CN218581749U - 一种风力发电机组前机架结构 - Google Patents

Abstract

一种风力发电机组前机架结构，包括中空的壳体、设于壳体上方的顶板和设于壳体下方的底板，壳体、顶板和底板为一体式铸造件，底板沿圆周方向设有多个用于固定偏航制动器的紧固件安装孔和用于安装偏航摩擦片的摩擦片槽，摩擦片槽位于紧固件安装孔外周，底板左右两侧还设有多个偏航驱动安装孔。壳体、顶板和底板采用铸造成型，有利于保证前机架的强度和刚度，底板上沿圆周方向设有多个紧固件安装孔和摩擦片槽，可以分别用于安装滑动式偏航系统的制动器和摩擦片，底板左右两侧设有偏航驱动安装孔，可以用于安装滑动式偏航系统的偏航驱动，整体结构简单、紧凑，相同功率下，相较于滚动式偏航系统，滑动式偏航系统有利于降低风力发电机组的整机成本。

Description

一种风力发电机组前机架结构

技术领域

本实用新型涉及风力发电机组技术领域，尤其涉及一种风力发电机组前机架结构，适用于5MW～6MW的大功率风力发电机组。

背景技术

风电已成为极具技术经济竞争力的先进能源生产方式，大功率风力发电机组的发展成了必然趋势。风力发电机组主要包括风轮、机舱以及塔筒等部分，其中前机架安装在机舱内。前机架作为风电机组中最为基础的结构件，其不仅要为传动链系统、偏航系统等提供安装接口，还要承受经轴承座传递过来的风轮载荷，这就不仅要求前机架提供合适的安装接口，而且需要具备良好的强度、刚度。

近几年来伴随着国内风电产业的发展，风电机组功率逐渐增大，对风机的制造成本和安全稳定性能有了进一步的要求。在设计前机架时需要考虑的主要问题包括：第一、结构型式满足偏航系统、传动链系统和后机架等部件的安装要求；第二、满足制造工艺性要求，降低前机架制造成本和整机成本；第三、风轮载荷下前机架自身的强度及刚度满足要求。传统的前机架已无法适用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、紧凑，有利于降低整机成本，能为偏航系统提供良好的安装接口的风力发电机组前机架结构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种风力发电机组前机架结构，包括中空的壳体、设于壳体上方的顶板和设于壳体下方的底板，所述壳体、所述顶板和所述底板为一体式铸造件，所述底板沿圆周方向设有多个用于固定偏航制动器的紧固件安装孔和用于安装偏航摩擦片的摩擦片槽，所述摩擦片槽位于所述紧固件安装孔外周，所述底板左右两侧还设有多个偏航驱动安装孔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述底板沿圆周方向设有多个顶升孔，所述顶升孔穿插布置于所述紧固件安装孔之间。

作为上述技术方案的进一步改进：所述顶板前部的左右两侧设有轴承座安装面，所述顶板后部的左右两侧设有齿轮箱弹性支撑安装面，所述轴承座安装面和所述齿轮箱弹性支撑安装面上均设有多个紧固件安装孔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述轴承座安装面与所述齿轮箱弹性支撑安装面之间还设有进舱口。

作为上述技术方案的进一步改进：所述壳体后部的左右两侧设有后机架连接法兰面，所述后机架连接法兰面上设有多个紧固件安装孔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述顶板与所述底板之间的夹角为3°～7°，所述后机架连接法兰面与所述底板之间的夹角为93°～97°。

作为上述技术方案的进一步改进：所述壳体左右两侧设有第一减重孔，顶部设有第二减重孔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述壳体内部设有加强筋。

作为上述技术方案的进一步改进：所述壳体后部左右两侧设有走线孔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述一体式铸造件为球墨铸铁QT-500铸造件。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型公开的风力发电机组前机架结构，壳体、顶板和底板采用铸造成型，有利于保证前机架自身的强度和刚度，底板上沿圆周方向设有多个紧固件安装孔和摩擦片槽，可以分别用于安装滑动式偏航系统的制动器和摩擦片，底板左右两侧设有偏航驱动安装孔，可以用于安装滑动式偏航系统的偏航驱动，整体结构简单、紧凑，相同功率(5.xMW-6.xMW)下，相较于滚动式偏航系统，滑动式偏航系统有利于降低风力发电机组的整机成本。

附图说明

图1是本实用新型风力发电机组前机架结构底面的结构示意图。

图2是本实用新型风力发电机组前机架结构顶面的结构示意图。

图3是本实用新型风力发电机组前机架结构后部的结构示意图。

图4是本实用新型风力发电机组前机架结构的剖视结构示意图。

图中各标号表示：1、摩擦片槽；2、顶升孔；3、偏航驱动安装孔；4、轴承座安装面；5、进舱口；6、齿轮箱弹性支撑安装面；7、第二减重孔；8、后机架连接法兰面；9、走线孔；10、第一减重孔；11、加强筋。

具体实施方式

如本部分和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1至图4示出了本实用新型风力发电机组前机架结构的一种实施例，本实施例的风力发电机组前机架结构，包括中空的壳体、设于壳体上方的顶板和设于壳体下方的底板，壳体、顶板和底板为一体式铸造件，底板沿圆周方向设有多个用于固定偏航制动器的紧固件安装孔和用于安装偏航摩擦片的摩擦片槽1，摩擦片槽1位于紧固件安装孔外周，底板左右两侧还设有多个偏航驱动安装孔3。其中，底板上的紧固件安装孔优选采用螺纹孔，紧固件例如可以是螺栓、螺杆等。其他部位的紧固件安装孔也可以是通孔。出于方便偏航驱动的安装、维护及更换考虑，前机架侧壁优选设计成样条曲面，保证安装及更换偏航驱动时不发生干涉。

本实施例的风力发电机组前机架结构，壳体、顶板和底板采用铸造成型，有利于保证前机架自身的强度和刚度，底板上沿圆周方向设有多个紧固件安装孔和摩擦片槽1，可以分别用于安装滑动式偏航系统的制动器和摩擦片，底板左右两侧设有偏航驱动安装孔3，可以用于安装滑动式偏航系统的偏航驱动，整体结构简单、紧凑，相同功率(5.xMW-6.xMW)下，相较于滚动式偏航系统，滑动式偏航系统有利于降低风力发电机组的整机成本。

进一步地，本实施例中，底板沿圆周方向设有多个顶升孔2，顶升孔2穿插布置于紧固件安装孔之间。当摩擦片需要维护、更换时，可在顶升孔2位置布置液压千斤顶，从而将前机架整体顶升起来，结构简单、有效。

进一步地，本实施例中，顶板前部的左右两侧设有轴承座安装面4，顶板后部的左右两侧设有齿轮箱弹性支撑安装面6，轴承座安装面4和齿轮箱弹性支撑安装面6上均设有多个紧固件安装孔。可以在轴承座安装面4和齿轮箱弹性支撑安装面6上分别安装轴承座、齿轮箱弹性支撑，由轴承座、齿轮箱弹性支撑为主轴提供支撑，使主轴构成前端刚性支撑、后端弹性支撑的悬臂梁结构，相较于两端均为刚性支撑的挑臂梁结构，更有利于吸收来自叶片的突变负载，提高可靠性。

进一步地，本实施例中，轴承座安装面4与齿轮箱弹性支撑安装面6之间还设有进舱口5。作业人员、作业工具及备品可以通过进舱口5从塔筒进入机舱，结构简单、合理，同时也可以一定程度上减少前机架的自重。

进一步地，本实施例中，壳体后部的左右两侧设有后机架连接法兰面8，后机架连接法兰面8上设有多个紧固件安装孔，可以实现前机架与后机架之间的法兰连接，结构简单、可靠。

作为优选的实施例，顶板与底板之间的夹角为5°，方便传动链系统在顶板上的安装，后机架连接法兰面8与底板之间的夹角为95°，方便前机架与后机架连接成一体。当然在其他实施例中，随着传动链系统角度的变化，顶板与底板之间的夹角也可小幅度进行调整。

进一步地，本实施例中，壳体左右两侧设有第一减重孔10，顶部设有第二减重孔7，早保证前机架自身的强度和刚度满足要求的前提下，可以进一步减少前机架的自重，方便运输和吊装。

进一步地，本实施例中，壳体内部设有加强筋11，有利于进一步提高前机架自身的强度和刚度。

进一步地，本实施例中，壳体后部左右两侧设有走线孔9，方便电缆等从走线孔9传动。

作为优选的实施例，一体式铸造件为球墨铸铁QT-500铸造件。目前，前机架的材料多为球墨铸铁QT-400，而与球墨铸铁QT-400相比，球墨铸铁QT-500材料性能大幅度提升，具备极高的屈服强度比，具体而言：球墨铸铁QT-500材料的屈服强度为350MPa，为球墨铸铁QT-400材料的1.5倍，屈服强度比达到0.78。对于铸件来说，轻量化设计是降低其成本的主要途径，其他条件相同的条件下，使用球墨铸铁QT-400材料制造的前机架重量约为23t，而使用球墨铸铁QT-500材料设计的前机架重量约为19t，可以进一步降低整机成本，并且强度能够满足各种工况的要求。

前机架的疲劳破坏主要为高周疲劳，因此在对其进行疲劳强度计算时采用全寿命(S-N)分析，结果表明本实施例的前机架静强度满足设计要求。根据前述的疲劳载荷设置，计算各个工况单位载荷下前机架的应力结果，根据应力计算结果计算出前机架的疲劳损伤数值。结果表明本实施例的前机架最大疲劳损伤值为0.0073，即小于1，因此前机架疲劳强度满足要求。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种风力发电机组前机架结构，包括中空的壳体、设于壳体上方的顶板和设于壳体下方的底板，所述壳体、所述顶板和所述底板为一体式铸造件，其特征在于：所述底板沿圆周方向设有多个用于固定偏航制动器的紧固件安装孔和用于安装偏航摩擦片的摩擦片槽(1)，所述摩擦片槽(1)位于所述紧固件安装孔外周，所述底板左右两侧还设有多个偏航驱动安装孔(3)。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组前机架结构，其特征在于：所述底板沿圆周方向设有多个顶升孔(2)，所述顶升孔(2)穿插布置于所述紧固件安装孔之间。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组前机架结构，其特征在于：所述顶板前部的左右两侧设有轴承座安装面(4)，所述顶板后部的左右两侧设有齿轮箱弹性支撑安装面(6)，所述轴承座安装面(4)和所述齿轮箱弹性支撑安装面(6)上均设有多个紧固件安装孔。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组前机架结构，其特征在于：所述轴承座安装面(4)与所述齿轮箱弹性支撑安装面(6)之间还设有进舱口(5)。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组前机架结构，其特征在于：所述壳体后部的左右两侧设有后机架连接法兰面(8)，所述后机架连接法兰面(8)上设有多个紧固件安装孔。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组前机架结构，其特征在于：所述顶板与所述底板之间的夹角为3°～7°，所述后机架连接法兰面(8)与所述底板之间的夹角为93°～97°。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的风力发电机组前机架结构，其特征在于：所述壳体左右两侧设有第一减重孔(10)，顶部设有第二减重孔(7)。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的风力发电机组前机架结构，其特征在于：所述壳体内部设有加强筋(11)。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的风力发电机组前机架结构，其特征在于：所述壳体后部左右两侧设有走线孔(9)。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的风力发电机组前机架结构，其特征在于：所述一体式铸造件为球墨铸铁QT-500铸造件。

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