CN217300786U - 一种风力发电机组用滑动回转支承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机组用滑动回转支承。滑动回转支承包含固定结构、转动结构和制动装置。转动结构与风力发电机组的叶片或底座连接,固定结构与风力发电机组的轮毂或叶片连接。转动结构或所述固定结构设置有制动环。制动装置及制动环设置在固定结构的内侧，制动装置与所述固定件或所述回转件连接，并夹持在所述制动环上。转动结构与固定结构之间，以及制动装置与制动环之间设置摩擦元件。回转支承固定结构内侧添加制动环与制动装置，使得回转支承的内外两侧能够同时提供支撑，增加了结构承载能力。同时制动装置具备调节夹持松紧程度的能力，能够减少回转时需要克服的静摩擦力，降低了系统所需的驱动力。

Description

一种风力发电机组用滑动回转支承

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滑动回转支承。

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。目前常规的变桨距风电机组中不可缺少的三个回转部位分别是：叶片与轮毂的连接部分，主轴与底座的连接部分，以及底座与塔架的连接部分。然而，这三个重要的回转部位均涉及了悬臂支撑结构。早期的风电机组容量低（百千瓦级别），叶片长度较短（40米以内），回转部件需要承受的载荷较小，常规的回转支承技术可以提供足够的承载能力。

现代风电机组不断的进行大型化，容量提高到10兆瓦以上，叶片长度超过百米，常规的回转支承提供的支撑能力面临巨大压力，如四点接触球轴承这种常见的轴承类型。回转支承的固定结构、转动结构以及回转支承与机组其他零部件的连接能力需要大大加强才能抵抗巨大的载荷。沿用常规的方案，将回转支承本身、轴承以及回转支承与机组的连接放大和加强是最简单和直接的，但这种设计得到的机组毫无经济型可言，与风电行业推崇的“最小化度电成本”的思想背道而驰。

滑动回转支承是与滚动回转支承一样常见的技术方案，特别适合低速重载的应用场景，非常适合风电机组。滑动偏航回转支承在风电行业已经是很成熟的技术了。但是滑动回转支承技术方案在机组不断大型化的过程中同样面临支撑能力不足的问题，特别是抗弯能力。常规的方案是在被支承件的内侧或外侧设置回转支承（可以称为“单侧支承”），一些新的技术方案提出在被支承件的内侧以及外侧同时设置回转支承（可以称为“双侧支承”），用以提高支承能力。但是，这种“双侧支承”方案需要连续布置较多的摩擦元件和弹性元件，相比“单侧支承”方案，经济性稍差。

除此之外，常规的滑动回转支承技术由于承载的需求，需要设置轴向预紧，使得回转件与转动件之间静摩擦力加大，相比滚动回转支撑方案，需要提供更大的回转驱动能力才能完成回转动作。因此，常规的滑动回转支承方案中驱动系统成本较高。

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滑动回转支承，其能够增加回转件与固定件之间的承载能力，特别是抗弯能力，同时也可以降低回转时所需的驱动能力。

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也跟与轮毂，底座与塔架之间连接承载能力不足的问题，提高机组的可靠性，同时也降低了机组回转支承部件的成本。

为达以上目的，第一方面提供一种风力发电机组用滑动回转支承，所述滑动回转支承包含转动结构、固定结构和制动装置；

所述转动结构与所述风力发电机组的回转件连接,所述固定结构与所述风力发电机组的固定件连接；所述转动结构或所述固定结构设置有制动环；

所述制动装置及所述制动环设置在所述固定结构的内侧；

所述制动装置与所述固定件或所述回转件连接，并夹持在所述制动环上；

所述转动结构与所述固定结构之间设置有第一种摩擦元件；所述制动装置与所述制动环之间设置有第二种摩擦元件。

所述回转件是所述风力发电机组的底座；所述固定件是所述风力发电机组的塔架。

在进一步技术方案中，所述固定结构和所述制动环设置在所述塔架的顶部，所述转动结构与所述底座连接，且所述转动结构位于所述固定结构的外轮廓之外。

在进一步技术方案中，所述转动结构与所述底座夹持在所述固定结构上，所述固定结构与所述转动结构之间有三个面设置有第一种摩擦元件，其中两个面承受沿着所述塔架轴线方向的轴向载荷。

在进一步技术方案中，所述制动装置与所述底座连接，所述制动装置与所述制动环之间有两个面设置有第二种摩擦元件，且两个面都承受沿着所述塔架轴线方向的轴向载荷。

所述回转件是所述风力发电机组的叶片；所述固定件是所述风力发电机组的轮毂。

在进一步技术方案中，所述转动结构和所述制动环设置在所述叶片的根部，所述固定结构与所述轮毂连接，且所述固定结构位于所述转动结构的外轮廓之外。

在进一步技术方案中，所述固定结构与所述轮毂夹持在所述转动结构上，所述固定结构与所述转动结构之间有三个面设置有第一种摩擦元件，其中两个面承受沿着所述叶片转动轴线方向的轴向载荷。

在进一步技术方案中，所述制动装置与所述轮毂连接，所述制动装置与所述制动环之间有两个面设置有第二种摩擦元件，且两个面都承受沿着所述叶片转动轴线方向的轴向载荷。

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滑动回转支承。

本实用新型的有益效果是：在回转支承固定结构内侧添加制动环与制动装置，使得回转支承的内外两侧能够同时提供支撑，增加了回转支承的承载能力。制动装置具备调节夹持松紧程度的能力，在回转支承需要完成回转动作时，能够减少回转件与固定件之间的静摩擦力，从而降低必须的驱动力。

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滑动回转支承在偏航系统应用的示意图；

图2为本实用新型实施例的一种风力发电机组用滑回偏航转支承局部示意图；

图3为本实用新型实施例的一种风力发电机组用滑动回转支承在变桨系统应用的示意图；

图4为本实用新型实施例的一种风力发电机组用滑动变桨回转支承侧视图；

图5为本实用新型实施例的一种风力发电机组用滑动变桨回转支承局部示意图。

附图标号说明：

1、底座，2、塔架，2.1、塔架顶部法兰，3、固定结构，4、转动结构，5、制动环，6、制动装置，7、叶片，8、轮毂，9、第一种摩擦元件，10、第二种摩擦元件，11、塔架轴线方向，12、塔架径向，13、叶片转动轴线方向，14、叶片根部径向。

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滑动回转支承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3所示的所述滑动回转支承,其主要由转动结构4、固定结构3和制动装置6组成。其中转动结构4和固定结构3可以是一个连续的环形结构，也可以由若干段弧形结构组成。

转动结构4与风力发电机组的回转件连接，其中回转件主要指底座1与叶片7。固定结构3与风力发电机组的固定件连接，其中固定件主要指塔架2和轮毂8。上述回转件和固定件是相对意义上的回转于固定，比如叶片7相对于轮毂8发生回转，轮毂8相对叶片7相对固定,但轮毂8相对于底座1会发生相对回转。

制动环5根据回转支承的位置，可以设置回转件上，也可以设置在固定件上。制动装置6与固定件或回转件连接，并夹持在制动环5上。在一些实施例中，制动装置6可以通过液压控制来调节夹持的松紧程度，从而控制制动装置6与制动环5之间的摩擦阻力。

制动装置6及制动环5，都位于固定结构3沿的内侧，这种设置使得制动装置6和回转支承的固定结构3与转动结构4在内外两侧同时提供支承。

滑动回转支承包含两种摩擦元件，第一种摩擦元件9设置转动结构4与固定结构3之间；第二种摩擦元件10设置在制动装置与制动环之间。两种摩擦元件的区别是：第一种摩擦元件9支持接触面之间发生持续的相对运动。

本实用新型的新颖之处和益处在于：在回转支承的固定结构3内侧添加制动环5与制动装置6，这种方式使得回转支承的内外两侧可以同时提供了支撑，增加了回转支承的承载能力。由于制动装置6具备对制动环5夹持的松紧程度调节的能力，在回转支承需要完成回转动作时，能够以主动控制的方式减少回转件与固定件之间的静摩擦力，从而降低系统所需的驱动力。

本实用新型在此提供风电机组常见的两个回转支承部件的实施例。第一个实施例针对偏航回转支承系统：

如图1和图2所示，偏航回转支承系统中，回转件特指风力发电机组的底座1，固定件是风力发电机组的塔架2。

固定结构3和制动环5设置在塔架2的顶部，具体的，二者与塔架2的顶部法兰2.1连接。在图2的局部示意图中可以看到，塔架顶部法兰2.1、固定结构3和制动环5组成了“T”型法兰。转动结构4安装在底座1的底部，转动结构4位于固定结构3以及塔架2的外部。在一些实施例中，偏航回转支承系统的转动结构由多段弧形的结构组成，各个弧形结构之间没有连接；固定结构为一个完整的环形结构。

转动结构4与底座1把固定结构3夹持在中间，在一些实施例中，这种夹持形式中，固定结构3与转动结构4之间有三个面可以设置第一种摩擦元件9。三个面中，上下两个面承受塔架轴线方向11的轴向载荷，第三个面承受塔架径向方向12的载荷。

制动装置6通过螺栓固定在底座的底部，制动装置6与制动环5之间有上下两个面设置有第二种摩擦元件10，这两个面都承受沿着塔架轴线方向11的轴向载荷。安装在下表面的摩擦元件9和摩擦元件10是传递弯矩载荷的主要部件。

第二个实施例针对变桨回转支承系统：

如图3、图4和图5所示，变桨回转支承系统中，回转件特质风力发电机组的叶片7，固定件是风力发电机组的轮毂8。

转动结构4和制动环5安装在叶片7的根部，从图3的侧视图中可以看到，叶片7的根部侧壁、转动结构4和制动环5组成了“T”型法兰。固定结构3与轮毂8通过螺栓连接在一起，固定结构3位于转动结构4外侧。在一些实施例中，变桨回转支承系统的固定结构由多段弧形的结构组成，各个弧形结构之间没有连接；转动结构为一个完整的环形结构。

固定结构3与轮毂8形成的结构将转动结构5夹持在中间，这种夹持结构中至少有三个面设置有第一种摩擦元件9。其中，上下两个面承受叶片转动轴线方向13的轴向载荷，第三个面承受叶片7根部（叶片根部为圆柱体）径向方向14的载荷。

如图3和图5所示，叶片7的根部的内侧设置有若干个制动装置6，其与轮毂8连接。制动装置6具有的夹持结构将制动环5夹持在中间，上下两个夹持面都设置有第二种摩擦元件10，这两个面都承受沿着叶片转动轴线方向13的轴向载荷。

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。

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滑动回转支承，其特征是：

所述滑动回转支承包含固定结构、转动结构和制动装置；

所述转动结构与所述风力发电机组的回转件连接,所述固定结构与所述风力发电机组的固定件连接；所述转动结构或所述固定结构设置有制动环；

所述制动装置及所述制动环设置在所述固定结构的内侧；

所述制动装置与所述固定件或所述回转件连接，并夹持在所述制动环上；

所述转动结构与所述固定结构之间设置有第一种摩擦元件；所述制动装置与所述制动环之间设置有第二种摩擦元件。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用滑动回转支承，其特征是：所述回转件是所述风力发电机组的底座；所述固定件是所述风力发电机组的塔架。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组用滑动回转支承，其特征是：所述固定结构和所述制动环设置在所述塔架的顶部，所述转动结构与所述底座连接，且所述转动结构位于所述固定结构的外轮廓之外。

4.根据权利要求3所述的一种风力发电机组用滑动回转支承，其特征是：所述转动结构与所述底座夹持在所述固定结构上，所述固定结构与所述转动结构之间有三个面设置有第一种摩擦元件，其中，所述转动结构两个圆环面承受沿着所述塔架轴线方向的轴向载荷，所述转动结构的外圆柱面承受垂直于所述塔架轴线方向的径向载荷。

5.根据权利要求3所述的一种风力发电机组用滑动回转支承，其特征是：所述制动装置与所述底座连接，所述制动装置与所述制动环的两个圆环面之间设置有第二种摩擦元件，且两个圆环面都承受沿着所述塔架轴线方向的轴向载荷。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用滑动回转支承，其特征是：所述回转件是所述风力发电机组的叶片；所述固定件是所述风力发电机组的轮毂。

7.根据权利要求6所述的一种风力发电机组用滑动回转支承，其特征是：所述转动结构和所述制动环设置在所述叶片的根部，所述固定结构与所述轮毂连接，且所述固定结构位于所述转动结构的外轮廓之外。

8.根据权利要求7所述的一种风力发电机组用滑动回转支承，其特征是：所述固定结构与所述轮毂夹持在所述转动结构上，所述固定结构与所述转动结构之间有三个面设置有第一种摩擦元件，其中两个面承受沿着所述叶片转动轴线方向的轴向载荷。

9.根据权利要求7所述的一种风力发电机组用滑动回转支承，其特征是：所述制动装置与所述轮毂连接，所述制动装置与所述制动环之间有两个面设置有第二种摩擦元件，且两个面都承受沿着所述叶片转动轴线方向的轴向载荷。

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滑动回转支承。

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