風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其風(fēng)機(jī)主軸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其風(fēng)機(jī)主軸，風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括風(fēng)機(jī)輪轂、變速箱和傳動(dòng)連接于風(fēng)機(jī)輪轂與變速箱之間的風(fēng)機(jī)主軸，風(fēng)機(jī)主軸包括主軸本體和前后間隔布置的連接法蘭和軸承安裝環(huán)臺(tái)，主軸本體包括前后分體設(shè)置且插配在一起的前主體部分和后主體部分，前、后主體部分通過固定結(jié)構(gòu)固定連接，連接法蘭設(shè)置于前主體部分上，軸承安裝環(huán)臺(tái)設(shè)置于后主體部分上。本發(fā)明提供了一種易于制作的風(fēng)機(jī)主軸及使用該風(fēng)機(jī)主軸的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【專利說明】風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其風(fēng)機(jī)主軸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其風(fēng)機(jī)主軸。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括風(fēng)機(jī)輪轂、變速箱及實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)輪轂與變速箱傳動(dòng)連接的風(fēng)機(jī)主軸，風(fēng)機(jī)主軸是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一個(gè)重要零件，它承擔(dān)著支撐風(fēng)輪總成的懸重和傳遞動(dòng)力的重要作用。目前微風(fēng)區(qū)的MW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及3MW及以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪直徑越做越大，重量也在不斷的增加，這樣就造成風(fēng)機(jī)主軸上與風(fēng)機(jī)輪轂相鄰的連接法蘭的尺寸加大，風(fēng)機(jī)主軸的軸徑也相應(yīng)加大；另外隨著人們對(duì)主軸軸承的局部Hertz接觸應(yīng)力的不斷重視，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸軸承漸漸傾向于選擇內(nèi)徑更大的多列單軸承，風(fēng)機(jī)主軸上設(shè)置有供風(fēng)機(jī)軸承安裝的軸承安裝環(huán)臺(tái)，這樣就造成風(fēng)機(jī)主軸呈連接法蘭和軸承安裝環(huán)臺(tái)的直徑較大、而連接法蘭與軸承安裝環(huán)臺(tái)之間及兩側(cè)的直徑較小的復(fù)雜結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中項(xiàng)1表示主軸本體，項(xiàng)2表示實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)輪轂連接的連接法蘭，項(xiàng)3表示實(shí)現(xiàn)主軸軸承安裝的軸承安裝環(huán)臺(tái)，為了保證主軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，主軸本體、連接法蘭和軸承安裝環(huán)臺(tái)由合金鋼整體成型，對(duì)于這種類似發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的復(fù)雜風(fēng)機(jī)主軸結(jié)構(gòu)，采用曲軸鍛造工藝難以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)又因合金鋼較難加工，對(duì)風(fēng)機(jī)主軸采用整體鍛打而后加工的方法也存在很多難題，會(huì)導(dǎo)致這種大結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)主軸的制作效率低且制作成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種易于制作的風(fēng)機(jī)主軸；本發(fā)明的目的還在于提供一種使用該風(fēng)機(jī)主軸的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)方案為:
風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)機(jī)輪轂、變速箱和傳動(dòng)連接于風(fēng)機(jī)輪轂與變速箱之間的風(fēng)機(jī)主軸，風(fēng)機(jī)主軸包括主軸本體和前后間隔布置的連接法蘭和軸承安裝環(huán)臺(tái)，主軸本體包括前后分體設(shè)置且插配在一起的前主體部分和后主體部分，前、后主體部分通過固定結(jié)構(gòu)固定連接，連接法蘭設(shè)置于前主體部分上，軸承安裝環(huán)臺(tái)設(shè)置于后主體部分上。
[0005]所述軸承安裝環(huán)臺(tái)位于所述變速箱的殼體中，軸承安裝環(huán)臺(tái)與所述殼體的內(nèi)壁之間設(shè)置有主軸軸承，所述連接法蘭置于所述殼體之外，所述連接法蘭和前主體部分均由合金鋼制成，所述軸承安裝環(huán)臺(tái)與后主體部分均由球磨鑄鐵制成。
[0006]所述前主體部分包括軸線沿前后方向延伸的套狀結(jié)構(gòu)及設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)前端的連接板，所述連接法蘭設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)上，所述套狀結(jié)構(gòu)套設(shè)于所述后主體部分前端，固定結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)與后主體部分之間的傳動(dòng)鍵、鍵槽，連接板和后主體部分上開設(shè)有軸線沿前后方向延伸的螺栓安裝孔，固定結(jié)構(gòu)還包括安裝于所述螺栓安裝孔中的鎖緊螺栓。
[0007]所述螺栓安裝孔為階梯孔，螺栓安裝孔具有前后設(shè)置的大孔段和小孔段，小孔段的孔壁上開設(shè)有內(nèi)螺紋，所述鎖緊螺栓包括與所述內(nèi)螺紋配合的螺紋段和設(shè)置于所述螺紋段前端的光桿段，光桿段的直徑小于大孔段的孔徑和螺紋段的直徑，大孔段的長度大于或等于兩倍的螺紋段直徑。
[0008]所述套狀結(jié)構(gòu)與所述后主體部分前端通過熱裝而過盈配合。
[0009]本發(fā)明中風(fēng)機(jī)主軸的技術(shù)方案為:
風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)機(jī)主軸，包括主軸本體和前后間隔布置的連接法蘭和軸承安裝環(huán)臺(tái)，主軸本體包括前后分體設(shè)置且插配在一起的前主體部分和后主體部分，前、后主體部分通過固定結(jié)構(gòu)固定連接，連接法蘭設(shè)置于前主體部分上，軸承安裝環(huán)臺(tái)設(shè)置于后主體部分上。
[0010]所述軸承安裝環(huán)臺(tái)位于所述變速箱的殼體中，軸承安裝環(huán)臺(tái)與所述殼體的內(nèi)壁之間設(shè)置有主軸軸承，所述連接法蘭置于所述殼體之外，所述連接法蘭和前主體部分均由合金鋼制成，所述軸承安裝環(huán)臺(tái)與后主體部分均由球磨鑄鐵制成。
[0011]所述前主體部分包括軸線沿前后方向延伸的套狀結(jié)構(gòu)及設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)前端的連接板，所述連接法蘭設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)上，所述套狀結(jié)構(gòu)套設(shè)于所述后主體部分前端，固定結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)與后主體部分之間的傳動(dòng)鍵、鍵槽，連接板和后主體部分上開設(shè)有軸線沿前后方向延伸的螺栓安裝孔，固定結(jié)構(gòu)還包括安裝于所述螺栓安裝孔中的鎖緊螺栓。
[0012]所述螺栓安裝孔為階梯孔，螺栓安裝孔具有前后設(shè)置的大孔段和小孔段，小孔段的孔壁上開設(shè)有內(nèi)螺紋，所述鎖緊螺栓包括與所述內(nèi)螺紋配合的螺紋段和設(shè)置于所述螺紋段前端的光桿段，光桿段的直徑小于大孔段的孔徑和螺紋段的直徑，大孔段的長度大于或等于兩倍的螺紋段直徑。
[0013]所述套狀結(jié)構(gòu)與所述后主體部分前端通過熱裝而過盈配合。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明中的風(fēng)機(jī)主軸的主軸本體包括前、后設(shè)置且插配在一起的前主體部分和后主體部分，連接法蘭設(shè)置于前主體部分上，軸承安裝環(huán)臺(tái)設(shè)置于后主體部分上，這樣整個(gè)風(fēng)機(jī)主軸就被分為了兩個(gè)結(jié)構(gòu)比較常規(guī)的形狀，風(fēng)機(jī)主軸的每一部分都較易制作，在使用時(shí)，使前、后主體部分插配在一起，然后通過固定結(jié)構(gòu)固定即可。
[0015]進(jìn)一步的，由于軸承安裝環(huán)臺(tái)和部分后主體部分均設(shè)置于變速箱的殼體內(nèi)，受溫度應(yīng)力、交變應(yīng)力較小，因此后主體部分和軸承安裝環(huán)臺(tái)可以由球磨鑄鐵制成，連接法蘭和前主體部分則由合金鋼制成，這樣既能保證風(fēng)機(jī)主軸的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在滿足風(fēng)機(jī)主軸功能和安全要求的同時(shí)，還可以節(jié)省材料成本，進(jìn)一步的降低后主體部分和軸承安裝環(huán)臺(tái)的制作難度，最終達(dá)到降低產(chǎn)品成本的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)機(jī)主軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例中風(fēng)機(jī)輪轂、風(fēng)機(jī)主軸和變速箱的配合示意圖；
圖3是圖2的左視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]風(fēng)力發(fā)電機(jī)的實(shí)施例如圖2~3所示:包括風(fēng)機(jī)輪轂7、變速箱17和傳動(dòng)連接于風(fēng)機(jī)輪轂7與變速箱17之間的風(fēng)機(jī)主軸，風(fēng)機(jī)主軸包括主軸本體和前后間隔布置的連接法蘭6和軸承安裝環(huán)臺(tái)5，連接法蘭6置于變速箱17的殼體外側(cè)，連接法蘭6與風(fēng)機(jī)輪轂7固定連接，軸承安裝環(huán)臺(tái)5置于變速箱的殼體內(nèi)，軸承安裝環(huán)臺(tái)與變速箱的殼體內(nèi)壁之間設(shè)有主軸軸承16，變速箱的輸入端與后主體部分相連，變速箱的輸出端與發(fā)電機(jī)相連。主軸本體包括前后分體設(shè)置且插配在一起的前主體部分和后主體部分4，前、后主體部分通過固定結(jié)構(gòu)固定連接，連接法蘭6—體設(shè)置于前主體部分上，軸承安裝環(huán)臺(tái)5 —體設(shè)置于后主體部分4上，連接法蘭和前主體部分均由合金鋼制成，軸承安裝環(huán)臺(tái)和后主體部分均由球磨鑄鐵制成。前主體部分包括軸線沿前后方向延伸的套狀結(jié)構(gòu)14及設(shè)置于套狀結(jié)構(gòu)14前端的連接板13，連接法蘭6設(shè)置于套狀結(jié)構(gòu)14上，套狀結(jié)構(gòu)14套設(shè)于后主體部分前端，固定結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于套狀結(jié)構(gòu)與后主體部分之間的傳動(dòng)鍵、鍵槽，傳動(dòng)鍵15為雙平鍵(或單圓頭平鍵)，傳動(dòng)鍵、鍵槽用于傳遞扭矩，套狀結(jié)構(gòu)與后主體部分前端通過熱裝而過盈配合，通過熱裝工藝使套狀結(jié)構(gòu)與后主體部分之間達(dá)到徑向零間隙，以提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸受到的較大交變彎矩作用和扭矩作用。連接板13和后主體部分4上繞周向間隔設(shè)有一圈軸線沿前后方向延伸的螺栓安裝孔，固定結(jié)構(gòu)還包括安裝于各螺栓安裝孔中的鎖緊螺栓11，各鎖緊螺栓通過環(huán)形鋼絲18彼此鎖固。螺栓安裝孔為階梯孔，螺栓安裝孔具有前后設(shè)置的大孔段9和小孔段12，小孔段的孔壁上開設(shè)有內(nèi)螺紋，鎖緊螺栓包括與內(nèi)螺紋配合的螺紋段8和設(shè)置于所述螺紋段前端的光桿段10，光桿段10的直徑小于大孔段的孔徑和螺紋段的直徑，大孔段的長度大于(或等于)兩倍的螺紋段直徑，以防止鎖緊螺栓疲勞失效，鎖緊螺栓采用細(xì)長桿結(jié)構(gòu)，有降低鎖緊螺栓剛度，從而降低鎖緊螺栓受拉應(yīng)力幅，鎖緊螺栓與螺栓安裝孔之間設(shè)置有防松膠。
[0018]本發(fā)明中的前主體部分、連接法蘭和后主體部分、軸承安裝環(huán)臺(tái)分別構(gòu)成常規(guī)的結(jié)構(gòu)，這樣方便這兩部分的分別制作，降低了風(fēng)機(jī)主軸的制作難度，提高了風(fēng)機(jī)主軸的制作效率；軸承安裝環(huán)臺(tái)置于變速箱的殼體中，后主體部分和軸承安裝環(huán)臺(tái)可以采用易于加工同時(shí)材料成本較低的球磨鑄鐵制作，在保證風(fēng)機(jī)主軸滿足相應(yīng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，進(jìn)一步的降低了風(fēng)機(jī)主軸的制作難度和制作成本。本發(fā)明中為防止鎖緊螺栓采取了兩個(gè)措施，即鎖緊螺栓采用具有光桿段的細(xì)桿結(jié)構(gòu)及對(duì)光桿段長度的限制，鎖緊螺栓的機(jī)械防松采取了兩個(gè)措施，即設(shè)置防松膠和環(huán)形鋼絲，通過抗疲勞和防松的雙重設(shè)計(jì)，保證可以適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)這種20年壽命、風(fēng)輪懸伸的支撐重量大、運(yùn)行中可能發(fā)生因鍵失效而出現(xiàn)的反復(fù)沖擊次數(shù)多的環(huán)境中使用。
[0019]在本風(fēng)力發(fā)電機(jī)的其它實(shí)施例中:后主體部分和軸承安裝環(huán)臺(tái)也可以由合金鋼制成；鎖緊螺栓還可以是空心螺栓或普通的全螺紋螺栓；前主體部分的連接板也可以不設(shè)，此時(shí)可以在套狀結(jié)構(gòu)與后主體部分上穿裝沿后主體部分徑向延伸的鎖緊螺栓來實(shí)現(xiàn)套狀結(jié)構(gòu)的防脫；還可以采取前主體部分插裝于后主體部分中的形式來實(shí)現(xiàn)前、后主體部分插配；傳動(dòng)鍵、鍵槽結(jié)構(gòu)也可以不設(shè)，此時(shí)固定結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于后主體部分前端的外方軸結(jié)構(gòu)及設(shè)置于前主體部分后端的與外方軸結(jié)構(gòu)止轉(zhuǎn)套裝的內(nèi)方孔結(jié)構(gòu)。
[0020]風(fēng)機(jī)主軸的實(shí)施例如圖2~3所示:風(fēng)機(jī)主軸的具體結(jié)構(gòu)與上述各風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)施例中所述的風(fēng)機(jī)主軸相同，在此不再詳述。
【權(quán)利要求】
1.風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)機(jī)輪轂、變速箱和傳動(dòng)連接于風(fēng)機(jī)輪轂與變速箱之間的風(fēng)機(jī)主軸，風(fēng)機(jī)主軸包括主軸本體和前后間隔布置的連接法蘭和軸承安裝環(huán)臺(tái)，其特征在于:主軸本體包括前后分體設(shè)置且插配在一起的前主體部分和后主體部分，前、后主體部分通過固定結(jié)構(gòu)固定連接，連接法蘭設(shè)置于前主體部分上，軸承安裝環(huán)臺(tái)設(shè)置于后主體部分上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述軸承安裝環(huán)臺(tái)位于所述變速箱的殼體中，軸承安裝環(huán)臺(tái)與所述殼體的內(nèi)壁之間設(shè)置有主軸軸承，所述連接法蘭置于所述殼體之外，所述連接法蘭和前主體部分均由合金鋼制成，所述軸承安裝環(huán)臺(tái)與后主體部分均由球磨鑄鐵制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述前主體部分包括軸線沿前后方向延伸的套狀結(jié)構(gòu)及設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)前端的連接板，所述連接法蘭設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)上，所述套狀結(jié)構(gòu)套設(shè)于所述后主體部分前端，固定結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)與后主體部分之間的傳動(dòng)鍵、鍵槽，連接板和后主體部分上開設(shè)有軸線沿前后方向延伸的螺栓安裝孔，固定結(jié)構(gòu)還包括安裝于所述螺栓安裝孔中的鎖緊螺栓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述螺栓安裝孔為階梯孔，螺栓安裝孔具有前后設(shè)置的大孔段和小孔段，小孔段的孔壁上開設(shè)有內(nèi)螺紋，所述鎖緊螺栓包括與所述內(nèi)螺紋配合的螺紋段和設(shè)置于所述螺紋段前端的光桿段，光桿段的直徑小于大孔段的孔徑和螺紋段的直徑，大孔段的長度大于或等于兩倍的螺紋段直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述套狀結(jié)構(gòu)與所述后主體部分前端通過熱裝而過盈配合。
6.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)機(jī)主軸，包括主軸本體和前后間隔布置的連接法蘭和軸承安裝環(huán)臺(tái)，其特征在于:主軸本體包括前后分體設(shè)置且插配在一起的前主體部分和后主體部分，前、后主體部分通過固定結(jié)構(gòu)固定連接，連接法蘭設(shè)置于前主體部分上，軸承安裝環(huán)臺(tái)設(shè)置于后主體部分上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)機(jī)主軸，其特征在于:所述軸承安裝環(huán)臺(tái)位于所述變速箱的殼體中，軸承安裝環(huán)臺(tái)與所述殼體的內(nèi)壁之間設(shè)置有主軸軸承，所述連接法蘭置于所述殼體之外，所述連接法蘭和前主體部分均由合金鋼制成，所述軸承安裝環(huán)臺(tái)與后主體部分均由球磨鑄鐵制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的風(fēng)機(jī)主軸，其特征在于:所述前主體部分包括軸線沿前后方向延伸的套狀結(jié)構(gòu)及設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)前端的連接板，所述連接法蘭設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)上，所述套狀結(jié)構(gòu)套設(shè)于所述后主體部分前端，固定結(jié)構(gòu)包括設(shè)置于所述套狀結(jié)構(gòu)與后主體部分之間的傳動(dòng)鍵、鍵槽，連接板和后主體部分上開設(shè)有軸線沿前后方向延伸的螺栓安裝孔，固定結(jié)構(gòu)還包括安裝于所述螺栓安裝孔中的鎖緊螺栓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)機(jī)主軸，其特征在于:所述螺栓安裝孔為階梯孔，螺栓安裝孔具有前后設(shè)置的大孔段和小孔段，小孔段的孔壁上開設(shè)有內(nèi)螺紋，所述鎖緊螺栓包括與所述內(nèi)螺紋配合的螺紋段和設(shè)置于所述螺紋段前端的光桿段，光桿段的直徑小于大孔段的孔徑和螺紋段的直徑，大孔段的長度大于或等于兩倍的螺紋段直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)機(jī)主軸，其特征在于:所述套狀結(jié)構(gòu)與所述后主體部分前端通過熱裝而過盈配合。
【文檔編號(hào)】F03D11/00GK104500349SQ201410489263
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】黃愛武, 劉二恩, 卓然, 仝世偉, 王朝東 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 許繼集團(tuán)有限公司, 許昌許繼風(fēng)電科技有限公司