CN115095608B - 一种用于风电联轴器的复合金属膜片组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于风电联轴器的复合金属膜片组件，包括：多个依次首尾连接的复合金属膜片单元，各所述复合金属膜片单元包括多层金属膜片和成型于所述金属膜片的中部位置的弹性体，多层所述金属膜片通过所述弹性体复合为一体，且在所述复合金属膜片单元的两端位置处分别设有安装孔；用于适配安装到所述安装孔内的铆接单元，各所述复合金属膜片单元通过所述铆接单元连接为一体；以及连接件单元，所述连接件单元用于穿过所述安装孔以将所述复合金属膜片组件安装到风电联轴器的对应法兰盘上。

Description

一种用于风电联轴器的复合金属膜片组件

技术领域

本发明属于风电联轴器技术领域，具体涉及一种用于风电联轴器的复合金属膜片组件。

背景技术

风电行业使用的高速轴联轴器，通常采用金属膜片式联轴器，其采用的扰性补偿元件为金属膜片组。金属膜片组由多层薄金属膜片叠加组合，在传递扭矩的同时，通过自身的变形实现联轴器各向偏置补偿功能。金属膜片在传递扭矩的过程中，一半的金属膜片组承受拉力、一半的金属膜片组承受压力。

金属膜片在受压时，存在压杆失稳的倾向性，金属膜片层与层之间存在翘曲的潜在风险，这使得金属膜片抗失稳的能力较低。在使用时，机组瞬间出现的极大过载载荷，对金属膜片存在寿命影响，然而，现有常规金属膜片无法进行识别，除非发生金属膜片断裂，产生质量事故，否则无法确认金属膜片是否承受了非预期的载荷。部分风电整机厂基于电机轴承承载能力的考虑，要求高速轴联轴器具有较低轴向刚度，以提高电机轴承的使用寿命，这导致金属膜片的尺寸受到限制，无法直接通过增加金属膜片的数量提高承载能力。

金属膜片联轴器在运行过程中，两侧的轴系如存在不对中的情况，膜片间接触位置会存在微动摩擦，目前常采用涂抹二硫化钼等固体润滑剂或对膜片的表面作减摩处理。而在高速运行情况下，摩擦的位置会累积大量的热量，从而导致金属膜片的疲劳性能急剧降低。此外，金属膜片与配合零部件的制造精度高，金属膜片的配合间隙过小，导致安装拆卸困难，在安装拆卸相关零部件时，容易出现卡死的现象，不利于整体的安装拆换。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于风电联轴器的复合金属膜片组件，该复合金属膜片组件能够显著提高金属膜片抗失稳的能力，能够减少在高速运行中的膜片与膜片之间的微动摩擦，并且提高了金属膜片的安装便捷性。

为此，根据本发明提供了一种用于风电联轴器的复合金属膜片组件，包括：多个依次首尾连接的复合金属膜片单元，各所述复合金属膜片单元包括多层金属膜片和成型于所述金属膜片的中部位置的弹性体，多层所述金属膜片通过所述弹性体复合为一体，且在所述复合金属膜片单元的两端位置处分别设有安装孔；用于适配安装到所述安装孔内的铆接单元，各所述复合金属膜片单元通过所述铆接单元连接为一体；以及连接件单元，所述连接件单元用于穿过所述安装孔以将所述复合金属膜片组件安装到风电联轴器的对应法兰盘上。

在一个实施例中，在所述金属膜片的中部位置设有通孔，所述弹性体成型于所述通孔内和处于最外侧的所述金属膜片的外表面。

在一个实施例中，所述弹性体与各所述金属膜片的表面之间的粘结宽度不小于所述金属膜片的宽度。

在一个实施例中，在所述安装孔的周围区域且处于相邻层的所述金属膜片之间分别设有隔片。

在一个实施例中，所述隔片的厚度为0.1-0.5mm范围内。

在一个实施例中，在相邻层所述金属膜片之间形成有间隙。

在一个实施例中，所述复合金属膜片单元的数量至少为4个，且为偶数个。

在一个实施例中，所述铆接单元包括第一垫块和第二垫块，所述第一垫块包括垫块本体和形成于所述垫块本体的一个端面上的圆柱销，且所述第一垫块的中部设有贯穿所述垫块本体和所述圆柱销的第一通孔，所述第二垫块设有第二通孔，

所述第一垫块能够通过所述圆柱销穿过所述安装孔和所述第二通孔，并进行翻边压铆，从而使相邻的所述复合金属膜片单元形成连接。

在一个实施例中，所述翻边压铆形成的角度θ处于15-30°范围内。

在一个实施例中，所述连接件单元包括抗剪销、端盖，以及组装螺栓，所述抗剪销的尾部形成有限位台阶，且所述抗剪销设有螺纹通孔，

所述抗剪销从法兰盘的一侧穿过并延伸至所述安装孔，所述组装螺栓穿过所述端盖中心的贯穿孔并与所述螺纹通孔适配，从而将所述复合金属膜片组件安装到法兰盘上。

与现有技术相比，本申请的优点之处在于：

根据本发明的用于风电联轴器的复合金属膜片组件通过弹性体复合多层金属膜片，能够在承受大载荷时避免金属膜片中部区域产生翘曲现象，显著提高了金属膜片的抗失稳的能力。通过调节弹性体与金属膜片之间的粘结面积，在复合金属膜片组件出现大变形的时候，使得弹性体和金属膜片发生开胶，从而能够识别出需要更换的金属膜片。在相邻层金属膜片之间形成有间隙，风电联轴器在联接的两端存在不对中情况，且高速运行过程中，能够避免金属膜片层与层之间的微动摩擦现象。此外，多个复合金属膜片单元形成的整体结构安装拆卸方便，不会存在由于安装时没有对准位置导致的卡死现象，这极大地提高了金属膜片的安装便利性。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1示意性地显示了根据本发明的用于风电联轴器的复合金属膜片组件安装到风电联轴器的对应法兰盘上的结构。

图2示意性地显示了多个复合金属膜片单元的连接结构。

图3是图2所示复合金属膜片组件中的复合金属膜片单元的剖视图。

图4是图3中A区域的放大图。

图5是图1所示复合金属膜片组件中的铆接单元的安装原理图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。需要说明的是，这些介绍仅为出于说明本发明的原理而提供，并不因此而限制了本发明的范围。

图1示意性地显示了根据本发明的用于风电联轴器的复合金属膜片组件100安装到风电联轴器的对应法兰盘200上的结构。如图1所示，复合金属膜片组件100包括多个依次首尾连接的复合金属膜片单元1、铆接单元2，以及连接件单元3。各复合金属膜片单元1包括多层金属膜片11和成型于所述金属膜片的中部位置的弹性体12(见图3)，在复合金属膜片单元1的两端位置处分别设有安装孔13。铆接单元2用于适配安装到安装孔13内，以连接相邻的两个复合金属膜片单元1。连接件单元3用于穿过安装孔13，以将所复合金属膜片组件100安装到风电联轴器的对应法兰盘200上。

根据本发明，如图2所示，复合金属膜片单元1构造成条形板状，复合金属膜片单元1的两端构造为圆弧形，并且复合金属膜片单元1的宽度构造成从中部向两端递增。由此，复合金属膜片单元1形成为类似于“8”字形结构。复合金属膜片单元1的这种结构有利于提高复合金属膜片组件100的承压能力和抵抗失稳变形的能力。

多个复合金属膜片单元1首尾依次连接而围成一圈。复合金属膜片单元1的数量至少为4个，且为偶数个。在图2所示实施例中，复合金属膜片单元1设有4个。当然，复合金属膜片单元1设有也可以设有6个、8个或更多偶数个。

如图2和图3所示，在复合金属膜片单元1的金属膜片11的中部位置设有通孔。优选地，在金属膜片11的中部位置设有两个彼此间隔开的通孔。弹性体12成型于通孔内和处于最外侧的金属膜片11的外表面。优选地，弹性体12可以采用具有弹性的橡胶或聚氨酯等材料制成。多层金属膜片11通过弹性体12复合为一体，从而形成复合金属膜片单元1。这样，在相邻层的金属膜片11的中部复合形成有很薄的聚氨酯层(或橡胶层)，显著增加了复合金属膜片组件100抵抗失稳变形的能力。

根据本发明，弹性体12与各金属膜片11的表面之间的粘结宽度不小于金属膜片11的宽度。通过调节相邻层金属膜片11之间的粘接面积，使复合金属膜片组件100在出现大变形的时候，聚氨酯层和金属膜片11发生开胶，从而能够识别出需要更换的金属膜片。

通过仿真分析，金属膜片11承受应力最大的区域为靠近两侧的安装孔13位置，其中部承受应力较小，因此，在金属膜片11的中部区域设置两个通孔，非常便于弹性体12成型时的流动性，且这种结构非常有利于承受大载荷时避免金属膜片11中部区域产生翘曲现象，显著提高了金属膜片11的抗失稳的能力。

根据本发明，如图4所示，在安装孔13的周围区域且处于相邻层的金属膜片11之间分别设有隔片4。隔片4的厚度设置成处于0.1-0.5mm范围内。由此，隔片4形成具有良好韧性的薄隔片。优选地，隔片4可以采用不锈钢304。隔片4能够有效提高金属膜片11的安装孔13区域的承受应力，有效保证了复合金属膜片组件100的承压性能。

在相邻层金属膜片11之间形成有间隙(未示出)。风电联轴器在联接的两端存在不对中情况，且高速运行过程中，除隔片4和弹性体12外，无直接接触，从而避免了金属膜片11层与层之间的微动摩擦现象。这非常有利于保证金属膜片11的疲劳性能，有利于延长复合金属膜片组件100的使用寿命。

根据本发明，如图5所示，铆接单元2包括第一垫块21和第二垫块22。如图5所示，第一垫块21包括垫块本体211和形成于垫块本体211的一个端面(图5中的右端面)上的圆柱销212，并且第一垫块21的中部设有贯穿垫块本体211和圆柱销212的第一通孔213。第二垫块22设有第二通孔221。圆柱销212能够与第二通孔221适配。在安装时，相邻的两个复合金属膜片单元1的对应的安装孔13对准，第一垫块21使圆柱销212从安装孔13的一侧穿过对准后的两个安装孔13，第二垫块22布置在安装孔13的另一侧，穿过安装孔13的圆柱销212适配***第二垫块22的第二通孔221，并进行翻边压铆，从而使相邻的两个复合金属膜片单元1形成连接。其他复合金属膜片单元1通过铆接单元2以相同方式进行连接，由此，使多个复合金属膜片单元1围绕连接形成为一体。

在本实施例中，铆接单元2通过翻边压铆形成的角度θ处于15-30°范围内。这能够有效保证铆接单元2的铆接性能，有利于保证复合金属膜片单元1之间连接的稳固性。此外，通过增加垫块的方式，将法兰盘200与金属膜片11隔离，使允许发生的变形量增大。

根据本发明，如图1所示，连接件单元3包括抗剪销31、端盖32，以及组装螺栓33。抗剪销31的尾部形成有限位台阶，且抗剪销31设有螺纹通孔311。安装时，抗剪销31从法兰盘200的一侧穿过法兰盘200上的连接孔，并延伸至铆接后的复合金属膜片单元1的安装孔13内，并使限位台阶的端面抵靠在法兰盘200的端面删，同时，组装螺栓33从另一侧穿过端盖32中心的贯穿孔后，与抗剪销31的螺纹通孔311适配，从而通过抗剪销31的限位台阶和端盖32对复合金属膜片单元1与法兰盘200形成紧固安装，由此，将复合金属膜片组件100安装到风电联轴器的法兰盘200上。

根据本发明的复合金属膜片组件100在实际组装过程中，首先将复合金属膜片单元1进行重量分组，获得4套质量接近的复合金属膜片单元1和隔片4，每组的重量公差控制在±1g范围内。在每个复合金属膜片单元1中放置对应的薄隔片后，将第一垫块21穿过复合金属膜片单元1对应的安装孔13。然后，安装第二垫块22，并进行翻边压铆。从而使4套复合金属膜片单元1形成一个整体。最后，通过抗剪销31、端盖32及组装螺栓33将多个连接为一体的复合金属膜片单元1安装到风电联轴器的对应的法兰盘200上。复合金属膜片单元1通过压铆单元2的连接方式，避免了整机厂的操作人员对单个复合金属膜片单元1进行安装拆卸，能够大大提高复合金属膜片单元1的安装便利性。此外，多个复合金属膜片单元1形成的整体结构安装拆卸方便，不会存在由于安装时没有对准位置导致的卡死现象。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于风电联轴器的复合金属膜片组件，包括：

多个依次首尾连接的复合金属膜片单元(1)，各所述复合金属膜片单元包括多层金属膜片(11)和成型于所述金属膜片的中部位置的弹性体(12)，多层所述金属膜片通过所述弹性体复合为一体，且在所述复合金属膜片单元的两端位置处分别设有安装孔(13)；

用于适配安装到所述安装孔内的铆接单元(2)，各所述复合金属膜片单元通过所述铆接单元连接为一体；以及

连接件单元(3)，所述连接件单元用于穿过所述安装孔以将所述复合金属膜片组件安装到风电联轴器的对应法兰盘(200)上；

在所述安装孔的周围区域且处于相邻层的所述金属膜片之间分别设有隔片(4)；

在所述金属膜片的中部位置设有通孔，所述弹性体成型于所述通孔内和处于最外侧的所述金属膜片的外表面，所述复合金属膜片单元的宽度构造成从中部向两端递增，所述弹性体与各所述金属膜片的表面之间的粘结宽度不小于所述金属膜片的宽度。

2.根据权利要求1的用于风电联轴器的复合金属膜片组件，其特征在于，所述隔片的厚度为0.1-0.5mm范围内。

3.根据权利要求2所述的用于风电联轴器的复合金属膜片组件，其特征在于，在相邻层所述金属膜片之间形成有间隙。

4.根据权利要求1的用于风电联轴器的复合金属膜片组件，其特征在于，所述复合金属膜片单元的数量至少为4个，且为偶数个。

5.根据权利要求1的用于风电联轴器的复合金属膜片组件，其特征在于，所述铆接单元包括第一垫块(21)和第二垫块(22)，所述第一垫块包括垫块本体(211)和形成于所述垫块本体的一个端面上的圆柱销(212)，且所述第一垫块的中部设有贯穿所述垫块本体和所述圆柱销的第一通孔(213)，所述第二垫块设有第二通孔(221)，

所述第一垫块能够通过所述圆柱销穿过所述安装孔和所述第二通孔，并进行翻边压铆，从而使相邻的所述复合金属膜片单元形成连接。

6.根据权利要求5的用于风电联轴器的复合金属膜片组件，其特征在于，所述翻边压铆形成的角度θ处于15-30°范围内。

7.根据权利要求1的用于风电联轴器的复合金属膜片组件，其特征在于，所述连接件单元包括抗剪销(31)、端盖(32)，以及组装螺栓(33)，所述抗剪销的尾部形成有限位台阶，且所述抗剪销设有螺纹通孔(311)，

所述抗剪销从法兰盘的一侧穿过并延伸至所述安装孔，所述组装螺栓穿过所述端盖中心的贯穿孔并与所述螺纹通孔适配，从而将所述复合金属膜片组件安装到法兰盘上。