CN111911520B - 风力发电机主轴锻件及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电机主轴锻件及其制备工艺，应用在风力发电机部件加工领域，其技术方案的要点是：包含底座、承重轴和安装块，所述承重轴沿自身轴线方向开设有同时贯穿底座的加固槽，所述加固槽内沿周缘开设有若干弧形槽，若干所述弧形槽内分别设有部分延伸出弧形槽的加强筋，所述加固槽内还沿轴线方向设有中心柱，所述中心柱与加强筋之间连接有若干横柱，若干所述横柱相互平行且沿中心柱长度方向设置，所述加固槽的开口处开设有沉槽，所述沉槽内设有与沉槽相匹配的盖板，所述盖板与中心柱相互接触。本发明具有的技术效果是：质量较轻且抗剪力性能较好。

Description

风力发电机主轴锻件及其制备工艺

技术领域

本发明涉及风力发电机部件加工的技术领域，尤其是涉及一种风力发电机主轴锻件及其制备工艺。

背景技术

随着全球能源短缺和环境污染等问题日益严峻，寻找可再生能源已成为世界各国面临的重大课题。而自然界风能与其它能源相比，不仅蕴藏量大、分布广泛，而且还具有建设周期短、比水电站建设的基础投入少、灵活性强、能有效遏制温室效应和沙尘暴灾害、绿色环保等特点。因此，利用风能发电作为新能源开发已成为全球未来能源发展战略的重要组成部分而受到了各国的高度重视和大力支持。

如图1，一种现有的风力发电机的主轴锻件结构，包含方型的底座1和圆柱形的承重轴2，承重轴2背离底座1的端面上设有方型的安装块3，底座1、承重轴2和安装块3一体成型设置且均为由钢制成的实心结构。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：由于上述主轴锻件中的承重轴由实心的钢块制成，使得承重轴自身的质量较重且抗剪力性能较差，从而导致主轴锻件的质量较大且抗剪力的性能较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机主轴锻件，其优点是：质量较轻且抗剪力性能较好。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种风力发电机主轴锻件，包含底座、承重轴和安装块，所述承重轴沿自身轴线方向开设有同时贯穿底座的加固槽，所述加固槽内沿周缘开设有若干弧形槽，若干所述弧形槽内分别设有部分延伸出弧形槽的加强筋，所述加固槽内还沿轴线方向设有中心柱，所述中心柱与加强筋之间连接有若干横柱，若干所述横柱相互平行且沿中心柱长度方向设置，所述加固槽的开口处开设有沉槽，所述沉槽内设有与沉槽相匹配的盖板，所述盖板与中心柱相互接触。

通过上述技术方案，加固槽的设置降低了承重轴自身的质量；同时，在中心柱和若干横柱的限制下，若干加强筋会被抵紧限制在弧形槽内，在若干加强筋的支撑下，承重轴不易在外力的作用下沿自身径线方向扭曲变形，加强了承重轴的抗剪力性能；从而使得该风力发电机主轴锻件同时具有质量较轻且抗剪力性能较好的特点。

本发明进一步设置为：沿所述承重轴径线方向位于同一平面的相邻两个横柱之间分别连接有若干加固杆。

通过上述技术方案，若干加固杆分别与相邻的两个横柱之间构成三角形稳固结构，从而加强了若干横柱自身结构的牢固性，减少了若干横柱受力弯折的可能，以便于若干横柱可以对加强筋进行稳定的支撑。

本发明进一步设置为：沿所述承重轴轴线方向相邻的两个横柱之间连接有斜柱，若干所述斜柱相互交错设置。

通过上述技术方案，若干交错设置的横柱使得若干横柱不易在外力的作用下沿承重轴轴线方向扭曲变形；同时，若干斜杆的设置还使得若干横柱可以抵消不同方向的应力，从而进一步加强了承重轴的抗剪力性能。

本发明进一步设置为：所述加固槽的底部开设有阻转槽，所述中心柱上设有与阻转槽相匹配的阻转块，所述阻转块对应卡接在阻转槽内。

通过上述技术方案，阻转块对应卡接在阻转槽内的设置使得中心柱难以在外力的作用下转动，减少了中心轴在外力作用下转动导致若干横柱扭曲变形难以继续对加强筋进行支撑的可能，从而加强了中心柱与承重轴之间的连接牢固性。

本发明进一步设置为：所述承重轴上沿周缘开设有若干与弧形槽相通的第一浇铸孔，若干所述第一浇铸孔内分别填充有第一钢水层，若干所述第一钢水层与加强筋相互连接。

通过上述技术方案，第一钢水层的设置使得加强筋不易在外力的作用下从弧形槽内脱离，减少了加强筋在外力的作用下错位影响承重轴抗剪力性能的可能，从而加强了若干加强筋与承重轴之间的连接牢固性。

本发明进一步设置为：所述加强筋上对应开设有若干与第一浇铸孔相对应的浇铸槽，所述第一钢水层部分延伸至浇铸槽内。

通过上述技术方案，浇筑槽的设置增大了第一钢水层与加强筋之间的接触面积，从而进一步加强了承重轴与加强筋之间的连接牢固性。

本发明进一步设置为：所述沉槽的侧壁上沿周缘开设有第一环形槽，所述盖板上沿周缘对应开设有第二环形槽，所述第一环形槽与第二环形槽相互对应且连通，所述底座上还开设有与第一环形槽相通的第二浇铸孔，所述第二浇铸孔、第一环形槽以及第二环形槽内分别填充有第二钢水层。

通过上述技术方案，第二钢水层的设置具有将盖板固定在沉槽内的效果，以便于加固槽可以被盖板稳定的封闭；同时，第二钢水层的设置还具有将盖板与沉槽之间的连接缝隙密封的效果，加强了加固槽内的密封性。

本发明进一步设置为：所述加固槽内填充有细砂层。

通过上述技术方案，细砂层的设置消除了加固槽内的空腔，减少了承重轴受力抖动时加固槽内部空腔共鸣发出噪音的可能，具有降噪的效果。

本发明进一步设置为：所述承重轴上的表面喷设有铝锌合金层。

通过上述技术方案，铝锌合金层的设置加强了承重轴抗腐蚀的性能，提高了承重轴的使用寿命；同时铝锌合金层的设置还覆盖了承重轴表面的加工痕迹，提升了承重轴外表的美观度。

本发明的另一目的是提供一种用于生产风力发电机主轴锻件的制备工艺，其优点是：可以快速制造出风力发电机主轴锻件。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于生产风力发电机主轴锻件的制备工艺，包括以下步骤：步骤一：依次在承重轴上铣出加固槽、弧形槽、沉槽、第一环形槽、第二环形槽和第二浇铸孔；步骤二：将若干料棒依次加工成加强筋、中心柱和横柱，将若干横柱焊接到加强筋与中心柱之间，之后将中心柱插接到加固槽内；步骤三：将盖板放置到沉槽内，从第二浇铸孔向第一环形槽和第二环形槽内浇铸钢水，直至钢水填充满第一环形槽、第二环形槽和第二浇铸孔，之后静置十到二十分钟直至钢水凝结成第二钢水层。

通过上述技术方案，负责操作铣床的工作人员在对承重轴和底座进行开槽和钻孔操作的同时，负责焊接的工作人员可以同步将若干横柱对应焊接到中心柱与加强筋之间；之后负责浇铸的工作人员可将加工完成后的中心柱对应插接到承重轴的加固槽内，盖上盖板并从第二浇铸孔内进行钢水浇铸，待钢水冷却凝结成第二钢水层后，即可完成风力发电机主轴锻件的制造；制造过程中的负责操作铣床的工作人员和负责焊接的工作人员可同时工作，从而使得风力发电机主轴锻件可以被快速制造。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.该风力发电机主轴锻件质量较轻且抗剪力性能较好；

2.加固槽内部的空腔被细砂层填充，减少了承重轴在工作过程中发出噪音的可能，提高了该风力发电机主轴锻件的降噪性能；

3.可以快速制造出该风力发电机主轴锻件。

附图说明

图1是现有技术中风力发电机主轴锻件的结构示意图。

图2是实施例1中风力发电机主轴锻件的爆炸示意图。

图3是实施例1中用于体现第一浇铸孔的剖面示意图。

图4是实施例1中用于体现支撑件的结构示意图。

图5是实施例1中用于体现磁块的剖面示意图。

附图标记：1、底座；2、承重轴；3、安装块；4、加固槽；5、弧形槽；6、加强筋；7、中心柱；8、横柱；9、沉槽；10、盖板；11、加固杆；12、斜柱；13、阻转槽；14、阻转块；15、第一浇铸孔；16、第一钢水层；17、浇铸槽；18、第一环形槽；19、第二环形槽；20、第二浇铸孔；21、第二钢水层；22、细砂层；23、铝锌合金层；24、磁块；25、支撑件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：一种风力发电机主轴锻件，如图2所示，包含底座1、承重轴2和安装块3，底座1上沿承重轴2轴线方向开设有延伸至承重轴2内部的加固槽4，加固槽4纵向的截面为圆形且中轴线与承重轴2的中轴线重合，加固槽4的开口处开设有沉槽9，沉槽9内放置有与沉槽9大小一致用于封闭加固槽4的盖板10；加固槽4内沿周缘还均匀开设有六个延伸至加固槽4底部的弧形槽5，弧形槽5沿承重轴2轴线方向设置且部分延伸出沉槽9。

如图2所示，六个弧形槽5内分别连接有与弧形槽5相匹配且周缘部分延伸出弧形槽5的加强筋6，加固槽4内还设有用于将六个加强筋6稳定支撑在弧形槽5内的支撑件25。因此，若干加强筋6在支撑件25的作用下被稳定支撑在弧形槽5内，起到了对加固槽4进行加固的作用，减少了承重轴2在受到沿自身径线方向的剪力时扭曲变形的可能，从而加强了承重轴2的抗剪力性能。

如图2和图3所示，加固槽4内还填充有细砂堆积形成的细砂层22，支撑件25位于细砂层22内；细砂层22填补了加固槽4与支撑件25之间的空腔，减少了承重轴2在工作过程中发出噪音的可能，从而提高了承重轴2的降噪性能；同时，细砂层22的密度小于承重轴2的密度，使得该承重轴2相对于实心结构的承重轴2具有质量较轻的优点；底座1、承重轴2、安装块3和盖板10的表面还分别喷涂有铝锌合金层23，使得底座1、承重轴2、安装块3和盖板10不易腐蚀，从而提高了承重轴2的使用寿命。

如图3所示，加强筋6朝向弧形槽5的端面上沿自身长度方向均匀开设有三个浇铸槽17，承重轴2上沿自身径线方向对应开设有若干与浇铸槽17相通的第一浇铸孔15，浇铸槽17和第一浇铸孔15内均浇铸有钢水冷却后形成的第一钢水层16。因此，第一钢水层16的设置进一步加强了承重轴2与加强筋6之间的连接牢固性，减少了加强筋6在外力的作用下脱离弧形槽5导致承重轴2抗剪力性能降低的可能。

如图2和图3所示，沉槽9的侧壁上沿周缘开设有第一环形槽18，盖板10的周缘上对应开设有第二环形槽19，当盖板10对应放置到沉槽9内时，第一环形槽18和第二环形槽19相互对应连通构成截面为圆形的环形空腔，底座1上还倾斜开设有与第一环形槽18相通的第二浇铸孔20，第一环形槽18、第二环形槽19和第二浇铸孔20内均浇铸有第二钢水层21。因此，盖板10通过第二钢水层21被固定连接在沉槽9内起到了对加固槽4进行封闭的作用；同时，第二钢水层21的还具有加强盖板10与沉槽9之间连接密封性的作用，提高了加固槽4内部的相对密封性，减少了加固槽4内部渗水导致支撑件25锈蚀的可能，从而进一步提高了承重轴2的使用寿命。

如图2和图4所示，支撑件25被设置为：包含抵紧在加固槽4内的圆柱型中心柱7，中心柱7的中轴线与承重轴2的中轴线重合，中心柱7抵紧放置在加固槽4内时，沉槽9的底面与中心柱7朝向沉槽9的端面齐平；中心柱7与加强筋6之间沿承重轴2轴线方向均匀连接有若干横柱8，若干横柱8成环形分布在中心柱7的周缘上且两端分别固定连接在中心柱7和加强筋6上。因此，中心柱7会通过若干横柱8对六个加强筋6进行支撑，而六个加强筋6又会通过若干横柱8对中心柱7的位置进行限定，使得中心柱7难以沿承重轴2径线方向移动，从而达到了将六个加强筋6稳定支撑在弧形槽5内的效果。

如图2和图4所示，承重轴2径线方向位于同一平面的相邻两个横柱8之间分别连接有两个加固杆11，两个加固杆11相互平行且分别与横柱8之间构成三角形稳定结构；加强了支撑件25沿承重轴2径线方向的结构强度；承重轴2轴线方向相邻的两个横柱8之间分别连接有斜柱12，若干斜柱12相互交错设置使得支撑件25可以均匀承受来自各个方向的压力而不易变形，进一步加强了支撑件25的结构牢固性，从而进一步减少了支撑件25在外力作用下扭曲变形影响承重轴2抗剪力性能的可能。

如图2和图5所示，中心柱7沿长度方向的一端面上固设有长条型的阻转块14，加固槽4的底部开设有与阻转块14相匹配的阻转槽13，阻转槽13的底部粘接有磁块24，阻转块14对应卡接在阻转槽13内且被吸附在磁块24上。因此，阻转槽13和阻转块14的设置加强了支撑件25与加固槽4之间的连接牢固性，减少了支撑件25在外力的作用下转动与六个加强筋6相互错位影响承重轴2抗剪力性能的可能；中心柱7与磁块24相互吸附的设置使得中心柱7不易从加固槽4内脱离，减少了工作人员在浇铸第一钢水层16（参照图3）的过程中，支撑件25位置偏移影响浇铸效果的可能。

本实施例的实施原理为：承重轴2的加固槽4内部被钢制的加强筋6和支撑件25以及细砂层22填充，由于同等体积下细砂的质量比钢制的承重轴2小，从而使得该承重轴2对比实心结构的承重轴2具有质量较轻的优点；同时，加固槽4的内部被支撑件25和加强筋6稳定支撑，使得承重轴2不易在外力的作用下沿自身径线方向扭曲弯折，加强了承重轴2抗剪力的性能；从而使得该发电机主轴锻件同时具有质量较轻和抗剪力性能较好的特点。

实施例2，一种用于生产上述风力发电机主轴锻件的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一：依次在承重轴2上铣出加固槽4、弧形槽5、阻转槽13、第一浇铸孔15、沉槽9、第一环形槽18、第二环形槽19、第二浇铸孔20和浇铸槽17；

步骤二：将磁块24粘接到阻转槽13内；

步骤三：将若干钢棒依次加工成加强筋6、中心柱7和横柱8，将若干横柱8焊接到加强筋6与中心柱7之间，将若干加固杆11和斜柱12焊接到若干横柱8之间，将阻转块14对应焊接到中心柱7上，之后将中心柱7对应放置吸附到加固槽4内；

步骤四：分别从若干第一浇铸孔15向浇铸槽17内浇铸钢水，直至钢水填充满浇铸槽17和第一浇铸孔15，之后静置十到二十分钟直至钢水凝结成第一钢水层16；

步骤五：向加固槽4内倒入细砂，直至细砂层22的上端面与沉槽9的底面齐平形成细砂层22；

步骤六：将盖板10放置到沉槽9内，从第二浇铸孔20向第一环形槽18和第二环形槽19内浇铸钢水，直至钢水填充满第一环形槽18、第二环形槽19和第二浇铸孔20，之后静置十到二十分钟直至钢水凝结成第二钢水层21；

步骤七：对承重轴2、底座1和盖板10的表面进行打磨，直至承重轴2、底座1和盖板10表面平整，之后在承重轴2、底座1、盖板10、以及安装块3的表面喷涂铝锌合金形成铝锌合金层23，完成风力发电机主轴锻件的制造。

本实施例的实施原理为：步骤一中的开槽和钻孔操作与步骤二中的焊接操作可以同步进行，以便于工作人员可以快速制造出风力发电机主轴锻件。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种风力发电机主轴锻件，包含底座(1)、承重轴(2)和安装块(3)，其特征在于：所述承重轴(2)沿自身轴线方向开设有同时贯穿底座(1)的加固槽(4)，所述加固槽(4)内沿周缘开设有若干弧形槽(5)，若干所述弧形槽(5)内分别设有部分延伸出弧形槽(5)的加强筋(6)，所述加固槽(4)内还沿轴线方向设有中心柱(7)，所述中心柱(7)与加强筋(6)之间连接有若干横柱(8)，若干所述横柱(8)相互平行且沿中心柱(7)长度方向设置，所述加固槽(4)的开口处开设有沉槽(9)，所述沉槽(9)内设有与沉槽(9)相匹配的盖板(10)，所述盖板(10)与中心柱(7)相互接触；

沿所述承重轴(2)径线方向位于同一平面的相邻两个横柱(8)之间分别连接有若干加固杆(11)；

沿所述承重轴(2)轴线方向相邻的两个横柱(8)之间连接有斜柱(12)，若干所述斜柱(12)相互交错设置；

所述加固槽(4)的底部开设有阻转槽(13)，所述中心柱(7)上设有与阻转槽(13)相匹配的阻转块(14)，所述阻转块(14)对应卡接在阻转槽(13)内；

所述承重轴(2)上沿周缘开设有若干与弧形槽(5)相通的第一浇铸孔(15)，若干所述第一浇铸孔(15)内分别填充有第一钢水层(16)，若干所述第一钢水层(16)与加强筋(6)相互连接；

所述加强筋(6)上对应开设有若干与第一浇铸孔(15)相对应的浇铸槽(17)，所述第一钢水层(16)部分延伸至浇铸槽(17)内；

所述沉槽(9)的侧壁上沿周缘开设有第一环形槽(18)，所述盖板(10)上沿周缘对应开设有第二环形槽(19)，所述第一环形槽(18)与第二环形槽(19)相互对应且连通，所述底座(1)上还开设有与第一环形槽(18)相通的第二浇铸孔(20)，所述第二浇铸孔(20)、第一环形槽(18)以及第二环形槽(19)内分别填充有第二钢水层(21)；

所述加固槽(4)内填充有细砂层(22)；

所述承重轴(2)的表面喷设有铝锌合金层(23)；

用于生产风力发电机主轴锻件的制备工艺包含以下步骤：

步骤一：依次在承重轴(2)上铣出加固槽(4)、弧形槽(5)、沉槽(9)、第一环形槽(18)、第二环形槽(19)和第二浇铸孔(20)；

步骤二：将若干料棒依次加工成加强筋(6)、中心柱(7)和横柱(8)，将若干横柱(8)焊接到加强筋(6)与中心柱(7)之间，之后将中心柱(7)插接到加固槽(4)内；

步骤三：将盖板(10)放置到沉槽(9)内，从第二浇铸孔(20)向第一环形槽(18)和第二环形槽(19)内浇铸钢水，直至钢水填充满第一环形槽(18)、第二环形槽(19)和第二浇铸孔(20)，之后静置十到二十分钟直至钢水凝结成第二钢水层(21)。

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