风力发电大功率柔性长程传动装置

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	风力发电大功率柔性长程传动装置
	剡昌锋; 曾攀; 高刚刚; 周俊; 李志新; 芮执元
	2017-09-05
专利权人	兰州理工大学
公开日期	2017-09-05
授权国家	中国
专利类型	授权发明
摘要	风力发电大功率柔性长程传动装置，其目的是将置于塔顶机舱的大型增速箱和发电机放置在地面，减小了塔顶机舱的重量和体积，降低了安装和维修的难度和成本；该包括风轮、第一级增速器、曲柄‑滑块‑拉索机构、第二级增速器和发电机。风轮在风力的作用下转动，通过轮毂传递给主轴，主轴与两组齿轮箱连接，通过齿轮箱的增速和转向后，再通过一对直齿轮驱动曲轴转动；塔筒顶部的曲轴、滑块和钢索组成一个曲柄‑滑块‑拉索机构，曲轴通过连杆带动滑块机构做直线运动，再通过钢索传递到塔筒底部的另一个反向的曲柄‑滑块‑拉索机构,实现直线运动变旋转运动，塔筒底部的曲轴与第二级增速器相连，增速后带动发电机发电。
申请日期	2015-10-26
优先权日	2015-10-26
预估到期日	2035-10-26
语种	中文
专利状态	授权
申请号	CN201510696230.0
公开（公告）号	CN105156283B
IPC 分类号	F03D15/10
专利代理人	董斌
代理机构	兰州振华专利代理有限责任公司
CPC分类号	Y02E10/72
权利要求	1.风力发电大功率柔性长程传动装置，利用曲柄-滑块-拉索机构实现风力发电传动系统机械能的柔性长程传递，包括风轮、主轴（5）、机舱（12）、第一级增速器、塔筒（27）、曲柄-滑块-拉索机构、第二级增速器（49）和发电机（52），其特征在于：所述的风轮由三个叶片（46）和轮毂（1）组成，叶片（46）通过法兰安装在轮毂（1）上；轮毂（1）里面安装变桨距装置（2），变桨距装置（2）与叶片（46）连接，轮毂（1）的后法兰（3）与主轴（5）通过螺栓固定连接，主轴（5）通过主轴承座（4）和后轴承座（11）固定在机舱（12）底板上，主轴（5）的后端部安装有机械刹车装置（9）；所述的风力机机舱（12）通过偏航轴承（17）安装在塔筒（27）上，机舱（12）的内部后端装有配重物块（16），机舱（12）顶部后端安装风向仪（10）；所述的第一级增速器包括第一组齿轮箱（6）和第二组齿轮箱（19），第一组齿轮箱（6）安装在机舱底部的弹性减震器（15）上，齿轮箱（6）内装有第一大锥齿轮（7）和第一小锥齿轮（8）与第二小锥齿轮（13），第一大锥齿轮（7）与主轴（5）固定连接，第一大锥齿轮（7）分别与第一小锥齿轮（8）和第二小锥齿轮（13）相啮合，第一小锥齿轮（8）与第二小锥齿轮（13）分别固定安装在垂直轴（14）上，垂直轴（14）的下端部与第二组齿轮箱（19）内的第二大锥齿轮（18）连接，第二组齿轮箱（19）固定安装在上箱体（29）上的弹性减震器（24）上，齿轮箱（19）内装有第二大锥齿轮（18）和第三小锥齿轮（20）与第四小锥齿轮（26），第二大锥齿轮（18）固定安装在垂直轴（14）的末端，第二大锥齿轮（18）分别与第三小锥齿轮（20）与第四小锥齿轮（26）相啮合，第三小锥齿轮（20）与第四小锥齿轮（26）分别固定安装在水平轴（21）上，水平轴（21）由一对轴承支撑安装在一对轴承座（22）上，水平轴（21）的末端安装有第一直齿轮（23），第一直齿轮（23）与固定安装在上曲轴（30）的第二直齿轮（25）相啮合，第二直齿轮（25）轴向固定安装在上曲轴（30）的输入端上；所述的曲柄-滑块-拉索机构包括上曲轴（30）、上连杆（31）、上滑块（33）、上吊环（34）、下曲轴（41）、下连杆（40）、下滑块（39）、下吊环（37）、钢索（44）和张紧装置（45）；其中上曲轴（30）由几对圆锥滚子轴承（28）轴向固定安装在塔筒（27）上端的上箱体（29）和下箱体（35）中，上连杆（31）的大头轴瓦与上曲轴（30）的连杆轴颈连接，小头轴瓦与上滑块（33）的销轴连接，上滑块（33）上安装一对或两对第一滚动轴承（32），便于在塔筒（27）顶部的下箱体（35）内部开设的上导向槽中上下滑动顺畅，上吊环（34）安装在上滑块（33）上，上吊环（34）上连接了钢索（44），钢索的张紧用张紧装置（45），钢索（44）的另一端与下吊环（37）固定连接，下吊环（37）固定安装在下滑块（39）上，下滑块（39）上安装一对或两对第二滚动轴承（38），便于在塔筒（27）底部的上箱体（36）内部开设的下导向槽中上下滑动顺畅，下滑块（39）通过销轴与下连杆（40）的小头轴瓦连接，下连杆（40）的大头轴瓦与下曲轴（41）的连杆轴颈连接，下曲轴（41）由几对圆锥滚子轴承（43）轴向固定安装在塔筒（27）底部的上箱体（36）和下箱体（42）中；所述的下曲轴（41）的输出端通过第一联轴器（47）和第二级增速器（49）的输入轴(48)相连接；所述的第二级增速器（49）的输出轴（50）通过第二联轴器（51）与发电机（52）相连接。 2.根据权利要求1所述的风力发电大功率柔性长程传动装置，其特征在于：第一小锥齿轮（8）与第二小锥齿轮（13）对称分布于第一大锥齿轮的（7）的两端，且与塔筒（27）同心；第三小锥齿轮（20）与第四小锥齿轮（26）对称分布于第二大锥齿轮的（18）的两端，第二大锥齿轮的（18）与第一小锥齿轮（8）与第二小锥齿轮（13）同心安装；所述的大、小锥齿轮的齿形皆为格里森弧齿。 3.根据权利要求1所述的风力发电大功率柔性长程传动装置，其特征在于：第一直齿轮（23）与水平轴（21）同心安装，第二直齿轮（25）与上曲轴（30）同心安装；固定水平轴（21）的轴承座（22）数量为2。 4.根据权利要求1所述的风力发电大功率柔性长程传动装置，其特征在于：所述的固定曲柄滑块机构的箱体固定安装在塔筒内部，有两个，每一个箱体分为两部分，其中第一个箱体的上箱体（29）和下箱体（35）固定安装在塔筒内部上端，第二个箱体的上箱体（36）和下箱体（42）固定安装在地面，两个箱体成轴对称布置。 5.根据权利要求1所述的风力发电大功率机械长程传动装置，其特征在于：上曲轴（30）有8个连杆轴颈，上连杆（31）的数量为8，上滑块（33）的数量为8，上吊环（34）的数量为8，钢索（44）的数量为8，上下曲柄滑块机构通过钢索连接，为轴对称布置；每根曲轴由9个圆锥滚子轴承支撑，固定安装在箱体中。 6.根据权利要求1所述的风力发电大功率柔性长程传动装置，其特征在于：每根曲轴的连杆轴颈相位差为90°。 7.根据权利要求1或5所述的风力发电大功率柔性长程传动装置，其特征在于：此装置中上曲轴的连杆轴颈数、上连杆数、上滑块数、上吊环数和钢索数也可分布成6个或12个，相应的曲轴的连杆轴颈的相位差为120°或60°，支撑每根曲轴的圆锥滚子轴承的数量为7个或13个，上下曲柄滑块机构及箱体均为轴对称布置。 8.根据权利要求1所述的风力发电大功率柔性长程传动装置，其特征在于：对钢索（44）进行张紧的张紧装置（45），还包括：定滑轮（45-1）、动滑轮（45-2）、定滑轮（45-3）、提重物的钢索（45-4）、重物（45-5）、固定滑轮装置（45-6）；用于改变钢索（44）的方向的定滑轮（45-1）通过固定滑轮装置（45-6）固定安装在塔筒（27）中，重物（45-5）通过提重物的钢索（45-4）和动滑轮（45-2）实现对钢索（44）的张紧，用于改变钢索（44）的方向的定滑轮（45-3）通过固定滑轮装置（45-6）固定安装在塔筒（27）中；对钢索（44）进行张紧的张紧装置（45）采用液压张紧装置。 9.根据权利要求1所述的风力发电大功率柔性长程传动装置，其特征在于：钢索（44）两端分别铸造在上吊环（34）和下吊环（37）上，或者根据风力机功率的大小通过绳卡或楔块锥套法或编结法或锥形套浇铸法或铝合金压套法连接在吊环上。 10.根据权利要求1所述的风力发电大功率柔性长程传动装置，其特征在于：放在塔筒底部的下曲轴（41）、第二级增速器（49）以及发电机（52）之间各段轴同心连接。
引用专利	CN102022275A;CN201433859Y;CN201650600U;CN201963823U;CN204371581U;US20040031265A1;US2539862A
被引用专利数量	0
简单法律状态	有效
文献类型	专利
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/109273
专题	机电工程学院
推荐引用方式 GB/T 7714	剡昌锋,曾攀,高刚刚,等. 风力发电大功率柔性长程传动装置[P]. 2017-09-05.

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CN105156283A.PDF（1203KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览下载