CN201228609Y - 一种风力发电设备用弹性支撑元件 - Google Patents

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张亚新
唐先贺
胡伟辉
周宏惠
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Abstract

一种风力发电设备用弹性支撑元件，将弹性支撑安装于齿轮箱两侧，采用径向预紧压缩方式将弹性支撑安装于支座内，形成风力发电机组齿轮箱弹性支撑。所述的径向预紧压缩方式是：将弹性支撑通过专用压缩工具或直接利用支座对弹性支撑实施径向压缩后置于支座内，使弹性支撑抱紧芯轴，并产生一定的预压缩力。所述的风力发电机组齿轮箱弹性支撑包括弹性体、外瓦、内瓦，且外瓦为二瓣以上的多瓣弧形结构，弹性体至少为一层以上，弹性支撑是整体结构或分体组合结构，每一外瓦相对内瓦在初始状态为同心圆弧，且外瓦和内瓦与芯轴和支座为不相等半径的变半径结构。

Description

一种风力发电设备用弹性支撑元件
技术领域
本实用新型主要涉及一种风力发电组设备的支撑装置，尤其是一种应用于风力发电组设备减振的弹性支撑，主要应用于风力发电机组传动***的齿轮箱支撑。此实用新型同样适用于车辆、船舶、工程机械等设备的隔振连接。
背景技术
风力发电机组传动***主要为3点式支撑方式，如图1所示，其中第一点支撑是主轴承2，位于风机叶轮1与主轴3之间；第二点支撑为齿轮箱支撑5，位于齿轮箱4上；第三点支撑为电机7支撑，电机通过联轴器6与齿轮箱4联接。三点支撑都安装在主机架8上，主机架8又安装在塔筒9上。因叶片的转动和摆动会传递非常大的力和力矩给风电机组的各传动部件，因此各部件连接部位的可靠性显得尤为重要，为了使传动***中的零件不遭受到破坏，特别是为了保护齿轮箱，风力发电的支撑必须采用弹性支撑，为了抵抗上述的力和力矩，该弹性支撑在载荷大的方向尽可能提供大的承载能力而在载荷较小的方向则尽可能实现小的约束，而同时就不需附加太大的力即可以补偿各支撑在安装过程中所产生的偏差。
公知的风力发电机组的弹性支撑，一般安装于齿轮箱两侧的安装孔内，大多采用橡胶金属组合件。德国专利(专利号为DE29924608)公开了一种最新的风力发电机用弹性支撑，这就是一种典型的风力发电机组的弹性支撑，该类弹性支撑件为橡胶金属组合件，橡胶金属弹簧是由二层以上的金属圈与一层以上橡胶硫化在一起组合成的。但现有的风力发电机组的弹性支撑为了保证弹性元件在安装后具有一定的压缩率，一般都采取两瓣或多瓣外圈结构，且外圈相对内圈在初始状态时为偏心状态，均需通过大容量的油缸和高强度的拉杆等组合压缩来进行安装，以保证具有一定的压缩率。这种安装过程需要大容量的油缸和高强度的拉杆等组合使用才能完成，安装压力大、拉杆疲劳损伤都极易发生事故，危险性高，安装过程工装易发生断裂。同时它也是极难拆卸和维护的一种方案，当整机安装到风电场后，在机舱内几乎不能实现更换。因此很有必要对此加以改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有风力发电机组齿轮箱用弹性支撑的不足，提出一种能改善风力发电机组齿轮箱用弹性支撑性元件。该弹性支撑元件能有效减少弹性支撑安装时所需的压缩力，且压缩后的预紧力更好。可以减少风机在各种载荷作用下对设备的损害，并阻断噪声的传递。弹性支撑所能承受的载荷在100kN～3000kN。
本实用新型所提供的技术方案为：一种风力发电机组齿轮箱弹性支撑安装方法，将弹性支撑安装于齿轮箱两侧，采用径向预紧压缩方式将弹性支撑安装于支座内，形成风力发电机组齿轮箱弹性支撑。所述的径向预紧压缩方式是：将弹性支撑通过专用压缩工具或直接利用支座对弹性支撑实施径向压缩后置于支座内，使弹性支撑抱紧芯轴，并产生一定的预压缩力。所述的实施径向压缩是指对弹性支撑的外瓦或内瓦由外瓦或内瓦端部到中部依次向外瓦或内瓦的中心实施压缩。
根据上述方法所提出的风力发电机组齿轮箱弹性支撑是：一种风力发电机组齿轮箱弹性支撑包括弹性体、外瓦、内瓦，且外瓦为二瓣以上的多瓣弧形结构，所述的弹性体至少为一层以上，特点在于：弹性支撑是整体结构或分体组合结构，每一外瓦相对内瓦在初始状态为同心圆弧，且外瓦和内瓦与芯轴和支座为不相等半径的变半径结构；其中，外瓦的半径大于相对应安装支座的内半径，内瓦的半径小于或等于芯轴的外半径。所述的外瓦可以是两半结构，也可以是两半以上的多瓣结构；所述的内瓦可以与芯轴外圆相配的整圆结构，也可以是分开的两体或多瓣结构。
本实用新型优点在于：采用变径结构弹性支撑，通过径向预紧压缩方式将弹性支撑安装于齿轮箱两侧，具有安装或更换方便，不需要把整机从风场吊下来，在上面即可进行更换。且所述的弹性体可以改变层数、选择不同的弹性材料来调整其弹性和刚度。当所承受的载荷具有明显的不对称时，上、下两瓣可以设计成不同的硬度和刚性。因此，在实际运行时，具有更高刚性的弹性体可以放置在需要承受较强载荷的一侧，因此在不受载的情况下，芯轴并不在中间位置，其具有不对称性，当承受因旋转产生的力时，则近似回到中心点，从而使得弹性体不管在哪个方向都只产生较小的变形，因此在大的预压缩下，小的工作振幅下，产品的寿命可显著延长，并具有结构小巧的特点。采用本实用新型的弹性支撑及其安装方法，安装过程省去了油缸、拉杆等压力设备，安装过程更加安全，可以大大减少安装所需的压力，降低安装的条件，不仅可以大大节约安装劳动力，还可以有效保证弹性支撑在安装过程中不会受到损坏。产品整圈预压缩，其预紧的效果更好，在达到同样预紧力条件下，产品的结构可以设计得更紧凑，产品也厚度可以更薄。
附图说明
图1为风力发电机组齿轮箱弹性支撑安装总体示意图；
图2为本实用新型风力发电机组齿轮箱弹性支撑安装示意图；
图3为本实用新型风力发电机组齿轮箱弹性支撑安装侧面剖面示意图；
图4为本实用新型风力发电机组齿轮箱一种弹性支撑结构示意图；
图5为本实用新型风力发电机组齿轮箱弹性支撑安装流程示意图；
图6为本实用新型另一种风力发电机组齿轮箱弹性支撑安装示意图；
图7为本实用新型另一种风力发电机组齿轮箱弹性支撑结构示意图。
图中：1、风机叶轮；2、主轴承；3、主轴；4、齿轮箱；5、齿轮箱支撑；6、联轴器；7、电机；8、主机架；9、塔筒；10、弹性支撑；11、齿轮箱；12、支座；13、芯轴；14、弹性体；15、外瓦；16、内瓦；17、隔瓦；210、弹性支撑；211、齿轮箱；212、支座；213、芯轴；214、弹性体；215、外瓦；216、内瓦。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本实用新型作进一步的描述。
附图1说明了本实用新型为一种风力发电机组齿轮箱弹性支撑安装方法及装置，
实施例一
附图2和附图3显示了本实用新型的一种风力发电机组齿轮箱弹性支撑安装方法，风力发电机组齿轮箱弹性支撑10安装在风力发电机组齿轮箱11上，采用两瓣结构弹性支撑，且将弹性支撑10安装于齿轮箱11两侧，且通过上、下两半结构的支座12，采用径向预紧压缩方式将弹性支撑安装于支座12内，形成风力发电机组齿轮箱弹性支撑。所述的径向预紧压缩方式是：先将两瓣弹性支撑10的分别置于上、下两半支座12内，并径向压缩使弹性支撑10外圈与支座12的内圆贴合在一起，再将芯轴13置于一半装有弹性支撑10的支座的弹性支撑10内圈上；此时芯轴13外圆大于弹性支撑10的内圆，使得芯轴13不能下降到底，保持有一定的间隙；再将另一半已经压好弹性支撑10的支座12反扣在芯轴13上，使得芯轴13与两瓣弹性支撑10上下部均存有间隙；再通过专用压缩工具或直接利用支座12内的紧固件18将两瓣支座压缩到一起，使两瓣弹性支撑的内圆抱紧芯轴，并产生一定的预压缩力。所述的实施径向压缩是指对弹性支撑的外瓦或内瓦由外瓦或内瓦端部到中部依次向外瓦或内瓦的中心实施压缩。整个安装工艺流程如图5所示。
根据上述方法所提出的风力发电机组齿轮箱弹性支撑如图4所示：从附图3可以看出，本实用新型的风力发电机组齿轮箱弹性支撑10包括弹性体14、外瓦15、内瓦16，且外瓦15为二瓣弧形结构，所述的弹性体14为两层，在两层弹性体之间设有隔瓦17，特点在于：弹性支撑10是整体结构，弹性支撑10的内瓦16是与外瓦15一样的二瓣弧形结构，每一瓣外瓦15相对内瓦16在初始状态均为同心圆弧，形成两个半环状弹性支撑体，且外瓦15和内瓦16与芯轴13和支座12为不相等半径的变半径结构；其中，外瓦15的半径大于相对应安装支座12的内半径，内瓦16的半径小于或等于芯轴13的外半径。所述的弹性体14每层为非连续的两段结构，且隔瓦17也是与每层弹性体相配的非连续两段弧形结构，使得每一瓣弹性支撑的中间部位形成一个空隙。
实施例二
图6表示了另一种风力发电机组齿轮箱弹性支撑安装方法，采用整体结构形式的弹性支撑210，将弹性支撑210安装于齿轮箱211两侧，且支座212为整体结构支座，采用径向预紧压缩方式将弹性支撑210安装于支座211内，形成风力发电机组齿轮箱弹性支撑。所述的径向预紧压缩方式是将弹性支撑210内圈套在芯轴213上，再对外圈实施径向压缩后置于支座内，使弹性支撑210产生一定的预压缩力安装于支座212内。所述的实施径向压缩是指通过专用压缩工具对弹性支撑210的外瓦由外瓦或端部到中部依次向外瓦的中心实施径向压缩，直至将弹性支撑小于支座内径，再将弹性支撑安装于支座内。
图7为根据上述方法所提出的风力发电机组齿轮箱弹性支撑210，所述的一种风力发电机组齿轮箱弹性支撑210，包括弹性体214、外瓦215、内瓦216，且外瓦215为四瓣弧形结构，所述的弹性体214为一层，特点在于：整弹性支撑210是整体结构，每一外瓦215相对内瓦216在初始状态为同心圆弧，且外瓦215与支座212的内孔为不相等半径的变半径结构；外瓦215的半径大于相对应安装支座212的内半径。内瓦216的内径与芯轴213相配。
上述实施例的弹性支撑主要由金属零件与弹性体组装而成，弹性支撑径向预压缩，视不同的方案可以在零部件制造商工厂内完成、也可在主机厂的组装车间完成，它改变了以往方式无法更换的这种缺点。
弹性体的刚度设计因充分考虑其所承受的载荷，以及在载荷作用下允许的变形量，因此可以借助仿真的手段结合试验的方法获得可靠的试验数据，预压缩量设计亦同样如此。

Claims (6)

1、一种风力发电设备用弹性支撑元件，包括弹性体、外瓦、内瓦，且外瓦为二瓣以上的多瓣弧形结构，所述的弹性体至少为一层以上，其特征在于：弹性支撑是整体结构或分体组合结构，每一外瓦相对内瓦在初始状态为同心圆弧，且外瓦和内瓦与芯轴和支座为不相等半径的变半径结构。
2、如权利要求1所述的风力发电设备用弹性支撑元件，其特征在于：外瓦的半径大于相对应安装支座的内半径，内瓦的半径小于或等于芯轴的外半径。
3、如权利要求1所述的风力发电设备用弹性支撑元件，其特征在于：所述的外瓦是两半结构。
4、如权利要求1所述的风力发电设备用弹性支撑元件，其特征在于：所述的外瓦是两半以上的多瓣结构。
5、如权利要求1所述的风力发电设备用弹性支撑元件，其特征在于：所述的内瓦是与芯轴外圆相配的整圆结构。
6、如权利要求1所述的风力发电设备用弹性支撑元件，其特征在于：所述的内瓦是分开的两体或多瓣结构。
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