CN203702455U

CN203702455U - 一种双凸轮双过渡轮和偏心轮平行连杆组合机构

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Publication number: CN203702455U
Application number: CN201320792243.4U
Authority: CN
Inventors: 姜国超
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2023-12-05

Abstract

一种双凸轮双过渡轮和偏心轮平行连杆组合机构，由两个凸轮廓线相同凸轮A(47)和凸轮B(46)分别与风向标转轴(8)相固结构成组合凸轮(6)，凸轮A(47)和凸轮B(46)关于凸轮基圆的中心线对称布置；凸轮廓线由高停留起点经过180度转角，沿着阿基米德轮廓线过渡到低停留起点，将叶片转轴(25)固定不转动，在180至360度区间的凸轮廓线使叶片转轴(25)自由转动；构成组合凸轮导杆(5)的凸轮导杆A(49)和凸轮导杆B(43)分别通过组合凸轮导杆固定装置(4)与叶轮架杆(2)相连接，凸轮导杆A(49)通过凸轮导杆的滑动槽A(39)与组合凸轮导杆固定装置(4)相对运动；本实用新型对风向的变化响应快，能够全方位，高可靠性，高效率，大扭矩的捕捉风力。

Description

一种双凸轮双过渡轮和偏心轮平行连杆组合机构

技术领域

一种双凸轮双过渡轮和偏心轮平行连杆组合机构是用于垂直轴大扭矩风力叶轮机构上的一种新型风力发电机器部件。它属于风力发电领域。

背景技术

风力发电正在迅猛地被广泛的应用。它是人类新型清洁能源的解决方式之一。人们对风力发电技术已经进行了广泛深入的研究。ZL201220293002.0可移动式海浪风力发电系统，ZL2012220293004.X可移动式大功率高效率风力发电机中给出了垂直轴大扭矩的叶轮机构。该叶轮机构的特点是叶片在顺风侧张开固定；叶片在逆风侧可随风自由摆动。该机构在通过调整风力发电机的载体的方位使风力发电机能够全方位高效率捕捉风力。在固定的垂直轴风力发电机采用该大扭矩叶轮机构时，则需要对叶轮机构的凸轮传动机构改进以适用于固定垂直轴风力发电机上的叶片全方位高效率地对风力的捕捉能力要求。

发明内容

该实用新型就是通过双凸轮双过渡轮和偏心平行连杆构成的组合机构实现垂直轴大扭矩风力叶轮机构的叶片在风力推动下，叶片在顺风侧张开固定；叶片在逆风侧可随风自由摆动的全方位地捕捉风力。

双凸轮由两个凸轮廓线相同的凸轮呈180度反向对称布置，分别固结在凸轮转轴的两端，两个结构尺寸全相同的过渡轮分别固定在过渡轮转轴的两端，过渡轮转轴上的偏心轮通过连杆与固定在叶片转轴上的偏心轮相连，构成偏心轮平行连杆机构。两个相同的凸轮导杆分别通过铰接与两个相同的过渡轮滑动连杆相连，过渡轮滑动连杆的另一端固结有两端装有滚轮的滑块，在过渡轮的径向滑槽的两端的上表面有内圆周开口槽，安装在与过渡轮滑动连杆相固结的滑块两端的滚轮同内圆周开口槽的内圆周面接触。过渡轮滑动连杆和两端装有滚轮的滑块与转轴相固结，转轴与通过过渡轮中心线的径向滑槽里的过渡轮滑块铰接。过渡轮滑块在过渡轮径向滑槽内滑动。在过渡轮滑块的顶部两端有与过渡轮上的内圆周开口槽半径相同的部分内圆弧块，部分内圆弧块随过渡轮滑块在过渡轮的径向滑槽中移动，当过渡轮滑块移动到过渡轮两端的内圆周开口槽时，过渡轮滑块上的部分圆弧就成为内圆周开口槽的部分圆弧。使过渡轮上的内圆周开口槽成为一个闭合的内圆周槽，固定过渡轮滑动连杆在回转时的轴心。过渡轮滑动连杆随着凸轮导杆在凸轮推动下带动过渡轮转动，通过过渡轮转轴上的偏心轮平行连杆机构使叶片转轴转动。当过渡轮滑动连杆的轴线与过渡轮的径向滑槽的中心线重合时，高停留的过渡轮滑块会在凸轮导杆的带动下，随着凸轮廓的改变沿着过渡轮的径向滑槽，滑向过渡轮另一端的内圆周开口槽并且形成闭合的内圆周槽；同时另一个过渡轮上的处于低停留的过渡轮滑块会在凸轮导杆的带动下，随着凸轮廓的改变沿着过渡轮的径向滑槽，滑向过渡轮另一端的内圆周开口槽并且形成闭合的内圆周槽。

在叶片张开固定的时，过渡轮滑动连杆的轴线与过渡轮的径向滑槽的中心线重合，凸轮廓线由高停留起点经过180度转角，沿着阿基米德轮廓线过渡到低停留起点；在叶片自由摆动时，过渡轮滑动连杆随着凸轮导杆在凸轮推动下带动过渡轮转动，通过过渡轮转轴上的偏心轮平行连杆机构使叶片转轴转动，在180至360度区间的凸轮廓线，要根据凸轮导杆运动时生成的轨迹确定。通过双凸轮双过渡轮和偏心轮平行连杆构成的组合机构控制叶片转轴的运动。在顺风侧，叶片张开工作，通过偏心轮平行连杆的死点和过渡轮滑动连杆的交替移动，将叶片转轴停止转动；在逆风侧，保持叶片随风一致平行地自由摆动，减小了工作阻力，并且各个叶片之间也不会产生干涉。凸轮导杆通过支架与叶轮架杆相连。凸轮导杆与支架相对运动。过渡轮转轴通过过渡轮固定装置与叶轮架杆相连，过渡轮转轴与过渡轮固定装置相对运动。凸轮导杆一端安装有凸轮导杆滚轮，凸轮导杆滚轮与凸轮廓接触。

该垂直轴风力叶轮机构，对风向的变化响应快，能够全方位地高可靠性，高效率，大扭矩地捕捉风力。具有成本低，叶轮直径小的特点。很适合风力发电机在低风速的环境下工作。

附图说明

图1是双凸轮双过渡轮和偏心轮平行连杆构成的组合机构的原理示意图。

图2是叶轮机构的工作状态示意图。

图3是叶轮机构结构示意图。

图4是双凸轮双过渡轮和偏心轮平行连杆构成的组合机构的结构示意图。

1.风向标，2.叶轮架杆，3.风速传感器及控制装置，4.组合凸轮导杆固定装置，5.组合凸轮导杆，6.组合凸轮，7.叶轮架杆转轴，8.风向标转轴，9.风向标叶片，10.风向标转轴轴承，11.叶片，12.叶轮架杆转轴轴承，13.叶轮架杆固定架，14.叶轮架杆转轴联轴器，15.过渡轮滑动连杆A，16.过渡轮内圆周开口槽A，17.过渡轮滑块A，18.与过渡轮滑动连杆固结的滑块A，19.转轴A，20.与过渡轮滑动连杆固结的滑块A上的滚轮A，21.转轴A的关节轴承，22.过渡轮转轴，23.过渡轮A，24.过渡轮固定装置，25.叶片转轴，26.叶片转轴偏心轮关节轴承，27.叶片转轴偏心轮，28.偏心轮平行传动连杆，29.过渡轮B，30.过渡轮内圆周开口槽B，31.过渡轮偏心轮关节轴承，32.过渡轮偏心轮，33.过渡轮滑块B，34.与过渡轮滑动连杆固结的滑块B上的滚轮B，35.与过渡轮滑动连杆固结的滑块B，36.转轴B，37.转轴B的关节轴承，38.过渡轮滑动连杆B，39.凸轮导杆的滑动槽A，40.过渡轮滑动连杆上与凸轮导杆连接轴的关节轴承B，41.过渡轮滑动连杆与凸轮导杆的连接轴B，42.凸轮导杆B的关节轴承，43.凸轮导杆B，44.凸轮导杆的滑动槽B，45.凸轮导杆B的滚轮，46.凸轮B，47.凸轮A，48.凸轮导杆A的滚轮，49.凸轮导杆A，50.凸轮导杆A的关节轴承，51.过渡轮滑动连杆与凸轮导杆的连接轴A，52.过渡轮滑动连杆上与凸轮导杆连接轴的关节轴承A。

具体实施方式

如图1中，由两个凸轮廓线相同的凸轮分别固结在风向标转轴上。两个凸轮廓线相同的凸轮关于凸轮基圆的中心线对称布置。两个结构尺寸全相同的过渡轮分别固定在过渡轮转轴的两端，过渡轮转轴上的偏心轮通过连杆与固定在叶片转轴上的偏心轮相连，构成偏心轮平行连杆组合机构。

如图2中，在叶片张开固定的时，过渡轮滑动连杆的轴线与过渡轮的径向滑槽的中心线重合，凸轮廓线由高停留起点经过180度转角，沿着阿基米德轮廓线过渡到低停留起点；在叶片自由摆动时，过渡轮滑动连杆随着凸轮导杆在凸轮推动下带动过渡轮转动，通过过渡轮转轴上的偏心轮平行连杆机构使叶片转轴转动，在180至360度区间的凸轮廓线，要根据凸轮导杆运动时生成的轨迹确定。通过双凸轮双过渡轮和偏心轮平行连杆构成的组合机构控制叶片转轴的运动。在顺风侧，叶片张开工作，通过偏心轮平行连杆的死点和过渡轮滑动连杆的交替移动，将叶片转轴固定不转动；在逆风侧，保持叶片随风一致平行地自由摆动，减小了工作阻力，并且各个叶片之间也不会产生干涉。

如图3，该垂直轴叶轮机构的风向标1与风向标转轴8相固结，在风向标1的尾部装有风向标叶片9。风向标转轴8通过风向标转轴轴承10与叶轮架杆固定架13相连接。组合凸轮6与风向标转轴8相固结。组合凸轮导杆5通过组合凸轮导杆固定装置4与叶轮架杆2相连接。叶轮架杆转轴7通过叶轮架杆转轴轴承12与叶轮架杆固定架13相连。在叶轮架杆转轴7的下端部安装有叶轮架杆转轴联轴器14。叶片11通过叶片转轴25与叶轮架杆2相连接。在叶轮架杆转轴7的顶部安装有风速传感器及控制装置3。

如图4中，两个结构尺寸全相同的过渡轮A23和过渡轮B29分别固定在过渡轮转轴22过渡轮转轴的两端。凸轮导杆A49通过凸轮导杆A的关节轴承50与过渡轮滑动连杆与凸轮导杆的连接轴A51相连，过渡轮滑动连杆与凸轮导杆的连接轴A51通过过渡轮滑动连杆上与凸轮导杆连接轴的关节轴承A52与过渡轮滑动连杆A15相连。过渡轮滑动连杆A15的另一端有与过渡轮滑动连杆固结的滑块A18，在与过渡轮滑动连杆固结的滑块A18的两端装有与过渡轮滑动连杆固结的滑块A上的滚轮A20。在过渡轮A23的径向滑槽的两端的上表面有过渡轮内圆周开口槽A16，与过渡轮滑动连杆固结的滑块A上的滚轮A20同过渡轮内圆周开口槽A16的内圆周面接触。过渡轮滑动连杆A15和与过渡轮滑动连杆固结的滑块A18同转轴A19相固结，转轴A19通过转轴A19的关节轴承21与通过过渡轮中心线的径向滑槽里的过渡轮滑块A17铰接。过渡轮滑块A17在过渡轮A23的径向渭槽内滑动。在过渡轮滑块A17的顶部两端有与过渡轮内圆周开口槽A16半径相同的部分内圆弧块，部分内圆弧块随过渡轮滑块A17在过渡轮A23的径向滑槽中移动。当过渡轮滑块A17移动到过渡轮内圆周开口槽A16时，过渡轮滑块上的部分圆弧就成为过渡轮内圆周开口槽A16的部分圆弧。使过渡轮内圆周开口槽A16成为一个闭合的内圆周槽，固定过渡轮滑动连杆在回转时的轴心。过渡轮转轴22上的过渡轮偏心轮32通过过渡轮偏心轮关节轴承31与偏心轮平行传动连杆28相连，偏心轮平行传动连杆28通过叶片转轴偏心轮关节轴承26与叶片转轴上的偏心轮27相连，叶片转轴偏心轮27固定在叶片转轴25上。过渡轮转轴22通过过渡轮固定装置24与叶轮架杆2相连。过渡轮转轴22与过渡轮固定装置24相对运动。凸轮导杆A49通过凸轮导杆的滑动槽A39与组合凸轮导杆固定装置4相对运动。凸轮导杆A49一端安装有凸轮导杆A的滚轮48，凸轮导杆A的滚轮48与凸轮A47接触。

凸轮导杆B43通过凸轮导杆B的关节轴承42和过渡轮滑动连杆与凸轮导杆的连接轴B41相连，过渡轮滑动连杆与凸轮导杆的连接轴B41通过过渡轮滑动连杆上与凸轮导杆连接轴的关节轴承B40同过渡轮滑动连杆B38相连。过渡轮滑动连杆B38的另一端有与过渡轮滑动连杆固结的滑块B35，在与过渡轮滑动连杆固结的滑块B35的两端装有与过渡轮滑动连杆固结的滑块B上的滚轮B34。在过渡轮B29的径向滑槽的两端的上表面有过渡轮内圆周开口槽B30，与过渡轮滑动连杆固结的滑块B上的滚轮B34和过渡轮内圆周开口槽B30的内圆周面接触。过渡轮滑动连杆B38和与过渡轮滑动连杆固结的滑块B35同转轴B36相固结，转轴B36通过转轴的关节轴承B37与通过渡轮中心线的径向滑槽里的过渡轮滑块B33铰接。过渡轮滑块B33在过渡轮B29的径向滑槽内滑动。在过渡轮滑块B33的顶部两端有与过渡轮内圆周开口槽B30半径相同的部分内圆弧块，部分内圆弧块随过渡轮滑块B33在过渡轮B29的径向滑槽中移动。当过渡轮滑块B33移动到过渡轮内圆周开口槽B30时，过渡轮滑块上的部分圆弧就成为过渡轮内圆周开口槽B30的部分圆弧。使过渡轮内圆周开口槽B30成为一个闭合的内圆周槽，固定过渡轮滑动连杆在回转时的轴心。凸轮导杆B43通过凸轮导杆的滑动槽B44与组合凸轮导杆固定装置4相对运动。凸轮导杆B43一端安装有凸轮导杆B的滚轮45，凸轮导杆B的滚轮45与凸轮B46接触。

过渡轮滑动连杆随着凸轮导杆在凸轮推动下带动过渡轮转动，过渡轮转轴上的偏心轮平行连杆机构使叶片转轴转动。当过渡轮滑动连杆的轴线与过渡轮的径向滑槽的中心线重合时，高停留的过渡轮滑块会在凸轮导杆的带动下，随着凸轮廓的改变沿着过渡轮的径向滑槽，滑向过渡轮另一端的内圆周开口槽并且形成闭合的内圆周槽；同时另一个过渡轮上的处于低停留的过渡轮滑块会在凸轮导杆的带动下，随着凸轮廓的改变沿着过渡轮的径向滑槽。

Claims

1.一种双凸轮双过渡轮和偏心轮平行连杆组合机构，其特征是：由两个凸轮廓线相同凸轮A(47)和凸轮B(46)分别与风向标转轴(8)相固结构成组合凸轮(6)，凸轮A(47)和凸轮B(46)关于凸轮基圆的中心线对称布置；构成组合凸轮导杆(5)的凸轮导杆A(49)和凸轮导杆B(43)分别通过组合凸轮导杆固定装置(4)与叶轮架杆(2)相连接，凸轮导杆A(49)通过凸轮导杆的滑动槽A(39)与组合凸轮导杆固定装置(4)相对运动；凸轮导杆A(49)一端安装有凸轮导杆A的滚轮(48)，凸轮导杆A的滚轮(48)与凸轮A(47)接触；凸轮导杆B(43)通过凸轮导杆的滑动槽B(44)与组合凸轮导杆固定装置(4)相对运动，凸轮导杆B(43)一端安装有凸轮导杆B的滚轮(45)，凸轮导杆B的滚轮(45)与凸轮B(46)接触；两个结构尺寸全相同的过渡轮A(23)和过渡轮B(29)分别固定在过渡轮转轴(22)过渡轮转轴的两端，过渡轮转轴(22)上的过渡轮偏心轮(32)通过过渡轮偏心轮关节轴承(31)与偏心轮平行传动连杆(28)相连，偏心轮平行传动连杆(28)通过叶片转轴偏心轮关节轴承(26)与叶片转轴上的偏心轮(27)相连，叶片转轴偏心轮(27)固定在叶片转轴(25)上，过渡轮转轴(22)通过过渡轮固定装置(24)与叶轮架杆(2)相连，过渡轮转轴(22)与过渡轮固定装置(24)相对运动，叶片转轴(25)与叶轮架杆(2)相连接；凸轮导杆A(49)通过凸轮导杆A的关节轴承(50)与过渡轮滑动连杆与凸轮导杆的连接轴A(51)相连，过渡轮滑动连杆与凸轮导杆的连接轴A(51)通过过渡轮滑动连杆上与凸轮导杆连接轴的关节轴承A(52)与过渡轮滑动连杆A(15)相连，过渡轮滑动连杆A(15)的另一端有与过渡轮滑动连杆固结的滑块A(18)，在与过渡轮滑动连杆固结的滑块A(18)的两端装有与过渡轮滑动连杆固结的滑块A上的滚轮A(20)在过渡轮A(23)的径向滑槽的两端的上表面有过渡轮内圆周开口槽A(16)，与过渡轮滑动连杆固结的滑块A上的滚轮A(20)同过渡轮内圆周开口槽A(16)的内圆周面接触，过渡轮滑动连杆A(15)和与过渡轮滑动连杆固结的滑块A(18)同转轴A(19)相固结，转轴A(19)通过转轴A(19的关节轴承(21)与通过过渡轮中心线的径向滑槽里的过渡轮滑块A(17)铰接，过渡轮滑块A(17)在过渡轮A(23)的径向滑槽内滑动，在过渡轮滑块A(17)的顶部两端有与过渡轮内圆周开口槽A(16)半径相同的部分内圆弧块，部分内圆弧块随过渡轮滑块A(17)在过渡轮A(23)的径向滑槽中移动，当过渡轮滑块A(17)移动到过渡轮内圆周开口槽A(16)时，过渡轮滑块上的部分圆弧就成为过渡轮内圆周开口槽A(16)的部分圆弧，使过渡轮内圆周开口槽A(16)成为一个闭合的内圆周槽，固定过渡轮滑动连杆在回转时的轴心；凸轮导杆B(43)通过凸轮导杆B的关节轴承(42)和过渡轮滑动连杆与凸轮导杆的连接轴B(41)相连，过渡轮滑动连杆与凸轮导杆的连接轴B(41)通过过渡轮滑动连杆上与凸轮导杆连接轴的关节轴承B(40)同过渡轮滑动连杆B(38)相连，过渡轮滑动连杆B(38)的另一端有与过渡轮滑动连杆固结的滑块B(35)，在与过渡轮滑动连杆固结的滑块B(35)的两端装有与过渡轮滑动连杆固结的滑块B上的滚轮B(34)，在过渡轮B(29)的径向滑槽的两端的上表面有过渡轮内圆周开口槽B(30)，与过渡轮滑动连杆固结的滑块B上的滚轮B(34)和过渡轮内圆周开口槽B(30)的内圆周面接触，过渡轮滑动连杆B(38)和与过渡轮滑动连杆固结的滑块B(35)同转轴B(36)相固结，转轴B(36)通过转轴的关节轴承B(37)与通过渡轮中心线的径向滑槽里的过渡轮滑块B(33)铰接，过渡轮滑块B(33)在过渡轮B(29)的径向滑槽内滑动，在过渡轮滑块B(33)的顶部两端有与过渡轮内圆周开口槽B(30)半径相同的部分内圆弧块，部分内圆弧块随过渡轮滑块B(33)在过渡轮B(29)的径向滑槽中移动，当过渡轮滑块B(33)移动到过渡轮内圆周开口槽B(30)时，过渡轮滑块上的部分圆弧就成为过渡轮内圆周开口槽B(30)的部分圆弧，使过渡轮内圆周开口槽B(30)成为一个闭合的内圆周槽，固定过渡轮滑动连杆在回转时的轴心。