专利名称：风机塔筒平台的系列化结构设计方法
技术领域：
本发明涉及风机塔筒的结构设计，特别是关于形状、布置相似的风机塔筒平台的 系列化结构设计方法。
背景技术：
当今绿色能源发展迅速，特别是风力发电，由于资源非常丰富，加之与此相关的技 术相当成熟，在国内外迅猛发展。由于风力资源分布比较集中，经过多年的风场建设，优质的资源已经相当有限，为 了最大限度的利用风力资源，多种类型的风力发电机组相继开发设计出来，相应的塔架也 随之设计出来，由于塔架类型不断的增多，对应的塔架设计图也会不断增加。塔架设计的一 般程序是载荷计算部门综合风机的功率、风场的风速记录、叶片的翼型、齿轮传动链的传 动形式、风机机舱总重量等数据，经过专门的风机载荷计算软件设计出塔架的基本外形，然 后交给机械设计部门进行详细的结构设计。仔细分析会发现，各种塔架的基本形状都是比 较相近，特别是塔架内部的布置构造，看起来虽然比较凌乱，但布置原理基本一致，如果按 照原来的布置规律设计绘图，重复性的绘图工作会加重。如果能按照一定的规律，利用原始 驱动尺寸来驱动变化的尺寸，产生出一系列的结构设计，将极大程度地减少工作重复性，提 高工作效率。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种风机塔筒平台的系列化结构设计方法。 采用此方法并结合相应的绘图软件，可以减少大量的重复性设计工作。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种风机塔筒平台的系列化结构设 计方法，在相关单位取得一致的前提下，包括以下内容1)首先根据载荷计算部门给定的风机塔筒形状和尺寸，确定塔筒上预安装设备平 台处塔筒的内径尺寸D0，2)根据DO确定设备平台平板的外径Dl为Dl = D0-20,3)根据Dl确定平台底部支撑连接点的螺栓孔分布直径D2为D2 = D1-80,4)根据Dl确定平台竖直底梁距离平台平面中心线的垂直距离Ll为Ll = D1*0. 5-(1000+106+80)，5)根据Dl、Ll确定平台竖直底梁的中心线长度L2为L2 = 2* [(Dl)2- (Ll+44)2] = 2*(744*(D1_744))0.5，6)根据L2、D2确定平台竖直底梁中心线的端点至平台圆心的连线与X轴的最小 夹角W1为Q1 = arcsinL2/D2o
7)根据O1确定平台两竖直底梁之间所设置的支撑分布角θ为设χ为平台两竖直底梁之间所设置的支撑的数量，则当 χ = 1 时，<formula>formula see original document page 4</formula>当χ≥ 2 时，<formula>formula see original document page 4</formula>8)根据θ确定平台竖直底梁与水平底梁之间所设置的支撑分布角α为设y为平台竖直底梁与水平底梁之间所设置的支撑的数量，则当y= 1 时，<formula>formula see original document page 4</formula>当y = 2 时，<formula>formula see original document page 4</formula>当y ≥ 3 时，<formula>formula see original document page 4</formula>9)根据D2及O1，确定平台人孔口与竖直底梁之间所设置的支撑分布角β为设ζ为平台人孔口与竖直底梁之间所设置的支撑的数量，则当 Z = 1 时，β 丄=arcsin(1000/D2)，当z = 2 时，β2 = 5° +β当Z ≥ 3 时，<formula>formula see original document page 4</formula>本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点利用本方法并结合相应的设计 软件，用户只需输入塔架外形设计的关键尺寸值，即可通过各关系式计算出设备平台的各 参数值，自动绘出对应的平台结构图，极大程度的减少了设计人员的绘图时间，设计人员只 需按照以往的经验检查核对程序绘制的图形是否有缺陷即可。
图1是塔筒结构示意2是塔筒内平台布置示意图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。本发明是根据长期的设计经验，首先确定一组固定的经验值，然后根据这些固定 值和人为给定的一些条件值，通过关系式计算出塔筒某一高度平台的平面设计尺寸。具体 为如图1所示，一般地，对于确定功率的风机，载荷计算部门就会确定出风机塔筒的 外形尺寸，包括高度、外径和壁厚尺寸，这些尺寸对于本发明来讲就是固定的值。比如确定 了要在塔筒某一 H高度处设置设备平台，则相对应地，H高度处的塔筒外径值D和壁厚B也 就确定了，即塔筒内径DO = D-B也就确定了，DO就作为安装设备平台的原始驱动尺寸。工程上，一般要在塔筒的某一高度设置设备平台，具体在哪一高度设置，可以根据 工程需要确定，而设备平台的布局是基本不变的，一般主要设计如下一些尺寸，如图2所 示Dl-设备平台平板的外径，D2-平台底部支撑连接点的螺栓孔分布直径，Ll-平台竖直底梁距离平台平面中心线的垂直距离，L2-平台竖直底梁的中心线长度，
(O1-平台竖直底梁中心线的一个端点至平台圆心的连线与X轴的最小夹角，θ -平台两竖直底梁之间所设置的支撑分布角，α -平台竖直底梁与水平底梁之间所设置的支撑分布角，平台人孔口与竖直底梁之间所设置的支撑分布角。因此，各高度平台的设计只是尺寸在变化而已，而这些尺寸的变化都归因于塔筒 高度和径向尺寸的变化。现以H高度设置平台为例予以详细介绍，当平台高度H确定后，塔 筒内径DO也就确定了，以上尺寸完全由DO驱动，即只要在软件程序中输入DO的数值，相关 联的尺寸就会随动，完成自动绘制。以DO为原始驱动尺寸，对上述各参数的计算方法为(设 定相关单位统一)Dl = D0-20 (20mm为平台外径距离筒壁最小间隙)，D2 = Dl-80 (80mm为螺栓孔距离平台边缘最小距离)，Ll = D1*0. 5-(1000+106+80)，L2 = 2* [ (Dl)2- (L1+44)2] = 2* (744* (Dl—744))0.5，Co1 = arcsinL2/D2，θ 设χ为平台两竖直底梁之间所设置的支撑的数量，则当 χ = 1 时，θ i = ωι+(180° Φω^Λχ+Ι)，当χ≥ 2 时，θχ= θ η+(180° Φω^/Ο +Ι)，α 设y为平台竖直底梁与水平底梁之间所设置的支撑的数量，则当y= 1 时，αι = θχ+(180° -9x)/(y+l)，当y = 2 时，α2 = α ^(180° -9x)/(y+l)，当y ≥ 3 时，ay = α ^yMlSO。_9x)/(y+l)，β 设ζ为平台人孔口与竖直底梁之间所设置的支撑的数量，则当 ζ = 1 时，β ！ = arcsin(1000/D2)，当z = 2 时，β2 = 5° +β当ζ 彡 3 时，<formula>formula see original document page 5</formula>
以上为主要部件的关键尺寸，完全由DO驱动，即只要输入DO的数值，相关联的尺 寸随动，完成自动绘制。技术人员可以画出具体零件的大概轮廓，把关键尺寸值改为同名的 代号，即可驱动零件的详细绘图，完全实现自动化。这样既可以减少设计人员的计算工作 量，减少出错的几率，又可以迅速的绘制图纸，节省时间，避免不必要的重复性劳动，降低工 作成本。上述方法还可以引申为与塔筒尺寸相关的其他工程设计。凡是在本发明技术方案 的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
一种风机塔筒平台的系列化结构设计方法，在相关单位取得一致的前提下，包括以下内容1)首先根据载荷计算部门给定的风机塔筒形状和尺寸，确定塔筒上预安装设备平台处塔筒的内径尺寸D0，2)根据D0确定设备平台平板的外径D1为D1＝D0-20，3)根据D1确定平台底部支撑连接点的螺栓孔分布直径D2为D2＝D1-80，4)根据D1确定平台竖直底梁距离平台平面中心线的垂直距离L1为L1＝D1*0.5-(1000+106+80)，5)根据D1、L1确定平台竖直底梁的中心线长度L2为L2＝2*[(D1)2-(L1+44)2]＝2*(744*(D1-744))0.5，6)根据L2、D2确定平台竖直底梁中心线的端点至平台圆心的连线与X轴的最小夹角ω1为ω1＝arcsinL2/D2。
2.如权利要求1所述的一种风机塔筒平台的系列化结构设计方法，其特征在于根据 Q1确定平台两竖直底梁之间所设置的支撑分布角θ为:设χ为平台两竖直底梁之间所设置的支撑的数量，则 当 χ = 1 时，θ i = ωι+(180° Φω^/Ο +Ι)， 当χ 彡 2时，θχ= θη+αδΟ。 Φω^/Ο +Ι)。
3.如权利要求2所述的一种风机塔筒平台的系列化结构设计方法，其特征在于根据 θ确定平台竖直底梁与水平底梁之间所设置的支撑分布角α为设y为平台竖直底梁与水平底梁之间所设置的支撑的数量，则 当y = 1 时，CI1 = θχ+(180° -ex)/(y+l)， 当y = 2时，α2 = α1+(180° -9x)/(y+l)， 当 y 彡 3 时，ay= ai+y*(180° _θχ)/(Υ+1)。
4.如权利要求1或2所述的一种风机塔筒平台的系列化结构设计方法，其特征在于 根据D2及Q1，确定平台人孔口与竖直底梁之间所设置的支撑分布角β为设ζ为平台人孔口与竖直底梁之间所设置的支撑的数量，则 当 ζ = 1 时，β 工=arcsin(1000/D2)， 当 ζ = 2 时，β2 = 5° 当 ζ 彡 3 时，βζ = βζ1+(ω「β2)/(ζ+1)。
5.如权利要求3所述的一种风机塔筒平台的系列化结构设计方法，其特征在于根据 D2及Q1，确定平台人孔口与竖直底梁之间所设置的支撑分布角β为设ζ为平台人孔口与竖直底梁之间所设置的支撑的数量，则 当 ζ = 1 时，β 工=arcsin(1000/D2)， 当 ζ = 2 时，β2 = 5° 当 ζ 彡 3 时，βζ = ^—+(ο^-βΟΛζ+Ι)。
全文摘要
本发明涉及一种风机塔筒平台的系列化结构设计方法，包括以下内容根据载荷计算确定安装平台处塔筒的内径D0，然后根据D0确定D1-设备平台平板的外径，D2-平台底部支撑连接点的螺栓孔分布直径，L1-平台竖直底梁距离平台平面中心线的垂直距离，L2-平台竖直底梁的中心线长度，ω1-平台竖直底梁中心线的一个端点至平台圆心的连线与X轴的最小夹角，θ-平台两竖直底梁之间所设置的支撑分布角，α-平台竖直底梁与水平底梁之间所设置的支撑分布角，β-平台人孔口与竖直底梁之间所设置的支撑分布角。利用本方法和支持软件用户只需输入塔架外形设计的关键尺寸值，即可通过关系式计算出设备平台的各参数值，自动绘出对应平台结构图，极大程度的减少了设计人员的绘图时间。
文档编号G06F17/50GK101825066SQ20101016126
公开日2010年9月8日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者李英昌, 王海龙 申请人:国电联合动力技术有限公司