CN206036058U - 一种风力发电机用高速轴联轴器及风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机用高速轴联轴器，所述风力发电机用高速轴联轴器包括依次连接的第一半联轴器、中间段万向联轴器和第二半联轴器；所述第一半联轴器用于连接风电机组增速机的输出轴，第一半联轴器内设置有力矩限制器；所述第二半联轴器用于连接发电机的输入轴；所述万向联轴器包括依次连接的前法兰凸缘叉、中间轴管和后法兰凸缘叉；所述万向联轴器通过所述前法兰凸缘叉与所述第一半联轴器连接；所述万向联轴器通过所述后法兰凸缘叉与所述第二半联轴器连接。通过万向联轴器的左右两端分别设置有前、后法兰凸缘叉，进而省去了现有技术中的过渡连接法兰，不仅提高了风力发电机用高速轴联轴器的角位移补偿能力，而且便于安装和维护。

Description

一种风力发电机用高速轴联轴器及风力发电机

技术领域

本实用新型涉及联轴器技术领域，特别涉及一种风力发电机用高速轴联轴器及风力发电机。

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及人类的生存，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。

风电联轴器用于连接齿轮箱输出轴和发电机输入轴，作为风力发电机组的核心部件，其平均造价约3￣5万元，占风力发电机总成本的0.5％。与常规的联轴器相比，它具有传递载荷大、有较大的各向补偿等特点。通常包括轴联接胀紧套、弹性元件、扭矩限制器、中间管传动轴四个部分。

风力发电机高速轴联轴器一般需具备以下两大基本功能：

传递扭矩：即把动力从增速机的输出轴传递给发电机。联轴器上带有制动盘，增速机上的制动器可实现对输出轴的制动。

调偏功能：由于发电机安装支座为弹性支撑，并且由于制造及装配误差，因此风机在工作时发电机轴与增速机轴存在一定程度上的不对中，所以联轴器必须能够补偿一定的轴向、径向及角向偏差。

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机齿轮损坏。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。

风电联轴器通常包括轴联接胀紧套、弹性元件、扭矩限制器、中间管传动轴四个部分。其中中间管为主要的传动部件、弹性元件主要实现补偿功能，胀紧套用于与两端的输入输出轴联接，而扭矩限制器则用于过载保护。

现有的风电联轴器主要结构为以下几种：金属膜片式风电联轴器，高分子膜片式风电联轴器和橡胶连杆式风电联轴器。

金属膜片式风电联轴器和高分子膜片式联轴器通过弹簧钢膜片或高分子膜片的刚性变形来实现各向补偿功能。

橡胶连杆式风电联轴器通过橡胶连杆来实现联轴器的各向补偿功能，两端分别为筒形关节和球型关节，其中筒形关节以承受扭转载荷和变形为主，球型关节则以承受偏转载荷和变形为主。

现有的风电联轴器结构，存在以下缺点：

1)膜片式联轴器及橡胶连杆式联轴器调偏能力有限(允许的角向位移±0.75°，轴向位移±8mm)。

2)由于膜片联轴器设计允许的轴对中偏差有限，安装时必须要对增速机轴及发电机轴进行对中，将轴对中偏差控制在一定的范围内，安装过程较复杂。

3)联轴器从厂内装配到风场运行后，由于机舱座焊接结构变形、发电机弹性支撑变形、长途运输、风载荷倾覆力矩等原因造成了增速机轴与发电机轴的不对中，所以每隔一段时间必须重新对联轴器进行对中，维护成本高。

总之，现有技术中的联轴器补偿角位移和轴向位移的能力不足，造成安装、维护成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风力发电机用高速轴联轴器及风力发电机，以解决现有技术中的联轴器补偿角位移和轴向位移的能力不足的技术问题。

本实用新型提供一种风力发电机用高速轴联轴器，所述风力发电机用高速轴联轴器包括依次连接的第一半联轴器、中间段万向联轴器和第二半联轴器；

所述第一半联轴器用于连接风电机组增速机的输出轴，第一半联轴器内设置有力矩限制器；所述第二半联轴器用于连接发电机的输入轴；

所述万向联轴器包括依次连接的前法兰凸缘叉、中间轴管和后法兰凸缘叉；所述万向联轴器通过所述前法兰凸缘叉与所述第一半联轴器连接；所述万向联轴器通过所述后法兰凸缘叉与所述第二半联轴器连接。

通过万向联轴器的左右两端分别设置有前、后法兰凸缘叉，进而省去了现有技术中的过渡连接法兰，不仅提高了风力发电机用高速轴联轴器的角位移补偿能力，而且便于安装和维护。

进一步地，所述万向联轴器为双十字可伸缩式万向联轴器。

双十字可伸缩式万向联轴器的中间轴管为可伸缩设置，由此可以大大提高风力发电机用高速轴联轴器的轴向位移的补偿能力，更有利于安装，同时在使用过程中不需要经常检测和矫正前后被连接轴的同轴度，由此维护成本低。

进一步地，所述力矩限制器为摩擦片式力矩限制器，其包括第一胀紧套外圈、摩擦片和第一法兰；所述第一胀紧套外圈和第一法兰通过调节螺栓连接，第一胀紧套外圈与第一法兰之间设置有法兰安置槽，所述前法兰凸缘叉的法兰部设置在所述法兰安置槽内；前法兰凸缘叉法兰部的左、右端面与第一胀紧套外圈、第一法兰之间分别设置有所述摩擦片。

进一步地，所述调节螺栓上套装有用于轴向压紧所述第一胀紧套外圈和第一法兰的碟形弹簧。

进一步地，所述第一胀紧套外圈和所述第一法兰上设置的用于插装所述调节螺栓的安装孔内设置有弹性销，弹性销套装在所述调节螺栓的螺杆上。

进一步地，所述第二半联轴器包括第二膨胀套外圈，第二膨胀套外圈与所述后法兰凸缘叉的法兰部通过连接螺栓连接。

进一步地，所述第二膨胀套外圈与所述后法兰凸缘叉之间设置有用于增速机与发电机之间断电的绝缘装置。

进一步地，所述绝缘装置包括绝缘板，所述绝缘板设置在所述第二膨胀套外圈与所述后法兰凸缘叉的法兰部之间。

进一步地，所述绝缘装置还包括所述连接螺栓与所述后法兰凸缘叉两者接触面之间设置的绝缘垫和绝缘套。

本实用新型提供一种风力发电机，所述风力发电机包括增速机、发电机和所述高速轴联轴器，所述高速轴联轴器的所述第一半联轴器与所述增速机的输出轴连接，高速轴联轴器的所述第二半联轴器与发电机的输入轴连接。

本实用新型提供的一种风力发电机利用万向联轴器来传递扭矩以及补偿工作中的各个方向的位移，装配时增速机输出轴和发电机输入轴的对中要求低，而且工作时不需要定期地对增速机输出轴和发电机输入轴进行检查对中，节省了人力，降低了维护成本。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的风力发电机用高速轴联轴器的结构示意图。

图中：

1－第一半联轴器； 2－第一胀紧套外圈； 3－前法兰凸缘叉；

4－第一法兰； 5－万向联轴器； 6－后法兰凸缘叉；

7－绝缘垫； 8－绝缘套； 9－绝缘板；

10－第二膨胀套外圈； 11－第二半联轴器；

12－碟形弹簧； 13－中间轴管； 14－弹性销；

15－调节螺栓； 16－摩擦片； 17－连接螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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实用新型中的具体含义。

其中，图1是根据本实用新型实施例的风力发电机用高速轴联轴器的结构示意图。

如图1所示，本实施例提供的一种风力发电机用高速轴联轴器，其包括依次连接的第一半联轴器1、中间段万向联轴器5和第二半联轴器11；

第一半联轴器1用于连接风电机组增速机的输出轴，第一半联轴器1内设置有力矩限制器；第二半联轴器11用于连接发电机的输入轴；

万向联轴器5包括依次连接的前法兰凸缘叉3、中间轴管13和后法兰凸缘叉6；万向联轴器5通过前法兰凸缘叉3与第一半联轴器1连接；万向联轴器5通过后法兰凸缘叉6与第二半联轴器11连接。

本实用新型公开的一种风力发电机用高速轴联轴器通过万向联轴器的左右两端分别设置有前、后法兰凸缘叉，进而省去了现有技术中的过渡连接法兰，不仅提高了风力发电机用高速轴联轴器的角位移补偿能力，而且便于安装和维护。

传动轴与两侧半联轴器之间无螺栓连接，不需螺栓固定法兰凸缘叉，便于维护并提高可靠度。

利用万向联轴器来传递扭矩以及补偿工作中的各个方向的位移，装配时增速机输出轴和发电机输入轴的对中要求低，而且工作时不需要定期地对增速机输出轴和发电机输入轴进行检查对中，节省了人力，降低了维护成本。需要说明的是，球笼式结构、球铰式结构或者球销式结构的万向联轴器都在本实用新型的保护范围内。

而图1所示，本实用新型的万向联轴器5优选为双十字可伸缩式万向联轴器。

双十字可伸缩式万向联轴器的中间轴管为可伸缩设置，由此可以大大提高风力发电机用高速轴联轴器的轴向位移的补偿能力，更有利于安装，同时在使用过程中不需要经常检测和矫正前后被连接轴的同轴度，由此维护成本低。

本实用新型采用双十字轴可伸缩式万向联轴器来传递扭矩以及补偿工作中的各向位移，调偏性能更强，其允许角向偏差3°，允许轴向伸缩为30mm，装配时两轴对中要求低，且工作时不需要定期对增速机输出轴和发电机输入轴进行检查对中；

力矩限制器为摩擦片式力矩限制器，其包括第一胀紧套外圈2、摩擦片16和第一法兰4；第一胀紧套外圈2和第一法兰4通过调节螺栓15连接，第一胀紧套外圈2与第一法兰4之间设置有法兰安置槽；前法兰凸缘叉3的法兰部设置在法兰安置槽内；前法兰凸缘叉3法兰部的左、右端面与第一胀紧套外圈2、第一法兰4之间分别设置有摩擦片16。

本实用新型风力发电机用高速轴联轴器采用摩擦片式力矩限制器的打滑精度较高，并且在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，提高了风机设备的安全可靠性，经济效益明显。

调节螺栓15上套装有用于轴向压紧第一胀紧套外圈和第一法兰的碟形弹簧12。

当调节螺栓15拧紧时，碟形弹簧12受到压缩进而提供第一胀紧套外圈2、第一法兰4和前法兰凸缘叉3的法兰部轴向压紧力，从而把摩擦片16压紧在前法兰凸缘叉3的法兰部两侧的摩擦面上。

调节螺栓15的拧紧力矩越大，碟形弹簧12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，前法兰凸缘叉3的法兰部的摩擦面和摩擦片16之间产生打滑，从而实现过载保护功能。

第一胀紧套外圈2和第一法兰4上设置的用于插装调节螺栓的安装孔内设置有弹性销14，弹性销14套装在调节螺栓15的螺杆上。

第二半联轴器11包括第二膨胀套外圈10，第二膨胀套外圈10与后法兰凸缘叉6的法兰部通过连接螺栓17连接。

第二膨胀套外圈10与后法兰凸缘叉6之间设置有用于增速机与发电机之间断电的绝缘装置。

绝缘装置包括绝缘板9，绝缘板9设置在第二膨胀套外圈10与后法兰凸缘叉6的法兰部之间。

绝缘装置还包括连接螺栓17与后法兰凸缘叉6两者接触面之间设置的绝缘垫7和绝缘套8。

除了前述的风力发电机用联轴器外，本实用新型还公开了一种高速轴联轴器的风力发电机，其还包括增速机和发电机，高速轴联轴器的第一半联轴器与增速机的输出轴连接，高速轴联轴器的第二半联轴器与发电机的输入轴连接。

本实用新型通过万向联轴器的左右两端分别设置有前、后法兰凸缘叉，进而省去了现有技术中的过渡连接法兰，不仅提高了风力发电机用高速轴联轴器的角位移补偿能力，而且便于安装和维护。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风力发电机用高速轴联轴器，其特征在于，其包括依次连接的第一半联轴器(1)、中间段万向联轴器(5)和第二半联轴器(11)；

所述第一半联轴器(1)用于连接风电机组增速机的输出轴，第一半联轴器(1)内设置有力矩限制器；所述第二半联轴器(11)用于连接发电机的输入轴；

所述万向联轴器(5)包括依次连接的前法兰凸缘叉(3)、中间轴管(13)和后法兰凸缘叉(6)；所述万向联轴器(5)通过所述前法兰凸缘叉(3)与所述第一半联轴器(1)连接；所述万向联轴器(5)通过所述后法兰凸缘叉(6)与所述第二半联轴器(11)连接。

2.根据权利要求1所述的高速轴联轴器，其特征在于，所述万向联轴器(5)为双十字可伸缩式万向联轴器。

3.根据权利要求1所述的高速轴联轴器，其特征在于，所述力矩限制器为摩擦片式力矩限制器，其包括第一胀紧套外圈(2)、摩擦片(16)和第一法兰(4)；所述第一胀紧套外圈(2)和第一法兰(4)通过调节螺栓(15)连接，第一胀紧套外圈(2)与第一法兰(4)之间设置有法兰安置槽；所述前法兰凸缘叉(3)的法兰部设置在所述法兰安置槽内；前法兰凸缘叉(3)法兰部的左、右端面与第一胀紧套外圈(2)、第一法兰(4)之间分别设置有所述摩擦片(16)。

4.根据权利要求3所述的高速轴联轴器，其特征在于，所述调节螺栓(15)上套装有用于轴向压紧所述第一胀紧套外圈(2)和第一法兰的碟形弹簧(12)。

5.根据权利要求3所述的高速轴联轴器，其特征在于，所述第一胀紧套外圈(2)和所述第一法兰(4)上设置的用于插装所述调节螺栓的安装孔内设置有弹性销(14)，弹性销(14)套装在所述调节螺栓(15)的螺杆上。

6.根据权利要求1所述的高速轴联轴器，其特征在于，所述第二半联轴器(11)包括第二膨胀套外圈(10)，第二膨胀套外圈(10)与所述后法兰凸缘叉(6)的法兰部通过连接螺栓(17)连接。

7.根据权利要求6所述的高速轴联轴器，其特征在于，所述第二膨胀套外圈(10)与所述后法兰凸缘叉(6)之间设置有用于增速机与发电机之间断电的绝缘装置。

8.根据权利要求7所述的高速轴联轴器，其特征在于，所述绝缘装置包括绝缘板(9)，所述绝缘板(9)设置在所述第二膨胀套外圈(10)与所述后法兰凸缘叉(6)的法兰部之间。

9.根据权利要求7所述的高速轴联轴器，其特征在于，所述绝缘装置还包括所述连接螺栓(17)与所述后法兰凸缘叉(6)两者接触面之间设置的绝缘垫(7)和绝缘套(8)。

10.一种采用权利要求1－9任一项所述的高速轴联轴器的风力发电机，其特征在于，其还包括增速机和发电机，所述高速轴联轴器的所述第一半联轴器与所述增速机的输出轴连接，高速轴联轴器的所述第二半联轴器与发电机的输入轴连接。