的包覆层20，改善了传动带100的机械性能，提高了传动带的使用寿命。
下面结合附图进一步详细描述传动带100的具体结构。
再次参阅图1，承载层10为束状复合结构体，承载层10包括由第一材料构成的多个第一束状件11和由第二材料构成的多个第二束状件12。
多个第一束状件11设置于主体部1的宽度方向Y上的两侧部分，多个第二束状件12设置于主体部1的宽度方向Y上的中间部分。
进一步地，多个第一束状件11和多个第二束状件12在主体部1的厚度方向Z上对齐且呈一层分布。
第一材料可以为芳纶，全称为聚苯二甲酰苯二胺(Aramid Fiber，简称AF)，芳纶是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、断裂伸长率高、重量轻等优良性能。承载层10中的第一束状件11可以为由多股芳纶拧合而成的束状结构体。包覆层20可以为橡胶材料。
第二材料可以为碳纤维(Carbon Fiber，简称CF)，碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量的新型纤维材料，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，但断裂伸长率较低。第二材料还可以为钢丝，具有高强度、高模量、断裂伸长率高和耐高温的特性，但不耐腐蚀，重量相对较高。第二材料的抗拉强度大于第一材料的抗拉强度。承载层10中的第二束状件12可以为由多股碳纤维或者多股钢丝拧合而成的束状结构体。
进一步地，第一束状件11和第二束状件12的横截面均为圆形，且第一束状件11的直径尺寸与第二束状件12的直径尺寸相同。
另外，由于碳纤维或者钢丝的重量相对于芳纶较重，故在满足抗拉强度的同时可以尽量减少由碳纤维或者钢丝构成的第二束状件12。作为一种可选的实施方式，主体部1在宽度方向Y上的两侧部分与中间部分的面积比值为2:1，以减轻整个传动带100的重量。
在一些具体的实施例中，多个第一束状件11和多个第二束状件12在主体部1的宽度方向Y上等间距分布，简化设计难度和加工难度。另外，为了提高传动带100在宽度方向Y上的两侧部分的抗拉强度，第一束状件11的直径尺寸可以大于第二束状件12的直径尺寸。
由于传动带100沿宽度方向Y的中间部分主要承受承载力，而两侧边缘部分易被腐蚀和断裂，故由芳纶构成的多个第一束状件11位于主体部1的宽度方向Y上的两侧部分，可以避免传动带100沿宽度方向Y的两个边缘在传递运动过程中的易腐蚀及易断裂问题，由碳纤维或者钢丝构成的多个第二束状件12位于主体部1的宽度方向Y上的中间部分，可以提高传动带100的抗拉强度，从整体上提高了传动带100的使用寿命。
另外，在一些具体的实施例中，多个第一束状件11和多个第二束状件12在主体部1的宽度方向Y上非等间距分布，例如，第一束状件11在主体部1的宽度方向Y上的两侧部分间距较小，数量较多，分布较密集，第二束状件12在主体部1的宽度方向Y上的中间部分间距较大，分布相对稀疏，进一步提高了两侧部分的抗拉强度，防止传动带100在宽度方向Y的两侧部分被断裂。
参阅图2，本发明实施例还提供了一种传动带100，其与图1中的传动带100的结构类似，不同之处在于，多个第一束状件11和多个第二束状件12在主体部1的厚度方向Z上呈多层分布，例如3层，每层的多个第一束状件11和多个第二束状件12沿宽度方向Y对齐分布，且相邻的两层之间错位排布，以使束状复合结构体尽可能密集地填充整个主体部1。
与图1中传动带100的多个第一束状件11和多个第二束状件12的分布情况类似，第一束状件11可以为由多股芳纶拧合而成的束状结构体，第二束状件12可以为由多股碳纤维或者钢丝拧合而成的束状结构体。主体部1在宽度方向Y上的两侧部分与中间部分的面积比值为2:1，以在满足抗拉强度的同时可以尽量减轻传动带100的重量。呈多层分布的承载层10被包覆层20包覆，共同构成传动带100的主体部1，相对于图1中的单层结构来说，进一步从整体上提高了传动带100的使用寿命。
在一些具体的实施例中，每层的多个第一束状件11和多个第二束状件12在主体部1的宽度方向Y上等间距分布，简化设计难度和加工难度。另外，为了提高传动带100在宽度方向Y上的两侧部分的抗拉强度，第一束状件11的直径尺寸可以大于第二束状件12的直径尺寸。
在一些具体的实施例中，每层的多个第一束状件11和多个第二束状件12在主体部1的宽度方向Y上非等间距分布，例如，第一束状件11在主体部1的宽度方向Y上的两侧部分间距较小，数量较多，分布较密集，第二束状件12在主体部1的宽度方向Y上的中间部分间距较大，分布相对稀疏，进一步提高了两侧部分的抗拉强度，防止传动带100在宽度方向Y的两侧部分被断裂。
参阅图3，本发明实施例还提供了一种传动带100，该传动带100的多个第一束状件11设置于主体部1的厚度方向Z上的两侧部分，多个第二束状件12设置于主体部1的厚度方向Y上的中间部分。其中，第一束状件11可以为由多股芳纶拧合而成的束状结构体，第二束状件12可以为由多股碳纤维或者钢丝拧合而成的束状结构体。
多个第一束状件11和多个第二束状件12在主体部1的厚度方向Z上呈多层分布，且相邻的两层之间错位排布，以使束状复合结构体尽可能密集地填充整个主体部1。
多个第二束状件12呈一层分布，多个第一束状件11在厚度方向Z上的两侧部分分别呈一层以上分布，每层的材料相同，以使每层的抗拉强度一致，防止在单层内因抗拉强度不一致出现断裂问题。多个第二束状件12所在的层夹在多个第一束状件11所在的层内，尤其当第二束状件12采用钢丝材料制作时，可以防止外界腐蚀性液体从厚度方向Z渗入主体部1中腐蚀钢丝，从而降低传动带100的寿命。
另外，在一些具体的实施例中，每层的多个第一束状件11和多个第二束状件12在主体部1的宽度方向Y上等间距分布，简化设计难度和加工难度。另外，为了提高传动带100在宽度方向Y上的两侧部分的抗拉强度，该宽度方向Y上两侧部分的第一束状件11和第二束状件12的直径尺寸可以大于该宽度方向Y上中间部分的第一束状件11和第二束状件12的直径尺寸。
参阅图4，在一些具体的实施例中，每层的多个第一束状件11和多个第二束状件12在主体部1的宽度方向Y上非等间距分布，例如，该宽度方向Y上两侧部分的多个第一束状件11和多个第二束状件12的间距较小，数量较多，分布较密集；该宽度方向Y上中间部分的多个第一束状件11和多个第二束状件12的间距较大，数量少，分布相对稀疏，且两侧部分与中间部分的面积比值为2:1，进一步提高了两侧部分的抗拉强度，防止传动带100在宽度方向Y的两侧部分被断裂。
参阅图5，本发明实施例还提供了一种传动带100，其与图3所示的传动带100结构类似，不同之处在于，多个第二束状件12位于一层中沿宽度方向Y的中间部分，该层沿宽度方向Y的两侧部分各分布有多个第一束状件11。
也就是说，该传动带100的多个第二束状件12设置于主体部1的宽度方向Y和厚度方向Z上的中央部分，多个第一束状件11设置于多个第二束状件12的周侧。
中央部分的多个第二束状件12和其周侧的多个第一束状件11在主体部1的厚度方向Z上呈多层分布，且每层的多个第一束状件11和/或多个第二束状件12沿宽度方向Y对齐分布，相邻的两层之间错位排布，以使束状复合结构体尽可能密集地填充整个主体部1。
多个第二束状件12的周侧设置有多个第一束状件11，尤其当第二束状件12采用钢丝材料制作时，可以防止外界腐蚀性液体从宽度方向Y和厚度方向Z渗入主体部1中腐蚀钢丝，进一步提高了传动带100的可靠性和使用寿命。
另外，与图3的结构类似，多个第一束状件11和多个第二束状件12在主体部1的宽度方向Y上可以等间距分布，也可以非等间距分布。第一束状件11的直径尺寸可以等于第二束状件12的直径尺寸，第二束状件12的直径尺寸也可以大于第一束状件11的直径尺寸，不再赘述。
请一并参阅图6和图7，本发明实施例还提供了一种传动带100，该传动带100的承载层10为片状结构体，承载层10包括在主体部1的厚度方向Z上间隔分布的多层纤维布13。
在一些具体的实施例中，多层纤维布13可以包括由第一材料构成的第一纤维布131或者由第二材料构成的第二纤维布132。第一材料可以为芳纶，第二材料可以为碳纤维，如图6所示。由于芳纶或者碳纤维均耐腐蚀，在满足传动带100抗拉强度的同时，也可以避免传动带100宽度方向Y两侧的边缘部分发生腐蚀和断裂的问题。
在一些具体的实施例中，多层纤维布13还可以包括由第一材料构成的第一纤维布131和由第二材料构成的第二纤维布132，第一纤维布131设置于主体部1的厚度方向Z上的两侧部分，第二纤维布132设置于主体部1的厚度方向Z上的中间部分，如图7所示。第一纤维布131和第二纤维布132的层数可以均为两层以上。其中，第一材料可以为芳纶，第二材料可以为碳纤维或者钢丝，以提高传动带100的抗拉强度。尤其当第二纤维布132采用钢丝材料制作时，两侧的第一纤维布131还可以防止外界腐蚀性液体从厚度方向Z渗入主体部1中腐蚀钢丝，从而进一步提高了传动带100的可靠性和使用寿命。
当传动带100一般的承载力要求可以满足需求时，可以采用图5所示的由芳纶构成的纤维布13。当传动带100的承载力要求较高时，可以采用图6所示的由芳纶构成的第一纤维布131和由碳纤维或者钢丝构成的第二纤维布132。
参阅图8，本发明实施例还提供了一种传动带100，该传动带100的承载层10包括由第一材料构成的第一纤维布131和由第二材料构成的多个第二束状件12，第一纤维布131设置于主体部1的厚度方向Z上的两侧部分，第二束状件12设置于主体部1的厚度方向Z上的中间部分。
在一些具体的实施例中，第一纤维布131和第二束状件12的层数可以均为两层以上。其中，第一材料可以为芳纶，第二材料可以为由碳纤维或者钢丝，以提高传动带100的抗拉强度。尤其当第二束状件12采用钢丝材料制作时，两侧的第一纤维布131还可以防止外界腐蚀性液体从厚度方向Z渗入主体部1中腐蚀钢丝，从而进一步提高了传动带100的可靠性和使用寿命。
参阅图9，本发明实施例还提供了一种变桨驱动装置，用于风力发电机组，该变桨驱动装置包括：具有传动齿的主动带轮210和从动带轮220；以及如前所述的任一种传动带100，传动带100通过齿部2与主动带轮210和从动带轮220的传动齿啮合以传递运动。
另一方面，本发明实施例还提供了一种风力发电机组，其包括如前所述的变桨驱动装置。
本发明实施例提供的变桨驱动装置及风力发电机组，采用如前所述的任一种传动带100，提高了风力发电机组的可靠性，降低了维护成本。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (14)
1.一种传动带(100)，其特征在于，包括：
齿部(2)；
主体部(1)，沿自身长度方向(X)延伸以支撑所述齿部(2)，所述主体部(1)包括承载层(10)和包覆于所述承载层(10)周侧的包覆层(20)，所述承载层(10)为沿所述主体部(1)的宽度方向(Y)和厚度方向(Z)上分布、并沿所述长度方向(X)延伸的复合结构体。
2.根据权利要求1所述的传动带(100)，其特征在于，所述承载层(10)为束状复合结构体，所述承载层(10)包括由第一材料构成的多个第一束状件(11)和由第二材料构成的多个第二束状件(12)。
3.根据权利要求2所述的传动带(100)，其特征在于，所述多个第一束状件(11)设置于所述主体部(1)的所述宽度方向(Y)上的两侧部分，所述多个第二束状件(12)设置于所述主体部(1)的所述宽度方向(Y)上的中间部分。
4.根据权利要求3所述的传动带(100)，其特征在于，多个所述第一束状件(11)和多个所述第二束状件(12)在所述主体部(1)的所述厚度方向(Z)上对齐且呈一层分布。
5.根据权利要求2所述的传动带(100)，其特征在于，所述多个第一束状件(11)设置于所述主体部(1)的所述厚度方向(Z)上的两侧部分，所述多个第二束状件(12)设置于所述主体部(1)的所述厚度方向(Y)上的中间部分。
6.根据权利要求2所述的传动带(100)，其特征在于，所述多个第二束状件(12)设置于所述主体部(1)的所述宽度方向(Y)和所述厚度方向(Z)上的中央部分，所述多个第一束状件(11)设置于所述多个第二束状件(12)的周侧。
7.根据权利要求3、6或7任一项所述的传动带(100)，其特征在于，多个所述第一束状件(11)和多个所述第二束状件(12)在所述主体部(1)的所述厚度方向(Z)上呈多层分布，每层的多个所述第一束状件(11)和/或多个所述第二束状件(12)沿所述宽度方向(Y)对齐分布，并且相邻的两层之间错位排布。
8.根据权利要求2至6任一项所述的传动带(100)，其特征在于，所述第一束状件(11)和所述第二束状件(12)的横截面均为圆形，且所述第一束状件(11)的直径尺寸与所述第二束状件(12)的直径尺寸相同；或者，所述第二束状件(12)的直径尺寸大于所述第一束状件(11)的直径尺寸。
9.根据权利要求8所述的传动带(100)，其特征在于，在所述主体部(1)的所述宽度方向(Y)上，位于两侧部分的所述第一束状件(11)和/或所述第二束状件(12)的数量大于位于中间部分的所述第一束状件(11)和/或所述第二束状件(12)的数量。
10.根据权利要求1所述的传动带(100)，其特征在于，所述承载层(10)为片状结构体，所述承载层(10)包括在所述主体部(1)的所述厚度方向(Z)上间隔分布的多层纤维布(13)，所述多层纤维布(13)包括由第一材料构成的第一纤维布(131)和/或由第二材料构成的第二纤维布(132)。
11.根据权利要求10所述的传动带(100)，其特征在于，所述第一纤维布(131)设置于所述主体部(1)的所述厚度方向(Z)上的两侧部分，所述第二纤维布(132)设置于所述主体部(1)的所述厚度方向(Y)上的中间部分。
12.根据权利要求1所述的传动带(100)，其特征在于，所述承载层(10)包括由第一材料构成的第一纤维布(131)和由第二材料构成的多个第二束状件(12)，所述第一纤维布(131)设置于所述主体部(1)的所述厚度方向(Z)上的两侧部分，所述多个第二束状件(12)设置于所述主体部(1)的所述厚度方向(Y)上的中间部分。
13.一种变桨驱动装置，用于风力发电机组，其特征在于，所述变桨驱动装置包括：
具有传动齿的主动带轮(210)和从动带轮(220)；
如权利要求1至12任一项所述的传动带(100)，所述传动带(100)通过所述齿部与所述主动带轮(210)和所述从动带轮(220)的传动齿啮合以传递运动。
14.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求13所述的变桨驱动装置。
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