CN113757053B - 一种用于风力发电设备中的主轴限速机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风力发电中的限速设备技术领域，且公开了一种用于风力发电设备中的主轴限速机构，包括传动主轴，所述传动主轴外表面的中部固定安装有传动齿轮，所述传动齿轮内腔的中部设有驱动主轴，且驱动主轴的一端贯穿并延伸至传动主轴外部的左侧，所述传动主轴左侧的一端活动套接有固定滑套Ⅰ，所述驱动主轴外表面的一侧且位于传动主轴的外部活动套接有固定轴套。该用于风力发电设备中的主轴限速机构，对于传动主轴、驱动主轴以及摩擦机构的设置，利用风力对于旋转叶片的轴向分力，以实现对该风力发电机组的摩擦制动减速作业，整个限速动作反应灵活且较为平缓，不会产生较为强烈的振动而对该风力发电所设备或旋转叶片造成损伤。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电中的限速设备技术领域，具体为一种用于风力发电设备中的主轴限速机构。
背景技术
风作为一种蕴量巨大且清洁无公害的可再生能源，相对于其他的能源具有独一无二的优势，因而，对于风能的开发使用日益受到人们的重视，其中，风力发电作为一项相对成熟的技术，其是通过一系列的机械传动而将其转化成电能以供人们使用。
但是，由于风力的大小具有较高程度的不稳定性，并且在风速过高时，不但会增加发电机工作载荷而且会产生超过额定载荷的电量，进而导致线圈温度升高并导致发电机的烧毁，或者因电流过大而损坏下级设备的情况发生，因而，需要在风力发电设备上设置摩擦机构，以限制其上传动主轴的旋转速度。
而在现有的技术中，尾翼偏侧以及电磁刹车作为风力发电设备中控速的常规技术手段，但在采用尾翼偏侧控速的方式时，一般是在风力发电机超速数秒后才会有刹车动作，因反应较为迟钝而难以形成对发电设备的有效保护，而且在刹车动作时整个机体都会产生振动现象，稳定性及可靠性较差；而采用电磁刹车的控速方式，不但需要为刹车片的吸合以降低叶片的转速提供充足的电力支撑，而且因其刹车动作较为突然迅猛，故极易对旋转的叶片产生剧烈冲击而对其造成损伤的现象。
故，亟需一种用于风力发电设备中的摩擦机构，以解决上述现有技术中所存在的缺陷。
发明内容
（一）解决的技术问题
本发明提供了一种用于风力发电设备中的主轴限速机构，具备制动限速的反应较为灵活且平缓、在对其上的发电设备形成保护的同时不会因限速过猛而损伤旋转的叶片、同时不需要提高额外电力支持、稳定性及可靠性较高的优点，解决了在现有的技术中，尾翼偏侧以及电磁刹车作为风力发电设备中控速的常规技术手段，但在采用尾翼偏侧控速的方式时，一般是在风力发电机超速数秒后才会有刹车动作，因反应较为迟钝而难以形成对发电设备的有效保护，而且在刹车动作时整个机体都会产生振动现象，稳定性及可靠性较差；而采用电磁刹车的控速方式，不但需要为刹车片的吸合以降低叶片的转速提供充足的电力支撑，而且因其刹车动作较为突然迅猛，故极易对旋转的叶片产生剧烈冲击而对其造成损伤的问题。
（二）技术方案
本发明提供如下技术方案：一种用于风力发电设备中的主轴限速机构，包括传动主轴，所述传动主轴外表面的中部固定安装有传动齿轮，所述传动齿轮内腔的中部设有驱动主轴，且驱动主轴的一端贯穿并延伸至传动主轴外部的左侧，且在其端部上固定安装有旋转叶片，所述传动主轴左侧的一端活动套接有固定滑套Ⅰ，所述驱动主轴外表面的一侧且位于传动主轴的外部活动套接有固定轴套，所述驱动主轴外表面的中部且位于固定滑套Ⅰ与固定轴套之间活动套接有压力弹簧，所述传动主轴右侧的一端固定安装有固定滑套Ⅱ，且其通过固定滑套Ⅱ活动安装有摩擦机构。
优选的，所述传动主轴内腔的左侧开设有传动齿槽，如图所示，所述驱动主轴外表面的右侧设有传动齿块，且传动主轴与驱动主轴之间通过其上的传动齿槽与传动齿块之间传动连接。
优选的，所述传动主轴与驱动主轴、摩擦机构之间所形成的密闭腔室中填充有液态传动介质。
优选的，所述传动主轴内腔的右侧开设有限位凹槽，且固定滑套Ⅱ内腔的一侧开设有固定卡槽，以在传动主轴的一端对于摩擦机构形成一个限位滑槽。
优选的，所述摩擦机构包括限速连杆，所述限速连杆外表面的一侧固定套接有限速滑套，且限速滑套的外表面与传动主轴上的限位凹槽之间相互接触，所述限速连杆的另一端固定安装有摩擦盘，同时在该风力发电所设备的固定支架上且与摩擦盘相对应的位置上固定安装有制动盘。
（三）有益效果
本发明具备以下有益效果：
该用于风力发电设备中的主轴限速机构，对于传动主轴、驱动主轴以及摩擦机构的设置，利用风力对于旋转叶片的轴向分力，以压缩压力弹簧从而使得摩擦机构上的摩擦盘与制动盘之间的产生接触，进而实现对该风力发电机组的摩擦制动减速作业，与现有的摩擦机构相比，整个限速动作反应灵活且较为平缓，不会产生较为强烈的振动而对该风力发电所设备或旋转叶片造成损伤，同时，在对发电机组进行限速的同时不需要额外的动力支持，稳定性及可靠性较高。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明传动主轴及其上的结构示意图；
图3为本发明驱动主轴及其上的结构示意图；
图4为本发明固定滑套Ⅱ的结构示意图；
图5为本发明摩擦机构及其上的结构示意图。
图中：1、传动主轴；2、传动齿轮；3、驱动主轴；4、固定滑套Ⅰ；5、固定轴套；6、压力弹簧；7、固定滑套Ⅱ；8、摩擦机构；9、传动齿槽；10、传动齿块；11、限位凹槽；12、固定卡槽；13、限速连杆；14、限速滑套；15、摩擦盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种用于风力发电设备中的主轴限速机构，包括传动主轴1，传动主轴1外表面的中部固定安装有传动齿轮2，用以与其上的发电机组传动连接，传动齿轮2内腔的中部设有驱动主轴3，且驱动主轴3的一端贯穿并延伸至传动主轴1外部的左侧，且在其端部上固定安装有旋转叶片，传动主轴1左侧的一端活动套接有固定滑套Ⅰ4，驱动主轴3外表面的一侧且位于传动主轴1的外部活动套接有固定轴套5，固定轴套5用于在固定支架上活动套接驱动主轴3以对其形成有效的支撑，同时，使其在可以沿着轴线左右移动，驱动主轴3外表面的中部且位于固定滑套Ⅰ4与固定轴套5之间活动套接有压力弹簧6，其中，对于固定滑套Ⅰ4与固定轴套5之间活动套接的设置，以使得其之间的压力弹簧6在传动主轴1与驱动主轴3之间在发生同步旋转且相对移动时，只能对压力弹簧6形成稳定的挤压动作，而不会对压力弹簧6造成扭转动作而造成其弹力大小的变化，以影响该限速主轴的控速精度，传动主轴1右侧的一端固定安装有固定滑套Ⅱ7，且其通过固定滑套Ⅱ7活动安装有摩擦机构8，其中，固定滑套Ⅰ4和固定滑套Ⅱ7分别通过一组轴承与该风力发电设备中的固定支架之间传动连接。
如图2所示，本技术方案中，传动主轴1内腔的左侧开设有传动齿槽9，如图3所示，驱动主轴3外表面的右侧设有传动齿块10，且传动主轴1与驱动主轴3之间通过其上的传动齿槽9与传动齿块10之间传动连接，以使得传动主轴1与驱动主轴3之间只能沿着轴线相对移动，而可以有效传递旋转叶片上的旋转力矩。
其中，对于传动主轴1与驱动主轴3之间传动连接方式的设置，以利用风力在带动旋转叶片旋转时的分力而压缩压力弹簧6，进而为对该风力发电设备的限速动作提供有效地动力支持。
本技术方案中，传动主轴1与驱动主轴3、摩擦机构8之间所形成的密闭腔室中填充有液态传动介质。
其中，对于传动主轴1与摩擦机构8之间利用液压传动方式的限定，以有效缓解传动主轴1在不同风力大小的影响下所带动振动冲击，同时，有效减缓其对于该风力发电设备的减速强度，使其不会因减速过猛而对其上的旋转叶片造成损伤，有效地提高其对于风力发电设备控速时的稳定性。
如图4所示，本技术方案中，传动主轴1内腔的右侧开设有限位凹槽11，且固定滑套Ⅱ7内腔的一侧开设有固定卡槽12，以在传动主轴1的一端对于摩擦机构8形成一个限位滑槽。
如图5所示，本技术方案中，摩擦机构8包括限速连杆13，限速连杆13外表面的一侧固定套接有限速滑套14，且限速滑套14的外表面与传动主轴1上的限位凹槽11之间相互接触，限速连杆13的另一端固定安装有摩擦盘15，同时在该风力发电所设备的固定支架上且与摩擦盘15相对应的位置上固定安装有制动盘。
其中，对于传动主轴1与固定滑套Ⅱ7之间形成对于摩擦机构8限位滑槽的设置，并配合摩擦机构8上的限速滑套14，进而可以有效地限制摩擦机构8左右移动的范围，并在风力较小时，在压力弹簧6的弹力作用下可以有效地带动摩擦机构8及其上的结构向左侧移动，以使得其上的摩擦盘15远离固定支架上的制动盘，致使该风力发电设备上的摩擦机构在风力正常的情况下，不会因摩擦现象而导致动力的损耗；
而在风力较大时，利用风力对于旋转叶片的分力以迫使传动齿轮2向右侧移动，并在液压传动的作用下，而带动摩擦机构8及其上的摩擦盘15向右侧移动以与固定支架上的制动盘之间相互接触，进而实现对该风力发电设备的减速动作。
本实施例的使用方法和工作原理：
首先将该限速主轴固定安装在风力发电设备中：
当风力在预设的阈值以下时，其对于旋转叶片所产生的轴向分力不足以抵抗压力弹簧6的弹力时，在固定滑套Ⅰ4以及压力弹簧6的弹力作用下，使得驱动主轴3不会对传动齿轮2液体传动介质产生压力，进而使得摩擦机构8上的摩擦盘15与其固定支架上制动盘之间保持一定的间隙，而不会产生摩擦以造成风力对于发电机组的动力损耗现象；
当风力超过预设的阈值时，其对于旋转叶片所产生的轴向分力足以抵抗压力弹簧6的弹力时，使得压力弹簧6被压缩进而带动驱动主轴3向右侧移动，并压缩传动主轴1内腔中所填充的液体传动介质，进而带动摩擦机构8上的限速滑套14沿着限位凹槽11的轨迹向右侧移动，使得摩擦机构8上的摩擦盘15与固定支架上的制动盘之间发生摩擦接触，以限制传动主轴1及其上驱动主轴3的转速，进而实现对该风力发电机组的控速动作；
同时，随着风力的增强，其对于旋转叶片所产生的轴线分力也就越大，并产生较强的摩擦阻力，以将该风力发电机组的速度控制在一定的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种用于风力发电设备中的主轴限速机构，包括传动主轴（1），所述传动主轴（1）外表面的中部固定安装有传动齿轮（2），其特征在于：所述传动齿轮（2）内腔的中部设有驱动主轴（3），且驱动主轴（3）的一端贯穿并延伸至传动主轴（1）外部的左侧，且在其端部上固定安装有旋转叶片，所述传动主轴（1）左侧的一端活动套接有固定滑套Ⅰ（4），所述驱动主轴（3）外表面的一侧且位于传动主轴（1）的外部活动套接有固定轴套（5），所述驱动主轴（3）外表面的中部且位于固定滑套Ⅰ（4）与固定轴套（5）之间活动套接有压力弹簧（6），所述传动主轴（1）右侧的一端固定安装有固定滑套Ⅱ（7），且其通过固定滑套Ⅱ（7）活动安装有摩擦机构（8）；
所述传动主轴（1）内腔的左侧开设有传动齿槽（9），所述驱动主轴（3）外表面的右侧设有传动齿块（10），且传动主轴（1）与驱动主轴（3）之间通过其上的传动齿槽（9）与传动齿块（10）之间传动连接，所述传动主轴（1）与驱动主轴（3）、摩擦机构（8）之间所形成的密闭腔室中填充有液态传动介质，所述传动主轴（1）内腔的右侧开设有限位凹槽（11），且固定滑套Ⅱ（7）内腔的一侧开设有固定卡槽（12），以在传动主轴（1）的一端对于摩擦机构（8）形成一个限位滑槽。
2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电设备中的主轴限速机构，其特征在于：所述摩擦机构（8）包括限速连杆（13），所述限速连杆（13）外表面的一侧固定套接有限速滑套（14），且限速滑套（14）的外表面与传动主轴（1）上的限位凹槽（11）之间相互接触，所述限速连杆（13）的另一端固定安装有摩擦盘（15），同时在该风力发电所设备的固定支架上且与摩擦盘（15）相对应的位置上固定安装有制动盘。
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