CN217107790U - 一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置。连接装置包含螺杆、螺母、包裹件和被连接件。包裹件设置有螺栓通孔，螺杆可以通过所述螺栓通孔。包裹件沿着螺栓通孔轴线方向设置有开口。被连接件在与螺母接触的面上设置有第一锥形孔，包裹件能够放置在所述第一锥形孔中。将包裹件放置在螺母和被连接件接触面的锥形孔中，包裹件安装时受到预紧力限制发生弹性变形。当螺母松动，或螺杆受载后发生微弱塑性变形后使得预紧力减小，包裹件能够自动恢复了螺栓连接的预紧，避免了螺栓连接的定期维护工作，同时也提高了螺栓连接的可靠性。

Description

一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置

技术领域

属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置。

背景技术

风力发电机组属于大型回转机械，在生命周期内实现连续发出电能的同时也必须承受风力、离心力和重力等载荷。目前风电机组中最常用，同时也是最可靠的机械件连接方式是螺栓连接。由于风力发电机组的运行特性，承载件中的大多数螺栓都必须承受弯矩等载荷的作用，并且载荷存在交变和大幅值等特点，因此，螺栓必须长期承受疲劳载荷的作用。

现代的风力发电机组需要螺栓连接的零部件非常多，如叶根与轮毂之间的连接，轮毂与主轴之间的连接，塔架连接等等。长期处于疲劳工作状态下的螺栓连接容易发生松动，需要进行定期的维护，特别是承受交变动载荷的关键部位。

对于风力发电机组来说，螺栓的维护存在两个难点：1）维护点较多，需要对螺栓进行拧紧操作的连接部位太多造成维护时间和维护成本上升；2）维护部件可达性较差，比如轮毂与叶根的连接或者采用钢结构塔架的机组，人员开展维护工作的都存在一定的维护风险，间接的增加了维护成本。

目前较常用的技术方案有：1）增大摩擦力，比如使用开口环形垫圈；2）增大预紧力；3）使用粘合剂。上述的几种方法，在金属作为被连接件时，常出现摩擦力不足，螺栓受动载荷作用有微弱塑性变形发生伸长，以及安装经济性差，耗时长等缺点。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其能够有效避免风力发电机组运行中螺栓连接的松动，增加连接的可靠性。

本实用新型的另一目的在于提供一种风力发电机组，以解决常规风力发电机组中关键零部件，如叶片和塔架的螺栓连接需要定期维护的问题，增加了连接的可靠性，降低了机组维护的成本。

为达以上目的，第一方面提供一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其包括包含螺杆、螺母、包裹件和被连接件；

所述包裹件设置有螺栓通孔，所述螺杆可以通过所述螺栓通孔，所述包裹件沿着所述螺栓通孔轴线方向设置有开口；

所述被连接件在与所述螺母接触的面上设置有第一锥形孔，所述包裹件能够放置在所述第一锥形孔中。

在进一步技术方案中，所述第一锥形孔的锥角大于9度；所述包裹件与所述螺母是一体式结构或分体式结构。

在进一步技术方案中，所述包裹件为椎体结构，所述开口只有一个，所述开口与所述螺栓通孔连通。

所述螺母与所述被连接件接触的面上设置有第二锥形孔，部分所述包裹件能够放置在所述第二锥形孔中。

在进一步技术方案中，所述包裹件由第一椎体、连接环和第二椎体组成；所述第一椎体、所述连接环和所述第二椎体采用一体式结构。

在进一步技术方案中，所述第一椎体和所述第二椎体沿着所述螺栓通孔轴线方向都设置有开口；所述连接环没有设置开口。

在进一步技术方案中，所述第一椎体能够全部放置在所述第一锥形孔中，所述第二椎体能够全部放置在所述第二锥形孔中。

在进一步技术方案中，所述第二锥形孔的锥角大于9度。

在进一步技术方案中，所述螺杆的直径小于所述是螺栓通孔的直径，所述螺栓通孔为光孔。

第二方面，提供一种风力发电机组其包括，第一方面所述的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置。

本实用新型的有益效果是：将包裹件放置在螺母和被连接件接触面的锥形孔中，包裹件安装时受到预紧力限制发生弹性变形。当螺母松动，或螺杆受载后发生微弱塑性变形后使得预紧力减小，包裹件能够自动恢复了螺栓连接的预紧，避免了螺栓连接的定期维护工作，同时也提高了螺栓连接的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置的示意图一；

图2为本实用新型实施例的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置的示意图二；

图3为本实用新型实施例的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置的包裹件俯视示意图；

图4为本实用新型实施例的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置爆炸图一；

图5为本实用新型实施例的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置爆炸图二；

图6为本实用新型实施例的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置包裹件轴侧图。

附图标号说明：

1、螺栓，1.1、螺母，1.101、第二锥形孔，1.2、螺杆，1.3、螺纹，2、被连接件，2.1、第一锥形孔，2.2、螺栓孔，3、包裹件，3.1、螺栓通孔，3.2、第一开口，3.3、第一椎体，3.4、连接环，3.5、第二椎体，3.6、第二开口。

值得注意的是上述附图是用于说明本实用新型的特征，并非旨在展示任何实际结构或反映各种部件的尺寸，相对比例等等细节信息。为了更清楚的展示本实用新型的原理，并且为了避免不必要的细节使本实用新型的原理变得模糊，各图中示例已经经过简化处理。这些图示对于相关领域的技术人员在理解本实用新型时不会带来不便，而实际的风力发电机组用抗弯螺栓连接装置可以包括更多的部件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案更加清楚，下面结合本实用新型实施例的相关附图，对本实用新型实施例进行完整的描述。本专利描述的仅是一部分实施例，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。

如图1和图2所示的螺栓连接方案剖视图，风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其包括包含螺栓1、被连接件2和包裹件3。

螺栓1主要由螺母1.1以及螺杆1.2组成。在一些实施例中螺杆1.2可以是双头螺柱，螺杆1.2的一端带有螺纹1.3.螺母1.1旋合后可以给螺杆1.2施加预紧力。

如图3所示，包裹件3设置有螺栓通孔3.1，螺杆1.2可以通过螺栓通孔3.1，包裹件3沿着螺栓通孔3.1轴线方向设置有开口；

被连接件2在与螺母1.1的接触面上设置有第一锥形孔2.1，包裹件3能够放置在第一锥形孔1.1中。

本实用新型的新颖之处在于：将包裹件3放入被连接件上设置的第一锥形孔2.1中，当螺母1.1拧紧并在螺杆1.2上施加预紧力后，包裹件3受力压缩朝开口方向收缩。当螺母松动，或螺杆受载发生微弱塑性变形后，包裹件3由于受力压缩发生弹性变形，能够自动沿着开口的反方向放大，由于第一锥形孔2.1存在锥面的原因，包裹件3能够发生朝着螺母1.1方向的运动，这样螺栓连接的预紧重新被恢复。全部过程都由装置自动完成，不需要人为干预。

本实用新型提供两种连接装置的可行方案。第一种方案具有结构简单的特点：

如图1和图4所示第一锥形孔1.1的锥角一般取大于9度，主要原因是克服金属之间的静摩擦力，使得包裹件3能偶沿着第一锥形孔2.1的锥面朝着螺母1.1方向运动。由于金属之间的静摩擦系数一般取1.5，对应的摩擦角大约是8.5度左右。在一些实施例中，第一锥形孔1.1的锥角取值不能小于8.5度。

在一些实施例中，包裹件3与螺母1.1是可以采用一体式结构，如焊接在一起；也可以采用分体式结构，在施加预紧力后，螺母1.1对包裹件3形成向下的压力，从而导致包裹件3发生弹性变形。

为了保证包裹件3与第一锥形孔1.1为椎体结构，第一开口3.2只有一个，如图3所示，第一开口3.2与螺栓通孔3.1连通，使得俯视图中包裹件3为“C”型结构。

第二种方案较第一种方案具有螺栓连接刚度更好的特点，并且能够更有效的抑制螺母的松动：

如图2和图5所示，螺母1.1与被连接件2的接触的一面上设置有第二锥形孔1.101。

包裹件3由第一椎体3.3、连接环3.4和第二椎体3.5组成；第一椎体3.3、连接环3.4和第二椎体3.5采用一体式结构，即所述三部分可以焊接在一起。部分包裹件3能够放置在第二锥形孔1.101中，在一些实施例中，第一椎体3.3能够全部放置在第一锥形孔2.1中，第二椎体3.5能够完全放置在第二锥形孔1.101中。

如图6所示，第一椎体3.3和第二椎体3.5沿着所述螺栓通孔3.1轴线方向都设置有开口——分别是第一开口3.2以及第二开口3.6。连接环3.5没有设置开口，在周向是连续的整体。

与前述第一种连接装置的方案中锥角设置的原因一致：为了克服螺母1.1与第二椎体3.5之间的静摩擦力，使得包裹件3能偶沿着第二锥形孔1.101的锥面朝着被连接件2方向运动。由于螺母1.1与第二椎体3.5之间的静摩擦系数一般取1.5，对应的摩擦角大约是8.5度左右。在一些实施例中，第二锥形孔1.101的锥角大于9度。

螺杆1.2的直径小于所述是螺栓通孔的直径，螺栓通孔3.1为光孔，不设置螺纹。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下”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“第一种方案、第二种方案或方案一、方案二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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、联接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也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。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其特征是：

所述连接装置包含螺杆、螺母、包裹件和被连接件；

所述包裹件设置有螺栓通孔，所述螺杆可以通过所述螺栓通孔，所述包裹件沿着所述螺栓通孔轴线方向设置有开口；

所述被连接件在与所述螺母接触的面上设置有第一锥形孔，所述包裹件能够放置在所述第一锥形孔中。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其特征是：所述第一锥形孔的锥角大于9度；所述包裹件与所述螺母是一体式结构或分体式结构。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其特征是：所述包裹件为椎体结构，所述开口只有一个，所述开口与所述螺栓通孔连通。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其特征是：所述螺母与所述被连接件接触的面上设置有第二锥形孔，部分所述包裹件能够放置在所述第二锥形孔中。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其特征是：所述包裹件由第一椎体、连接环和第二椎体组成；所述第一椎体、所述连接环和所述第二椎体采用一体式结构。

6.根据权利要求5所述的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其特征是：所述第一椎体和所述第二椎体沿着所述螺栓通孔轴线方向都设置有开口；所述连接环没有设置开口。

7.根据权利要求5所述的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其特征是：所述第一椎体能够全部放置在所述第一锥形孔中，所述第二椎体能够全部放置在所述第二锥形孔中。

8.根据权利要求4所述的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其特征是：所述第二锥形孔的锥角大于9度。

9.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置，其特征是：所述螺杆的直径小于所述螺栓通孔的直径，所述螺栓通孔为光孔。

10.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括权利要求1-9中任意一项所述的一种风力发电机组用免维护螺栓连接装置。

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