專利名稱：風電機組高速軸的盤車裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種風電機組發(fā)電機對中過程中的盤車工具，特別是涉及一種 1. 5MW風電機組高速軸的盤車裝置。
背景技術(shù)：
在1. 5MW雙饋型風力發(fā)電機組中，發(fā)電機軸和齒輪箱高速軸通過一個柔性聯(lián)軸器 相連。聯(lián)軸器裝配時，要求保證兩軸線的同軸度。過大的同軸度誤差將使聯(lián)軸器、傳動軸及 其軸承產(chǎn)生附加載荷，其結(jié)果會引起機器的振動、軸承的過早磨損、機械密封的失效，甚至 發(fā)生疲勞斷裂事故。所以，風電機組定期要進行對中檢查工作，以消除運行中造成的同軸度 誤差，延長發(fā)電機和齒輪箱使用壽命。發(fā)電機對中工作的具體做法是，緩慢旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸器，通過激光對中儀在旋轉(zhuǎn)過程中 的測量，得出前后兩軸同軸度誤差，并通過對發(fā)電機地腳螺栓的調(diào)整，將同軸度誤差調(diào)整到 允許的范圍內(nèi)。現(xiàn)有的部分風機聯(lián)軸器沒有設計相應的盤車工具，而是在風速小于8m/s的 天氣時，由多人合作，在松開葉輪鎖和高速軸剎車的情況下，用手直接驅(qū)動聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)。上 述方法在實踐操作中存在如下缺陷1、風電機組的增速機輸出軸的額定扭矩在8000NM左右，即使在順漿情況下，考慮 一般風速作用，如果只按額定扭矩的十分之一計算，也會產(chǎn)生800匪的扭矩，約合80KG. M， 而由于手動盤車作用半徑不超過0. 2M，所以要產(chǎn)生400KG力才能滿足要求，即使由三人共 同操作也是非常困難的；2、由于風能產(chǎn)生的力矩可能大于控制力矩，并且風速具有不可控制性(轉(zhuǎn)向、大 小)，工作人員手動盤車承受的載荷是不確定的，因此當風力風向突然變化時，人員往往來 不及反應，即使有所反應，也來不及鎖緊液壓制動鉗，因此經(jīng)常不能及時、有效驅(qū)動或制動 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動；3、由于突然改變的轉(zhuǎn)速、力矩和風向(如由原來的阻擋作用變?yōu)橥蟿幼饔?，可能 造成人手來不及脫開而被帶入轉(zhuǎn)動部件當中，造成人手及其他部位受傷，在來風即轉(zhuǎn)的狀 態(tài)下，原本靜止狀態(tài)下的主軸，也可突然啟動，造成周邊作業(yè)人員傷害，因此，操作人員的安 全得不到有效的保障；4、由于對中儀激光發(fā)射器一端固定在齒輪箱高速軸剎車盤上，當聯(lián)軸器隨機轉(zhuǎn)動 不受控時，激光發(fā)射器也很容易出現(xiàn)與剎車機構(gòu)碰撞而損壞的現(xiàn)象；5、調(diào)試需要的狀態(tài)是當需要盤車時，應在操作人員的驅(qū)動下以所需的角速度平 穩(wěn)、精確的實現(xiàn)所需的角位移，當不需要調(diào)整時，應不論負載如何作用即不論風能產(chǎn)生的扭 矩方向和大小如何變化，聯(lián)軸器都處于鎖定狀態(tài)，而由于液壓剎車控制有一定的滯后性，盤 車的位置精度無法得到保證。如上所述，如何能創(chuàng)設一種安全性高、操作簡單、定位準確的新型結(jié)構(gòu)的風電機組 高速軸的盤車裝置，是當前本領(lǐng)域的重要研究課題之一。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種風電機組高速軸的盤車裝置，使其安全 性高、操作簡單、定位準確。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型研發(fā)一種風電機組高速軸的盤車裝置，主要包 括行星輪系、棘輪扳手和力矩倍增器，其中棘輪扳手通過力矩倍增器連接并驅(qū)動行星輪系 的驅(qū)動齒輪。作為本實用新型的一種改進，其還包括雙向逆止超越離合器，該雙向逆止超越離 合器的輸入端與棘輪扳手的端部匹配，輸出端與力矩倍增器的輸入端連接。所述的棘輪扳手端部為方頭結(jié)構(gòu)，雙向逆止超越離合器的輸入端留有與棘輪扳手 端部結(jié)構(gòu)相匹配的方孔。所述的行星輪系包括依次嚙合的驅(qū)動齒輪、過渡齒輪和大齒輪。所述的行星輪系還包括安裝驅(qū)動齒輪、過渡齒輪和大齒輪的行星輪臂。所述的大齒輪上設有約束溝槽，約束溝槽中嵌有中心環(huán)，中心環(huán)包括上半中心環(huán) 和下半中心環(huán)，上半中心環(huán)和下半中心環(huán)均固定在行星輪臂上。所述的行星輪臂還固定連接有反力矩支腿。所述的反力矩支腿底部設有調(diào)整螺桿。所述的大齒輪為兩個半齒輪組裝而成。所述的棘輪扳手的力臂為500-1000mm，驅(qū)動齒輪的模數(shù)為6、副傳動比為4. 4，力 矩倍增器的傳動比為1 17，額定扭矩3500NM。采用這樣的結(jié)構(gòu)后，本實用新型至少具有如下優(yōu)點1、通過小齒輪和大齒輪的配合，采用足夠大的傳動比，減小了對驅(qū)動力矩的要求， 減輕了作業(yè)強度，使操作更加輕便省力；2、采用行星輪結(jié)構(gòu)，保證齒輪付的嚙合精度好，減少了連接件的數(shù)量，安裝更方 便，操作更簡單；3、消除了人身及設備安全隱患；4、可隨時停車，免去了液壓制動器的多次操作，提高了調(diào)試效率；5、提高了調(diào)試精度，正向傳動速比足夠大，聯(lián)軸器角位移足夠精確，并具有雙向逆 止功能，盤車時可隨時將聯(lián)軸器制動在需要的位置；6、具備充裕的驅(qū)動和制動力矩，與手動盤車相比，擴大了作業(yè)風速條件范圍。
上述僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手 段，
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明。圖1是本實用新型風電機組高速軸的盤車裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的反向結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1、圖2所示，本實用新型風電機組高速軸的盤車裝置，主要包括以電機 主軸為裝配基準的行星輪系及附屬結(jié)構(gòu)，例如棘輪扳手、力矩倍增器3和雙向逆止超越離
42 ο其中，行星輪系包括依次嚙合的驅(qū)動齒輪11、過渡齒輪12、大齒輪13、安裝上述齒 輪的行星輪臂14、以及固定在行星輪臂上的反力矩支腿15。過渡齒輪12的設置，是為了保證激光儀旋轉(zhuǎn)所需的半徑。為現(xiàn)場安裝方便，大齒輪13可采用兩個半齒輪組裝而成的結(jié)構(gòu)，可在不拆裝聯(lián)軸 器的條件下，完成大齒輪13與風電機組聯(lián)軸器法蘭的聯(lián)接，同時減輕了安裝單件重量。此 外還可在保證強度剛性的前提下，切削掉不必要的材料，以進一步減輕重量。此外，還可在大齒輪13上設置約束溝槽，約束溝槽中嵌裝有中心環(huán)。中心環(huán)16包 括上半中心環(huán)和下半中心環(huán)，上半中心環(huán)和下半中心環(huán)通過行星輪臂固定并連接為一體， 構(gòu)成行星輪轉(zhuǎn)動副約束，通過行星輪臂14固定行星輪，保證輪系的嚙合精度。行星輪臂14是行星輪系的基礎零件，同時還兼有倍增器反力爪支撐安裝、反力矩 支腿15安裝、連接兩半中心環(huán)16的功能。反力矩支腿15底部設有調(diào)整螺桿17，以適應不同的安裝要求，為倍增器提供有效 的反力支點。棘輪扳手端部為如圖所示的方頭結(jié)構(gòu)。雙向逆止超越離合器2用以產(chǎn)生可靠的制動力矩，其輸入端留有與棘輪扳手端部 結(jié)構(gòu)相匹配的方孔，輸出端與力矩倍增器3的輸入端連接。當手動驅(qū)動時，聯(lián)軸器可以按操 作者意圖正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；當驅(qū)動力撤掉后，該裝置自動處于鎖定狀態(tài)以保證聯(lián)軸器的制動。力矩倍增器3的輸出端與驅(qū)動齒輪11通過方頭方孔固定連接。裝配時，可以使用6個Μ20的內(nèi)六角螺栓將大齒輪13固定在發(fā)電機軸端法蘭上， 其單位mm2面積的切應力為300MPa，單個螺栓面積為200mm2能夠承受的剪切力為60000N。 驅(qū)動齒輪共6顆固定螺栓，強度校驗的剪切力應為360000N，按作用力臂為0. Im計算，6個 M20的固定螺栓總共可以承受扭矩為36000Nm，滿足設計的15000Nm的扭矩要求。操作時，操作人員搬動棘輪扳手，將扭矩傳遞給雙向逆止離合器2，通過連接軸、連 接套方頭方孔的配合，力矩傳給力矩倍增器3，之后力矩倍增器3將放大后的力矩傳給驅(qū)動 齒輪11，驅(qū)動齒輪11傳給過渡齒輪12，過渡齒輪12通過4. 4的變比傳給大齒輪13，從而最 終將扭矩傳給發(fā)電機組的主軸，完成對電機軸的驅(qū)動。正向驅(qū)動的同時，反力依次從大齒輪 13傳給過渡齒輪12、驅(qū)動齒輪11、行星輪臂14，最后通過反力矩支腿15傳至地面。本實用新型采用棘輪扳手進行驅(qū)動，考慮到操作空間的限制，棘輪扳手力臂優(yōu)選 為500-1000mm ；系統(tǒng)總傳動比為75 (驅(qū)動齒輪的副傳動比優(yōu)選4. 4，力矩倍增器及棘輪扳手 的傳動比為1 17，額定扭矩3500NM)，在最大扭矩(SOOONm)條件下，手動需要驅(qū)動的力矩 為200N左右。驅(qū)動齒輪11的模數(shù)設計為6，推導過程如下中心距 a = 294mm，模數(shù) m = 0. 02*294 = 5. 88mm取 M = 6mm。根據(jù)彎曲強度計算，驅(qū)動齒輪11的模數(shù)應能滿足
m纟3WKT1ZcMYf/ 6fp^
5[0050]其中，T1為驅(qū)動齒輪傳遞的額定扭矩3500N. M(聯(lián)軸器最大扭矩15000Nm)；載荷系 數(shù)K取為1.6 ;Φπι為齒寬系數(shù)；b的初選按Φει = b/a = 0. 1，為減輕重量Φ a取最小值，b =30mm, Φπι = b/m = 30/6 = 5 ；驅(qū)動齒輪齒數(shù)τγ = 18 ；齒形系數(shù)Yf = 2. 91 ；調(diào)質(zhì)鋼的彎 曲疲勞極限應力6”為150Mpa (硬度設為ΗΒ150)。校核模數(shù)為M = 1. 341，放大20%為M， =1. 2M = 1. 61 < 6mm(小于參考值)，設計合格。本實用新型采用行星輪機構(gòu)和半齒輪結(jié)構(gòu)設計，根據(jù)安裝位置的結(jié)構(gòu)特點，聯(lián)軸 器驅(qū)動齒輪采用線切割的工藝加工成對稱的兩部分。為了方便裝置的運輸與安裝，在設計 時采取相應的減重措施與處理，將設備的重量控制在50kg以內(nèi)。安裝時，考慮到聯(lián)軸器單元的結(jié)構(gòu)特點及空間限制，本實用新型盤車工具的驅(qū)動 齒輪安裝位置選擇在聯(lián)軸器法蘭盤(發(fā)電機側(cè))處，可借用法蘭盤原有螺栓孔(M20*14個) 進行固定。葉輪開槳時額定發(fā)電功率下的最大扭矩為8000Nm，盤車驅(qū)動裝置設計的最大扭矩 載荷應滿足此扭矩值的強度要求；在槳葉順槳的情況下，其風力扭矩載荷實際值不超過額 定扭矩的十分之一。當主軸負載力矩為4000NM時(設為增速機額定扭矩的一半)，本實用 新型手動輸入力矩僅為45匪，正向傳動速比足夠大(設計為17X4.4 = 75)，能夠使驅(qū)動力 矩大于風能力矩。本實用新型風電機組高速軸的盤車裝置，保證了驅(qū)動齒輪11與大齒輪13的相對 位置精度，可適應多變的現(xiàn)場情況、多種規(guī)格的減速機和發(fā)電機、不同的現(xiàn)場安裝結(jié)構(gòu)等， 采用行星輪系與反力矩結(jié)構(gòu)，保證了輪系嚙合精度，改善了制造裝配性能。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上 的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均 落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種風電機組高速軸的盤車裝置，其特征在于主要包括行星輪系、棘輪扳手和力矩 倍增器，其中棘輪扳手通過力矩倍增器連接并驅(qū)動行星輪系的驅(qū)動齒輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電機組高速軸的盤車裝置，其特征在于還包括雙向逆止超 越離合器，該雙向逆止超越離合器的輸入端與棘輪扳手的端部匹配，輸出端與力矩倍增器 的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風電機組高速軸的盤車裝置，其特征在于所述的棘輪扳手端 部為方頭結(jié)構(gòu)，雙向逆止超越離合器的輸入端留有與棘輪扳手端部結(jié)構(gòu)相匹配的方孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電機組高速軸的盤車裝置，其特征在于所述的行星輪系包 括依次嚙合的驅(qū)動齒輪、過渡齒輪和大齒輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風電機組高速軸的盤車裝置，其特征在于所述的行星輪系還 包括安裝驅(qū)動齒輪、過渡齒輪和大齒輪的行星輪臂。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風電機組高速軸的盤車裝置，其特征在于所述的大齒輪上設 有約束溝槽，約束溝槽中嵌有中心環(huán)，中心環(huán)包括上半中心環(huán)和下半中心環(huán)，上半中心環(huán)和 下半中心環(huán)均固定在行星輪臂上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風電機組高速軸的盤車裝置，其特征在于所述的行星輪臂還 固定連接有反力矩支腿。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風電機組高速軸的盤車裝置，其特征在于所述的反力矩支腿 底部設有調(diào)整螺桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風電機組高速軸的盤車裝置，其特征在于所述的大齒輪為兩 個半齒輪組裝而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的風電機組高速軸的盤車裝置，其特征在于所述 的棘輪扳手的力臂為500-1000mm，驅(qū)動齒輪的模數(shù)為6、副傳動比為4. 4，力矩倍增器的傳 動比為1 17，額定扭矩3500NM。
專利摘要本實用新型是有關(guān)于一種風電機組高速軸的盤車裝置，主要包括行星輪系、棘輪扳手和力矩倍增器，其中棘輪扳手通過力矩倍增器連接并驅(qū)動行星輪系的驅(qū)動齒輪。本實用新型采用足夠大傳動比，減小了對驅(qū)動力矩的要求，減輕了作業(yè)強度，使操作更加輕便省力；減少了連接件的數(shù)量，安裝更方便，操作更便捷；消除了人身及設備安全隱患；可隨時停車，免去了液壓制動器的多次操作，提高了調(diào)試效率；提高了調(diào)試精度，正向傳動速比足夠大，聯(lián)軸器角位移足夠精確，并具有雙向逆止功能，盤車時可隨時將聯(lián)軸器制動在需要的位置；具備充裕的驅(qū)動和制動力矩，與手動盤車相比，擴大了作業(yè)風速條件范圍。
文檔編號F03D11/00GK201925109SQ20112000681
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者張海濤, 王賀, 趙小明 申請人:龍源(北京)風電工程技術(shù)有限公司