CN201284799Y - 风力发电机高速轴用联轴器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机高速轴用联轴器，包括齿轮箱侧轴套、发电机侧轴套，中间管，所述中间管连接齿轮箱侧轴套与发电机侧轴套，中间管内设有力矩限制器，所述力矩限制器为摩擦片式力矩限制器，包括多个法兰及摩擦片，所述第一摩擦片固接在第一法兰上，第二摩擦片固接在第三法兰上，第二法兰安装在第一法兰与第三法兰之间并分别与第一摩擦片、第二摩擦片抵接，调节螺栓穿过第三法兰拧紧在第一法兰上。通过在联轴器内设置摩擦片式力矩限制器，从而极大提高了力矩精度，节约维护成本，提高了风机设备的安全可靠性。

Description

风力发电机高速轴用联轴器
技术领域
本实用新型涉及一种联轴器，具体的讲，涉及一种用于风力发电机高速轴的专用联轴器。
背景技术
目前，世界范围的不可再生能源趋于枯竭，并且燃烧石油和煤炭造成的污染已经危机人类的生存，绿色能源的开发利用越来越被各个国家所重视。目前风力发电行业在中国已经开始了大规模的扩张。在过去10年中，中国风力发电得到快速发展，装机容量从1990年的2万千瓦增长到1999年的26.8万千瓦，到2010年中国风力发电装机容量可望超过500万千瓦，中国正成为世界上风力发电最发达的国家之一。
风力发电机的基本工作原理是：风力推动叶轮旋转，从而带动叶轮上的低速轴转动，通过一个增速齿轮箱，把低速轴的低转速提高到发电机发电所需的高转速。该增速齿轮箱的输入轴与低速轴连接，增速齿轮箱的输出轴为高速轴，和发电机轴相连。风力发电机高速轴联轴器就是用来连接增速齿轮箱的输出轴和发电机轴的。
风力发电机高速轴联轴器一般需具备以下两大基本功能：
1.传递扭矩：即把动力从增速齿轮箱的输出轴传递给发电机。联轴器上带有制动盘，增速齿轮箱壳体上的制动器可实现对输出轴的制动。
2.保护功能：过载保护功能和电绝缘功能。当发电机发生短路、电网跳电现象等故障时，发电机产生冲击扭矩，如果没有有效保护，该冲击扭矩会使增速齿轮箱齿轮损毁。同时要求联轴器的电绝缘功能可有效防止高空雷电损坏发电机。
由于风力发电机大多安装在偏僻的野外，而风力发电机高速轴联轴器是安装在几十米高空的机舱内，一旦损坏更换，成本很高。而且联轴器两端设备即增速齿轮箱和发电机的成本占整台风力发电机总成本的一半以上，因此联轴器的保护功能非常重要。
目前一些使用在风力发电机高速轴联轴器上的过载保护装置是胀紧式力矩限制器，见附图1。其结构和工作原理是：由带契形面的胀紧外环1和胀紧内环2，打滑铜套3以及螺栓4组成。把胀紧式力矩限制器安装在发电机轴上，按照给定的拧紧力矩拧紧胀紧螺栓4，使胀紧外环1和胀紧内环2沿契形面相互压紧，这样胀紧内环2向内收缩，从而压紧打滑铜套3，产生了摩擦力。当传递的扭矩大于该摩擦力时，胀紧内环2内圆和铜套3外圆之间产生打滑，从而起到消除过载的作用。
但是该胀紧式力矩限制器有以下缺点：
1.由于该力矩限制器必须安装在发电机轴上，按照给定的拧紧力矩拧紧即完成安装后才可产生摩擦力矩，实际的摩擦力矩即打滑力矩无法事先测试验证。因此无法保证每套力矩限制器的打滑力矩精度。
2.影响打滑力矩精度的因素很多：
(1)由于扭矩扳手的精度问题和不同安装工人的安装方式不同，实际上每套力矩限制器安装时胀紧螺栓的实际拧紧力矩会有差异，使打滑力矩就有差异。
(2)由于机加工原因，每一个相同部件其内圆和外圆的实际直径大小均会有差异，尽管都符合公差要求。这样相同的胀紧螺栓拧紧力矩但实际上每套力矩限制器的胀紧内环对打滑铜套的压紧力都有不同，这样产生的打滑力矩就有差异。
(3)胀紧外环，胀紧内环，打滑铜套啮合内外圆的表面光洁度均有差异，这些表面是否有油污等，均导致摩擦系数不同，这样相同的胀紧力产生的摩擦力矩也有差异。
3.打滑铜套在持续打滑时产生高温，容易出现烧结现象。
总之，这种胀紧式力矩限制器打滑精度不高，最大误差达50％，且不能检测验证实际的打滑扭矩，打滑时容易烧结，在实际应用中，出现过载时该打滑时不打滑，而没有过载时却出现打滑，不能有效地保护齿轮箱和发电机。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于风力发电机高速轴用联轴器，通过在联轴器内设置摩擦片式力矩限制器，从而极大提高了力矩精度，节约维护成本，提高了风机设备的安全可靠性。
为了解决上述问题，本实用新型提供了下述技术方案：
一种风力发电机高速轴用联轴器，包括齿轮箱侧轴套、发电机侧轴套，中间管，其特征在于：所述中间管连接齿轮箱侧轴套与发电机侧轴套，中间管内设有力矩限制器，所述力矩限制器为摩擦片式力矩限制器，包括多个法兰及摩擦片，所述第一摩擦片固接在第一法兰上，第二摩擦片固接在第三法兰上，第二法兰安装在第一法兰与第三法兰之间并分别与第一摩擦片、第二摩擦片抵接，调节螺栓穿过第三法兰拧紧在第一法兰上。
进一步地，调节螺栓上设有用于轴向压紧第三法兰的蝶形弹簧。
进一步地，调节螺栓外设有螺栓套。
更进一步地，第一法兰与第二法兰接触面，第二法兰与第三法兰接触面，第一法兰与第三法兰接触面上均设有O形密封圈。
本实用新型的技术效果在于：
当调节螺栓12拧紧时，蝶形弹簧13受压缩而提供了第一法兰81，第二法兰82和第三法兰83的轴向压紧力，从而把第一摩擦片91、第二摩擦片92压紧在第二法兰82的摩擦面上。调节螺栓12的拧紧力矩越大，蝶形弹簧13的压缩量越大，提供的轴向压紧力也越大，摩擦面产生的摩擦力矩越大，当传递的扭矩大于摩擦力矩时，第二法兰82的摩擦面和第一摩擦片91、第二摩擦片92之间产生打滑，从而实现过载保护的功能。另外各个法兰结合面间安装有3个O形密封圈，把第一摩擦片91、第二摩擦片92密封在内部。
(1)通过将摩擦片式力矩限制器和中间管设计成一体化，安装时联轴器的两边轴套先分别和齿轮箱轴及发电机轴连接，最后把中间管和两边的轴套连接即可，无需现场调节打滑力矩。这样打滑力矩可在出厂前由厂家调节打滑扭矩，并在测试平台上对每一台力矩限制器进行打滑力矩的测定，并保存力矩打滑曲线，确保打滑力矩的设定精度。也可在中间管上加铭牌，根据序列号追踪最初力矩设定情况。
(2)通过设置O形密封圈，使摩擦片不受灰尘，潮湿空气等环境影响，确保摩擦片的摩擦系数恒定，在使用过程中打滑力矩不因环境因素而产生变化。
(3)通过设置螺栓套确保第一法兰，第二法兰和第三法兰在打滑时的对中度。
(4)经测试，1000-打滑(如打滑角度60度)后的力矩下降仅为10％。
总之，本实用新型采用的摩擦片式力矩限制器的打滑力矩精度很高，事先通过测试平台测试验证，并且使用过程中打滑力矩变化小，在20年的风力发电机使用寿命中，一般无需调节打滑力矩，做到免维护，极大地节约了维护成本，提高了风机设备地安全可靠性，其经济效益非常明显。
附图说明：
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为现有技术中胀紧式力矩限制器的结构示意图；
图3为现有技术中胀紧式力矩限制器的剖面示意图；
图4为本实用新型中摩擦片式力矩限制器的剖面示意图；
图5为图4部分结构的局部放大图；
附图标号说明：
1—齿轮箱侧轴套           2—中间管
3—发电机侧轴套           4—胀紧外环
5—胀紧内环               6—铜套
7—螺栓                   81—第一法兰
82—第二法兰              83—第三法兰
91—第一摩擦片            92—第二摩擦片
10—O形密封圈             11—固定螺钉
12—调节螺栓              13—蝶形弹簧
14—螺栓套
具体实施方式
现结合具体实施例对本实用新型做进一步说明：
一种风力发电机高速轴用联轴器，包括齿轮箱侧轴套1、发电机侧轴套3，中间管2，中间管2连接齿轮箱侧轴套1与发电机侧轴套3，中间管2内设有力矩限制器，力矩限制器为摩擦片式力矩限制器，包括多个法兰及摩擦片，第一摩擦片91固接在第一法兰81上，第二摩擦片92固接在第三法兰83上，第二法兰82安装在第一法兰81与第三法兰83之间并分别与第一摩擦片91、第二摩擦片92抵接，一组调节螺栓12穿过第三法兰83拧紧在第一法兰81上，每个调节螺栓12上均有设有用于轴向压紧第三法兰83的蝶形弹簧13，调节螺栓12外设有螺栓套14，第一法兰81与第二法兰82接触面，第二法兰82与第三法兰83接触面，第一法兰81与第三法兰83接触面上均设有O形密封圈10。
本使用新型中中间管2由玻璃纤维和两边的金属法兰粘接而成，较长长度的玻璃纤维其绝缘性能在20年使用寿命中很稳定，绝缘等级为10MOhm、1000V。而其他品牌的联轴器使用橡胶垫圈绝缘，由于老化等原因，需经常更换。
其次，采用高性能钢膜片作为传递扭矩和纠正安装偏差的元件，在运行过程中没有相对运动部件，因此整套联轴器在20年使用寿命中没有磨损部件需要更换，免维护。而现有技术中采用的关节式联轴器，需要定期更换关节。

Claims (4)

1、一种风力发电机高速轴用联轴器，包括齿轮箱侧轴套(1)、发电机侧轴套(3)，中间管(2)，其特征在于：所述中间管(2)连接齿轮箱侧轴套(1)与发电机侧轴套(3)，中间管(2)内设有力矩限制器，所述力矩限制器为摩擦片式力矩限制器，包括多个法兰及摩擦片，所述第一摩擦片(91)固接在第一法兰(81)上，第二摩擦片(92)固接在第三法兰(83)上，第二法兰(82)安装在第一法兰(81)与第三法兰(83)之间并分别与第一摩擦片(91)、第二摩擦片(92)抵接，调节螺栓(12)穿过第三法兰(83)拧紧在第一法兰(81)上。
2、根据权利要求1所述的风力发电机高速轴用联轴器，其特征在于：
所述调节螺栓(12)上设有用于轴向压紧第三法兰(83)的蝶形弹簧(13)。
3、根据权利要求2所述的风力发电机高速轴用联轴器，其特征在于：
所述调节螺栓(12)外设有螺栓套(14)。
4、根据权利要求1所述的风力发电机高速轴用联轴器，其特征在于：
所述第一法兰(81)与第二法兰(82)接触面，第二法兰(82)与第三法兰(83)接触面，第一法兰(81)与第三法兰(83)接触面上均设有O形密封圈(10)。
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