CN213511794U - 一种扭矩限制器摩擦片、扭矩限制器及其风电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种扭矩限制器摩擦片、扭矩限制器及其风电机组，风力发电技术领域，包括环形芯板，所述环形芯板上下两端面设有摩擦层。由于采用上述技术方案的扭矩限制器摩擦片，使摩擦层结构兼具耐高温和耐磨损的优点，并且动静摩擦系数相近，打滑过程中更加稳定和平缓，摩擦片的摩擦层与法兰的接触面之间冲击小，降低摩擦片的摩擦层脱落的风险，采用铜基粉末冶金摩擦片的扭矩限制器，随着打滑次数的增加，其打滑扭矩呈小幅下降趋势，对保护风机齿轮箱和发电机有利(相对于树脂基)，由于采用上述技术方案的扭矩限制器结构简单，摩擦片具有独立性，维修时无需更换传动轴法兰，只需更换价格低廉的摩擦片即可，可维修性好，维修成本低。

Description

一种扭矩限制器摩擦片、扭矩限制器及其风电机组

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种扭矩限制器摩擦片、扭矩限制器及其风电机组。

背景技术

当前，因不可再生资源枯竭和燃烧后造成的污染，以危机到人类的生存环境，我国对可再生绿色能源的开发利用越来越重视，目前风力发电行业在我国得到了广泛的应用。

众所周知，风力发电机组，造价比较高，因此对风力发电机组关键部件、设备的保护相当重要，齿轮箱和发电机之间通过联轴器连接，联轴器要有传递扭矩、减震、绝缘、过载保护等功能。对于齿轮箱和发电机，联轴器的过载保护功能非常重要，当扭矩出现大幅波动时，联轴器的扭矩限制器会通过打滑来保护传动链上的齿轮箱、发电机免受冲击载荷而损坏。

当前不少联轴器厂家的扭矩限制器摩擦材料采用树脂基材料，树脂基材料粘贴在扭矩限制器内部的传动轴法兰上，主要存在如下问题：

一、树脂基摩擦片耐高温能力差。在风机传动机构过载并发生打滑时，产生较大热量，打滑角度越大，热量越多，树脂基摩擦片表面的树脂基材料存在脱落风险。

二、采用树脂基摩擦片的扭矩限制器，随着打滑次数的增加，其打滑扭矩呈小幅上涨趋势，这对保护风机齿轮箱和发电机不利。对根据如附图7试验结果。

三、维护成本高。扭矩限制器的主要失效模式是树脂基摩擦材料脱落，导致扭矩传递性能下降，进而无法持续传递扭矩，维修时则需要将传动轴法兰一同拆卸更换。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述现有技术或相关技术中存在的至少一种技术问题，本实用新型提出一种新型结构的摩擦片、扭矩限制器及其风电机组。本实用新型的技术方案是：一种扭矩限制器摩擦片，包括环形芯板和两个与环形芯板相配合的环形摩擦层，所述两个摩擦层分别设置在环形芯板上下两个端面上，也就是每个端面上设有一个摩擦层，每个摩擦层的其中一个端面与环形芯板贴合，另一个端面远离环形芯板为摩擦面。

进一步限定，在所述摩擦片的两个摩擦层上设有多个凹槽，凹槽用于收集打滑时产生的碎屑。

进一步限定，在设有凹槽的摩擦层上，该摩擦层上远离环形芯板的端面上设有8个所述凹槽，所述凹槽的纵向沿摩擦层直径方向设置并且沿摩擦层圆周方向均匀分布。

进一步限定，所述凹槽深度与摩擦层厚度比为1:3-1:2。

进一步限定，所述摩擦层远离环形芯板的端面静摩擦系数大于等于0.15，所述环形结构的摩擦层内径与外径比小于等于0.7。

进一步限定，所述摩擦层为铜基粉末冶金制造烧结成型，所谓粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，均属于粉末烧结技术，是一种现有的技术，由于粉末冶金技术的优点，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。而铜基粉末冶金所采用的材质是铜基，用铜基粉末冶金这一现有技术制造的摩擦层，使摩擦层本体结构具有耐高温和耐磨损的优点，适用于风机传动链过载时进行打滑保护。

进一步限定，所述摩擦层与环形芯板之间煅烧烧结，所谓煅烧，为低于熔点的适当温度下，加热物料，让两个或多个物体之间连接。

进一步限定，所述环形芯板为弹簧钢。

一种扭矩限制器，包括法兰，所述法兰包括环形第一法兰和环形第二法兰，第一法兰和第二法兰之间刚性连接，第一法兰与第二法兰相邻的端面和内环交接处设有环形缺口，第二法兰与第一法兰相邻的端面和内环交接处设有环形缺口，第一法兰和第二法兰上的缺口相对设置，并且由两缺口构成一个环形凹槽，环形凹槽具体位置在法兰内环中部，环形凹槽中部设有传动轴法兰，所述传动轴法兰两侧面与环形凹槽两侧面之间分别设有摩擦片，摩擦片分别同第一法兰和第二法兰接触，所述摩擦片是上述发明的扭矩限制器摩擦片技术方案中的一种。

所述刚性连接可以通过一组螺栓来实现，通过螺钉将第一法兰和第二法兰夹紧，两个摩擦片因承受压力而产生摩擦力矩。通过调节螺钉扭矩可将摩擦力矩的大小调节适合，以便风机过载时起保护作用。

一种风电机组，包括联轴器，所述联轴器包括扭矩限制器，所述扭矩限制器是上述发明的扭矩限制器技术方案中的一种。

本实用新型的有益效果：

一、由于采用上述技术方案的扭矩限制器摩擦片，使摩擦层结构兼具耐高温和耐磨损的优点，并且动静摩擦系数相近，打滑过程中更加稳定和平缓，摩擦片的摩擦层与法兰的接触面之间冲击小，降低摩擦片的摩擦层脱落的风险。

二、采用铜基粉末冶金摩擦片的扭矩限制器，随着打滑次数的增加，其打滑扭矩呈小幅下降趋势，对保护风机齿轮箱和发电机有利(相对于树脂基)。

三、由于采用上述技术方案的扭矩限制器结构简单，摩擦片具有独立性，维修时无需更换传动轴法兰，只需更换价格低廉的摩擦片即可，可维修性好，维修成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型扭矩限制器摩擦片的主视图。

图2是本实用新型扭矩限制器摩擦片的右视图。

图3是本实用新型扭矩限制器摩擦片的局部剖视图。

图4是本实用新型扭矩限制器的结构示意图。

图5是本实用新型扭矩限制器的局部放大图。

图6是本实用新型联轴器的结构示意图。

图7是现有技术滑动试验图。

主要元件符号说明：

1、环形芯板 2、摩擦层 3、凹槽

4、第一法兰 5、第二法兰 6、传动轴法兰

7、摩擦片 8、螺栓 9、扭矩限制器

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-3所示，本实用新型的一种实施例为一种扭矩限制器摩擦片，在图1-2中，为扭矩限制器摩擦片的主视图和侧视图，可以体现出扭矩限制器摩擦片的整体形状，为一个环形柱体结构。

扭矩限制器摩擦片中间的夹层为一个环形芯板1，环形芯板1为环形片状结构，环形芯板1材质为弹簧钢材质，因弹簧钢有较好的弹性，弹性变形的能力使其承受一定载荷，环形芯板1材质在符合上述要求的情况下，可以用其它已知材料替换弹簧钢材质，环形芯板1的两个端面为光滑端面，环形芯板1的内径与外径比为0.7。

摩擦层2为铜基粉末冶金烧结成型，摩擦层2为环形片状结构，摩擦层2内径与外径比为0.7，摩擦层2外径一般与传动轴法兰6的外径尺寸相同，两个摩擦层2分别通过煅烧烧结成型的方法烧结在环形芯板1的两个光滑端面上，构成一个由三层结构组成的扭矩限制器摩擦片。

铜基粉末冶金烧结成型的摩擦层2在摩擦的过程中，兼具耐高温和耐磨损的优点。因采用煅烧烧结和耐高温的结构特点，进而降低了摩擦片的摩擦层脱落的风险。

对摩擦层2的表面静摩擦系数需要达到一定限定要求，摩擦层2中远离环形芯板1的端面静摩擦系数约0.17。

在后续的过程中，对烧结在环形芯板1的摩擦层2开设凹槽3，凹槽3开设在两个摩擦层2远离环形芯板1的端面上，每个摩擦层2上开设8个凹槽3，8个凹槽3沿着圆周方向均匀分布布置，一个圆周360度，就是在摩擦层上每经过45度开设一个凹槽3，可以根据摩擦层2厚度，开设凹槽3深度，凹槽3深度与摩擦层2厚度比为1:3，凹槽3的方向需要沿着径向设置。

凹槽3加工时，也可采用一个摩擦层2上的凹槽3与另一个摩擦层2上的凹槽3错位设置，就是在两摩擦层2相邻位置处的凹槽3之间有一定的角度。

摩擦层2上凹槽3的结构，是通过凹槽3来储存摩擦片产生的碎屑。

如图4-5所示，本实用新型的另一种实施例为一种扭矩限制器，包括法兰，所述法兰包括第一法兰4和第二法兰5，所述法兰内环中部设有第一个由第一法兰4和第二法兰5上的环形缺口构成的环形凹槽，环形凹槽中部设有传动轴法兰6，所述传动轴法兰6的两侧面与环形凹槽两侧面之间分别设有摩擦片7，摩擦片7为第一个实施例中所述的扭矩限制器摩擦片，所述第一法兰4和第二法兰5通过一组螺栓8刚性连接，并且第一法兰4和第二法兰5使与其接触的摩擦片7在环形凹槽夹紧，两个摩擦片7因承受压力而产生摩擦力矩，该实施例的结构在摩擦时，产生的动静摩擦系数相近，在动静摩擦系数相近的情况下，能够让打滑过程中更加稳定和平缓，摩擦片7的摩擦层1与法兰的接触面之间冲击小。

随着打滑次数的增加，因摩擦片7采用铜基粉末冶金的固有结构，其打滑扭矩呈小幅下降趋势，对保护风机齿轮箱和发电机有利。

当摩擦片7损坏需要维修更换时，扭矩限制器9只需要把摩擦片7从第一法兰4和第二法兰5单独取出更换即可，不需要一起更换传动轴法兰6。

本实用新型的第三种实施例为一种风电机组，包括联轴器，如图6所示，所述联轴器包括扭矩限制器9，所述扭矩限制器9为第二个实施例中所述的扭矩限制器。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种扭矩限制器摩擦片，其特征在于：包括环形芯板(1)，所述环形芯板(1)两端面设有摩擦层(2),所述摩擦层(2)远离环形芯板(1)的端面上设有多个凹槽(3)。

2.根据权利要求1所述的扭矩限制器摩擦片，其特征在于：设有8个所述凹槽(3)，所述凹槽(3)沿径向设置并且周向均匀分布。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的扭矩限制器摩擦片，其特征在于：所述凹槽(3)深度与摩擦层(2)厚度比为1:3-1:2。

4.根据权利要求1-2中任意一项所述的扭矩限制器摩擦片，其特征在于：所述摩擦层(2)远离环形芯板(1)的端面静摩擦系数大于等于0.15，所述摩擦层(2)内径与外径比小于等于0.7。

5.根据权利要求1-2中任意一项所述的扭矩限制器摩擦片，其特征在于：所述摩擦层(2)为铜基粉末冶金烧结成型。

6.根据权利要求5所述的扭矩限制器摩擦片，其特征在于：所述摩擦层(2)与环形芯板(1)之间煅烧烧结。

7.根据权利要求1所述的扭矩限制器摩擦片，其特征在于：所述环形芯板(1)为弹簧钢。

8.一种扭矩限制器，包括法兰，所述法兰包括相互刚性连接的第一法兰(4)和第二法兰(5)，所述法兰的内环中部设有一个由第一法兰(4)和第二法兰(5)上的环形缺口构成的环形凹槽，环形凹槽中部设有传动轴法兰(6)，其特征在于：所述传动轴法兰(6)两侧面与环形凹槽两侧面之间分别设有摩擦片(7)，所述摩擦片(7)是根据权利要求1-7中任意一项所述的扭矩限制器摩擦片。

9.一种风电机组，包括联轴器，所述联轴器包括扭矩限制器，其特征在于：所述扭矩限制器是根据权利要求8所述的扭矩限制器。

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