CN203430712U - 一种风能垂直传动系统保护装置 - Google Patents

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阳君
袁寿其
邓鑫
裴吉
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Abstract

本实用新型公开了一种风能垂直传动系统保护装置,利用在多变的风向下风轮转动轴的转动方向或正向旋转或反向旋,通过圆柱斜齿轮传动产生轴向力和弹簧蓄力来实现在多变风向下传动机构的限速保护机制。本实用新型使在各种风向下都能实现工作机组在风速过大时停止工作,从而避免工作机组由于过载工作造成的损坏,可应用于对风能传动系统的保护。

Description

一种风能垂直传动系统保护装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于风机技术领域,具体涉及一种传动系统过载保护装置。
背景技术
[0002] 在从化石燃料向可再生能源转变以及避免气候变化失控的竞赛中,风能已成为使用最为广泛和发展最快的可再生能源之一,也是近期最具有大规模开发利用前景的可再生资源。风电机组运行环境恶劣,随着全球风能快速发展,风电机组运行数量不断增加,各类风电机组事故也不断出现,迫切要求对风电技术采取安全措施。现有的风力发电机限速方法有改变风力叶片迎风面积限速和电磁限速等,如200910137035.9,发明了一种可变平面风叶组合、具有该风叶组合的风力发动机和发电系统,能够根据风力的强度调节活动门的面积,从而保护整套风力发电装置。又如200920076009.5,该发明实现对风力发电机的转速、输出电压的自动控制,使其始终处于安全、可靠的工作状态。现有技术只能在一种风向的条件下工作,无法实现在各种风向下都能运行,且无法实现工作机组在风速过大时停止工作。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种风能垂直传动系统保护装置,使在各种风向下都能实现工作机组在风速过大时停止工作,从而避免工作机组由于过载工作造成的损坏。
[0004] 为了解决以上技术问题,本实用新型利用在多变的风向下风轮转动轴的转动方向或正向旋转或反向旋转,通过圆柱斜齿轮传动产生轴向力和弹簧蓄力来实现在多变风向下传动机构的限速保护机制。本实用新型所采用的具体技术方案如下:
[0005] 一种风能垂直传动系统保护装置,包括带有风轮转动轴(2)的风轮(I)、工作机传动轴(6)、键槽A (9)、机匣(15),其特征在于:还包括大斜齿轮(3)、风轮传动轴(4)、联接装置(5)、弹性支撑件(7)、凸台(8)、键槽A (9)、圆形键A (10)、方形键槽C (11),方形键槽D
(12)、键槽B (13)、圆形键B (14);装配在风轮转动轴(2)上的小斜齿轮(16)与装配在风轮传动轴(4)上的大斜齿轮(3 )相互啮合;通过风轮转动轴(2 )带动小斜齿轮(16 )转动,小斜齿轮(16)带动大斜齿轮(3)转,从而带动风轮传动轴(4)转动;在风轮传动轴(4)上远离大斜齿轮(3)的一端设有键槽A (9),圆形键A (10)与键槽A (9)配合,并通过键槽A (9)与风轮传动轴(4)联接;机匣(15)固定在地面,带有工作机传动轴(6)的工作机(18)通过弹性支撑件(7)与机匣(15)联接;在工作机传动轴(6)远离与弹性支撑件(7)相连的一端开设有键槽B (13),圆形键B (14)与键槽B (13)配合;通过与联接工作机传动轴(6)联接,联接装置(5)的一端开设有与键A (10)相配合的方形键槽C (11),另一端开设有与圆形键B (14)相配合的键槽D (12);风轮传动轴(4)与工作机传动装置(6)可以沿轴向在方形键槽C (11)和方形键槽D (12)内滑动;凸台(8)位于风轮传动轴(4)上,间于大斜齿轮(3)和键槽A (9)之间;L型支架(17) —端固定在机匣(15)上,另一端悬于凸台(8)和大斜齿轮(3)之间位置,形成保护装置,以限制风轮传动轴(4)向上位移不会过大。[0006] 所述大斜齿轮(3)为大圆柱斜齿轮或大圆锥斜齿轮;所述小斜齿轮(16)为小圆柱斜齿轮或小圆锥斜齿轮。
[0007] 所述弹性支撑件(7)可以为弹簧(7)。
[0008] 联接装置(5)为固定件,并带有两个方形键槽,在风轮传动轴(4)的键槽(9)内安装圆形键A (10),圆形键A (10)插入联接装置(5)的方形键槽C (11),在工作机传动轴(6)内安装圆形键B (14),圆形键B (14)插入联接装置(5)的方形键槽D (12),这样,风轮传动轴(4)通过联接装置(5)带动联接工作机传动装置(6)工作。本实用新型的垂直地面的圆柱斜齿轮传动将风轮旋转轴的正向旋转或反向旋转转化为风轮传动轴4上与地面垂直向上或向下的轴向力Fa。Ft为风轮旋转产生的圆周力;T为风轮产生扭矩。根据所用风轮的参数和转速可以算出风轮的扭矩。
[0009] Fa = Fttan 3
Figure CN203430712UD00041
[0011] 当无风状态风轮静止时,整个系统的其受力状态如图2所示。风轮传动轴4自身重力为G1,工作机传动轴6自身重力为G3。弹簧7受力F=k*L’=Gi+G3,k是弹簧7的弹性系数,选择适当弹簧7使得k*L=Gl。设定根据设限的风速Vwmax计算出对应的Famax,并调节联接风轮传动轴的重力G1使得Famax=G115
[0012]当F轴方向垂直向上时,若F轴〉F轴max,风轮传动轴4的总受力值为F轴-Gl,且与F轴方向相同、垂直向上,从而导致风轮传动轴4向上滑动,最后圆形键AlO滑出联接装置5中的方形键槽All,断开联接,工作机停止工作,实现保护机制。
[0013] 当!^方向垂直向下时,弹簧7收到压缩向下与安装在其上的工作机的传动装置6向下运动。弹簧收到的力为Jatg=W(LhAL)=GAGJ轴,AL为弹簧7和工作机的传动装置6向下移动的距离。当F轴=F轴max时:AL=L,工作机的传动装置6上的圆形键B14正好滑出联接装置5中的方形键槽B12,断开联接,工作机停止工作,实现保护机制。
[0014] 本实用新型具有有益效果。本实用新型通过一个垂直地面的圆柱斜齿轮传动将风轮旋转轴的正向旋转或反向旋转转化为风轮传动轴(4)上与地面垂直向上或向下的轴向力。当圆柱斜齿轮传动使风轮传动轴(4)产生向上的轴向力时,当该轴向力大于风轮传动轴(4)自身重力时,风轮传动轴(4)自身受到垂直向上的合力而向上移动,最后风轮传动轴
(4)的圆形键A (10)滑出联接装置(5)中的方形键槽All,整个传动联接断开,工作机停止工作,实现保护机制。并在风轮传动轴(4)上安装一个凸台,以防止风轮传动轴4因向上移动过大而飞出机匣(15)。本实用新型保护作用效果明显,结构简单,并且不影响风力发电机组的正常运行。
附图说明
[0015] 图1为本实用新型的俯视示意图。
[0016] 图2为本发明的保护装置原理图。
[0017] 图中:1_风轮;2_风轮转动轴;3_大斜齿轮;4_风轮传动轴;5_联接装置;6-工作机传动轴弹性支撑件;8_凸台;9-键槽A ;10-圆形键A ; 11-方形键槽C ; 12-方形键槽D ; 13-键槽B ; 14-圆形键B ; 15-机匣;16-小斜齿轮;17_L型支架;18-工作机。具体实施方式
[0018] 如图1所示,本实用新型所述的风能垂直传动系统保护装置包括风轮I ;风轮转动轴2 ;大圆柱斜齿轮3 ;风轮传动轴4 ;联接装置5 ;工作机传动轴6 ;弹性支撑7 ;凸台8 ;键槽A9 ;圆形键AlO ;方形键槽Cll ;方形键槽D12 ;键槽13B ;圆形键B14 ;机匣15 ;小圆柱斜齿轮16 ;L型支架17 ;工作机18。在联接风轮、工作机的传动装置上添加键槽,在风轮所受力矩超过限定值时,使风轮传动轴4或工作机传动轴6受到圆柱斜齿轮传动时产生的轴向力或弹簧力作用而自动与联接装置5断开联接,从而起到保护工作机目的,免于其在大载荷下工作而受损坏。
[0019] 如图2所示,当无风状态风轮静止时,风轮传动轴4自身重力为G1,工作机传动轴6自身重力为G3。弹簧7受力F=k*L’ =G1+G3, k是弹簧7的弹性系数,选择适当弹簧7使得k*L=Gl。设定根据设限的风速V风max计算出对应的Famax,并调节联接风轮传动轴的重力Gl使得Famax=Gl。
[0020] 当F轴方向垂直向上时,若F轴〉F轴max,风轮传动轴4的总受力值为F轴-Gl,且与F轴方向相同、垂直向上,从而导致风轮传动轴4向上滑动,最后圆形键AlO滑出联接装置5中的方形键槽All,断开联接,工作机停止工作,实现保护机制。
[0021] 当F轴方向垂直向下时,弹簧7收到压缩向下与安装在其上的工作机的传动装置6向下运动。弹簧收到的力为:F弹簧=k*(L’ + A L)=G1+G3+F轴,A L为弹簧7和工作机的传动装置6向下移动的距离。当F轴=F轴max时:AL=L,工作机的传动装置6上的圆形键B14正好滑出联接装置5中的方形键槽B12,断开联接,工作机停止工作,实现保护机制。
[0022] 本实用新型的工作过程如下:
[0023] 当圆柱斜齿轮传动使风轮传动轴4产生向上的轴向力时,当该轴向力大于风轮传动轴4自身重力时,风轮传动轴4自身受到垂直向上的合力而向上移动,最后风轮传动轴4的圆形键AlO滑出联接装置5中的方形键槽All,整个传动联接断开,工作机停止工作,实现保护机制。并在风轮传动轴4上加以凸台,以防止风轮传动轴4因向上移动过大而飞出机匣15。
[0024] 风轮传动轴4垂直于地面放置,当圆柱斜齿轮传动使风轮传动轴4产生垂直于地面的轴向力时,工作机传动轴6受到自身重力、弹簧7给予的垂直向上的弹簧力和风轮传动轴4给予的垂直向下的轴向力和重力,随着风力的增大垂直向下的轴向力不断增大,当达到所设置的限额时,工作机传动轴6所受合力方向向下而向下运动,最后工作机传动轴6的圆形键B14滑出联接装置5中的方形键槽D12,整个传动联接断开,工作机18停止工作,实现保护机制。

Claims (3)

1.一种风能垂直传动系统保护装置,包括带有风轮转动轴(2)的风轮(I)、工作机传动轴(6)、键槽A (9)、机匣(15),其特征在于:还包括大斜齿轮(3)、风轮传动轴(4)、联接装置(5)、弹性支撑件(7)、凸台(8)、键槽A (9)、圆形键A (10)、方形键槽C (11),方形键槽D(12)、键槽B (13)、圆形键B (14);装配在风轮转动轴(2)上的小斜齿轮(16)与装配在风轮传动轴(4)上的大斜齿轮(3)相互啮合;通过风轮转动轴(2)安装有小斜齿轮(16);在风轮传动轴(4)上远离大斜齿轮(3)的一端设有键槽A (9),圆形键A (10)与键槽A (9)配合,并通过键槽A (9)与风轮传动轴(4)联接;机匣(15)固定在地面,带有工作机传动轴(6)的工作机(18)通过弹性支撑件(7)与机匣(15)联接;在工作机传动轴(6)远离与弹性支撑件(7)相连的一端开设有键槽B (13),圆形键B (14)与键槽B (13)配合;通过与联接工作机传动轴(6)联接,联接装置(5)的一端开设有与键A (10)相配合的方形键槽C (11),另一端开设有与圆形键B (14)相配合的键槽D (12);风轮传动轴(4)与工作机传动装置(6)和方形键槽C (11)、方形键槽D (12)配合;凸台(8)位于风轮传动轴(4)上,间于大斜齿轮(3)和键槽A (9)之间;L型支架(17) —端固定在机匣(15)上,另一端悬于凸台(8)和大斜齿轮(3)之间位置。
2.一种如权利要求1所述的风能垂直传动系统保护装置,其特征在于:所述弹性支撑件(7)可以为弹簧(7)。
3.—种如权利要求书I所述的风能垂直传动系统保护装置,其特征在于:所述大斜齿轮(3)为大圆柱斜齿轮或大圆锥斜齿轮;所述小斜齿轮(16)为小圆柱斜齿轮或小圆锥斜齿轮。
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