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一种新型风轮锁紧装置的设计
* 来源 :http://www.slselectitem.com * 作者 : * 发表时间 : 2018-04-01 06:21 * 浏览 :

  - 瑑瑤 -收稿日期:2015 -08 -14作者简介: 黄克源( 1959 - ) ,男,浙江德清人,工程师,研究方向为大型风力发电机组机械部件的研究与设计。一种新型风轮锁紧装置的设计黄克源,陈景新,陈坚钢( 浙江运达风电股份有限公司,浙江 杭州 310012)摘 要: 对目前风力发电机风轮锁紧装置基本型式进行阐述,详细介绍了一种新式风轮锁紧装置的结构设计和基本原理,并对该风轮锁紧装置的优缺点进行剖析,为风轮锁紧装置今后的改进和优化指明方向。关键词: 风轮锁; 蜗轮丝杆减速器; 锁销; 风轮锁紧装置中图分类号: TK83 文献标识码: A文章编号:1004 -3950( 2016) 01 -0034 -03Design of a new ...

  - 瑑瑤 -收稿日期:2015 -08 -14作者简介: 黄克源( 1959 - ) ,男,浙江德清人,工程师,研究方向为大型风力发电机组机械部件的研究与设计。一种新型风轮锁紧装置的设计黄克源,陈景新,陈坚钢( 浙江运达风电股份有限公司,浙江 杭州 310012)摘 要: 对目前风力发电机风轮锁紧装置基本型式进行阐述,详细介绍了一种新式风轮锁紧装置的结构设计和基本原理,并对该风轮锁紧装置的优缺点进行剖析,为风轮锁紧装置今后的改进和优化指明方向。关键词: 风轮锁; 蜗轮丝杆减速器; 锁销; 风轮锁紧装置中图分类号: TK83 文献标识码: A文章编号:1004 -3950( 2016) 01 -0034 -03Design of a new type of wind wheel lockHUANG Ke-yuan,CHEN Jing-xin,CHEN Jian-gang( Zhejiang Windey Engineering Co. ,Ltd,Hangzhou 310012,China)Abstract: The basic types of wind turbine wheel lock device were described,and the structure design and basic princi-ple of a new type of wind wheel locking device was introduced in detail. The advantages and disadvantages of the windwheel locking device were analyzed,and the future improvement and optimization of the wind wheel locking device werepointed out.Key words: wind wheel lock; worm screw reducer; pin; wind wheel locking device0 引 言近年来,我国风电行业得到了持续迅猛的发展。无论是直驱还是双馈式风力发电机,都是以风轮为主要旋转部件,将风能为电能的。但桨叶的安装与拆卸以及风电机组的维修或等都需要将风轮锁死,以确保机组和人身安全。目前风力发电机组的风轮锁,根据工作方式划分为机械式和液压式[1] 。普通机械式风轮锁,结构比较简单,可以手动操作,但锁销插入锁孔比较费力,工作效率低,且可靠性也比较差; 液压驱动式风轮锁操作相对省力,但结构复杂( 需要配置液压泵) ,制造精度要求高,成本高。液压缸容易出现渗漏,自锁性能差,往往存有安全隐患。并且,液压式风轮锁还需要配置风轮检测元件和电气控制模块,识别风轮精确后,才能有效驱动风轮锁销对准插入[2] 。但无论是机械式还是液压驱动式,都存在着一定的缺陷和安全隐患,要么现场操作不方便,要么锁紧功能不可靠。本文中介绍一种新型风轮锁紧装置的设计,该锁紧装置采用蜗轮丝杆推进器。推进器结构简单紧凑,能有效提高对中精度和降低产品成本; 且该推进器操作轻便,自锁可靠,也能有效消除操作不便和自锁不可靠所带来的安全隐患。1 传统结构设计原理风力发电机的风轮锁紧装置基本设计结构包括风轮锁紧圆盘、锁销和推进器等,推进器可以采用机械式或液压式。推进器固定在机舱座上,其推出杆与锁销联接在一起。风轮锁紧圆盘与转动风轮联接在一起。当推进器向前动作带动锁销推出时,锁销穿入风轮锁紧圆盘的定位孔里,即实现风轮的锁紧,如图 1 所示; 当推进器向后动作带动锁销退出时,风轮便又恢复了状态。2 本方案结构设计原理本方案中的风轮锁紧装置主要包括风轮锁紧圆盘、导向套、固定法兰、锁销、蜗轮丝杆推进器和棘轮扳手。风轮锁紧圆盘与图 1 传统的风轮锁紧装置基本相同,这里不再赘述。导向套和固定法欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟新能源及工艺i.nygc.2016.01.0072016 年,第 1 期 - 瑑瑥 -图 1 风轮锁紧装置基本设计结构1 - 风轮锁紧圆盘;2 - 锁销;3 - 推进器兰通过法兰固定螺钉固定在机舱座上,锁销可滑动地套装在导向套内,导向套的中心线、锁销的中心线与锁孔的中心线位于同一直线上。锁销的头部装有压注式油杯( 图 2 中零件 2) ,内部设有油道与压注式油杯相通。锁销的尾部与蜗轮丝杆推进器的丝杆通过螺纹固定连接,并使用紧定螺钉进行锁紧。蜗轮丝杆推进器通过 4 颗安装螺栓固定在安装法兰上,如图 2 所示。图 2 本方案基本结构 11 - 锁销;2 - 压注式油杯;3 - 导向套;4 - 法兰固定螺钉;5 - 安装法兰;6 - 推进器安装螺栓及垫片;7 - 推进器;8 - 紧定螺钉蜗轮丝杆推进器输出端为丝杆,丝杆带动锁销往复运动。蜗轮丝杆推进器内部有丝杆机构和蜗轮蜗杆机构。丝杆机构将蜗轮旋转运动为丝杆的直线运动; 蜗轮蜗杆机构将蜗杆的低扭矩高转速转动为蜗轮的高扭矩低速转动。蜗轮丝杆推进器的输入端为电动扳手接头或手动扳手接头的标准规格,这里安装的是手动棘轮扳手,如图 3 所示。图 3 本方案基本结构 21 - 蜗杆;2 - 蜗轮;3 - 丝杆;4 - 棘轮扳手接头、键、紧定螺钉;5 - 棘轮扳手3 本方案结构设计的优势该方案的风轮锁装置设有导向套,导向套和固定板均固定在机舱座上。导向套的设置,使锁销孔的加工更方便。锁销孔通常要求具有很高的加工精度和光洁度。为了锁销孔的加工精度和光洁度,可对导向套单独进行加工,大大减少机舱座锁销孔加工带来的不便。导向套的设置,也可以减少锁销与锁销孔之间的摩擦,能有效防止锁销对机舱座的磨损。这种结构使丝杆能够可靠地带动锁销往复运动。蜗轮丝杆推进器通过固定法兰安装在机舱座上,这使得整个风轮锁紧装置的联接既牢固可靠,又方便现场对涡轮丝杆推进器的拆装。锁销的尾部与蜗轮丝杆推进器的丝杆通过螺纹固定连接,锁销尾端径向开有锁紧孔,紧定螺钉穿过所述锁紧孔顶住丝杆,且紧定螺钉设有两颗。紧定螺钉能有效防止丝杆松动,使锁销与丝杆联接更加可靠。选用蜗轮丝杆推进器是本方案的亮点。蜗轮丝杆推进器中的蜗轮丝杆机构能推进器的输出承受较大的载荷。通过蜗轮的旋转可以使丝杆持续平稳地推出和缩回,使锁销的直线运动更加平稳。另外,蜗轮丝杆机构也具有良好的自锁性。蜗轮丝杆推进器还有一个蜗轮蜗杆机构,该机构具有较大的减速比,通过该机构能使输入力矩进一步放大,且蜗轮蜗杆机构也具有良好的自锁性。欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟新能源及工艺- 瑑瑦 -两个机构组合起来,使整个风轮锁紧装置具有很好的自锁性。虽然两个机构均为常规机械结构,但两个机构组合在一起,并应用在风轮锁上并不多见。蜗轮丝杆推进器的输入端为电动扳手接头或手动扳手接头的标准规格,这便于与电动扳手和手动扳手联接。可以通过电动或手动扳手进行动力输入。在锁销与锁销孔降低摩擦设计方面,首先,锁销内部设有润滑油道,进油口设在锁销圆锥段的前端面上,并装有压注式油杯; 其次,在圆锥段锥面和圆柱段表面各设有一个出油口。加油时,通过向油杯加注润滑脂,就可以使锁销与锁紧盘锁孔之间的接触面,以及锁销与导向套之间的接触面得到充分的润滑,使锁销插入和退出的摩擦阻力大大减小。4 蜗轮丝杆推进器的选型计算蜗轮丝杆推进器市场上有比较成熟的产品,若直接使用成熟产品,则只涉及到计算选型的问题,蜗轮丝杆推进器的计算选型主要参照输出推力、输入转矩、输入转速和减速比等参数。根据输出输入功率公式:2T 1 n 1 = F ( 1)式中: T 1 为输入转矩,N m; n 1为输入转速,r/min; 为机械效率; F 为丝杆输出推力,N; 为丝杆输出速度,m/min。又由于丝杆输出速度: =n 1ip ( 2)式中: P 为蜗轮丝杆步距( 丝杆螺距) ,m; i 为蜗轮蜗杆传动比。将公式( 2) 代入公式( 1) ,整理后得出涡轮丝杆减速器传动比为:i =Fn 1 P2T 1 n 1 =FP2T 1 ( 3)根据蜗轮丝杆选型样本,取P = 0. 01 m; 根据载荷计算,蜗轮丝杆推进器的输出推力为: F = 10× 10 3 g( N) ; 输入转矩T 1 40 Nm,这里取T 1 =35 Nm; 当输入转速 n 1 60 r/min 时,取 =60%。将以上各参数值代入式( 2) 得: i = 7. 4,根据选型样本,取 i = 8。所以,选取 RN-20T 1/8 型( 输出推力 20 t,蜗轮蜗杆传动比为 1/8) 蜗轮丝杆推进器。5 现场应用本方案已得到现场成功应用,蜗轮丝杆减速器选用的是市场成熟产品。该蜗轮丝杆减速器的丝杆尾端( 锁销另外一侧) 装有罩壳,使丝杆的尾端在罩壳内伸缩,现场操作时具有很好的安全性。该蜗轮丝杆推进器的蜗杆两端都露在外面,即蜗杆有两个输入端。在实际使用时,选择其中一个输入端安装棘轮扳手接头即可。产品如图 4 所示,图 5 为现场实际安装照片。图 4 蜗轮丝杆推进器和锁销图 5 蜗轮丝杆推进器的现场安装6 结 语蜗轮丝杆减速器通过实际案例应用,优点主要表现在以下方面:( 1) 设备体积小,重量轻,结构简单紧凑,制造成本低;( 2) 通过加注润滑脂可以润滑锁销与风轮锁紧盘锁孔接触面,以及锁销与导向套之间接触面,使锁销的插入和退出的摩擦阻力大大减小;( 下转第 58 页)欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟新能源及工艺- 瑓瑨 -参考文献:[1] 于志英,仇性启,段希利. 降低锅炉排烟温度新技术[J]. 能源工程,2005( 3) :45 -48.[2] 徐 钢,许 诚,杨勇平,等. 电站锅炉余热深度利用及尾部受热面综合优化[J]. 中国电机工程学报,2013,33( 14) : 1 -8.[3] 秦富友,王,王培萍,等. 光管和外螺纹管换热器的换热性能比较[J]. 热能动力工程,2008( 1) : 28-30.[4] MIRKOVIC Z. 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