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CN102619888A - 动力传输连接法兰盘和风力发电机组 - Google Patents

动力传输连接法兰盘和风力发电机组 Download PDF

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卜忠林
刘松超
马文勇
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Abstract

本发明公开了一种动力传输连接法兰盘和风力发电机组，其中，动力传输连接法兰盘用于连接相对悬挂设置的齿轮箱低速端和动力输入端，其中：所述法兰盘的第一端面与所述动力输入端固定连接；所述法兰盘朝向第二端面开设有阶梯腔，用于容置所述齿轮箱低速端的端部；所述阶梯腔的至少一个阶梯孔为花键套，与所述齿轮箱低速端的对应段为花键连接；所述阶梯腔中包括两个与齿轮箱低速端配合的光孔，两个所述光孔分别位于所述花键套的两侧。本发明提供的动力传输连接法兰盘可简化相对悬挂设置的动力传输连接装置，无需再使用锁紧盘，安装简便可靠。

Description

动力传输连接法兰盘和风力发电机组
技术领域
本发明涉及动力传输结构技术，尤其涉及一种动力传输连接法兰盘和风力发电机组。
背景技术
机械领域中，因为动力传输的需要，动力输入端和齿轮箱低速端被设置为相对悬挂的形式，比如风力发电机组中风轮上的动力输入端与齿轮箱上的齿轮箱低速端之间即为悬挂形式相连，实际使用中，两者轴线与水平线夹角为4°～5°，横向放置。
风能作为可再生能源，在当今能源紧张的世界得到了飞速的发展和广泛的应用，由于传输性能可靠，技术成熟，带齿轮箱结构的风力发电机组依然占主导地位，齿轮箱在风力发电机组动力传输连接中的可靠性直接影响齿轮箱的寿命和风电机组的性能。
齿轮箱式风力发电机组动力传输装置的安装形式一般为：在风轮的轮毂上安装主轴，主轴的末端安装连接件，主轴及安装其端部的连接件被称为动力输入端，动力输入端与齿轮箱低速端连接，齿轮箱的高速端与发电机相连。
为了提高齿轮箱的寿命和可靠性，通常只把风轮传来的扭矩传递给齿轮箱，因为风力发电实际情况的需要，齿轮箱的安装形式以悬挂式为主，即在齿轮箱箱体上安装弹性支撑件，只承受扭矩，支撑件连接在机舱上。悬挂式安装的齿轮箱低速端的连接结构既要传递扭矩，又要承受齿轮箱自重产生的弯矩和轴向力。
现有悬挂式安装的齿轮箱低速端的连接形式主要包括：通过锁紧盘将法兰盘锁紧在齿轮箱低速端上，然后法兰盘通过螺栓与风机动力输入端的法兰连接，从而达到既传递扭矩又承受齿轮箱自重产生的弯矩和轴向力的目的。
现有风力发电机组动力传输连接装置存在以下缺陷：风力发电机组的单机容量正在向大兆瓦级发展，风电齿轮箱输入轴的轴径也越来越大，这就使得需要内径更大的锁紧盘。大内径的锁紧盘的结构复杂，精度要求高，目前国内的设计制造还不可靠，基本依赖进口，且其价格昂贵，并且锁紧盘的安装过程复杂，安装工时长。
发明内容
本发明提供一种动力传输连接法兰盘和风力发电机组，目的在于避免使用锁紧盘，简化动力传输连接装置。
本发明提供一种动力传输连接法兰盘，用于连接相对悬挂设置的齿轮箱低速端和动力输入端，其中：所述法兰盘的第一端面与所述动力输入端固定连接；所述法兰盘朝向第二端面开设有阶梯腔，用于容置所述齿轮箱低速端的端部；所述阶梯腔的至少一个阶梯孔为花键套，与齿轮箱低速端的对应段为花键连接；所述阶梯腔中包括两个与齿轮箱低速端配合的光孔，两个所述光孔分别位于所述花键套的两侧。
如上所述的动力传输连接法兰盘，优选的是：在所述第二端面至第一端面的方向上，所述阶梯腔的各阶梯孔直径逐渐缩小。
如上任一所述的动力传输连接法兰盘，优选的是：所述第一端面与所述动力输入端之间通过螺栓相互固定连接。
如上所述的动力传输连接法兰盘，优选的是：所述第一端面上开设有沉槽，所述沉槽的底壁上形成有多个螺孔，用于通过螺栓与所述齿轮箱低速端的端部固定连接。
如上所述的动力传输连接法兰盘，优选的是：所述沉槽与所述阶梯腔之间通过贯穿的通孔相互连通。
本发明还提供一种风力发电机组，包括风轮、悬挂式齿轮箱和发电机，所述风轮具有横向设置的动力输入端，所述悬挂式齿轮箱具有横向设置的齿轮箱低速端，其中：还包括本发明所提供的动力传输连接法兰盘，所述法兰盘分别与动力输入端和齿轮箱低速端固定连接，所述齿轮箱低速端的端部为阶梯状，插入所述法兰盘的阶梯腔中。
本发明提供的动力传输连接法兰盘，其第一端面与动力输入端固定连接；其第二端面方向的阶梯腔与齿轮箱低速端之间轴孔配合，用于承受齿轮箱重力产生的弯矩；此外，阶梯腔至少有一个阶梯孔为花键套，与齿轮箱低速端的对应段花键连接，此花键连接用于传递由动力输入端传递至齿轮箱低速端的扭矩。本发明提供的动力传输连接法兰盘可简化相对悬挂设置的动力传输连接装置，无需再使用锁紧盘，连接简便可靠。
附图说明
图1为本发明实施例提供的动力传输连接法兰盘的剖视结构示意图。
图2为本发明实施例提供的动力传输连接法兰盘的装配结构示意图一。
图3为本发明实施例提供的动力传输连接法兰盘的装配结构示意图二。
附图标记：
1-齿轮箱低速端；            2-动力传输连接法兰盘；
3-螺纹孔；                  4-动力输入端；
5-花键套；                  6-花键轴；
7-螺孔；                    8-第一端面；
9-第二端面；                10-阶梯腔；
11-沉槽；                   12-通孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作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。
图1为本发明实施例提供的动力传输连接法兰盘的剖视结构示意图，图2为图1中法兰盘的装配结构示意图一，图3为图1中法兰盘的装配结构示意图二。下面结合图1至图3对本实施例进行详细说明。
本实施例所提供的动力传输连接法兰盘2，用于连接相对悬挂设置的齿轮箱低速端1和动力输入端4，该动力传输连接法兰盘2的第一端面8与动力输入端4固定连接；动力传输连接法兰盘2朝向第二端面9开设有阶梯腔10，用于容置齿轮箱低速端1的端部；阶梯腔的至少一个阶梯孔为花键套5，与齿轮箱低速端1的对应段为花键连接；阶梯腔10中包括两个与齿轮箱低速端1配合的光孔，两个光孔分别位于花键套5的两侧。
本实施例中，阶梯腔10具体包括三个阶梯孔，其中一个为花键套5，另外两个为光孔，且两个光孔位于花键套5的两侧。
采用两个轴孔配合，将花键套置于中部位置，目的在于增加力臂长度，更好的承受弯矩，增加动力传输连接法兰盘的可靠性。实际使用中，可以根据具体承载情况设定阶梯孔的数量，数量越多，力臂越长，承载能力越强。
动力传输连接法兰盘2的第一端面8与动力输入端4固定连接，具体地可通过螺栓连接；动力传输连接法兰盘2朝向第二端面9方向的阶梯腔10与齿轮箱低速端1的端部轴孔配合，用于承受齿轮箱低速端1及其连接结构，如齿轮箱，重力产生的弯矩。此外，阶梯腔10的阶梯孔为花键套5，其与齿轮箱低速端1的对应段的花键轴6形成花键连接，此花键连接用于传递由动力输入端4传递至齿轮箱低速端1的扭矩。对于不同载荷的情况，改变花键的参数即可改变花键的承载能力。
本发明实施例提供的动力传输连接法兰盘，既能传递扭矩，又能承受轴向力和齿轮箱低速端及其连接结构的重力产生的弯矩，可简化其动力传输连接装置，无需再使用锁紧盘，连接简便可靠。
实际使用中，为便于安装，在动力传输连接法兰盘2的第二端面9至第一端面8方向上，阶梯腔10的各个阶梯孔直径逐渐缩小。
在上述技术方案的基础上，优选的是，动力传输连接法兰盘2的第一端面8与动力输入端4之间通过螺栓相互固定连接。动力传输连接法兰盘2的第一端面8上设置有螺纹孔3，与动力输入端4之间通过螺栓固定连接。螺栓连接性能可靠，且操作简单，如图2和图3所示。
在上述技术方案技术上，优选的是，动力传输连接法兰盘2的第一端面8上开设有沉槽11，沉槽11底壁有多个螺孔7，用于通过螺栓与齿轮箱低速端1的端部固定连接。齿轮箱低速端1的端部与动力传输连接法兰盘2的第一端面8穿过螺孔7，用螺栓连接，且螺栓的顶部位于沉槽11内，不会影响动力传输连接法兰盘2的第一端面8和动力输入端4端面的面面接触。
动力传输连接法兰盘2的第一端面8和动力输入端4端面的面面接触的方式有两种，一种如图2所示，动力传输连接法兰盘2的第一端面8和动力输入端4的端面直接贴合，形成面面接触；另一种如图3所示，动力传输连接法兰盘2的第一端面8的面积小于动力输入端4的端面面积，动力传输连接法兰盘2的第一端面8嵌入在动力输入端4的端面凹槽内，形成面面接触。
齿轮箱低速端1的端部与动力传输连接法兰盘2之间通过螺栓连接，用于承受悬挂设置的动力传输连接装置的轴向力，重力的方向如图2和图3所示。
在上述技术方案技术上，优选的是，沉槽11与阶梯腔10之间通过贯穿的通孔12相互连通。沉槽11与阶梯腔10之间有贯穿的通孔12，主要是为了简化加工工艺。
本发明实施例还提供了一种风力发电机组，包括风轮、悬挂式齿轮箱和发电机，风轮具有横向设置的动力输入端4，悬挂式齿轮箱具有横向设置的齿轮箱低速端1，还包括本发明任意实施例提供的动力传输连接法兰盘2。动力传输连接法兰盘2分别与动力输入端4和齿轮箱低速端1固定连接，齿轮箱低速端1的端部为阶梯状，置于动力传输连接法兰盘2的阶梯腔中。
本发明实施例提供的风力发电机组，其齿轮箱低速轴连接结构无需再使用锁紧盘，连接简便可靠，且可实现动力输入端与齿轮箱低速端之间力和力矩的传递。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种动力传输连接法兰盘，用于连接相对悬挂设置的齿轮箱低速端和动力输入端，其特征在于：
所述法兰盘的第一端面与所述动力输入端固定连接；
所述法兰盘朝向第二端面开设有阶梯腔，用于容置所述齿轮箱低速端的端部；
所述阶梯腔的至少一个阶梯孔为花键套，与所述齿轮箱低速端的对应段为花键连接；
所述阶梯腔中包括两个与齿轮箱低速端配合的光孔，两个所述光孔分别位于所述花键套的两侧。
2.根据权利要求1所述的动力传输连接法兰盘，其特征在于：在所述第二端面至第一端面的方向上，所述阶梯腔的各阶梯孔直径逐渐缩小。
3.根据权利要求1～2任一所述的动力传输连接法兰盘，其特征在于：所述第一端面与所述动力输入端之间通过螺栓相互固定连接。
4.根据权利要求3所述的动力传输连接法兰盘，其特征在于：所述第一端面上开设有沉槽，所述沉槽的底壁上形成有多个螺孔，用于通过螺栓与所述齿轮箱低速端的端部固定连接。
5.根据权利要求4所述的动力传输连接法兰盘，其特征在于：所述沉槽与所述阶梯腔之间通过贯穿的通孔相互连通。
6.一种风力发电机组，包括风轮、悬挂式齿轮箱和发电机，所述风轮具有横向设置的动力输入端，所述悬挂式齿轮箱具有横向设置的齿轮箱低速端，其特征在于：还包括权利要求1～5任一所述的动力传输连接法兰盘，所述法兰盘分别与动力输入端和齿轮箱低速端固定连接，所述齿轮箱低速端的端部为阶梯状，插入所述法兰盘的阶梯腔中。
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