本發(fā)明涉及風電設備技術領域，尤其涉及一種風電鎖緊盤、風電設備及用于減小風電鎖緊盤應力的方法。

背景技術：

風電鎖緊盤是當今國際上廣泛用于風機主軸與齒輪箱連接的一種無鍵連接裝置。請參考圖1，圖1是一種典型的風電鎖緊盤的部分應用示意圖。圖1中所示的風電鎖緊盤包括外環(huán)100、內環(huán)200和螺栓300。在組裝的過程中，風電鎖緊盤是由螺栓300預緊時產生的軸向力，使得內環(huán)200與外環(huán)100之間的錐面相互作用，從而產生徑向力，使得齒輪箱內的行星架400抱緊主軸500，最終實現(xiàn)主軸500與齒輪箱的連接。連接完成之后，行星架400與主軸500之間的摩擦力會產生扭矩，進而實現(xiàn)傳動連接。

通過上述的工作過程可知，風電鎖緊盤的扭矩傳遞通過內環(huán)200與外環(huán)100之間的過盈配合實現(xiàn)。傳統(tǒng)的風電鎖緊盤中，內環(huán)200和外環(huán)100之間的錐面配合角度相同，在組裝完成之后，風電鎖緊盤的錐面應力較大，最終會導致錐面上應力較高的區(qū)域在多次拆裝后會發(fā)生錐面劃傷的現(xiàn)象。這會影響風電鎖緊盤的使用壽命。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開一種風電鎖緊盤，以解決目前的風電鎖緊盤的錐面應力分布較大所導致的錐面在拆裝過程中容易出現(xiàn)劃傷的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明公開如下技術方案：

風電鎖緊盤，包括內環(huán)和與所述內環(huán)通過螺栓相連的外環(huán)；其中，所述外環(huán)具有二階臺階狀內壁，所述二階臺階狀內壁包括第一內錐面和第二內錐面，所述內環(huán)的外側壁的表面為外錐面，所述第二內錐面與所述外錐面相貼合；

所述第二內錐面包括自頂部向底部依次分布的第一子內錐面和第二子內錐面，所述第一子內錐面的圓錐頂角大于所述第二子內錐面的圓錐頂角；所述第一內錐面包括自頂部向底部依次分布的第三子內錐面和第四子內錐面；所述第三子內錐面的圓錐頂角大于所述第四子內錐面的圓錐頂角；

所述外錐面包括第一子外錐面和第二子外錐面，所述第一子外錐面與所述第二子外錐面自所述內環(huán)的頂端向底端方向依次分布；所述第二子外錐面的圓錐頂角大于所述第一子外錐面的圓錐頂角。

優(yōu)選的，上述風電鎖緊盤中：

所述第一子內錐面的圓錐頂角與所述第三子內錐面的圓錐頂角相等；

所述第二子內錐面的圓錐頂角與所述第四子內錐面的圓錐頂角相等。

優(yōu)選的，上述風電鎖緊盤中：

所述第一子內錐面的圓錐頂角與所述第二子內錐面的圓錐頂角滿足以下關系：

B1-B0＝0.1°；

其中，B1為第一子內錐面的圓錐頂角/2；B0為所述第二子內錐面的圓錐頂角/2。

優(yōu)選的，上述風電鎖緊盤中：

所述第一子外錐面的圓錐頂角與所述第二子外錐面的圓錐頂角滿足以下關系：

A1-A0＝0.1°；

其中，A1為第二子外錐面的圓錐頂角/2；A0為第一子外錐面的圓錐頂角/2

風電設備，包括：

如上權利要求中任意一項所述的風電鎖緊盤。

用于減小風電鎖緊盤應力的方法，所述風電鎖緊盤包括內環(huán)和與所述內環(huán)通過螺栓相連的外環(huán)；其中，所述外環(huán)具有二階臺階狀內壁，所述二階臺階狀內壁包括第一內錐面和第二內錐面，所述內環(huán)的外側壁的表面為外錐面，所述第二內錐面與所述外錐面相貼合；其特征在于，所述的用于減小風電鎖緊盤應力的方法包括如下步驟：

采用三維建模方式對所述風電鎖緊盤實施有限元分析，建立有限元分析模型；

根據(jù)所述有限元分析模型確定應力峰值點；

以所述應力峰值點為界，確定第一分界線、第二分界線和第三分界線；

依據(jù)所述第一分界線，將所述第二內錐面分成自頂部向底部依次分布的第一子內錐面和第二子內錐面，所述第一子內錐面的圓錐頂角大于所述第二子內錐面的圓錐頂角；

依據(jù)所述第二分界線，將所述第一內錐面分成自頂部向底部依次分布的第三子內錐面和第四子內錐面，所述第三子內錐面的圓錐頂角大于所述第四子內錐面的圓錐頂角；

依據(jù)所述第三分界線，將所述外錐面分成自頂端向底端依次分布的第一子外錐面和第二子外錐面，所述第二子外錐面的圓錐頂角大于所述外錐面的圓錐頂角。

經過檢測，相比于改進前，本發(fā)明公開的風電鎖緊盤在傳遞扭矩相當?shù)那疤嵯?，長錐貼合面與短錐貼合面的應力均減小，風電鎖緊盤的錐面處的應力減小，能避免風電鎖緊盤多次拆裝所導致的錐面劃傷現(xiàn)象，進而能延長風電鎖緊盤的使用壽命。可見，本發(fā)明公開的風電鎖緊盤能解決目前的風電鎖緊盤的錐面應力較大的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或背景技術中的技術方案，下面將對實施例或背景技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是一種典型的風電鎖緊盤應用過程中的部分示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例公開的風電鎖緊盤的外環(huán)的半剖圖；

圖3是本發(fā)明實施例公開的風電鎖緊盤的外環(huán)的立體圖；

圖4是本發(fā)明實施例公開的風電鎖緊盤的內環(huán)的半剖圖；

圖5是本發(fā)明實施例公開的風電鎖緊盤的內環(huán)的局部立體圖；

圖6是本發(fā)明實施例公開的風電鎖緊盤與背景技術公開的風電鎖緊盤的試驗對比圖；

圖7是風電鎖緊盤的有限元分析模型示意圖。

附圖標記說明：

100-外環(huán)、200-內環(huán)、300-螺栓、400-行星架、500-主軸；

100‵-外環(huán)、110‵-第二子內錐面、120‵-第一子內錐面、130‵-第四子內錐面、140‵-第三子內錐面、200‵-內環(huán)、210‵-第一子外錐面、220‵-第二子外錐面。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參考圖2-5，本發(fā)明實施例公開一種風電鎖緊盤。所公開的風電鎖緊盤的組成與背景技術所述的風電鎖緊盤相同，均包括外環(huán)100′、內環(huán)200′和螺栓，內環(huán)200′與外環(huán)100′通過螺栓相連。

外環(huán)100′具有二階臺階狀內壁。二階臺階狀內壁包括第一內錐面和第二內錐面，第一內錐面和第二內錐面自二階臺階狀內壁的頂端向底端方向依次分布。內環(huán)200′的外側壁的表面為外錐面，第二內錐面與外錐面相貼合，當然，內環(huán)200′的頂端具有搭臺，搭臺的外表面也為錐面，用于與第一內錐面相貼合。

本申請中，同為錐面的搭臺的外表面與第一內錐面長度較小，兩者配合后稱為短錐貼合面。相比之下，外錐面與第二內錐面長度較大，兩者配合后稱為長錐貼合面。

第二內錐面包括自頂部向底部依次分布的第一子內錐面120′和第二子內錐面110′。第一子內錐面120′的圓錐頂角大于第二子內錐面110′的圓錐頂角。在具體的實施過程中，第一子內錐面120′可以由第二內錐面頂部的一端拓展而成，第二內錐面剩余的部分作為第二子內錐面110′，此時，第二子內錐面110′相當于改進前的第二內錐面的一部分。

第一內錐面包括自頂部向底部依次分布的第三子內錐面140′和第四子內錐面130′，同樣，第三子內錐面140′的圓錐頂角大于第四子內錐面130′的圓錐頂角。同理，在具體的實施過程中，第三子內錐面140′可以由第一內錐面頂部的一端拓展而成，第一內錐面剩余的部分作為第四子內錐面130′，此時，第四子內錐面130′相當于改進前的第一內錐面的一部分。

本發(fā)明實施例中，外錐面包括第一子外錐面210′和第二子外錐面220′。第一子外錐面210′與第二子外錐面220′自外環(huán)100‵的頂部向底部方向依次分布。第二子外錐面220′的圓錐頂角大于第一子外錐面210′的圓錐頂角。同理，在具體的實施過程中，第二子外錐面220′可以由外錐面的底部的一端拓展而成，外錐面的剩余的部分作為第一子外錐面210′，此時，第一子外錐面210′相當于改進前的外錐面的一部分。

請參考圖6，經過檢測，相比于改進前，本發(fā)明實施例提供的風電鎖緊盤在傳遞扭矩相當?shù)那疤嵯?，長錐貼合面與短錐貼合面的應力均減小，風電鎖緊盤的錐面處的應力減小，能避免風電鎖緊盤多次拆裝所導致的錐面劃傷現(xiàn)象，進而能延長風電鎖緊盤的使用壽命。可見，本發(fā)明實施例公開的風電鎖緊盤能解決目前的風電鎖緊盤的錐面應力較大的問題。

本發(fā)明實施例所公開的風電鎖緊盤中，第一子內錐面120′的圓錐頂角與第三子內錐面140′的圓錐頂角相等。第二子內錐面110′的圓錐頂角與第四子內錐面130′的圓錐頂角相等。

請繼續(xù)參考圖2，一種具體的實施方式中：第一子內錐面120′的圓錐頂角與第二子內錐面110′的圓錐頂角滿足以下關系：

B1-B0＝0.1°；

其中，B1為第一子內錐面120′的圓錐頂角/2，也就是第一子內錐面120′的圓錐頂角的一半；B0為所述第二子內錐面110′的圓錐頂角/2，也就是第二子內錐面110′的圓錐頂角的一半。

請繼續(xù)參考圖4，一種具體的實施方式中：第一子外錐面210′的圓錐頂角與第二子外錐面220′的圓錐頂角滿足一下關系：

A1-A0＝0.1°；

其中，A1為第二子外錐面220′的圓錐頂角/2，也就是第二子外錐面220′的圓錐頂角的一半；A0為第一子外錐面210′的圓錐頂角/2，也就是第一子外錐面210′的圓錐頂角的一半。

經過檢測及錐面的應力分布圖觀察得出，上述實施例中，第一子內錐面120′的圓錐頂角與第二子內錐面110′的圓錐頂角之間的關系，第三子內錐面140′的圓錐頂角與第四子內錐面130′的圓錐頂角之間的關系，以及第一子外錐面210′的圓錐頂角與第二子外錐面220′的圓錐頂角之間的關系能使得外環(huán)100‵與內環(huán)200‵之間的錐面應力分布較小，也較為均勻，能緩解應力集中對零部件的損壞。

基于本發(fā)明實施例公開的風電鎖緊盤，本發(fā)明實施例還公開一種風電設備。所公開的風電設備包括上文實施例中任意一項所述的風電鎖緊盤。

在實施本發(fā)明創(chuàng)造的過程中，如何確定第一子內錐面120′和第二子內錐面110′、第三子內錐面140′和第四子內錐面130′以及第一子外錐面210′和第二子外錐面220′之間的分界線至關重要。通常，生產廠家會根據(jù)風電鎖緊盤的使用效果，找出磨損最嚴重的部位，并將這些部位作為上述三個分界線。

本發(fā)明實施例公開一種用于減小風電鎖緊盤應力的方法，該風電鎖緊盤包括內環(huán)200′和與內環(huán)200′通過螺栓相連的外環(huán)100′。其中，內環(huán)200′具有二階臺階狀內壁，二階臺階狀內壁包括第一內錐面和第二內錐面，外環(huán)100′的外側壁的表面為外錐面，第二內錐面與外錐面相貼合。上述減少風電鎖緊盤應力的方法包括如下步驟：

步驟a、采用三維建模方式對所述風電鎖緊盤實施有限元分析，建立有限元分析模型，如圖7所示。

步驟b、根據(jù)所述有限元分析模型確定應力峰值點。

根據(jù)有限元分析模型計算每個點的應力，根據(jù)應力大小確定應力最大的應力峰值點，根據(jù)應力峰值點確定相應的具體位置。

步驟c、以所述應力峰值點為界，確定第一分界線、第二分界線和第三分界線。

步驟d、依據(jù)所述第一分界線，將第一內錐面分成自頂部向底部依次分布的第一子內錐面120‵和第二子內錐面110‵，第一子內錐面120‵的圓錐頂角大于第二子內錐面110‵的圓錐頂角，同時確定第一子內錐面120‵的長度為H2。

步驟e、依據(jù)所述第二分界線，將第二內錐面分成自頂部向底部依次分布的第三子內錐面140‵和第四子內錐面130‵，第三子內錐面140‵的圓錐頂角大于第四子內錐面130‵的圓錐頂角，同時確定第三子內錐面140‵的長度為H1。

步驟f、依據(jù)所述第三分界線，將外錐面分成自頂端向底端依次分布的第一子外錐面210‵和第二子外錐面220‵，第二子外錐面220‵的圓錐頂角大于第一子外錐面210‵的圓錐頂角，同時確定第二子外錐面220‵的長度為h1。

需要說明的是，本發(fā)明實施例中H2、H1和h1與整個風電鎖緊盤的尺寸相關，風電鎖緊盤的規(guī)則不同，上述數(shù)值H2、H1和h1也不相同，因此，本申請不對上述數(shù)值作具體限制。

需要說明的是，本文中頂端和底端指的是風電鎖緊盤布置螺栓的一端為頂端，另一端為底端。

本文中，各個優(yōu)選方案僅僅重點描述的是與其它方案的不同，各個優(yōu)選方案只要不沖突，都可以任意組合，組合后所形成的實施例也在本說明書所公開的范疇之內，考慮到文本簡潔，本文就不再對組合所形成的實施例進行單獨描述。

以上所述僅是本發(fā)明的具體實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現(xiàn)本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。