CN111692053A - 一种风力发电机组主轴系传动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机组主轴系传动系统，包括轮毂、制动盘、传动轴承、主轴、轴承座、齿轮箱及发电机；轮毂固定安装在主轴的上风向侧端；制动盘固定于轮毂与主轴连接的端面上；轴承安装在传动轴承安装在轴承座内，传动轴承的外圈通过螺栓与轴承座连接，传动轴承的内圈通过螺栓与主轴连接，轴承座上连接有传动轴承油润滑组件；主轴的下风向侧端与齿轮箱输入轴连接，齿轮箱的输出轴与发电机的输入轴连接。本发明的传动轴承内、外圈分别通过螺栓与主轴和轴承座连接，装配简单，装配效率高；本发明的主轴通过多个铰制孔螺栓与齿轮箱的输入轴连接；采用孔壁传递扭矩方式进行扭矩传递，传递力矩大，降低了结构尺寸，提高了齿轮箱的功率密度。
Description
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组主轴系传动系统。
背景技术
风力发电机组叶轮端扭矩通过主轴系传递至齿轮箱以及发电机，主轴系的目的除传递扭矩外，同时也承担着非扭矩载荷，并通过机舱底座传递至塔筒底部。增速型风力发电机组，通过齿轮箱提升发电机转速，涉及到传动部件多，主要有：主轴、齿轮箱、联轴器、发电机，机组可靠性低，由于齿轮箱以及发电机为柔性联接，齿轮箱发电机对中性差，齿轮箱输出轴为高速旋转部件，受力特性复杂，实际运行故障率高。
为了降低运行的故障率，中国专利 CN103210214 提出了中速集成方案，齿轮箱与发电机采用集成式结构，避免了齿轮箱不对中情况的发生，保留直驱永磁在电能质量的性能，降低直驱发电机重量和成本。其传动轴承两个，需要热套装配，需要专用轴承安装工具以及轴承加热设备，同时需要精确控制轴承与主轴之间过盈配合的连接关系；对装配人员技术水平要求高，也极大地降低了主轴系统的装配效率；而且结构也比较复杂，不够紧凑，尺寸大。
轴承润滑是传动轴承设计过程中重点需要考虑，选用合适的润滑方式可以有效解决轴承滚子以及滚道磨损，同时避免轴承温升问题。目前在风电行业中轴承失效，大都是由于轴承润滑不到位，温升问题过高，导致滚子与滚道直接接触摩擦，无法建立起有效油膜造成的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、装配方便，装配效率高的风力发电机组主轴系传动系统，它传递力矩大，降低了结构尺寸，提高了齿轮箱功率密度。
本发明采用的技术方案是：一种风力发电机组主轴系传动系统，包括轮毂、制动盘、传动轴承、主轴、传动轴承油润滑组件、轴承座、底座、齿轮箱及发电机；轴承座、齿轮箱及发电机安装在底座上；所述的轮毂固定安装在主轴的上风向侧端；制动盘安装在轮毂与主轴连接的端面上；所述的轴承安装在传动轴承安装在轴承座内，传动轴承的外圈通过螺栓与轴承座固定连接，传动轴承的内圈通过螺栓与主轴连接，轴承座上连接有传动轴承油润滑组件，用于对传动轴承进行润滑；所述的主轴的下风向侧端穿过传动轴承内圈的内孔与齿轮箱输入轴连接，齿轮箱的输出轴与发电机的输入轴连接。
上述的风力发电机组主轴系传动系统中，所述的传动轴承采用的是双列圆锥滚子轴承。
上述的风力发电机组主轴系传动系统中，所述的传动轴承油润滑组件包括进油管、油箱、油泵、回油管和回油阀；进油管与轴承座顶部的进油孔连接；轴承座底部的回油孔内设有回油阀，回油孔通过回油管连接油泵的进口，油泵的出口连接油箱，回油管上设有过滤装置。
上述的风力发电机组主轴系传动系统中，所述的主轴的上风向侧端设有凸缘，凸缘上设有多个螺栓孔，传动轴承内圈上设有多个螺纹孔，传动轴承内圈上的螺纹孔与凸缘上的螺栓孔一一对应，并通过螺栓连接。
上述的风力发电机组主轴系传动系统中，所述的主轴的下风向侧端通过多个铰制孔螺栓与弹性联轴器的一端连接，弹性联轴器的另一端通过多个铰制孔螺栓与齿轮箱的输入轴连接。
上述的风力发电机组主轴系传动系统中，所述齿轮箱外壳与发电机外壳刚性联接，齿轮箱通过弹性垫固定在底座。
上述的风力发电机组主轴系传动系统中，所述的制动盘上多个圆形孔，多个圆形孔沿圆周方向均匀布置；制动盘侧面上设有多个减重凹槽，多个减重凹槽沿圆周方向均匀布置；减重凹槽的宽度大于轮毂设有的进人孔宽度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的传动轴承内、外圈分别通过螺栓与主轴和轴承座连接，装配简单，装配效率高；本发明的主轴通过多个铰制孔螺栓与弹性联轴器的一端连接，弹性联轴器的另一端通过多个铰制孔螺栓与齿轮箱的输入轴连接；采用孔壁传递扭矩方式进行扭矩传递，传递力矩大，降低了结构尺寸，采用弹性联轴器实现主轴与齿轮箱输入轴的连接，避免非扭矩载荷对齿轮箱的影响，提高齿轮箱功率密度；本发明的传动轴承采用稀油润滑方式，配置进、回油管路，提高轴承滚子及滚道润滑效果，降低轴承温升。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2是本发明的剖视图。
图3是图2中I处放大图。
图4是本发明的主轴与齿轮箱输入轴连接结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
如图1所示，本发明包括轮毂1、制动盘2、底座3、回油过滤和动力装置4、轴承座5、齿轮箱6、发电机7、轴承座5、齿轮箱6及发电机7安装在底座3上。轮毂1固定安装在主轴的上风向侧端；所述制动盘2固定于轮毂1与主轴连接的连接面上，制动盘2设有多个圆形孔，多个圆形孔沿圆周方向均匀布置。制动盘2的侧面上还设有多个减重凹槽，多个减重凹槽沿圆周方向均匀布置。所述的底座3上风向侧端面设有用于安装锁紧销的销孔，锁紧销通过穿入底座3上的销孔内，与制动盘2上的圆形孔完成对叶轮的锁定。所述齿轮箱6外壳与发电机8外壳刚性联接，齿轮箱6为扭力臂结构，通过弹性垫固定于底座3的凸台上。所述制动盘2的凹槽的宽度大于轮毂1设有的进人孔宽度，便于维护人员从轴承座5，穿过制动盘2爬入轮毂1内。
轴承座1与底座3为分体式结构，采用螺栓联接方式，安装维护方便，便于将轴承座1到发电机8为主传动单元，整体吊装运输方便，可实现实现主传动链下轴承、发电机、齿轮箱的测试，同时可以对机舱采用分体式吊装运输，将主传动单元为独立包装单元，与机舱分开运输，提高机舱运输能力，从而不因机型功率增大，而导致部件运输超过道路运输限制。
如图2和图3所示，本发明的轴承座5内设有传动轴承8，主轴9的上风向侧端设有凸缘，凸缘上设有多个螺栓孔，传动轴承8的内圈上设有多个螺纹孔，传动轴承8内圈上的螺纹孔与凸缘上的螺栓孔一一对应，并通过螺栓14连接，螺栓14沿着传动轴承的轴向设置。传动轴承8外圈上设有多个螺栓孔，轴承座5上设有多个螺纹孔，轴承座5上的螺纹孔与外圈山的螺栓孔一一对应，并通过螺栓15连接。无需进行轴承热套的装配工具、热套工艺以及轴承预紧调整等特殊要求，装配工艺简单。主轴9的下风向侧端穿过传动轴承8内圈的内孔通过铰制孔螺栓与齿轮箱6的输入轴连接，将叶轮端扭矩传递至齿轮箱6，采用铰制孔壁传递扭矩，减小了主轴9的结构尺寸，缩短传动链轴向安装尺寸。
所述的轴承座5顶部设有连通轴承座内腔的进油孔，进油孔连接进油管11。轴承座5底部设有回油孔，回油孔内设有回油阀16，回油阀16的回油阀油道17连接回油管12，回油管12连接油泵4的进口，油泵4的出口连接油箱，回油管12上设有过滤装置。进油管11、传动轴承8中内腔腔体13、回油阀16、回油阀油道17、回油管12及油箱构成循环油路；采用稀油润滑方式，提高轴承滚子及滚道润滑效果，降低轴承温升。过滤装置可以将传动轴承8内滚子和滚道磨损产生的固体颗粒过滤排出，避免固体颗粒对轴承造成的二次损坏以及污染油箱，所述的油泵4对传动轴承8润滑油进行抽吸，确保传动传动轴承8滚道内油路的畅通，提供润滑油的流动性。依据油的自由流动，将进油孔设置在轴承座5顶部，回油孔设置在轴承座5底部，提高轴承内腔滚道与滚子的润滑接触面积，避免轴承磨损产生固体颗粒在内嵌形成堆积。
如图3所示，所述回油阀16具有端面密封特性，安装于轴承座5底部侧壁上，回油阀16内部设有回油阀油道17，所述的传动轴承8端面设有相应的密封结构，该类型密封结构有相关的成熟方案，本发明不在显示赘述，只说明需满足的功能要求。所述的回油管12上的过滤装置及油泵4可进行离线操作，实际应用可结合需要，进行可拆卸式离线操作，可在机组运行一段时间后，通过将回油管12接入过来装置及油泵4，通过油泵4提供的动力，快速抽吸润滑油，形成多轮循环，完成对传动轴承8内腔体清洗。
齿轮箱6顶部也设有进油孔，进油孔也通过进油管11进油。齿轮箱6的回油管及油泵与轴承座的回油过滤装置分开，单独放置于底座上，过滤后与齿轮箱6润滑油共用油箱。
如图4所示，考虑到对齿轮箱扭矩保护，主轴9与齿轮箱6的输入轴之间通过弹性联轴器18连接，弹性联轴器18具有轴向、径向补偿功能，同时也能吸收叶轮端传动的振动以及其它非扭矩载荷，提高齿轮箱6可靠性以及使用寿命。
弹性联轴器18上风向端与主轴9通过铰制孔螺栓联接、弹性联轴器18下风向端与齿轮箱6的输入轴19通过铰制孔螺栓联接，均采用具有孔壁传递扭矩，可传动高扭矩，同时不会增大结构尺寸。
Claims (7)
1.一种风力发电机组主轴系传动系统，其特征是：包括轮毂、制动盘、传动轴承、主轴、传动轴承油润滑组件、轴承座、底座、齿轮箱及发电机；轴承座、齿轮箱及发电机安装在底座上；所述的轮毂固定安装在主轴的上风向侧端；制动盘安装在轮毂与主轴连接的端面上；所述的轴承安装在传动轴承安装在轴承座内，传动轴承的外圈通过螺栓与轴承座固定连接，传动轴承的内圈通过螺栓与主轴连接，轴承座上连接有传动轴承油润滑组件，用于对传动轴承进行润滑；所述的主轴的下风向侧端穿过传动轴承内圈的内孔与齿轮箱输入轴连接，齿轮箱的输出轴与发电机的输入轴连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组主轴系传动系统，其特征是：所述的传动轴承采用的是双列圆锥滚子轴承。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组主轴系传动系统，其特征是：所述的传动轴承油润滑组件包括进油管、油箱、油泵、回油管和回油阀；进油管与轴承座顶部的进油孔连接；轴承座底部的回油孔内设有回油阀，回油孔通过回油管连接油泵的进口，油泵的出口连接油箱，回油管上设有过滤装置。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组主轴系传动系统，其特征是：所述的主轴的上风向侧端设有凸缘，凸缘上设有多个螺栓孔，传动轴承内圈上设有多个螺纹孔，传动轴承内圈上的螺纹孔与凸缘上的螺栓孔一一对应，并通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的风力发电机组主轴系传动系统，其特征是：所述的主轴的下风向侧端通过多个铰制孔螺栓与弹性联轴器的一端连接，弹性联轴器的另一端通过多个铰制孔螺栓与齿轮箱的输入轴连接。
6.根据权利要求1所述的风力发电机组主轴系传动系统，其特征是：所述齿轮箱外壳与发电机外壳刚性联接，齿轮箱通过弹性垫固定在底座。
7.根据权利要求1所述的风力发电机组主轴系传动系统，其特征是：所述的制动盘上多个圆形孔，多个圆形孔沿圆周方向均匀布置；制动盘侧面上设有多个减重凹槽，多个减重凹槽沿圆周方向均匀布置；减重凹槽的宽度大于轮毂设有的进人孔宽度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200922 |