CN114412932B - 一种风力发电机组低速弹性联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组低速弹性联轴器，包括主动半联轴器、从动半联轴器、弹性体和弹性可调装置。主动半联轴器和从动半联轴器分别具有多个凸牙。主动半联轴器的凸牙和从动半联轴器的凸牙相互嵌合，并在相互嵌合的凸牙之间沿所述弹性联轴器的轴向和圆周方向预留间隙。弹性体和弹性可调装置间隔设置在所述圆周方向的间隙中。主动半联轴器以固定联接方式与主动轴联接，从动半联轴器以固定联接方式与齿轮箱的输入轴联接。主动轴转动时，主动半联轴器通过挤压弹性体推动从动半联轴器转动，以实现动力的传递。在动力传递过程中，弹性可调装置和弹性体对所述弹性联轴器所联接两轴的相对位移进行补偿。

Description

一种风力发电机组低速弹性联轴器

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种具有位移补偿能力的低速弹性联轴器。

背景技术

风电是可再生能源领域中最具大规模开发价值和商业化发展前景的发电方式，可利用的风能在全球范围内分布广泛、储量巨大。

风力发电机组是将风能转化为电能的设备，利用风力带动叶片和风轮转动，然后通过齿轮箱对转速进行提升，再带动发电机发电。风轮和齿轮箱之间的动力传动称为低速端传动，齿轮箱和发电机之间的动力传动称为高速端传动。

现有的风力发电机组中，风轮和齿轮箱之间的低速端传动，一般都是通过刚性或半刚性连接的方式，将风轮的低转速、大扭矩传递给齿轮箱。而为了提高机组正常工作时的可靠性和使用寿命，风轮和齿轮箱的两轴的相对位移的补偿通常是通过机组的弹性支撑来实现。

然而，对于大功率机组，当机组尺寸增大时，对低速端传动的风轮和齿轮箱的两轴的相对位移的补偿要求变高。为了实现这种高要求的补偿能力，机组的弹性支撑的尺寸变大，成本增高。而且除了成本问题，较大尺寸对运输、安装和维护也具有一定的挑战。

发明内容

本发明的目的在于提出一种风力发电机组低速弹性联轴器，以解决背景技术中现有技术存在的问题。

本发明的第一个方面，提出一种低速弹性联轴器，包括主动半联轴器、从动半联轴器、弹性体和弹性可调装置；所述弹性可调装置包括弹性元件及所述弹性元件的支撑件；所述主动半联轴器和所述从动半联轴器分别包括半联轴器本体和多个在所述半联轴器本体圆周外缘沿轴向分布的凸牙，所述凸牙的外廓从所述低速弹性联轴器的外部沿径向方向为直角梯形，沿轴向方向为扇形；所述凸牙设置有凹槽或内孔；所述主动半联轴器的凸牙和所述从动半联轴器的凸牙相互嵌合，并在相互嵌合的所述凸牙之间沿所述低速弹性联轴器的轴向和圆周方向预留间隙；所述弹性体和所述弹性可调装置间隔设置在所述低速弹性联轴器的圆周方向的间隙中。

进一步地,所述弹性体的材料为抗压和耐磨的高分子聚合物；所述弹性体为长度方向和宽度方向延伸较大，而厚度方向延伸较小的板式形状；所述弹性体的外廓在所述长度方向和所述宽度方向为矩形或圆形。

进一步地，所述扇形沿径向方向的侧壁为所述凸牙的侧面；所述凸牙的侧面或为平面，或设置有所述凹槽或所述内孔。

进一步地，所述弹性体的一部分嵌入所述凹槽或所述内孔中，所述弹性体的其余部分凸出所述凹槽或所述内孔并与相对面的所述凸牙的侧面接触；所述弹性可调装置的一部分嵌入所述凹槽或所述内孔中，所述弹性可调装置的其余部分凸出所述凹槽或所述内孔并与相对面的所述凸牙的侧面接触。

进一步地,所述半联轴器本体与所述凸牙为一体铸造，或者所述半联轴器本体与所述凸牙为螺纹联接或者焊接。

本发明的第二方面，提出一种低速重载的轴系，包括主动轴、齿轮箱、轴承座、轴承和上述所述低速弹性联轴器；所述主动轴通过所述低速弹性联轴器与所述齿轮箱的输入轴联接；所述主动轴通过轴承被支承在轴承座上；所述齿轮箱的外壳与外部结构件联接。

进一步地，所述低速弹性联轴器的主动半联轴器通过螺纹联接方式或结合了抗剪元件的螺纹联接方式联接至所述主动轴。

进一步地，所述低速弹性联轴器的从动半联轴器通过螺纹联接方式或结合了抗剪元件的螺纹联接方式联接至所述齿轮箱的输入轴。

本发明的第三方面，提出一种风力发电机组，包括上述所述的低速重载的轴系。

所述低速弹性联轴器的所述主动半联轴器以固定联接方式与所述主动轴联接，所述低速弹性联轴器的所述从动半联轴器以固定联接方式与所述齿轮箱的输入轴联接。所述主动轴转动时，所述主动半联轴器通过挤压所述弹性体推动所述从动半联轴器转动，以实现动力或扭矩的传递。在动力或扭矩传递过程中，所述弹性可调装置和所述弹性体对所述低速弹性联轴器所联接两轴的相对位移进行补偿。

本发明的有益效果是：所述低速弹性联轴器具有对所联接两轴的相对位移进行补偿的能力，以及缓冲减振的能力；所述低速弹性联轴器的承载能力大、制造成本低。

附图说明

图1为本发明实施例的低速重载的轴系的结构示意图；

图1a为本发明实施例的低速重载的轴系的主动轴与主动半联轴器总成联接的结构示意图；

图1b为本发明实施例的低速重载的轴系的从动半联轴器与齿轮箱输入轴总成联接的结构示意图；

图2为本发明实施例的低速弹性联轴器的结构示意图；

图3为本发明实施例的主动半联轴器的结构示意图；

图4为本发明实施例的从动半联轴器的结构示意图；

图5为本发明实施例的凸牙的外廓沿径向方向的形状示意图；

图6为本发明实施例的低速弹性联轴器的轴向方向的剖视图；

图7为本发明实施例的弹性体的外廓形状示意图；

图8为本发明实施例的弹性可调装置的结构示意图。

附图标号说明：

01、低速弹性联轴器；02、主动轴；03、齿轮箱；31、齿轮箱的输入轴；

04、前轴承；05、后轴承；06、轴承座；

1、主动半联轴器；2、从动半联轴器；3、弹性体；4、弹性可调装置；

11、主动半联轴器本体；12、主动凸牙；121、主动凸牙的侧面；121a、主动凸牙的直角边侧面；121b、主动凸牙的斜边侧面；122、凹槽；123、主动内孔；

21、从动半联轴器本体；22、从动凸牙；221、从动凸牙的侧面；221a、从动凸牙的直角边侧面；221b、从动凸牙的斜边侧面；223、从动内孔；

41、弹性元件；42、支撑件；421、金属套；422、调节螺钉；423、子支撑件；424、摩擦片。

值得注意的是上述附图是用于说明本发明的特征，并非旨在展示任何实际结构或反映各种部件的尺寸，相对比例等等细节信息。为了更清楚的展示本发明的原理，并且为了避免不必要的细节使本发明的原理变得模糊，各图中示例已经经过简化处理。这些图示对于相关领域的技术人员在理解本发明时不会带来不便，而实际的所述弹性联轴器可以包括更多的部件。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例的相关附图，对本发明实施例进行完整的描述。本专利描述的仅是一部分实施例，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。

如图1所示，本发明实施例的低速重载的轴系包括主动轴02、齿轮箱03、轴承座06、前轴承04、后轴承05和低速弹性联轴器01；主动轴02通过低速弹性联轴器01与齿轮箱03的输入轴31联接；主动轴02通过前轴承04和后轴承05被支承在轴承座06上；齿轮箱3的外壳与外部结构件联接。

如图1a所示，低速弹性联轴器01的主动半联轴器1通过螺纹联接方式或结合了抗剪元件的螺纹联接方式联接至主动轴02。

如图1b所示，低速弹性联轴器01的从动半联轴器2通过螺纹联接方式或结合了抗剪元件的螺纹联接方式联接至齿轮箱03的输入轴31。

主动轴02转动时，通过低速弹性联轴器01把动力或扭矩传递给齿轮箱03，以实现动力或扭矩的传递。

如图2所示，低速弹性联轴器01包括主动半联轴器1、从动半联轴器2、弹性体3和弹性可调装置4。

如图3所示，主动半联轴器1包括主动半联轴器本体11和多个在主动半联轴器本体11的圆周外缘沿轴向分布的主动凸牙12。在本实施例中，主动半联轴器本体11和主动凸牙12为一体铸造。除此之外，根据主动半联轴器本体11和主动凸牙12各自的材料及使用需求还可以通过其他多种联接方式固定：主动半联轴器主体11为铸造，主动凸牙12为钢材，主动半联轴器主体11和主动凸牙12通过螺纹联接的方式联接；或者主动半联轴器主体11为板材，主动凸牙12为铸造，主动半联轴器主体11和主动凸牙12通过螺纹联接的方式联接；或者主动半联轴器主体11为板材，主动凸牙12为钢材，主动半联轴器主体11和主动凸牙12通过焊接或者螺纹联接的方式联接。

如图4所示，从动半联轴器2包括从动半联轴器本体21和多个在从动半联轴器本体21的圆周外缘沿轴向分布的从动凸牙22。在本实施例中，从动半联轴器本体21和从动凸牙22为一体铸造。除此之外，根据从动半联轴器本体21和从动凸牙22各自的材料及使用需求还可以通过其他多种联接方式固定：从动半联轴器主体21为铸造，从动凸牙22为钢材，从动半联轴器主体21和从动凸牙22通过螺纹联接的方式联接；或者从动半联轴器主体21为板材，从动凸牙22为铸造，从动半联轴器主体21和从动凸牙22通过螺纹联接的方式联接；或者从动半联轴器主体21为板材，从动凸牙22为钢材，从动半联轴器主体21和从动凸牙22通过焊接或者螺纹联接的方式联接。

主动凸牙12的外廓从低速弹性联轴器01的外部沿径向方向为直角梯形，沿轴向方向为扇形；扇形沿径向方向的侧壁为主动凸牙12的侧面121；从动凸牙22的外廓从低速弹性联轴器01的外部沿径向方向为直角梯形，沿轴向方向为扇形；扇形沿径向方向的侧壁为从动凸牙22的侧面221。在本实施例中，如图5所示，主动凸牙12的外廓和从动凸牙22的外廓从低速弹性联轴器01的外部沿径向方向为直角梯形。这样的外廓形状有利于增强主动凸牙12的根部和从动凸牙22的根部的抗弯强度。

如图6所示，主动半联轴器1的主动凸牙12和从动半联轴器2的从动凸牙22相互嵌合，并在相互嵌合的主动凸牙12和从动凸牙22之间沿低速弹性联轴器01的轴向和圆周方向预留有间隙。弹性体3和弹性可调装置4间隔设置在低速弹性联轴器01的圆周方向的间隙中。主动半联轴器1转动时，通过挤压弹性体3推动从动半联轴器2转动，以实现动力或扭矩的传递。在此实施例中，弹性体3设置在相对面的主动凸牙12的直角边侧面121a和从动凸牙22的直角边侧面221a之间的间隙中；弹性可调装置4设置在相对面的主动凸牙12的斜边侧面121b和从动凸牙22的斜边侧面221b之间的间隙中。这样的布置方式有利于提高弹性体3的承载能力和使用寿命。

此外，在动力或扭矩的传递过程中，低速弹性联轴器01所联接两轴的相对位移的补偿通过弹性体3和弹性可调装置4来实现。其中，弹性体3的一部分嵌入主动半联轴器1的主动凸牙12的侧面121上的凹槽中，一部分凸出并与相对面的从动半联轴器2的从动凸牙22的侧面221相对滑移，或弹性体3的一部分嵌入从动半联轴器2的从动凸牙22的侧面221上的凹槽中，一部分凸出并与相对面的主动半联轴器1的主动凸牙12的侧面121相对滑移，以实现在机组工作时对低速弹性联轴器01所联接两轴的相对位移的补偿作用；弹性可调装置4的一部分支撑在主动半联轴器1的主动凸牙12的侧面121内的主动内孔123中，一部分凸出并与相对面的从动半联轴器2的从动凸牙22的侧面221内的从动内孔223相对滑移，或弹性可调装置4的一部分支撑在从动半联轴器2的从动凸牙22的侧面221内的从动内孔223中，一部分凸出并与相对面的主动半联轴器1的主动凸牙12的侧面121内的主动内孔123相对滑移，以实现在机组工作时对低速弹性联轴器01所联接两轴的相对位移的补偿作用。凹槽开在主动半联轴器1的主动凸牙12的侧面121上，或开在相对面的从动半联轴器2的从动凸牙22的侧面221上。在此实施例中，弹性体3的一部分嵌入开在主动半联轴器1的主动凸牙12的直角边侧面121a上的凹槽122中，一部分凸出并与相对面的从动半联轴器2的从动凸牙22的直角边侧面221a相对滑移；弹性可调装置4的一部分支撑在开在主动半联轴器1的主动凸牙12的斜边侧面121b上的主动内孔123中，一部分凸出并与开在相对面的从动半联轴器2的从动凸牙22的斜边侧面221b上的从动内孔223相对滑移。此外，弹性可调装置4除了具有补偿低速弹性联轴器01所联接两轴的相对位移的能力外，在机组工作时，还可以起到减振、缓冲的作用。

在上述中，弹性体3的材料是一种抗压和耐磨的高分子聚合物，承载能力高，使用寿命长。弹性体3为长度方向和宽度方向延伸较大，而厚度方向延伸较小的板式形状，弹性体3的外廓在长度方向和宽度方向为矩形或圆形，如图7所示。在此实施例中，弹性体3的外廓在长度方向和宽度方向为矩形，有利于提高弹性体3的受力面积，从而提高弹性体3的使用寿命。

在上述中，弹性可调装置4包括弹性元件41和弹性元件41的支撑件42。弹性元件41为金属；弹性元件41的支撑件42为一个零部件或由多个零部件构成的组件。在此实施例中，弹性元件41为碟簧；弹性元件41的支撑件42由金属套421、调节螺钉422、子支撑件423和摩擦片424构成。如图8所示。在机组工作时，通过（弹性元件）碟簧41的变形来实现对低速弹性联轴器01所联接两轴的相对位移的补偿。除此之外，当弹性体3有磨损时，还可以通过调节螺钉422调整弹性体3所在的相互嵌合的主动凸牙12和从动凸牙22的两个相对面之间的间隙，给与弹性体3施压预应力以提高弹性体3的承载能力。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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 (9)

1.一种风力发电机组低速弹性联轴器，其特征在于：所述低速弹性联轴器包括主动半联轴器、从动半联轴器、弹性体和弹性可调装置；

所述弹性可调装置包括弹性元件和所述弹性元件的支撑件；

所述弹性元件为碟簧，所述弹性元件的支撑件由金属套、调节螺钉、子支撑件和摩擦片构成；

所述弹性体为抗压和耐磨的高分子聚合物；

所述主动半联轴器和所述从动半联轴器分别包括半联轴器本体和多个在所述半联轴器本体圆周外缘沿轴向分布的凸牙，所述凸牙的外廓从所述低速弹性联轴器的外部沿径向方向为直角梯形，沿轴向方向为扇形；

所述凸牙设置有凹槽或内孔；

所述主动半联轴器的凸牙和所述从动半联轴器的凸牙相互嵌合，并在相互嵌合的所述凸牙之间沿所述低速弹性联轴器的轴向和圆周方向预留间隙；

所述弹性体和所述弹性可调装置间隔设置在所述低速弹性联轴器的圆周方向的间隙的所述凹槽或所述内孔中。

2.根据权利要求1所述的低速弹性联轴器，其特征是，所述弹性体为长度方向和宽度方向延伸较大，而厚度方向延伸较小的板式形状；所述弹性体的外廓在所述长度方向和所述宽度方向为矩形或圆形。

3.根据权利要求1所述的低速弹性联轴器，其特征是，所述凸牙的扇形沿径向方向的侧壁为所述凸牙的侧面；所述凸牙的侧面或为平面，或设置有凹槽或内孔。

4.根据权利要求1所述的低速弹性联轴器，其特征是，所述弹性体的一部分嵌入所述凹槽或所述内孔中，所述弹性体的其余部分凸出所述凹槽或所述内孔并与相对面的所述凸牙的侧面接触；所述弹性可调装置的一部分嵌入所述凹槽或所述内孔中，所述弹性可调装置的其余部分凸出所述凹槽或所述内孔并与相对面的所述凸牙的侧面接触。

5.根据权利要求1所述的低速弹性联轴器，其特征是，所述半联轴器本体与所述凸牙为一体铸造，或者所述半联轴器本体与所述凸牙为螺纹联接或者焊接。

6.一种低速重载的轴系，其特征在于：包括主动轴、齿轮箱、轴承座、轴承和根据权利要求1-5中任一项所述的低速弹性联轴器；所述主动轴通过所述低速弹性联轴器与所述齿轮箱的输入轴联接；所述主动轴通过轴承被支承在轴承座上；所述齿轮箱的外壳与外部结构件联接。

7.根据权利要求6所述的低速重载的轴系，其特征是，所述低速弹性联轴器的主动半联轴器通过螺纹联接方式或结合了抗剪元件的螺纹联接方式联接至所述主动轴。

8.根据权利要求6所述的低速重载的轴系，其特征是，所述低速弹性联轴器的从动半联轴器通过螺纹联接方式或结合了抗剪元件的螺纹联接方式联接至所述齿轮箱的输入轴。

9.一种风力发电机组，其特征在于，包括权利要求6所述低速重载的轴系。

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