CN112727679B - 基于摩擦制动机构的减速装置、风力发电机制动*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于摩擦制动机构的减速装置、风力发电机制动***。基于摩擦制动机构的减速装置，包括：支撑座、摩擦传动机构及摩擦制动机构，所述摩擦传动机构及所述摩擦制动机构分别设置在所述支撑座上，且所述摩擦制动机构与所述摩擦传动机构驱动连接。风力发电机制动***包括所述基于摩擦制动机构的减速装置。本发明公开的基于摩擦制动机构的减速装置、风力发电机制动***，当风力过大时自动进入制动状态，从而对风力发电机进行减速，避免风力发电机超负荷运行，从而延长风力发电机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电机技术领域，特别是涉及一种基于摩擦制动机构的减速装置、风力发电机制动***。
背景技术
风力发电是将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的过程。这个过程不需要燃料，也没有辐射，对空气和环境没有产生污染，因此，风能是一种清洁能源。
然而，输入至风力发电设备的风力并非人为设定的，而是取于风力发电设备所处的工作环境的自然风的大小，即驱动风力发电设备的风力大小并非可控的。目前，市面上的风力发电机容易存在因为风力过大而导致超负荷运行，并最终使风力发电设备过载而烧坏。
当然，也有风力发电设备在风力过大的情况下，启动保护功能，来保护风力发电设备，防止风力发电设备超负荷运行而烧坏。例如，公开号为CN104500337A的发明专利，在风力过大时，需要工作人员手动操作手柄，来启动保护机构实现保护功能。通过人工手动操作的保护机制，一方面需要实时监控风力大小，人力成本高；另一方面从工作人员获悉风力过大，到工作人员手动完成保护机构的保护操作需要一定的时间，在这个时间段内，风力发电设备处于超负荷状态。因此，风力发电设备不可避免地会存在超负荷状态，从而对风力发电设备的保护效果并不理想。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种基于摩擦制动机构的减速装置、风力发电机制动***，当风力过大时自动进入制动状态，从而对风力发电机进行减速，避免风力发电机超负荷运行，从而延长风力发电机的使用寿命。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种基于摩擦制动机构的减速装置，包括：支撑座、摩擦传动机构及摩擦制动机构，所述摩擦传动机构及所述摩擦制动机构分别设置在所述支撑座上，且所述摩擦制动机构与所述摩擦传动机构驱动连接。
在其中一个实施例中，所述摩擦传动机构包括：传动齿轮、随动连接件及第一连杆，所述传动齿轮转动设置在所述支撑座上，所述随动连接件与所述传动齿轮驱动连接；所述第一连杆的一端与所述随动连接件铰接；
所述摩擦制动机构包括：活动摩擦块、固定夹板、活动夹板、第二连杆、第三连杆及弹性连杆，所述固定夹板及所述活动夹板分别与所述支撑座连接，且所述固定夹板及所述活动夹板分别夹设于所述活动摩擦块的两侧；所述第二连杆的一端与所述活动摩擦块的一侧铰接，另一端与所述弹性连杆的一端铰接；所述第三连杆的一端与所述活动摩擦块的另一侧铰接，另一端与所述弹性连杆的另一端铰接；
所述第一连杆的另一端与所述弹性连杆的中部连接。
在其中一个实施例中，所述活动摩擦块的两侧分别设置固定连杆，所述第二连杆及所述第三连杆分别通过固定连杆与所述活动摩擦块连接。
在其中一个实施例中，所述固定夹板及所述活动夹板均开设有摩擦引导槽，所述固定连杆分别一一对应活动穿设于所述摩擦引导槽。
在其中一个实施例中，所述基于摩擦制动机构的减速装置还包括摩擦调节机构，所述摩擦调节机构包括支撑板及调节螺杆，所述调节螺杆与所述支撑板转动连接，且所述调节螺杆与所述活动夹板驱动连接。
在其中一个实施例中，所述第一连杆的另一端设置有套环，所述套环活动套接于所述弹性连杆的中部。
本发明还公开一种风力发电机制动***，包括所述基于摩擦制动机构的减速装置；所述风力发电机制动***还包括风力感应驱动装置，所述基于摩擦制动机构的减速装置与所述风力感应驱动装置驱动连接。
本发明公开的基于摩擦制动机构的减速装置、风力发电机制动***，当风力过大时自动进入制动状态，从而对风力发电机进行减速，避免风力发电机超负荷运行，从而延长风力发电机的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的基于摩擦制动机构的减速装置的结构示意图(一)；
图2为本发明的基于摩擦制动机构的减速装置的结构示意图(二)；
图3为图2所示的基于摩擦制动机构的减速装置的局部剖视图；
图4为图3所示的基于摩擦制动机构的减速装置的部分结构示意图；
图5为本发明的风力发电机制动***的结构示意图；
图6为图5所示的风力发电机制动***的部分结构示意图；
图7为图5所示的风力感应组件与制动解锁组件的配合示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明公开一种基于摩擦制动机构的减速装置10，包括：支撑座100、摩擦传动机构200及摩擦制动机构300，摩擦传动机构200及摩擦制动机构300分别设置在支撑座100上，且摩擦制动机构300与摩擦传动机构200驱动连接。
如图2所示，具体的，摩擦传动机构200包括：传动齿轮210、随动连接件220及第一连杆230，传动齿轮210转动设置在支撑座100上，随动连接件220与传动齿轮210驱动连接；第一连杆230的一端与随动连接件220铰接。
如图2所示，具体的，摩擦制动机构300包括：活动摩擦块310、固定夹板320、活动夹板330、第二连杆340、第三连杆350及弹性连杆360，固定夹板320及活动夹板310分别与支撑座100连接，且固定夹板320及活动夹板310分别夹设于活动摩擦块310的两侧。第二连杆340的一端与活动摩擦块310的一侧铰接，另一端与弹性连杆360的一端铰接；第三连杆350的一端与活动摩擦块310的另一侧铰接，另一端与弹性连杆360的另一端铰接。第一连杆230的另一端与弹性连杆360的中部连接。
如图2所示，具体的，活动摩擦块310的两侧分别设置固定连杆370，第二连杆340及第三连杆350分别通过固定连杆370与活动摩擦块310连接。
如图2所示，具体的，固定夹板320及活动夹板310均开设有摩擦引导槽380，固定连杆370分别一一对应活动穿设于摩擦引导槽380。
如图3及图4所示，具体的，基于摩擦制动机构的减速装置10还包括摩擦调节机构400，摩擦调节机构400包括支撑板410及调节螺杆420，调节螺杆420与支撑板410转动连接，且调节螺杆420与活动夹板310驱动连接。
如图2所示，具体的，第一连杆的另一端设置有套环231，套环231活动套接于弹性连杆360的中部。
下面对基于摩擦制动机构的减速装置10的工作原理进行说明(请一并参阅图1至图4)：
传动齿轮200转动时带动随动连接件220一同转动，随动连接件220转动的过程中带动第一连杆230做圆周运动；第一连杆230做圆周运动时通过弹性连杆360、第二连杆340及第三连杆350间接带动活动摩擦块310沿固定夹板320和活动夹板330在竖直方向上往复运动；活动摩擦块310在竖直方向上往复运动的过程中，不断与固定夹板320和活动夹板330形成滑动摩擦，从而持续消耗能量，进而实现对传动齿轮210的减速；
需要说明的是，第一连杆230做圆周运动在水平方向和竖直方向均实现移动；在本发明中，通过固定夹板320及活动夹板330的平行设置，一方面使固定夹板320及活动夹板330对活动摩擦块310形成竖直方向的引导及限位作用；另一方面对活动摩擦块310形成滑动摩擦；而且，在本发明中，通过弹性连杆360与第二连杆340及第三连杆350的铰接，第二连杆340及第三连杆350与固定连杆370的铰接，共同配合实现活动摩擦块310仅在竖直方向实现往复运动；即，将传动齿轮210的旋转运动转化为活动摩擦块310的竖直方向的往复直线运动；
还需要说明的是，第一连杆230从下往上转动时拉动弹性连杆360上移；在此过程中，弹性连杆360发生弹性形变，且第二连杆340及第三连杆350分别相对于弹性连杆360及固定连杆370发生旋转；通过弹性连杆360的弹性形变，第二连杆340及第三连杆350的旋转抵消第一连杆230转动时发生的水平位移；同理地，第一连杆230从上往下转动时下压弹性连杆360；在此过程中，弹性连杆360发生弹性形变，且第二连杆340及第三连杆350分别相对于弹性连杆360及固定连杆370发生旋转；通过弹性连杆360的弹性形变，第二连杆340及第三连杆350的旋转抵消第一连杆230转动时发生的水平位移；从而确保活动摩擦块310仅受到的水平方向的作用力保持稳定，进而达到稳定的减速效果；
还需要说明的是，固定夹板320及活动夹板330对活动摩擦块310的夹持力足够大，以至于活动摩擦块310在竖直方向往复运动过程中，不管活动摩擦块310向靠近随动连接件220的方向向上运动或向远离随动连接件220的方向向下运动，随动连接件220均需要克服活动摩擦块310与固定夹板320及活动夹板330之间的滑动摩擦力(活动摩擦块310的重力在此可以忽略不计)，这样就确保基于摩擦制动机构的减速装置10的摩擦力保持持续且稳定，从而确保基于摩擦制动机构的减速装置10对风力发电机制动***20的减速保持持续且稳定；
还需要说明的是，对于不同的风力发电机，其负荷能力也不相同，故不同的风力发电机对减速装置的减速能力要求也不相同；
为了本发明的基于摩擦制动机构的减速装置10能适用于不同的风力发电机，基于摩擦制动机构的减速装置10还设置有摩擦调节机构400；当需要提高基于摩擦制动机构的减速装置10的减速能力时，旋转调节螺杆420，使调节螺杆420带动活动夹板310向靠近固定夹板320的方向平移，从而使固定夹板320及活动夹板310对活动摩擦块310的夹持更加紧密，进而使得活动摩擦块310与固定夹板320及活动夹板310的滑动摩擦力更大，进而对风力发电机的减速效果更加明显。
如图5所示，本发明还公开一种风力发电机制动***20，包括基于摩擦制动机构的减速装置10及风力感应驱动装置30，基于摩擦制动机构的减速装置10与风力感应驱动装置30驱动连接。
如图5所示，具体的，风力感应驱动装置30包括：风力感应组件40、制动解锁组件50及风力制动组件60，风力感应组件40与制动解锁组件50连接，制动解锁组件50与风力制动组件60接触或分离，基于摩擦制动机构的减速装置10与风力制动组件60驱动连接。
如图5所示，具体的，风力感应组件40包括：风帆(图未示)、自由连杆401、引导基座402、自由滑块403及传动复位弹簧404；风帆通过自由连杆401与自由滑块403连接；自由滑块403滑动设置在引导基座402上；传动复位弹簧404的一端与自由滑块403连接，另一端与引导基座402连接。
如图5及图7所示，具体的，制动解锁组件50包括支撑连杆501及V型传动件502，V型传动件502转动套设在支撑连杆501上；V型传动件502具有位移感应端503，自由滑块403开设有阶梯式引导槽405，位移感应端503滑动卡接于阶梯式引导槽405。作为优选的实施方式，位移感应端503设置有球头504，球头504滑动卡接在阶梯式引导槽405中。这样就使得位移感应端503顺畅地与阶梯式引导槽405配合。此外，球头504滑动卡接在阶梯式引导槽405中，一方面对球头504实现了限位作用，防止球头504从阶梯式引导槽405脱离；另一方面通过控制位移感应端503来间接控制V型传动件502的状态，从而实现V型传动件502与制动解锁件603的锁扣或分离，由此控制风力发电机制动***20是否进入制动状态。
如图5及图6所示，具体的，风力制动组件60包括：制动棘轮601、制动齿轮602、制动解锁件603及制动连杆604，制动棘轮601与制动连杆604驱动连接，制动齿轮602活动套接在制动连杆604上，且制动齿轮602与传动齿轮210啮合；制动解锁件603转动设置在制动齿轮602上，V型传动件502还具有制动锁扣端505，制动解锁件603与制动锁扣端505锁扣或与制动棘轮601锁扣。
如图5所示，具体的，风力制动组件60还包括限位弹片605，限位弹片605设置在制动齿轮602上且抵持于制动解锁件603，以使得制动解锁件603具有与制动棘轮601锁扣的趋势。需要说明的是，限位弹片605抵持于制动解锁件603，以使得制动解锁件603具有与制动棘轮601锁扣的趋势；即限位弹片605为制动解锁件603提供的抵持力，克服了制动解锁件603自身的重力，确保制动解锁件603稳定地与制动棘轮601锁扣在一起，防止脱钩；从而确保风力发电机制动***20的稳定性，为风力发电机提供可靠的制动保护。
如图5所示，具体的，制动解锁件603具有锁扣配合端606及联动锁扣端607，锁扣配合端606与制动锁扣端505锁扣或分离；联动锁扣端607与制动棘轮601锁扣或分离。
如图5所示，具体的，联动锁扣端607具有勾子608，勾子608与制动棘轮601的棘槽609锁扣或分离。通过勾子608与棘槽609的结构配合，一方面确保联动锁扣端607与制动棘轮601容易锁扣上；另一方面确保联动锁扣端607与制动棘轮601分离也容易；由此确保风力发电机制动***20的可靠性和稳定性。
如图7所示，具体的，引导基座402开设有线性引导槽406，自由滑块403沿线性引导槽406滑动设置。
本发明的风力发电机制动***20应用于风力发电机时，制动连杆604与风力发电机的传动轴连接。要特别说明的是，风叶与风力发电机之间通过制动连杆604连接，即风叶通过制动连杆604带动风力发电机的传动轴转动，从而实现风力发电机的发电。
本发明公开的风力发电机制动***20应用于风力发电机技术领域；在风力发电机周围的风力超过预先设定的超负荷极限值时，对风力发电机进行制动，防止风力发电机超负荷运行而缩短使用寿命或烧坏。
下面对风力发电机制动***20的工作原理进行说明(请一并参阅图5、图6及图7)：
首先针对风力发电机的负荷能力设定超负荷极限值，当风力未超过超负荷极限值时，风力发电机制动***20处于非制动状态，风力发电机正常运行发电；当风力超过超负荷极限值时，风力发电机制动***20进入制动状态，制动***20对风力发电机的传动轴进行减速；防止传动轴转速过快而烧坏发电机；
当风力未超过预设的超负荷极限值时，风力发电机制动***20处于非制动状态；此时，V型传动件502的制动锁扣端505勾住制动解锁件603的锁扣配合端606，从而使得制动解锁件603的联动锁扣端607与制动棘轮601的棘槽609分离；这样就使得制动棘轮601与制动齿轮602之间不存在联动，即制动棘轮601跟随制动连杆604转动时，制动齿轮602保持静止；
随着风力的增大，风帆向靠近传动复位弹簧404的方向移动时，风帆通过自由连杆401带动自由滑块403向靠近传动复位弹簧404的方向移动，并不断压缩传动复位弹簧404，且阶梯式引导槽405也不断移动，使得球头504在阶梯式引导槽405的位置也不断改变；当然，在此过程中，V型传动件502的制动锁扣端505依然保持勾住制动解锁件603的锁扣配合端606，使得制动解锁件603的联动锁扣端607与制动棘轮601的棘槽609保持分离；
当风力增大至超过超负荷极限值时，风力发电机制动***20从非制动状态进入制动状态；具体过程为：随着风力的增大，风帆在风力作用下通过自由连杆401进一步带动自由滑块403向靠近传动复位弹簧404的方向移动；在此过程中，传动复位弹簧404进一步被压缩，且阶梯式引导槽405远离传动复位弹簧404的一端进一步向靠近球头504的方向移动，并最终使得球头504抵持于阶梯式引导槽405远离传动复位弹簧404的一端处；需要特别说明的是，在此过程中，V型传动件502沿支撑连杆501转动一角度，并使得V型传动件502的制动锁扣端505与制动解锁件603的锁扣配合端606分离；
制动锁扣端505与锁扣配合端606分离后，制动解锁件603在限位弹片605的弹性作用力下，其联动锁扣端607向制动棘轮601靠近并最终与制动棘轮601的棘槽609锁扣一起；制动解锁件603与制动棘轮601锁扣一起后，使得制动齿轮602与制动棘轮601之间形成联动；这样就使得制动棘轮601跟随制动连杆604转动时带动制动齿轮602一同转动；制动齿轮602转动时带动传动齿轮210转动，从而驱动基于摩擦制动机构的减速装置10运行，进而实现对传动轴进行减速；防止风力过大导致传动轴转速过快而使得风力发电机超负荷运转；
本发明的风力发电机制动***20，在风力过大时对风力发电机的传动轴进行减速；避免风力过大导致传动轴转速过快而使得风力发电机超负荷运转；而且，本发明的风力发电机制动***20能实时感应风力的大小，并在风力超过预设的超负荷极限值时，瞬间进入制动状态进行减速处理，实现自动制动的同时制动迅速及时；
当风力减小至低于预设的超负荷极限值时，风力发电机制动***20恢复至非制动状态并不再对风力发电机进行制动；具体过程为：当风力减小时，风帆所受的风力减小；此时，自由滑块403在传动复位弹簧404的弹性力作用下向远离传动复位弹簧404的方向复位；此时，阶梯式引导槽405靠近传动复位弹簧404的一端到达位移感应端503的球头504处并与球头504配合；此时，V型传动件502转动复位，并使得V型传动件502的制动锁扣端505再次勾住制动解锁件603的锁扣配合端606，从而使得制动解锁件603的联动锁扣端607与制动棘轮601的棘槽609分离；
本发明的风力发电机制动***20，在风力从超过预设的超负荷极限值减小至低于预设的超负荷极限值时，能瞬间从制动状态切换至非制动状态，使风力发电机保持实时、稳定、持续的发电；
且，本发明的风力发电机制动***20，在风速反复在预设的超负荷极限值附近拨动时，能实时跟随风力的大小在制动状态和非制动状态之间反复切换；从而对风力发电机进行实时的、可靠的保护。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种基于摩擦制动机构的减速装置，包括：支撑座、摩擦传动机构及摩擦制动机构，所述摩擦传动机构及所述摩擦制动机构分别设置在所述支撑座上，且所述摩擦制动机构与所述摩擦传动机构驱动连接；
其特征在于，所述摩擦传动机构包括：传动齿轮、随动连接件及第一连杆，所述传动齿轮转动设置在所述支撑座上，所述随动连接件与所述传动齿轮驱动连接；所述第一连杆的一端与所述随动连接件铰接；
所述摩擦制动机构包括：活动摩擦块、固定夹板、活动夹板、第二连杆、第三连杆及弹性连杆，所述固定夹板及所述活动夹板分别与所述支撑座连接，且所述固定夹板及所述活动夹板分别夹设于所述活动摩擦块的两侧；所述第二连杆的一端与所述活动摩擦块的一侧铰接，另一端与所述弹性连杆的一端铰接；所述第三连杆的一端与所述活动摩擦块的另一侧铰接，另一端与所述弹性连杆的另一端铰接；
所述第一连杆的另一端与所述弹性连杆的中部连接。
2.根据权利要求1所述的基于摩擦制动机构的减速装置，其特征在于，所述活动摩擦块的两侧分别设置固定连杆，所述第二连杆及所述第三连杆分别通过固定连杆与所述活动摩擦块连接。
3.根据权利要求2所述的基于摩擦制动机构的减速装置，其特征在于，所述固定夹板及所述活动夹板均开设有摩擦引导槽，所述固定连杆分别一一对应活动穿设于所述摩擦引导槽。
4.根据权利要求2所述的基于摩擦制动机构的减速装置，其特征在于，还包括摩擦调节机构，所述摩擦调节机构包括支撑板及调节螺杆，所述调节螺杆与所述支撑板转动连接，且所述调节螺杆与所述活动夹板驱动连接。
5.根据权利要求1所述的基于摩擦制动机构的减速装置，其特征在于，所述第一连杆的另一端设置有套环，所述套环活动套接于所述弹性连杆的中部。
6.一种风力发电机制动***，其特征在于，包括权利要求1至5中任意一项所述的基于摩擦制动机构的减速装置；
所述风力发电机制动***还包括风力感应驱动装置，所述基于摩擦制动机构的减速装置与所述风力感应驱动装置驱动连接。
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