CN217814665U - 一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，包括主动钳体，所述主动钳体的下表面安装有在外力作用下实现下移运动的上摩擦片，所述主动钳体的内部安装有预压碟簧组件，所述预压碟簧组件的下端与上摩擦片的上端相接触，位于所述预压碟簧组件上方的主动钳体上安装有压套导向座，压套导向座的内部滑动连接有可上下运动的螺纹压套；本实用新型通过齿轮增速组件上的螺纹旋头的旋转，从而驱动螺纹压套实现上下运动，继而可以驱动主动钳体下方的上摩擦片完成制动效果，采用机械式制动手段，替代液压以及电力情况下才能执行制动的方式，具有体积小、安装方便、且安装完成后即可执行制动、操作简单、可靠性高的优点。

Description

一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器

技术领域

本实用新型涉及制动器设计技术领域，尤其是涉及一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器。

背景技术

盘式制动器的特征是摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，称为制动盘。摩擦元件从两侧夹紧制动盘而产生制动。钳盘式制动器是盘式制动器中的一种，在钳盘式制动器中，由工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成制动块。这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中，称为制动钳。制动时，作用力通过制动钳部件施加在制动盘局部面积。浮钳盘式制动器的制动钳是浮动的，可以相对于制动盘轴向移动。制动时，主动钳上的活塞先向制动盘移动，推动制动块移动并压靠到制动盘上，于是制动盘给活塞一个反作用力，使制动钳体整体沿导向轴做反向运动，直到被动钳上制动块也压到制动盘上。这时两侧制动块都压在制动盘上，制动块夹紧制动盘，产生阻止旋转的摩擦力矩，实现制动。钳盘式制动器根据其匹配驱动装置一般分为液压钳盘式制动器、气压钳盘式制动器、电磁钳盘式制动器。其中液压钳盘式制动器因其响应速度快、热稳定好，常被风力发电机组的高速轴制动采用。

碟形弹簧的形状为圆锥碟状，与传统弹簧不同，功能上有其特殊的作用，主要特点是，负荷大，行程短，所需空间小，组合使用方便，维修换装容易，经济安全性高。碟形弹簧能在较小的空间内承受极大的载荷，具有良好的缓冲吸震能力，特别是采用叠合组合时，由于表面摩擦阻力作用，吸收冲击和消散能量的作用更显著。碟形弹簧具有变刚度特性，改变碟片内截锥高度与碟片厚度的比值，可以得到不同的弹簧特性曲线，可为直线型、渐增型、渐减型或者是他们的组合形式。此外还可以通过由不同厚度碟片组合或由不同片数叠合碟片的不同组合方式得到变刚度特性。

传力螺旋传动：通过螺纹啮合来传递动力和运动的机械传动，主要用于将旋转运动转换成直线运动，以传递力为主，可用较小的转矩转动产生轴向运动和大的轴向力，例如螺旋千斤顶的原理。有磨损大、效率低的缺点。

扭矩拧紧法：就是利用扭矩与预紧力的线性关系在弹性区进行紧固控制的一种方法。该方法在拧紧时，只对一个确定的紧固扭矩进行控制，因此，因为该方法操作简便，是一种一般常规的拧紧方法。但是，由于紧固扭矩主要作用于螺纹摩擦和支承面摩擦的消耗，真正作用在轴向预紧力方面很少，预紧力的离散度是随着拧紧过程中摩擦等因素的控制程度而变化的，因而该拧紧方法的离散度较大，适合一般零件的紧固，不适合重要的、关键的零件的连接。

在风力发电机组联轴器安装过程中，对其中的高速制动盘组件进行安装时，需要临时固定制动盘，防止转动，以便涨套螺栓紧固。由于液压制动器需要液压系统完成安装后才能投入使用，所以十分耽误后续部件的安装。

在风力发电机组风轮吊装过程中，需要对高速轴制动器进行松闸紧闸操作，以便对风轮进行盘车以进行风轮和主轴的连接螺栓紧固。而此时由于机组并未通电，操作液压站只能依靠手动进行，过程较为繁琐且需要作业人员具备一定液压操作知识，万一遇到液压站故障，将十分耽误吊装进程，带来较大经济损失。

实用新型内容

本实用新型提出一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，以解决上述背景技术中提出的现有风力发电机组高速轴液压钳盘式制动器安装后需要等待液压系统布置完成后才可以制动，无法满足关联组件提前安装需求以及无电时手动操作繁琐的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，包括主动钳体，所述主动钳体的下表面安装有在外力作用下实现下移运动的上摩擦片，所述主动钳体的内部安装有预压碟簧组件，所述预压碟簧组件的下端与上摩擦片的上端相接触，位于所述预压碟簧组件上方的主动钳体上安装有压套导向座，压套导向座的内部滑动连接有可上下运动的螺纹压套；

还包括齿轮增速组件，所述齿轮增速组件具有一可绕自身轴线进行旋转的螺纹旋头，所述螺纹旋头位于螺纹压套内部且与螺纹压套螺纹连接，在螺纹旋头旋转时以驱动螺纹压套上下运动。

采用上述技术方案，通过齿轮增速组件上的螺纹旋头的旋转，从而驱动螺纹压套实现上下运动，继而可以驱动主动钳体下方的上摩擦片完成制动效果，采用机械式制动手段，替代液压以及电力情况下才能执行制动的方式，具有体积小、安装方便、且安装完成后即可执行制动、操作简单、可靠性高的优点。

为了实现螺纹旋头的正常旋转，所述齿轮增速组件还包括增速器底座，所述增速器底座的上方安装有竖直设置、且中心轴线相互平行的主动轴和从动轴，所述主动轴上安装有主动齿轮，所述从动轴上安装有从动齿轮，所述主动齿轮的直径大于从动齿轮的直径，所述螺纹旋头连接在从动轴的下方位置。

为了便于制动器的锁定，所述从动轴的上端安装有与从动轴同步旋转的动圈，所述动圈的上下两侧位置分别设有上止动板和下止动板，下止动板固定设置在增速器底座上，上止动板上安装有与下止动板相连的压紧螺钉，在压紧螺钉旋紧状态下，上止动板和下止动板配合实现对动圈的压紧。

优选地，所述主动钳体的上方安装有连接架，所述齿轮增速组件与连接架之间安装有若干连接柱，在连接架上方位置安装有力臂导向座。

优选地，所述预压碟簧组件包括柱塞、碟簧组、预压衬套和预压端盖，所述碟簧组位于柱塞与预压衬套之间的位置，所述预压端盖安装在预压衬套中部的台阶孔处，所述柱塞、预压衬套以及预压端盖通过螺栓相连。

优选地，还包括制动力校准组件，所述制动力校准组件包括安装在齿轮增速组件上的夹座，所述夹座上安装有百分表，在预压衬套侧面螺纹连接有侧杆基杆，侧杆基杆呈L型结构，侧杆基杆的上端连接有加长杆，加上杆的上方平面与百分表的测量头相抵接。

优选地，还包括钳体底座，所述钳体底座的上方固设有被动钳体，所述被动钳体的上方固设有间隔块，所述被动钳体、间隔块以及主动钳体通过螺栓相连。

优选地，所述被动钳体的上表面安装有下摩擦片，所述下摩擦片位于上摩擦片的正下方位置。

优选地，所述上摩擦片通过连接螺栓与主动钳体相连，且在螺栓上套设有一弹簧，弹簧的上端抵接在螺栓头的根部平面，螺栓的下端抵接在主动钳体上台阶孔的台阶面上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的立体视图；

图2为本实用新型的爆炸视图；

图3为本实用新型齿轮增速组件的立体图一；

图4为本实用新型齿轮增速组件的立体图二；

图5为本实用新型的局部爆炸视图；

图6为本实用新型上摩擦片的安装结构图；

图7为本实用新型的剖视图；

图8为本实用新型中图7的局部放大视图；

图9为本实用新型使用状态图。

其中：

1、齿轮增速组件；101、增速器底座；102、主轴承座；103、主动齿轮；104、主动轴；1041、六角头；105、从动轴；106、压紧螺钉；107、上止动板；108、动圈；109、下止动板；110、副轴承座；111、从动齿轮；112、止动销；113、开槽；114、档位刻度；115、螺纹旋头；2、力臂导向座；3、连接柱；4、连接架；5、螺纹压套；6、压套导向座；7、预压碟簧组件；701、柱塞；702、碟簧组；703、预压衬套；704、预压端盖；8、主动钳体；9、间隔块；10、被动钳体；11、钳体底座；12、下摩擦片；13、上摩擦片；14、制动力校准组件；141、百分表；142、夹座；143、加长杆；144、侧杆基杆；15、连接螺栓；16、弹簧。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。

参阅图1-图9，一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，包括主动钳体8，所述主动钳体8的下表面安装有在外力作用下实现下移运动的上摩擦片13，所述主动钳体8的内部安装有预压碟簧组件7，所述预压碟簧组件7的下端与上摩擦片13的上端相接触，位于所述预压碟簧组件7上方的主动钳体8上安装有压套导向座6，压套导向座6的内部滑动连接有可上下运动的螺纹压套5，具体地，螺纹压套5与压套导向座6之间为花键连接，使得螺纹压套5相对于压套导向座6只具有上下运动的自由度；

还包括齿轮增速组件1，所述齿轮增速组件1具有一可绕自身轴线进行旋转的螺纹旋头115，所述螺纹旋头115位于螺纹压套5内部且与螺纹压套5螺纹连接，在螺纹旋头115旋转时以驱动螺纹压套5上下运动。

具体地，所述齿轮增速组件1还包括增速器底座101，所述增速器底座101的上方安装有竖直设置、且中心轴线相互平行的主动轴104和从动轴105，所述主动轴104上安装有主动齿轮103，所述从动轴105上安装有从动齿轮111，所述主动齿轮103的直径大于从动齿轮111的直径，所述螺纹旋头115连接在从动轴105的下方位置。

更为具体地，增速器底座101上方安装有主轴承座102和副轴承座110，主动轴104通过轴承安装在主轴承座102上，从动轴105通过轴承安装在副轴承座110上，主动齿轮103与从动齿轮111相互啮合，其中，主动轴104下端延伸至增速器底座101的下方位置，其下端截面为六边形，在使用时，可利用力矩指示工具(扳手)驱动主动轴104进行旋转，由于主动齿轮103直径大于从动齿轮111的直径，在转动的过程中，可以使从动齿轮111按传动比实现增速，提高传动效率、减少制动响应的时间。

具体地，所述从动轴105的上端安装有与从动轴105同步旋转的动圈108，所述动圈108的上下两侧位置分别设有上止动板107和下止动板109，下止动板109固定设置在增速器底座101上，上止动板107上安装有与下止动板109相连的压紧螺钉106，在压紧螺钉106旋紧状态下，上止动板107和下止动板109配合实现对动圈108的压紧。

更为具体地，为了实现下止动板109的连接固定，在副轴承座110上安装竖直设置的止动销112，下止动板109安装在止动销112上，由于动圈108位于上止动板107和止动板之间，在上止动板107与下止动板109相互靠近时，能够实现对动圈108的夹紧效果，从而实现对从动轴105的制动目的，而上止动板107与下止动板109相互靠近的动力由压紧螺钉106来提供，压紧螺钉106穿过上止动板107并与下止动板109螺纹连接，在旋紧状态下，即可实现锁定效果。

具体地，所述主动钳体8的上方安装有连接架4，所述齿轮增速组件1与连接架4之间安装有若干连接柱3，在连接架4上方位置安装有力臂导向座2，连接架4与增速器底座101之间具有一定的间隙，力臂导向座2位于该间隙内，且主动轴104下端的六角头1041外露于视线中，在操作时，可利用力矩指示工具作用与该六角头1041上，从而驱动主动轴104进行旋转，设置的力臂导向座2与主动轴104之间间隙配合，主要用以在施力过程中，避免主动轴104产生倾斜，起到导向的作用，使传动更加平稳。

具体地，所述预压碟簧组件7包括柱塞701、碟簧组702、预压衬套703和预压端盖704，所述碟簧组702位于柱塞701与预压衬套703之间的位置，所述预压端盖704安装在预压衬套703中部的台阶孔处，所述柱塞701、预压衬套703以及预压端盖704通过螺栓相连，其中，碟簧组702中碟簧的最佳工作行程是在10％-75％，利用预压衬套703、预压端盖704、柱塞701对碟簧进行预压，预压碟簧组件7组装后初始状态下，碟簧就已经被预压了10％的行程。当被压缩75％行程后，由于预压端盖704的限位，预压衬套703就无法继续下压了，防止碟簧过载。

整个预压碟簧组件7的主要作用是缓冲减振、以及利用它的特性曲线，配合制动力校准组件指示轴力。

无外力作用下，碟簧的初始势能存储在预压组件中，不对外做功，即不对上摩擦片起到下压效果。

具体地，还包括制动力校准组件14，所述制动力校准组件14包括安装在齿轮增速组件1上的夹座142，所述夹座142上安装有百分表141，在预压衬套703侧面螺纹连接有侧杆基杆144，侧杆基杆144呈L型结构，侧杆基杆144的上端连接有加长杆143，加上杆的上方平面与百分表141的测量头相抵接，设置该制动力校准组件14的目的是：可以通过百分表141读出碟簧组702的位移量，经过计算转换后可得到轴力从而校准驱动力矩，以克服扭矩驱动式传力螺旋传动因磨损导致摩擦系数变化，轴力会变化的缺点。

更为具体地，在主动齿轮103的上表面开设有一开槽113，作为指示线，在主轴承座102的上方设有档位刻度114，配合主动齿轮103上的指示线来判断上摩擦片13和下摩擦片12的磨损量，以便于对摩擦片进行更换。

具体地，还包括钳体底座11，所述钳体底座11的上方固设有被动钳体10，所述被动钳体10的上方固设有间隔块9，所述被动钳体10、间隔块9以及主动钳体8通过螺栓相连，所述被动钳体10的上表面安装有下摩擦片12，所述下摩擦片12位于上摩擦片13的正下方位置，制动时，上摩擦片13先脱离主动钳体8下压到制动盘，然后产生反作用力使整个钳体反方向运动，此时被动钳体10带动下摩擦片12也向制动盘移动，所以下摩擦片12会随着被动钳体一起移动。

具体地，如图7所示，所述上摩擦片13通过连接螺栓15与主动钳体8相连，且在螺栓上套设有一弹簧16，弹簧16的上端抵接在螺栓头的根部平面，螺栓的下端抵接在主动钳体8上台阶孔的台阶面上，如此设置，能够使上摩擦片13在不受力的情况下，始终处于贴合主动钳体8的位置，在受力时，能够下移以实现制动。

工作原理：

这种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，通过旋转主动轴104上的六角头1041来驱动主动轴104进行转动，在主动齿轮103与从动齿轮111的啮合状态下，最终带动从动轴105进行旋转，从动轴105下端的螺纹旋头115随着从动轴105一同转动，由于螺纹旋头115与螺纹压套5为螺纹连接，而螺纹压套5与压套导向座6为滑动连接，因此，在螺纹旋头115转动的时候，能够驱动螺纹压套5进行上下运动，当螺纹压套5向下运动时，可驱动下方的预压碟簧组件7下移，并带动下方的上摩擦片13下移，最终使得上摩擦片13与下摩擦片12配合从而实现制动的效果；为了使制动处于锁定状态，不致产生松动，将压紧螺钉106进行旋紧，从而使上止动板107向着下止动板109的方向运动，并将上止动板107与下止动板109之间的动圈108进行锁紧，由于动圈108与从动轴105为同步转动连接，因此，可以实现对从动轴105的锁定效果，实现制动器的锁定。

由于制动器进行开闭动作时，开闭产生的上摩擦片13竖直方向的移动量是由主动轴104旋转一定角度产生的，它们之间的关系可以通过螺距、传动比、碟簧组702特性曲线计算得到。作为静态制动工况使用时，上摩擦片13和下摩擦片12无损耗，制动器位移量始终恒定，所以主动齿轮103按照开槽113指示线转到指定的档位刻度114即可产生所需制动力。当兼顾动态制动工况使用时，由于摩擦片的损耗会导致制动器位移量改变，此时需要使用带力矩指示工具驱动主动轴104，经过制动力校准组件14的校准，达到产生所需的制动力，由于摩擦片的损耗是有限的，通过摩擦片的轴向最大允许位移量，可以在主轴承座102上标出最大旋转角度标记(即档位刻度114)，以此提醒摩擦片的更换。

这种发电机组机械浮动钳盘式制动器采用机械驱动，在无电工况下也可以快速进行制动操作，同时安装工序简单，可以在液压系统完成安装前投入使用，提高机组相关部件的安装效率，作为液压故障时的应急制动，提高机组可靠性。

以上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 (9)

1.一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，其特征在于：包括主动钳体(8)，所述主动钳体(8)的下表面安装有在外力作用下实现下移运动的上摩擦片(13)，所述主动钳体(8)的内部安装有预压碟簧组件(7)，所述预压碟簧组件(7)的下端与上摩擦片(13)的上端相接触，位于所述预压碟簧组件(7)上方的主动钳体(8)上安装有压套导向座(6)，压套导向座(6)的内部滑动连接有可上下运动的螺纹压套(5)；

还包括齿轮增速组件(1)，所述齿轮增速组件(1)具有一可绕自身轴线进行旋转的螺纹旋头(115)，所述螺纹旋头(115)位于螺纹压套(5)内部且与螺纹压套(5)螺纹连接，在螺纹旋头(115)旋转时以驱动螺纹压套(5)上下运动。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，其特征在于：所述齿轮增速组件(1)还包括增速器底座(101)，所述增速器底座(101)的上方安装有竖直设置、且中心轴线相互平行的主动轴(104)和从动轴(105)，所述主动轴(104)上安装有主动齿轮(103)，所述从动轴(105)上安装有从动齿轮(111)，所述主动齿轮(103)的直径大于从动齿轮(111)的直径，所述螺纹旋头(115)连接在从动轴(105)的下方位置。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，其特征在于：所述从动轴(105)的上端安装有与从动轴(105)同步旋转的动圈(108)，所述动圈(108)的上下两侧位置分别设有上止动板(107)和下止动板(109)，下止动板(109)固定设置在增速器底座(101)上，上止动板(107)上安装有与下止动板(109)相连的压紧螺钉(106)，在压紧螺钉(106)旋紧状态下，上止动板(107)和下止动板(109)配合实现对动圈(108)的压紧。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，其特征在于：所述主动钳体(8)的上方安装有连接架(4)，所述齿轮增速组件(1)与连接架(4)之间安装有若干连接柱(3)，在连接架(4)上方位置安装有力臂导向座(2)。

5.根据权利要求1所述的一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，其特征在于：所述预压碟簧组件(7)包括柱塞(701)、碟簧组(702)、预压衬套(703)和预压端盖(704)，所述碟簧组(702)位于柱塞(701)与预压衬套(703)之间的位置，所述预压端盖(704)安装在预压衬套(703)中部的台阶孔处，所述柱塞(701)、预压衬套(703)以及预压端盖(704)通过螺栓相连。

6.根据权利要求5所述的一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，其特征在于：还包括制动力校准组件(14)，所述制动力校准组件(14)包括安装在齿轮增速组件(1)上的夹座(142)，所述夹座(142)上安装有百分表(141)，在预压衬套(703)侧面螺纹连接有侧杆基杆(144)，侧杆基杆(144)呈L型结构，侧杆基杆(144)的上端连接有加长杆(143)，加上杆的上方平面与百分表(141)的测量头相抵接。

7.根据权利要求1所述的一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，其特征在于：还包括钳体底座(11)，所述钳体底座(11)的上方固设有被动钳体(10)，所述被动钳体(10)的上方固设有间隔块(9)，所述被动钳体(10)、间隔块(9)以及主动钳体(8)通过螺栓相连。

8.根据权利要求7所述的一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，其特征在于：所述被动钳体(10)的上表面安装有下摩擦片(12)，所述下摩擦片(12)位于上摩擦片(13)的正下方位置。

9.根据权利要求1所述的一种风力发电机组机械浮动钳盘式制动器，其特征在于：所述上摩擦片(13)通过连接螺栓(15)与主动钳体(8)相连，且在螺栓上套设有一弹簧(16)，弹簧(16)的上端抵接在螺栓头的根部平面，螺栓的下端抵接在主动钳体(8)上台阶孔的台阶面上。

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