CN112943544B - 一种风力发电机用锁紧盘 - Google Patents

Abstract

一种涉及风力发电设备技术领域的风力发电机用锁紧盘，用于锁紧轴套本体和主轴本体，所述轴套本体内同轴插接有主轴本体的一端，还包含外环、内环和连接盘；所述轴套本体的套身套设有内环，所述内环的外缘为锥型结构，所述外环的中心孔为与内环锥型外缘对应配套的锥型孔；所述内环的大头端安装有环形的连接盘，该连接盘对应内环的外侧间隔环设有多个安装孔，所述安装孔内安装有与外环对应紧固连接的锁紧螺钉，且内环的大头端端面与连接盘对应抵触；本发明结构简单，易于装配，生产成本较低，与传统锁紧盘结构相比，内环能够直接利用圆管进行成型加工，极大的提高了加工效率，同时提高了材料利用率，能够有效缩减加工成本。

Description

一种风力发电机用锁紧盘

技术领域

本发明涉及风力发电设备技术领域，尤其是涉及一种风力发电机用锁紧盘。

背景技术

公知的，风能作为一种储量丰富的、绿色的、可再生能源，越来越被人们所重视，风力发电设备迅速崛起，其中锁紧盘是风力发电机组传动系统的重要组成部分，也称为风电收缩盘，锁紧盘主要由内环、外环和螺栓组成，传统锁紧盘的外环内孔制有台阶和内圆锥面，台阶上均布螺纹孔；内环的外圆制有法兰和外圆锥面，法兰上制有与外环台阶上的螺纹孔相对应的数量相等的穿螺丝通孔；内环的法兰和外圆锥面与外环的台阶和内圆锥面配合组装在一起，通过紧固螺栓将锁紧盘锁紧；由于内环结构形状的特点，内环的结构只有毛坯总量的20％左右，钢材的浪费巨大，加工的耗材占比高，加工时间长；此外，传统锁紧盘限于结构影响，导致安装和拆卸工艺复杂，耗时耗力，此种现象是本领域技术人员亟待解决的问题；

现有专利公开了一种风电锁紧盘内环止口卡接组件装置，该专利的内环端部设置内环法兰，内环法兰与内环之间设置止口卡接，虽然该专利内环以及内环法兰能够分别加工，节约钢材，但该专利需要将内环和内环法兰通过内环止口卡键连接为一体才能使用，装配工艺复杂，使用不便。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种风力发电机用锁紧盘。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种风力发电机用锁紧盘，用于锁紧轴套本体和主轴本体，所述轴套本体内同轴插接有主轴本体的一端，还包含外环、内环和连接盘；所述轴套本体的套身套设有内环，所述内环的外缘为锥型结构，所述外环的中心孔为与内环锥型外缘对应配套的锥型孔；所述内环的大头端安装有环形的连接盘，该连接盘对应内环的外侧间隔环设有多个安装孔，所述安装孔内安装有与外环对应紧固连接的锁紧螺钉，且内环的大头端端面与连接盘对应抵触。

优选的，所述轴套本体对应连接盘的一端端面紧固连接有用于定位连接盘的定位件。

优选的，所述定位件与连接盘对应紧固连接，或定位件与连接盘为一体式结构；所述定位件能够为环设的多个，或定位件为圆环结构。

优选的，所述连接盘与轴套本体相应端端面对应紧固连接。

优选的，所述连接盘对应内环的一端设有与连接盘对应同轴的沉槽，该沉槽槽底设有与轴套本体相应端端面对应紧固连接的螺钉。

优选的，所述连接盘盘面设有顶丝孔。

优选的，所述内环与外环的安装以及拆卸方法为：安装时，先将外环、内环以及连接盘对应组装，将组装好的组件套设于轴套本体的套身；然后使连接盘与轴套本体的相应端端面对应紧固连接，或通过定位件使连接盘与轴套本体的相应端端面对应紧固连接；在连接盘的安装孔内安装锁紧螺钉，通过锁紧螺钉拉动外环，使外环的内锥面与内环的外锥面结合，将锁紧螺钉施加于外环的轴向力转换为外环对内环施加的径向收紧力，直至轴套本体锁紧主轴本体；在拆卸时，能够拧松锁紧螺钉，使外环与内环脱开；若拆卸锁紧螺钉后外环与内环未脱开，能够在顶丝孔位置安装顶丝，使顶丝与外环相应端端面对应抵触并继续拧紧顶丝，通过顶丝顶动外环，即可使外环与内环对应脱开；或在外环与内环的结合面位置注入高压油直至外环与内环对应脱开。

优选的，所述内环的大头端端面设有通至内环与外环结合面的注油孔Ⅰ，且连接盘对应注油孔Ⅰ的位置设有通孔，或所述外环的大孔径端端面或外环的外缘设有通至内环与外环结合面的注油孔Ⅱ。

优选的，所述内环外缘对应注油孔Ⅰ的位置设有环槽Ⅰ；或所述外环内缘对应注油孔Ⅱ的位置设有环槽Ⅱ。

优选的，所述注油孔Ⅰ和注油孔Ⅱ均为多个，且均布设置。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明公开的一种风力发电机用锁紧盘，结构简单，易于装配，生产成本较低，与传统锁紧盘结构相比，内环能够直接利用圆管进行成型加工，极大的提高了加工效率，同时提高了材料利用率，能够有效缩减加工成本，且所述外环中心孔的大孔径端无需加工沉槽，在提供同等传递扭矩的前提下，能够缩减外环的外径尺寸，节省材料，减轻重量；

此外，所述内环的大头端端面设有通至内环与外环结合面的注油孔Ⅰ，或所述外环大孔径端端面或外环的外缘设有通至内环与外环结合面的注油孔Ⅱ，在检修保养时，若拆卸锁紧螺钉后内环与外环未脱开，能够通过注油孔Ⅰ或注油孔Ⅱ向内环与外环的结合面注入高压油或高压油脂，直至内环与外环产生轴向相对位移，即可使外环与内环对应脱开，便于维修保养的操作，能够有效提高维修保养的工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为传统锁紧盘的结构示意图；

图3为定位件的结构示意图；

图4为连接盘的另一种结构示意图；

图5为注油孔Ⅰ的结构示意图；

图6为注油孔Ⅱ的第一种结构示意图；

图7为注油孔Ⅱ的第二种结构示意图；

图8为本发明的锁紧状态结构示意图；

图9为本发明的扭矩传递示意图；

图10为传统锁紧盘的扭矩传递示意图。

图中：1、轴套本体；2、主轴本体；3、外环；4、内环；5、连接盘；6、锁紧螺钉；7、定位件；8、顶丝孔；9、注油孔Ⅰ；10、注油孔Ⅱ。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进，在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系，仅是与本申请的附图对应，为了便于描述本发明，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。

结合附图1～8，一种风力发电机用锁紧盘，用于锁紧轴套本体1和主轴本体2，所述轴套本体1内同轴插接有主轴本体2的一端，还包含外环3、内环4和连接盘5；所述轴套本体1的套身套设有内环4，所述内环4的外缘为锥型结构，所述外环3的中心孔为与内环4锥型外缘对应配套的锥型孔；所述内环4的大头端安装有环形的连接盘5，该连接盘5对应内环4的外侧间隔环设有多个安装孔，所述安装孔内安装有与外环3对应紧固连接的锁紧螺钉6，且内环4的大头端端面与连接盘5对应抵触，即在使用时能够通过锁紧螺钉6拉动外环3，使外环3和内环4产生相对轴向位移，从而使外环3的内锥面与内环4的外锥面结合，从而将锁紧螺钉6施加于外环3的轴向力转换为外环3对内环4施加的径向收紧力，进而使内环4产生相应的缩径变形量，直至轴套本体1锁紧主轴本体2；

与传统锁紧盘结构相比，内环4能够直接利用圆管进行成型加工，极大的提高了加工效率，同时提高了材料利用率，能够有效缩减加工成本，且所述外环3中心孔的大孔径端无需加工沉槽，在提供同等传递扭矩的情况下，能够缩减外环3的外径尺寸，节省材料，减轻重量；

结合附图9～10，例如某产品，主轴本体2内孔直径di(mm)=100，主轴本体2与轴套本体1配合直径dw(mm)=690H7/g6，轴套本体1与锁紧盘配合直径d(mm)=800 H7/f7；

若采用本发明所述的风力发电机用锁紧盘，则需使用的外环3外径D(mm)=1205，内环4宽度L(mm)=296，内外环锥面平均直径df(mm)=827.959，内外环锥面斜角α（°）=2.7，内外环行程H(mm)=39.35，重量为1601Kg；

根据行程可以算出:Uw=3.7114mm (锥度段过盈)；

其能够提供的传递扭矩：

△dwmax(mm)（主轴与轴套间最大间隙）=0.154

△dmax(mm)（轴套与锁紧盘间最大间隙）=0.24

P2=222.41MPa

Pa= 219.101MPa

Pw=212.787MPa

Mt=π*dw^2*L*uw*Pw/2= 7065.565kN.m；

若采用传统锁紧盘，提供同等的传递扭矩，则需使用的外环外径D(mm)=1270，内环总宽度L(mm)=296，内环第一段宽度L1(mm)=55，内环第一段平均直径df1(mm)=969.784，内环第二段宽度L2(mm)=241，内环第二段平均直径df2(mm)=825.365，内外环锥面斜角α（°）=2.7，内外环行程H(mm)=39.5，内外环法兰间隙0.2mm，重量为1800Kg；

根据行程及内外环法兰间隙可以算出:

Uw1=3.3255mm (内外环法兰位置过盈)

Uw2=3.7255mm (长锥段过盈)

其能够提供的传递扭矩：

△dwmax(mm)（主轴与轴套间最大间隙）=0.154

△dmax(mm)（轴套与锁紧盘间最大间隙）=0.24

分两段计算:

第一段（内外环法兰位置）

P21=135.407MPa

Pa1= 119.986MPa

Pw1=114.215MPa

Mt1=π*dw^2*L1*uw*Pw1/2= 704.682kN.m

第二段（长锥段）

P22=244.919MPa

Pa2= 241.881MPa

Pw2=235.443MPa

Mt2=π*dw^2*L2*uw*Pw2/2= 6365.213kN.m

总可传递扭矩为两段相加:

Mt=Mt1+Mt2=7069.895kN.m，即提供同等7069.895kN.m传递扭矩，本发明的外环3外径小于传统锁紧盘外环外径，重量能够减轻11%。

实施例一：

在轴套本体1的套身依次同轴套设外环3、内环4以及连接盘5；在连接盘5的安装孔内安装锁紧螺钉6，通过锁紧螺钉6拉动外环3，使外环3的内锥面与内环4的外锥面结合，将锁紧螺钉6施加于外环3的轴向力转换为外环3对内环4施加的径向收紧力，直至轴套本体1锁紧主轴本体2；在拆卸时，能够拧松锁紧螺钉6，使外环3与内环4脱开。

实施例二：

所述连接盘5与轴套本体1的套身对应套接，所述轴套本体1对应连接盘5的一端端面紧固连接有用于定位连接盘5的定位件7，所述连接盘5盘面设有顶丝孔8，即能够通过定位件7使连接盘5与轴套本体1对应紧固连接，一方面，能够方便外环3与内环4之间的锁紧操作，在锁紧前能够防止外环3和内环4意外沿轴套本体1意外移动，从而起到防松的目的，同时通过定位件7使连接盘5与轴套本体1对应紧固连接后连接盘5的位置固定，在锁紧操作时外环3仅能沿轴套本体1的轴向靠近连接盘5移动，能够通过更换不同尺寸的定位件7改变连接盘5位于轴套本体1套身的位置，进而达到控制外环3背离连接盘5一端与轴套本体1之间距离的目的；另一方面，在检修保养时，若拆卸锁紧螺钉6后外环3与内环4未脱开，能够在顶丝孔8位置安装顶丝，使顶丝与外环3相应端端面对应抵触并继续拧紧顶丝，通过顶丝顶动外环3，即可使外环3与内环4对应脱开；根据需要，所述定位件7与连接盘5对应紧固连接，或定位件7与连接盘5为一体式结构；所述定位件7能够为环设的多个，或定位件7为圆环结构，安装方便，操作简单。

实施例三：

所述连接盘5与轴套本体1相应端端面对应紧固连接，或所述连接盘5对应内环4的一端设有与连接盘5对应同轴的沉槽，该沉槽槽底设有与轴套本体1相应端端面对应紧固连接的螺钉，所述连接盘5盘面设有顶丝孔8，即能够使连接盘5与轴套本体1直接对应紧固连接，在检修保养时，若拆卸锁紧螺钉6后外环3与内环4未脱开，能够在顶丝孔8位置安装顶丝，使顶丝与外环3相应端端面对应抵触并继续拧紧顶丝，通过顶丝顶动外环3，即可使外环3与内环4对应脱开。

实施例四：

所述内环4的大头端端面设有通至内环4与外环3结合面的注油孔Ⅰ9，且连接盘5对应注油孔Ⅰ9的位置设有通孔，即在检修保养时，若拆卸锁紧螺钉6后外环3与内环4未脱开，能够通过注油孔Ⅰ9向内环4与外环3的结合面注入高压油或高压油脂，直至内环4与外环3产生轴向相对位移，即可使外环3与内环4对应脱开，便于维修保养的操作，能够有效提高维修保养的工作效率；根据需要，所述注油孔Ⅰ9为多个，且均布设置，便于对内环4与外环3的结合面均匀施压，避免内环4与外环3意外卡死；所述内环4外缘对应注油孔Ⅰ9的位置设有环槽Ⅰ，即在向内环4与外环3的结合面注入高压油或高压油脂时，高压油或高压油脂能够进入环槽Ⅰ，一方面能够增大受力面积，使外环3与内环4更容易脱开，另一方面能够保证受力均匀，使外环3与内环4保持同轴，避免意外卡死。

实施例五：

所述外环3的大孔径端端面或外环3的外缘设有通至内环4与外环3结合面的注油孔Ⅱ10，即在检修保养时，若拆卸锁紧螺钉6后外环3与内环4未脱开，能够通过注油孔Ⅱ10向内环4与外环3的结合面注入高压油或高压油脂，直至内环4与外环3产生轴向相对位移，即可使外环3与内环4对应脱开，便于维修保养的操作，能够有效提高维修保养的工作效率；根据需要，所述注油孔Ⅱ10为多个，且均布设置，便于对内环4与外环3的结合面均匀施压，避免内环4与外环3意外卡死；所述外环3内缘对应注油孔Ⅱ10的位置设有环槽Ⅱ，即在向内环4与外环3的结合面注入高压油或高压油脂时，高压油或高压油脂能够进入环槽Ⅱ，一方面能够增大受力面积，使外环3与内环4更容易脱开，另一方面能够保证受力均匀，使外环3与内环4保持同轴，避免意外卡死。

本发明未详述部分为现有技术。

Claims (5)

1.一种风力发电机用锁紧盘，用于锁紧轴套本体（1）和主轴本体（2），所述轴套本体（1）内同轴插接有主轴本体（2）的一端，其特征是：还包含外环（3）、内环（4）和连接盘（5）；所述轴套本体（1）的套身套设有内环（4），所述内环（4）的外缘为锥型结构，所述外环（3）的中心孔为与内环（4）锥型外缘对应配套的锥型孔；所述内环（4）的大头端安装有环形的连接盘（5），该连接盘（5）对应内环（4）的外侧间隔环设有多个安装孔，所述安装孔内安装有与外环（3）对应紧固连接的锁紧螺钉（6），且内环（4）的大头端端面与连接盘（5）对应抵触；

所述轴套本体（1）对应连接盘（5）的一端端面紧固连接有用于定位连接盘（5）的定位件（7）；所述定位件（7）与连接盘（5）对应紧固连接，或定位件（7）与连接盘（5）为一体式结构；所述定位件（7）能够为环设的多个，或定位件（7）为圆环结构；

所述内环（4）能够直接利用圆管进行成型加工，外环（3）中心孔的大孔径端无需加工沉槽；

所述内环（4）与外环（3）的安装以及拆卸方法为：安装时，先将外环（3）、内环（4）以及连接盘（5）对应组装，将组装好的组件套设于轴套本体（1）的套身；通过定位件（7）使连接盘（5）与轴套本体（1）的相应端端面对应紧固连接；在连接盘（5）的安装孔内安装锁紧螺钉（6），通过锁紧螺钉（6）拉动外环（3），使外环（3）的内锥面与内环（4）的外锥面结合，将锁紧螺钉（6）施加于外环（3）的轴向力转换为外环（3）对内环（4）施加的径向收紧力，直至轴套本体（1）锁紧主轴本体（2）；在拆卸时，能够拧松锁紧螺钉（6），使外环（3）与内环（4）脱开；若拆卸锁紧螺钉（6）后外环（3）与内环（4）未脱开，能够在外环（3）与内环（4）的结合面位置注入高压油直至外环（3）与内环（4）对应脱开。

2.如权利要求1所述的风力发电机用锁紧盘，其特征是：所述连接盘（5）盘面设有顶丝孔（8）。

3.如权利要求1所述的风力发电机用锁紧盘，其特征是：所述内环（4）的大头端端面设有通至内环（4）与外环（3）结合面的注油孔Ⅰ（9），且连接盘（5）对应注油孔Ⅰ（9）的位置设有通孔，或所述外环（3）的大孔径端端面或外环（3）的外缘设有通至内环（4）与外环（3）结合面的注油孔Ⅱ（10）。

4.如权利要求3所述的风力发电机用锁紧盘，其特征是：所述内环（4）外缘对应注油孔Ⅰ（9）的位置设有环槽Ⅰ；或所述外环（3）内缘对应注油孔Ⅱ（10）的位置设有环槽Ⅱ。

5.如权利要求3所述的风力发电机用锁紧盘，其特征是：所述注油孔Ⅰ（9）和注油孔Ⅱ（10）均为多个，且均布设置。