CN113153922A - 一种风力发电机组用联轴器 - Google Patents

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崔新维
何家志
崔逸南
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Beijing Sanli Xinneng Science & Technology Co ltd
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Beijing Sanli Xinneng Science & Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组用联轴器，包括输入端半联轴器（与输入轴通过花键联接）、输出端半联轴器（由制动盘中间部分构成且与输出轴螺栓联接）以及联接两个半联轴器的若干个尼龙销和普通螺栓。花键联接可为输入轴在运行过程中的轴向、径向及角向位移提供动态补偿；输出端半联轴器的外延结构可用作制动盘；尼龙销和联接螺栓基于传动扭矩阈值进行设计与选型，输出轴负载扭矩超过阈值后，尼龙销及螺栓联接断裂失效，断开联轴器的联接，起到安全保护的作用。该联轴器结构简单、功能复合且成本较低，实现了正常扭矩传递、输入轴综合位移补偿、维护制动以及安全保护四项功能，同时便于安装和维护。

Description

一种风力发电机组用联轴器
技术领域
本发明专利涉及一种风力发电机组用联轴器，属于风力发电技术领域。
背景技术
风电是可再生能源领域中最具大规模开发价值和商业化发展前景的发电方式，可利用的风能在全球范围内分布广泛、储量巨大。
风力发电机的传动系是风电机组的核心部件，整机商在***集成时通常采用的方案是：主轴、齿轮箱和发电机由不同的零部件供应商独立设计与提供，在传动系高速轴设置联轴器，将齿轮箱的输出轴与中高速发电机的转轴联接。
联轴器的作用主要是：1）实现传动系高速轴或低速轴中转矩的有效传递；2）为齿轮箱的输出轴与发电机转轴之间在轴向、径向与角向的位移进行动态补偿；3）当风电机组的负载端（即发电机输出端，通常直接或通过变流器与电网联接）出现故障时，保证传动系机械零部件承受的转矩在设计范围之内，避免齿轮箱等关键零部件受到损伤，同时延迟风机因故障停机脱网的时间。
目前常见的联轴器采用两个半联轴器的方案，每个半联轴器利用胀紧套或花键联接与传动系中零部件的输出端或输入端联接，两个半联轴器之间添加摩擦片式力矩限制装置后使用螺栓联接，通过调节螺栓的预紧实现传递力矩与限制力矩的效果。专利CN205036515 U，CN 103375498 B，CN 208380755 U与CN 201284799 Y等都是基于上述方案开展应用的。这种方案存在三个缺点：1）每个零部件的输出端或输入端都要使用半联轴器，增加了传动系的成本；2）力矩限制阈值不能精确的设置，存在一定的误差，当叶轮输入载荷出现较大波动时，过于保守的设置可能影响正常发电时的力矩传递；3）摩擦式力矩限制的效果在发生打滑现象之后会打折扣，增加了风险。
发明内容
一种风力发电机组用联轴器包括输入端半联轴器，与输入轴通过花键联接；输出端半联轴器，由制动盘中间部分构成且与输出轴通过螺栓联接；尼龙销和螺栓，联接输入端半联轴器与输出端半联轴器。
输出轴是发电机转轴，其内径大于输入轴外径，将输入轴包围在内部。发电机内部或端盖上设置有至少一组轴承及轴承座支撑输入轴在输出轴内部旋转。输入轴与半联轴器，输出轴与制动盘中间部分，输入端半联轴器与输出端半联轴器的联接均位于发电机的尾部，发电机的后端盖拆卸后可以直接进行安装与维护工作。输入端半联轴器与输出端半联轴器的联接为刚性联接，输入轴与半联轴器的联接为输入轴在运行中出现的轴向、径向以及角向位移提供动态补偿。
输入端半联轴器与输出端半联轴器的螺栓联接，或者输出端半联轴器与输出轴的螺栓联接，或者制动盘的中间部分添加有绝缘材料, 形成输入轴与输出轴的电气绝缘。
尼龙销和螺栓根据传动扭矩阈值进行设计与选型，输出轴负载扭矩超过阈值后，尼龙销与螺栓断裂失效，输入端半联轴器与输出端半联轴器的联接断开。
本发明的有益效果是：本发明为风电机组的传动系提供了一种复合联轴器。该结构利用发电机的制动盘与花键联轴器的联接实现了正常扭矩传递、输出轴综合位移补偿、维护制动及安全保护四种功能。同时摒弃了传统的摩擦式力矩限制装置，通过尼龙销和螺栓自身的承载能力完成安全保护的效果。整体结构简单、功能复合、成本低并且便于安装与维护。
附图说明
图1为一种风力发电机组用联轴器示意图
附图说明：1-输入轴半联轴器，2-输出轴半联轴器，3-尼龙销，4-螺栓，5-输入轴，6-法兰面，7-制动盘，8-输出轴，9-发电机前端盖，10-轴承，11-轴承座，12-发电机后端盖。
值得注意的是上述附图是用于说明本发明的特征，并非旨在展示任何实际结构或反映各种部件的尺寸，相对比例等等细节信息。为了更清楚的展示本发明的原理，并且为了避免不必要的细节使本发明的原理变得模糊，各图中示例已经经过简化处理。这些图示对于相关领域的技术人员在理解本发明时不会带来不便，而实际的联轴器可以包括更多的部件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例的相关附图，对本发明实施例进行完整的描述。本专利描述的是一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，风力发电机组用联轴器包括输入轴半联轴器1、输出轴半联轴器2、尼龙销3和螺栓4。输入轴5可以是齿轮箱高速轴，与输入轴半联轴器1通过花键联接后形成输入轴5的法兰面6。制动盘7中间部分与输出轴8联接，方式可以是螺栓联接。在制动盘7的中间部分预留有多个螺栓孔，这些螺栓孔需要与输入端半联轴器1形成配合。尼龙销3起到了联接两个半联轴器与传递扭矩的功能，螺栓4实现了两个半联轴器的轴向固定。
输出轴8是发电机转轴，其内径大于输入轴5外径，将输入轴5包围在其内部。发电机前端盖9上设置有至少一组轴承10及轴承座11支撑输入轴5在输出轴8内部旋转。
输入轴5作为齿轮箱的高速轴一直延伸至发电机尾部。因此，输入轴5与输入轴半联轴器1，输出轴8与制动盘7中间部分，输入端半联轴器1与输出端半联轴器2的联接均位于发电机的尾部，发电机的后端盖12拆卸后可以直接进行安装与维护工作。两个半联轴器的联接为刚性联接，而输入轴5与输入半联轴器1的联接为刚性可移式联接，这种联接为输入轴5在运行中出现的轴向、径向以及角向位移提供了动态补偿。
输入端半联轴器1与输出端半联轴器2的螺栓联接，或者输出端半联轴器2与输出轴8的螺栓联接，或者制动盘7的中间部分添加有绝缘材料, 形成输入轴5与输出轴8的电气绝缘。
尼龙销3和螺栓4根据传动扭矩阈值进行设计与选型，输出轴8负载扭矩超过阈值后，尼龙销3与螺栓4断裂失效，输入端半联轴器1与输出端半联轴器2的联接断开。

Claims (7)

1.一种风力发电机组用联轴器，其特征是：联轴器包括输入端半联轴器，与输入轴通过花键联接；输出端半联轴器，由制动盘中间部分构成且与输出轴通过螺栓联接；尼龙销和螺栓，联接输入端半联轴器与输出端半联轴器。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用联轴器，其特征是：输出轴的内径大于输入轴外径，将输入轴包围在内部。
3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用联轴器，其特征是：输出轴是发电机转轴，发电机内部或端盖上设置有至少一组轴承及轴承座支撑输入轴在发电机转轴内部旋转。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用联轴器，其特征是：输入轴与输入端半联轴器，输出轴与制动盘的中间部分，输入端半联轴器与输出端半联轴器的联接均位于发电机的尾部，发电机的后端盖拆卸后可以直接进行安装与维护工作。
5.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用联轴器，其特征是：输入端半联轴器与输出端半联轴器的联接为刚性联接，输入轴与输入端半联轴器的联接为输入轴在运行中出现的轴向、径向以及角向位移提供动态补偿。
6.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用联轴器，其特征是：输入端半联轴器与输出端半联轴器的螺栓联接，或者输出端半联轴器与输出轴的螺栓联接，或者制动盘的中间部分添加有绝缘材料, 形成输入轴与输出轴的电气绝缘。
7.根据权利要求1所述的一种风力发电机组用联轴器，其特征是：尼龙销和螺栓根据传动扭矩阈值进行设计与选型，输出轴负载扭矩超过阈值后，尼龙销与螺栓断裂失效，输入端半联轴器与输出端半联轴器的联接断开。
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