本發(fā)明涉及一種疊層彈簧，用于風(fēng)機(jī)齒輪箱與主機(jī)架的連接，起減振支承作用，屬于減隔振技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明還涉及一種疊層彈簧的設(shè)計(jì)方法 。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電是世界各國(guó)重點(diǎn)開發(fā)的能源之一。風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)損壞和報(bào)廢。為減少風(fēng)機(jī)齒輪箱傳到到機(jī)架和塔架上的噪音，在齒輪箱和機(jī)架之間設(shè)置彈性隔振組件。齒輪箱隔振元件通常采用疊層簧結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)有的疊層簧存在以下缺點(diǎn)：

1、現(xiàn)有的疊層簧通常為多層隔板多層橡膠粘合的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其隔板為寬度一致的圓板或方板，當(dāng)齒輪箱疊層簧在承受垂向載荷時(shí)，各層隔板的內(nèi)端為應(yīng)力集中點(diǎn)，隔板的應(yīng)力集中點(diǎn)對(duì)齊，應(yīng)力大的隔板在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致疊層簧失效。

2、如圖1中A圖所示，現(xiàn)有技術(shù)中為了防止相鄰隔板端部間的橡膠鼓出，大多采用將相鄰隔板端部間的橡膠型面設(shè)計(jì)成U字型型面，在疊層彈簧壓縮時(shí)，如圖1中的B圖所示，U字型的橡膠型面，容易產(chǎn)生褶皺，運(yùn)行一段時(shí)間后，打褶的部位易出現(xiàn)疲勞裂紋，導(dǎo)致疊層彈簧失效。

3、現(xiàn)有疊層僅通過(guò)將相鄰隔板外端間的橡膠型面挖成向外開口的U字型型面，來(lái)增大橡膠的變形空間，當(dāng)疊層簧承載壓縮時(shí)，如圖1中的B圖所示U字型橡膠型面褶皺后形成向外鼓出的形狀，如變形空間有限，則褶皺形成的鼓出形狀極易從隔板外端鼓出，造成隔板外端對(duì)橡膠體的磨損，縮短疊層簧的使用壽命。

四點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，要求其設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)20年。上述缺陷使現(xiàn)有的疊層簧結(jié)構(gòu)在承載時(shí)，易出現(xiàn)疲勞破壞，很能滿足設(shè)計(jì)壽命要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供的疊層彈簧，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有疊層彈簧結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，克服現(xiàn)有疊層彈簧的缺陷，使疊層彈簧的使用壽命延長(zhǎng)，使用可靠性更高，本發(fā)明還提供一種疊層彈簧的設(shè)計(jì)方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：疊層彈簧，包括橡膠體和硫化在橡膠體中的隔板，多層的隔板均勻間隔分布，且各層隔板的外端沿垂向?qū)R，其特征在于相鄰的所述隔板的寬度不相等使相鄰隔板內(nèi)端在橡膠體中錯(cuò)開分布，且相鄰隔板的外端之間形成擴(kuò)口形狀，橡膠體位于相鄰隔板外端之間的橡膠型面為從內(nèi)向外的“人”字型型面，橡膠型面隨橡膠體的壓縮而從內(nèi)向外逐漸貼合。

優(yōu)選的，從底層隔板到頂層隔板的寬度依次增加使底層隔板的內(nèi)端到頂層隔板的內(nèi)端依次向內(nèi)伸進(jìn)，相鄰隔板的寬度相差不小于5毫米。

優(yōu)選的，隔層隔板的寬度相等且相鄰隔板的寬度不相等，奇數(shù)層隔板的寬度為偶數(shù)層隔板的寬度的1/2~2/3。

優(yōu)選的，所述的橡膠型面由靠近上層隔板的上型面和靠近下層隔板的下型面組成，所述的上型面和下型面隨橡膠體的壓縮從由向外逐漸貼合。

優(yōu)選的，所述的隔板外端的底部邊緣為倒角邊緣，在隔板外端的底面形成傾斜倒角面，使相鄰隔板的外端之間形成擴(kuò)口形狀。

優(yōu)選的，所述的傾斜倒角面的傾斜角度不大于10°，且寬度為隔板寬度的1/3~1/2。

優(yōu)選的，所述的上型面和下型面通過(guò)小圓弧面過(guò)渡，上型面為由內(nèi)向外逐漸靠近傾斜倒角面的斜面，下型面為向上凸起的上凸型面。

優(yōu)選的，所述的上型面與傾斜倒角面之間的橡膠厚度小于1毫米，且上型面的外邊緣與傾斜倒角面的外邊緣重合。

優(yōu)選的，所述的下型面由內(nèi)斜面和連接在內(nèi)斜面外的外弧面組成，所述的內(nèi)斜面與外弧面相切，并與上型面呈鏡像對(duì)稱分布，且內(nèi)斜面的寬度為下型面寬度的1/5~1/2。

以上所述的疊層彈簧的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)疊層彈簧的實(shí)際承載情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括：

（一）在滿足疊層彈簧垂向剛度需求的前提下，根據(jù)隔板的不發(fā)生斷裂時(shí)隔板內(nèi)端可承受應(yīng)力的上限值，設(shè)計(jì)相鄰隔板的寬度，使相鄰隔板的應(yīng)力集中點(diǎn)錯(cuò)開分布，承載過(guò)程中隔板內(nèi)端的應(yīng)力值小于隔板的不發(fā)生斷裂時(shí)隔板內(nèi)端可承受應(yīng)力的上限值；

（二）根據(jù)疊層彈簧中橡膠體的發(fā)生最大壓縮變形時(shí)所需的變形空間，設(shè)計(jì)相鄰隔板外端之間的擴(kuò)口形狀的尺寸，使橡膠體在發(fā)生最大壓縮變形時(shí)相鄰隔板間的橡膠體不從隔板的外端鼓出；

（三）根據(jù)橡膠體的壓縮變形過(guò)程，設(shè)計(jì)相鄰隔板外端之間的橡膠型面的深度和組成橡膠型面的各型面的形狀，使承載過(guò)程中橡膠型面從內(nèi)向外的逐漸貼合與橡膠體的逐漸壓縮同步。

本發(fā)明的有益效果是：

1、 本發(fā)明的疊層彈簧，將現(xiàn)有疊層彈簧中各層隔板寬度一致，改進(jìn)為相鄰隔板的寬度不相等，使相鄰隔板內(nèi)端在橡膠體中錯(cuò)開分布即相鄰隔板的應(yīng)力集中點(diǎn)錯(cuò)開分布，避開相鄰隔板在同一垂直面上產(chǎn)生應(yīng)力集中，減少隔板內(nèi)端的應(yīng)力，通過(guò)橡膠體將隔板內(nèi)端的應(yīng)力傳遞到整個(gè)隔板上，避免隔板內(nèi)端應(yīng)力過(guò)大造成隔板斷裂。

2、本發(fā)明的疊層彈簧，將相鄰隔板外端之間的橡膠型面設(shè)計(jì)為從內(nèi)向外的“人”字型型面，相對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)中相鄰隔板外端之間的“U”字型弄面，“人”字型的橡膠型面可隨橡膠體的壓縮而逐漸貼合，不會(huì)形成橡膠型面的褶皺，從而避免橡膠型面因褶皺產(chǎn)生疲勞裂紋，防止因疲勞裂紋導(dǎo)致疊層橡膠失效，疊層彈簧的使用可靠性更高。

3、 由于本發(fā)明的相鄰隔板外端間橡膠型面為”人”字型面，相對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)中的U字型型面其橡膠體的可變形空間可能更小，因此將現(xiàn)有疊層彈簧的相鄰隔板外端之間的平行開口形狀，改進(jìn)為相鄰隔板的外端之間形成擴(kuò)口形狀，增大橡膠體在相鄰隔板間的壓縮變形空間，可有效防止橡膠體從隔板的外端鼓出，從而避免隔板外端對(duì)橡膠體的磨損，延長(zhǎng)疊層彈簧的使用壽命。

、本發(fā)明的疊層彈簧的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)設(shè)計(jì)相鄰隔板的寬度，使相鄰隔板的應(yīng)力集中點(diǎn)錯(cuò)開分布，可有效避免隔板在承載過(guò)程中發(fā)生斷裂；設(shè)計(jì)相鄰隔板外端之間的橡膠型面的深度和組成橡膠型面的各型面的形狀，使橡膠型面的貼合與橡膠體的壓縮同步，避免橡膠型面褶皺產(chǎn)生疲勞裂紋，從而提高疊層彈簧的使用可靠性；設(shè)計(jì)相鄰隔板外端之間的擴(kuò)口形狀的尺寸，增大相鄰隔板間橡膠體的變形空間，可防止橡膠體在壓縮過(guò)程中從隔板外端鼓出造成磨損，可延長(zhǎng)疊層彈簧的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的疊層彈簧的示意圖；其中A圖為現(xiàn)有的疊層彈簧空載時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，B圖為現(xiàn)有的疊層彈簧壓縮產(chǎn)生褶皺時(shí)的示意圖。

圖2為具體實(shí)施方式中一種疊層彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為具體實(shí)施方式中另一種疊層彈簧的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為隔板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5 為具體實(shí)施方式中的疊層彈簧的局部放大圖。

圖6為圖4的局部放大圖。

圖7為本發(fā)明的疊層彈簧壓縮變型時(shí)橡膠型面逐漸貼合的變化示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖2至圖7對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做詳細(xì)說(shuō)明。

疊層彈簧，包括橡膠體1和硫化在橡膠體1中的隔板2，多層的隔板2均勻間隔分布，且各層隔板2的外端沿垂向?qū)R，相鄰的所述隔板2的寬度不相等使相鄰隔板2內(nèi)端在橡膠體1中錯(cuò)開分布，且相鄰隔板2的外端之間形成擴(kuò)口形狀，橡膠體1位于相鄰隔板2外端之間的橡膠型面11為從內(nèi)向外的“人”字型型面，橡膠型面11隨橡膠體1的壓縮而從內(nèi)向外逐漸貼合。

如圖2和圖3所示，疊層彈簧中的相鄰隔板2的寬度均不相等，由于隔板2的應(yīng)力集中點(diǎn)在隔板內(nèi)端，相鄰隔板2寬度不同，使得相鄰隔板2的內(nèi)端不在同一垂直面對(duì)齊，即相鄰隔板2的應(yīng)力集中點(diǎn)錯(cuò)開分布，當(dāng)疊層彈簧承載壓縮時(shí)，相鄰隔板2中寬度較長(zhǎng)的隔板2的應(yīng)力集中點(diǎn)分布在較寬度短的隔板2的應(yīng)力集中點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，而與寬度較長(zhǎng)隔板2的應(yīng)力集中點(diǎn)對(duì)齊的垂直面為橡膠體，通過(guò)橡膠體的變形使應(yīng)力由隔板內(nèi)端傳遞到隔整個(gè)隔板上，可減少隔板內(nèi)端的應(yīng)力集中，隔板內(nèi)端的應(yīng)力值更小，避免隔板內(nèi)端應(yīng)力過(guò)大造成斷裂；而相鄰隔板2中寬度較短的隔板2的內(nèi)端處于寬度較長(zhǎng)隔板2內(nèi)端的外側(cè)，內(nèi)端越住外側(cè)其所受應(yīng)力值越小，因此寬度較短的隔板內(nèi)端有較的避開了應(yīng)力集中，其所受應(yīng)力更小，可有效防止隔板2斷裂。再者，將相鄰隔板2外端之間的橡膠型面11設(shè)計(jì)為從內(nèi)向外的“人”字型型面，相對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)中相鄰隔板外端之間的“U”字型弄面，“人”字型的橡膠型面11可隨橡膠體1的壓縮而逐漸貼合，不會(huì)形成橡膠型面11的褶皺，從而避免橡膠型面因褶皺產(chǎn)生疲勞裂紋。第三，相鄰隔板2的外端之間形成擴(kuò)口形狀，增大橡膠體1在相鄰隔板間的壓縮變形空間，可有效防止橡膠體1從隔板2的外端鼓出，從而避免隔板外端對(duì)橡膠體的磨損。

具體的，如圖2所示的一種疊層彈簧，從底層隔板2到頂層隔板2的寬度依次增加使底層隔板2的內(nèi)端到頂層隔板2的內(nèi)端依次向內(nèi)伸進(jìn)，相鄰隔板2的寬度相差不小于5毫米，其中頂層隔板2內(nèi)端的應(yīng)力值最大，通過(guò)頂層隔板2到低層隔板2間的橡膠傳遞應(yīng)力，可大幅減少頂層隔板2內(nèi)端的集中應(yīng)力，而從第二層隔板2至底層隔板2其內(nèi)端依次外移，使第二層隔板2與底層隔板2的內(nèi)端應(yīng)力依次減小，可有效防止各層隔板2的斷裂，相鄰隔板2的寬度相差不小于5毫米，保證相鄰隔板2之間具有足夠的橡膠傳遞隔板2內(nèi)端的應(yīng)力，達(dá)到減小隔板2內(nèi)端應(yīng)力的目的。

如圖3所示的另一種疊層彈簧，隔層隔板2的寬度相等且相鄰隔板2的寬度不相等，奇數(shù)層隔板2的寬度為偶數(shù)層隔板2的寬度的1/2~2/3。相鄰隔板2的寬度不等，通過(guò)相鄰隔板2間的橡膠傳遞應(yīng)力，減少寬度較長(zhǎng)隔板2內(nèi)端的集中應(yīng)力，而且奇數(shù)層隔板2的寬度為偶數(shù)層隔板2寬度的1/2~2/3，保證相鄰隔板2之間具有足夠的橡膠傳遞隔板2的內(nèi)端的應(yīng)力，達(dá)到減小隔板2內(nèi)端應(yīng)力的目的。

具體的，所述的橡膠型面11由靠近上層隔板2的上型面11.1和靠近下層隔板2的下型面11.2組成，所述的上型面11.1和下型面11.2隨橡膠體1的壓縮從由向外逐漸貼合，如圖7所示，A圖為橡膠型面11未變形時(shí)的示意圖，B圖為疊層彈簧承載，橡膠型面11逐漸貼合的示意圖，上型面11.1和下型面11.2在疊層彈簧承載過(guò)程中逐漸貼合，橡膠型面在變形過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生褶皺。

所述的隔板2外端的底部邊緣為倒角邊緣，在隔板2外端的底面形成傾斜倒角面21，使相鄰隔板2的外端之間形成擴(kuò)口形狀。如圖4和圖5所示，橡膠型面11為由上型面11.1和下型面11.2組成的人字型弄面，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的U字型型面，人字型的橡膠型面的空間可能更小，為了增大相鄰隔板2之間的橡膠體的變形空間，防止橡膠體1從隔板2外端鼓出，在隔板2外端的底部邊緣倒角，形成傾斜倒角面21，從而在形成人字型的橡膠型面11防止橡膠型面褶皺的同時(shí)，也使橡膠體1在相鄰隔板2之間具有足夠的變形空間，可有效防止橡膠體鼓出，解決了疊層彈簧的橡膠體壓縮過(guò)程中鼓出磨損和褶皺開裂兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得到，在保證由于傾斜倒角面21產(chǎn)生的隔板2厚度變化不對(duì)疊層彈簧的垂向剛度造成影響的前提下，所述的傾斜倒角面21的傾斜角度β不大于10°，且寬度為隔板2寬度的1/3~1/2，即可充分滿足相鄰隔板2間的橡膠體的壓縮變形空間需求。

其中，所述的上型面11.1和下型面11.2通過(guò)小圓弧面過(guò)渡，上型面11.1為由內(nèi)向外逐漸靠近傾斜倒角面21的斜面，下型面11.2為向上凸起的上凸型面。上型面11.1為斜面，使橡膠體1在壓縮過(guò)程中上型面11.1與下型面11.2保持由內(nèi)向外逐漸貼合。

具體的，如圖5和6所示，所述的上型面11.1與傾斜倒角面21之間的橡膠厚度小于1毫米，且上型面11.1的外邊緣與傾斜倒角面21的外邊緣重合，橡膠體壓縮過(guò)程中，上型面11.1的剛度始終大于下型面11.2的剛度，即上型面11.1在壓縮時(shí)逐漸向下型面貼近。

所述的下型面11.2由內(nèi)斜面11.21和連接在內(nèi)斜面11.21外的外弧面11.22組成，所述的內(nèi)斜面11.21與外弧面11.22相切，并與上型面11.1呈鏡像對(duì)稱分布，且內(nèi)斜面11.21的寬度為下型面寬度的1/5~1/2。內(nèi)斜面11.21與上型面11.1鏡像對(duì)稱使橡膠體壓縮前期，橡膠型面11即貼合，有效防止橡膠型面11的內(nèi)端在變型初期產(chǎn)生褶皺，內(nèi)斜面11.21與外弧面11.22相切，內(nèi)斜面11.21與上型面11.1貼合后， 上型面11.1即與外弧面11.22接觸，再通過(guò)橡膠體1的逐漸壓縮，上型面11.1逐漸與外型面11.22壓合，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得到內(nèi)斜面11.21的寬度為下型面寬度的1/5~1/2可有較保證上型面11.1與下型面11.2的貼合與橡膠體1的壓縮同步。

以上所述的疊層彈簧的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、 將現(xiàn)有疊層彈簧中各層隔板寬度一致，改進(jìn)為相鄰隔板2的寬度不相等，使相鄰隔板2內(nèi)端在橡膠體1中錯(cuò)開分布即相鄰隔板的應(yīng)力集中點(diǎn)錯(cuò)開分布，避開相鄰隔板2在同一垂直面上產(chǎn)生應(yīng)力集中，減少隔板內(nèi)端的應(yīng)力，通過(guò)橡膠體將隔板內(nèi)端的應(yīng)力傳遞到整個(gè)隔板上，避免隔板內(nèi)端應(yīng)力過(guò)大造成隔板斷裂。

2、將相鄰隔板外端之間的橡膠型面11設(shè)計(jì)為從內(nèi)向外的“人”字型型面，相對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)中相鄰隔板外端之間的“U”字型弄面，“人”字型的橡膠型面11可隨橡膠體的壓縮而逐漸貼合，不會(huì)形成橡膠型面的褶皺，從而避免橡膠型面因褶皺產(chǎn)生疲勞裂紋，防止因疲勞裂紋導(dǎo)致疊層橡膠失效，疊層彈簧的使用可靠性更高。

3、 由于相鄰隔板外端間橡膠型面11為”人”字型面，相對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)中的U字型型面其橡膠體的可變形空間可能更小，因此將現(xiàn)有疊層彈簧的相鄰隔板2外端之間的平行開口形狀，改進(jìn)為相鄰隔板的外端之間形成擴(kuò)口形狀，增大橡膠體1在相鄰隔板2間的壓縮變形空間，可有效防止橡膠體從隔板的外端鼓出，從而避免隔板外端對(duì)橡膠體的磨損，延長(zhǎng)疊層彈簧的使用壽命。

本發(fā)明還保證以上所述的疊層彈簧的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)疊層彈簧的實(shí)際承載情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括：

（一）在滿足疊層彈簧垂向剛度需求的前提下，根據(jù)隔板2的不發(fā)生斷裂時(shí)隔板2內(nèi)端可承受應(yīng)力的上限值，設(shè)計(jì)相鄰隔板2的寬度，使相鄰隔板2的應(yīng)力集中點(diǎn)錯(cuò)開分布，承載過(guò)程中隔板2內(nèi)端的應(yīng)力值小于隔板2的不發(fā)生斷裂時(shí)隔板2內(nèi)端可承受應(yīng)力的上限值，即通過(guò)設(shè)計(jì)相鄰隔板2的寬度，減少隔板2內(nèi)端的應(yīng)力集中，有效防止隔板2斷裂；

（二）根據(jù)疊層彈簧中橡膠體1的發(fā)生最大壓縮變形時(shí)所需的變形空間，設(shè)計(jì)相鄰隔板2外端之間的擴(kuò)口形狀的尺寸，使橡膠體1在發(fā)生最大壓縮變形時(shí)相鄰隔板2間的橡膠體1不從隔板2的外端鼓出，即通過(guò)設(shè)計(jì)相鄰隔板2外端之間的擴(kuò)口形狀來(lái)增大橡膠體1在相鄰隔板2之間的變形空間，有效防止橡膠體1從隔板2外端鼓出造成磨損；

（三）根據(jù)橡膠體1的壓縮變形過(guò)程，設(shè)計(jì)相鄰隔板2外端之間的橡膠型面11的深度和組成橡膠型面11的各型面的形狀，使承載過(guò)程中橡膠型面11從內(nèi)向外的逐漸貼合與橡膠體1的逐漸壓縮同步，即通過(guò)設(shè)計(jì)橡膠型面11的深度和型面型狀，有效防止橡膠型面11在變形過(guò)程中發(fā)生褶皺，防止橡膠體1因褶皺而出現(xiàn)疲勞裂紋。

以上所述的疊層彈簧的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)設(shè)計(jì)相鄰隔板2的寬度，使相鄰隔板的應(yīng)力集中點(diǎn)錯(cuò)開分布，可有效避免隔板2在承載過(guò)程中發(fā)生斷裂；設(shè)計(jì)相鄰隔板2外端之間的橡膠型面的深度和組成橡膠型面的各型面的形狀，使橡膠型面11的貼合與橡膠體的壓縮同步，避免橡膠型面褶皺產(chǎn)生疲勞裂紋，從而提高疊層彈簧的使用可靠性；設(shè)計(jì)相鄰隔板2外端之間的擴(kuò)口形狀的尺寸，增大相鄰隔板間橡膠體的變形空間，可防止橡膠體1在壓縮過(guò)程中從隔板2外端鼓出造成磨損，可延長(zhǎng)疊層彈簧的使用壽命。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行完整描述，需要說(shuō)明的是所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。