CN209838591U - 一种风力机叶片与变桨轴承的连接结构及叶根法兰 - Google Patents
一种风力机叶片与变桨轴承的连接结构及叶根法兰 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种风力机叶片与变桨轴承的连接结构及叶根法兰，针对叶根连接螺栓易因承担较大剪切力而发生破坏，通过在叶根法兰的外端面与变桨轴承的外端面之间设置增加端面摩擦系数的结构，从根源上降低了叶根连接螺栓所承受的剪切力，避免其因受剪切力过大而发生破坏，降低了风力机的维修成本，并延长了风力机的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于风力涡轮机技术领域，涉及一种风力机叶片与变桨轴承的连接结构，尤其涉及一种降低风力机叶片叶根连接螺栓剪切力的叶根法兰。
背景技术
如图1所示，现有技术中的风力机叶片1通过其叶根连接螺栓2固定连接到整机轮毂5部分的变桨轴承4上，风力机叶片1的叶根法兰3顶抵在变桨轴承4 的内环跑道的外端面上，随着风力机发电功率的增加，叶片1的长度也不断增加，导致叶片承受的载荷也随之不断增加，相应的叶根连接螺栓2所承受的载荷也不断增加，由于叶片1的叶根连接螺栓2承受着巨大的载荷，靠近设置在轮毂5上的变桨轴承4侧的螺栓常常会因为承受剪切力过大而发生破坏。在载荷不断上升的情况下，叶根连接螺栓因剪切发生断裂已经越来越普遍，造成了巨大的损失。
为了降低剪切力对叶根连接螺栓的影响，现有的方法主要有提高螺栓预紧力、保证连接螺栓的垂直度。然而在叶片承受较大载荷情况下，提高螺栓预紧力对减少剪切力的影响的作用很小。螺栓垂直度达不到标准时，会因倾斜带来剪切力的增加，但在完全垂直的情况下并不能使本应该有的剪切力降低，所以垂直度并不能使剪切力影响降低，只能保证其不带来额外的影响。
实用新型内容
针对现有技术的上述缺点和不足，本实用新型旨在提供一种风力机叶片与变桨轴承的连接结构及叶根法兰，通过增加叶根法兰外端面的粗糙度，有效降低了风力机叶片叶根连接螺栓所承受的载荷，继而降低了叶根连接螺栓所承受的剪切力，有效避免了叶根连接螺栓发生剪切破坏。
本实用新型旨为解决其技术问题所采用的技术方案为：
一种风力机叶片与变桨轴承的连接结构，包括风力机叶片和变桨轴承，所述风力机叶片的叶根处设有一叶根法兰和多个叶根连接螺栓，所述变桨轴承沿其周向设有多个螺栓连接孔，其特征在于，
所述风力机叶片通过其叶根处的多个叶根连接螺栓连接在所述变桨轴承上的各螺栓连接孔中并通过螺母进行固定，所述叶根法兰的外端面顶抵在所述变桨轴承的外端面上，且所述叶根法兰的外端面与变桨轴承的外端面之间设有增加端面摩擦系数的结构。
优选地，所述增加端面摩擦系数的结构形成在所述叶根法兰的外端面上。
进一步地，通过将所述叶根法兰的外端面设置为高摩擦系数的表面，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
优选地，通过在所述叶根法兰的外端面与变桨轴承的外端面之间涂覆增加摩擦系数的化学试剂，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
优选地，通过将所述叶根法兰的外端面与所述变桨轴承的外端面进行焊接，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
优选地，通过将所述叶根法兰的外端面和变桨轴承的外端面形成为凹凸配合的表面结构，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
根据本实用新型的另一个技术目的，还提供了一种叶根法兰，降低风力机叶片叶根连接螺栓的剪切力，通过所述叶根法兰和叶根连接螺栓将风力机叶片连接在变桨轴承上，其特征在于，所述叶根法兰的外端面顶抵在所述变桨轴承的外端面上，所述叶根法兰的外端面上设有增加端面摩擦系数的结构。
优选地，所述叶根法兰的外端面形成为高摩擦系数的表面，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
优选地，所述叶根法兰的外端面上涂覆有增加摩擦系数的化学试剂，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
优选地，所述叶根法兰的外端面形成为与所述变桨轴承的外端面凹凸配合的结构，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
优选地，所述叶根法兰的外端面焊接在所述变桨轴承的外端面上，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
同现有技术相比，本实用新型的风力机叶片与变桨轴承的连接结构及叶根法兰，针对叶根连接螺栓易因承担较大剪切力而发生破坏，通过在叶根法兰的外端面与变桨轴承的外端面之间设置增加端面摩擦系数的结构，从根源上降低了叶根连接螺栓所承受的剪切力，避免其因受剪切力过大而发生破坏，降低了风力机的维修成本，并延长了风力机的使用寿命。
附图说明
图1为现有风力机叶片与变桨轴承的连接结构示意图；
图2为本实用新型的风力机叶片与变桨轴承的连接结构的一个实施例的示意图，其中叶根法兰的外端面与变桨轴承的外端面之间设有凹凸配合结构；
图3为本实用新型的风力机叶片与变桨轴承的连接结构的另一个实施例的示意图，其中叶根法兰的外端面与变桨轴承的外端面之间涂抹化学试剂或焊接。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。
如图2、3所示，本实用新型的风力机叶片与变桨轴承的连接结构，包括风力机叶片1和变桨轴承4，风力机叶片1的叶根处设有一叶根法兰3和多个叶根连接螺栓2，变桨轴承4沿其周向设有多个螺栓连接孔，风力机叶片1 通过其叶根处的多个叶根连接螺栓2连接在变桨轴承4上的各螺栓连接孔中并通过螺母6进行固定，叶根法兰3的外端面顶抵在变桨轴承4的外端面上，且叶根法兰3的外端面与变桨轴承4的外端面之间设有增加端面摩擦系数的结构。通过在叶根法兰3的外端面与变桨轴承4的外端面之间设置增加端面摩擦系数的结构，从根源上降低了叶根连接螺栓2所承受的剪切力，避免其因受剪切力过大而发生破坏，降低了风力机的维修成本，并延长了风力机的使用寿命。
其中，增加端面摩擦系数的结构可以单独形成在叶根法兰3的外端面上也可以共同形成在叶根法兰3的外端面与变桨轴承4的外端面。例如可通过将叶根法兰3的外端面设置为高摩擦系数的表面，也可以通过将叶根法兰3 的外端面和变桨轴承4的外端面形成为凹凸配合的表面结构7(如图2所示)，或者通过在叶根法兰3的外端面与变桨轴承4的外端面之间涂覆增加摩擦系数的化学试剂或将二者进行焊接(如图3所示)，以形成增加端面摩擦系数的结构。
本实用新型的风力机叶片与变桨轴承的连接结构及叶根法兰，其工作原理为：设当风力机叶片承受垂直于叶根连接螺栓的力F1，叶根连接螺栓上的残余预紧力为F0，靠近变桨轴承侧的剪切力为FR，叶根法兰与变桨轴承外端面之间的摩擦系数为f1、摩擦力为FC，则以上各参数之间满足F1＝FR+FC，以及FC＝F0*f1。由上述关系式可知，当叶根法兰与变桨轴承之间较光滑时，叶片上所受的横向力F1几乎全部加载到了叶根连接螺栓上，叶根连接螺栓在螺母连接处受剪切力较大，这也是连接螺栓在螺母连接处容易发生断裂的主要原因。因此降低剪切力的方式有两种，一是增加预紧力，二是提高叶根法兰与变桨轴承之间的摩擦系数。由于增加预紧力会受到一些因素制约，且当载荷较大时，增加预紧力容易使叶根连接螺栓发生极限断裂，因此在残余预紧力F0一定的情况下，通过增加摩擦系数，能显著降低叶根连接螺栓所承受的剪切力FR。
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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。
Claims (10)
1.一种风力机叶片与变桨轴承的连接结构，包括风力机叶片和变桨轴承，所述风力机叶片的叶根处设有一叶根法兰和多个叶根连接螺栓，所述变桨轴承沿其周向设有多个螺栓连接孔，其特征在于，
所述风力机叶片通过其叶根处的多个叶根连接螺栓连接在所述变桨轴承上的各螺栓连接孔中并通过螺母进行固定，所述叶根法兰的外端面顶抵在所述变桨轴承的外端面上，且所述叶根法兰的外端面与变桨轴承的外端面之间设有增加端面摩擦系数的结构。
2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述增加端面摩擦系数的结构形成在所述叶根法兰的外端面上。
3.根据权利要求2所述的连接结构，其特征在于，通过将所述叶根法兰的外端面设置为高摩擦系数的表面，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
4.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，通过在所述叶根法兰的外端面与变桨轴承的外端面之间涂覆增加摩擦系数的化学试剂，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
5.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，通过将所述叶根法兰的外端面与所述变桨轴承的外端面进行焊接，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
6.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，通过将所述叶根法兰的外端面和变桨轴承的外端面形成为凹凸配合的表面结构，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
7.一种叶根法兰，用以降低风力机叶片叶根连接螺栓的剪切力，通过所述叶根法兰和叶根连接螺栓将风力机叶片连接在变桨轴承上，其特征在于，所述叶根法兰的外端面顶抵在所述变桨轴承的外端面上，所述叶根法兰的外端面上设有增加端面摩擦系数的结构。
8.根据权利要求7所述的叶根法兰，其特征在于，所述叶根法兰的外端面形成为高摩擦系数的表面，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
9.根据权利要求7所述的叶根法兰，其特征在于，所述叶根法兰的外端面上涂覆有增加摩擦系数的化学试剂，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
10.根据权利要求7所述的叶根法兰，其特征在于，所述叶根法兰的外端面形成为与所述变桨轴承的外端面凹凸配合的结构，或所述叶根法兰的外端面焊接在所述变桨轴承的外端面上，以形成所述增加端面摩擦系数的结构。
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