专利名称：一种两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件，该弹性元件由一对弹性锥套和一套缓冲块组成，主要用于两叶片风机轮毂减振降噪及柔性支撑。
背景技术：
大型风力发电机组常采用三叶片结构，相对于两叶片的风机优点在于拥有更好的平衡性，这有利于减少主要零部件的疲劳载荷。两叶片风力发电机组运行中，叶片由于所受风载大小不一致，对主轴形成扭矩。因此，叶片旋转时存在不平衡载荷，易导致重要零部件疲劳损伤。但两叶片大型风力发电机组相对于三叶片结构拥有巨大的成本优势，随着海上兆瓦级机组需求增大，成本压力增大。两叶片机型由于安装时相对于三叶片机型减少了安装时的难度，并且由于减少了叶片数量，成本大幅度降低。因此两叶片风机可成为优选对象。 为降低不平衡载荷带来的影响，常用两种方法来解决。第一种方案是增大主要零部件的尺寸，但该方案会带来成本的上升，抵消了减少叶片数量的优势，因此不常采用。第二种方案是将叶片刚性连接至轮毂，再通过弹性元件将轮毂柔性铰接在主轴上。利用弹性元件的缓冲作用降低重要零部件的疲劳载荷，通常这种结构的轮毂被称为翘板结构轮毂。跷跷板结构轮毂种类有很多，如中国专利CN 201621000 U、美国专利US 4565929,US 5354175及国际专利2009120693A2。但是现有的风力发电机组翘板轮毂用弹性元件普遍存在轮毂摆动时的极限载荷下，弹性元件变形过大的问题，这样将影响弹性元件的使用寿命，因此有必要对此加以改进。
实用新型内容本实用新型的目的就是针对现有风力发电机组翘翘板轮毂用弹性元件在轮毂摆动时的极限载荷下，弹性元件变形过大的不足，提供一种能解决轮毂摆动时极限载荷下，弹性元件变形过大的问题的两叶片风力发电机组翘翘板轮毂用弹性元件。为了实现目的，本实用新型提供了一种两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件，包括一对弹性锥套和一套缓冲块；所述的一对弹性锥套，对称安装在与轮毂呈垂直方向的轮毂附件两侧，弹性锥套由内钢套、弹性体和外钢套组成，内钢套和外钢套之间可实现相对转动，使轮毂旋转时可实现翘板摆动，由弹性体缓冲吸收轮毂旋转时对主轴附件产生的轴向及径向载荷。弹性体可采用橡胶材料，锥套的内钢套和外钢套与弹性体通过硫化粘合在一起；环境温度较低时，弹性体相比金属钢套易发生轴向收缩，使弹性体与金属的界面存在应力集中，可通过设计合适的弹性体型面以降低工作时内应力，还可设置一个固定缓冲装置，用于缓冲轴向载荷，避免弹性锥套变形过大，提高弹性体的使用寿命。所述的一套缓冲装置安装在与主轴刚性连接的轮毂附件伸出臂上，缓冲装置由八件缓冲块组成；为轮毂的摆动提供缓冲限位的作用，减少风机运行时产生的振动和噪声。所述的缓冲块宜做成叠簧结构，安装时采用反并联结构，并使用限位套筒实现其预压缩，通过调节胶料的硬度，调整弹性体的刚度，控制弹性体工作时的变形量，在满足叶片正常翘板运动的前提下，增加缓冲块的使用寿命。在弹性体端面粘接一块耐磨板，减少端面工作时摩擦造成的磨损。本实用新型优点在于通过改变风力发电机组翘翘板轮毂用弹性元件的结构，使得在轮毂转动的时候， 由于两叶片上的载荷不一致，叶轮绕Z轴产生一定角度的摆动。轮毂的摆动对弹性锥套的外钢套施加扭力，内钢套安装在轮毂附件上，由于橡胶是柔性材料，因此外钢套相对于内钢套可产生一定角度的扭转，由弹性体缓冲吸收轮毂旋转时对主轴附件产生的轴向及径向载荷，可以大大改善弹性体工作时内应力，避免弹性锥套变形过大，提高弹性体的使用寿命。
图1为本实用新型涉及的两叶片轮毂示意图；图2为本实用新型涉及的弹性锥套安装示意图；图3为本实用新型涉及的缓冲块工作示意图；图4为本实用新型弹性锥套示意图；图5为本实用新型缓冲块示意图；图6为本实用新型缓冲块安装示意图；图7为本实用新型的立体图。图中1、轮毂，2、缓冲块，3、轮毂附件，4、弹性锥套，5、挡块，6、盖板，7、限位缓冲板，8、衬套，9、承压状态缓冲块，10、放松状态缓冲块，11、外钢套，12、弹性体、13、内钢套， 14、耐磨板，15、隔板，16、端板，17、缓冲弹性体，18、限位套筒，19、摆动轴。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。实施例一如图1-6所示，一种两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件，包括一对弹性锥套4和一套缓冲块2。在本实施例中，所述的弹性锥套4采用弹性体12与内钢套13和外钢套11通过硫化粘接在一起的结构。为提高弹性体12的使用寿命，避免轴向变形过大。安装时，采用轴向预压缩结构，弹性锥套4的角度可为15 35度，预压缩量可为胶层厚度尺寸的109Γ30%。 为避免极限载荷下的轴向变形过大，可在轮毂附件3的端面安装一个限位缓冲板7，固定内钢套13的同时，在极限载荷下，轴向变形由限位缓冲7板吸收。弹性锥套4的外钢套11与衬套8安装在一起，衬套8通过挡块5压入在轮毂内，并由盖板6盖住。为提高弹性锥套4 的疲劳性能，弹性体12端面的型面内凹形深度5mm-30mm ；弹性锥套的角度为10-35度，轴向预压缩量可为厚度尺寸的10%_30%。，以保证在极限载荷下鼓出的橡胶型面不与其它部件发生干涉。考虑到低温环境及20年使用寿命，弹性体12的材料需具备良好的低温性能、压缩永久变形性能以及较高的回弹性。弹性锥套的弹性体12为橡胶或聚氨酯，橡胶或聚氨酯的硬度范围是邵氏A硬度40-80度之间。[0022]所述的缓冲块2依靠端板与轮毂联接在一起，缓冲块2可以是整体式的，也可以是叠层橡胶堆；可通过调整胶料的硬度，获得适合的刚度，弹性体型面为曲线，便于大载荷变形时，提供一定的变形空间。在本实施例中，一套缓冲块2由耐磨板14、隔板15、端板16和橡胶材料的缓冲弹性体17组成；其中，底部为端板16，最上部为耐磨板14 ；，轮毂1旋转时，叶轮与主轴之间存在相对的滑移，缓冲块2与轮毂联接的部位硫化一块的耐磨板14，可减小了相对滑移产生的磨耗。在耐磨板14与端板16之间设有隔板15，隔板15两边与耐磨板14和端板16之间还设有缓冲弹性体17，由耐磨板14、隔板15、端板16和橡胶材料的缓冲弹性体17组成组合形成金属橡胶弹性复合缓冲块。缓冲块2承受大载荷的冲击，为轮毂摆动的提供缓冲限位，并减少运行时产生的振动和噪声。缓冲弹性体17为橡胶或聚氨酯； 橡胶或聚氨酯的硬度范围是邵氏A硬度40-80之间。所述的缓冲块2安装时需成对安装，分别为承压状态缓冲块9和放松状态缓冲块 10，采用反并联结构安装在轮毂上，在轮毂绕摆动轴19正、反方向摆动时均能有效缓冲，安装时由限位套筒18保证预压缩，预压缩量的设计根据轮毂摆动的角度进行设计，预压缩量为109Γ20%，在设备运行时，叶轮摆动使弹性体产生的变形量不超过其预压缩量。所述的缓冲块2暴露在阳光下，因此至少满足五年的设计寿命。材料也需具备良好的压缩永久变形性能、低阻尼性能、较好的回弹性以及低温性能。轮毂转动的时候，由于两叶片上的载荷不一致，叶轮绕摆动轴19产生一定角度的摆动。轮毂的摆动对弹性锥套的外钢套施加扭力，内钢套安装在轮毂附件上，由于橡胶是柔性材料，因此外钢套相对于内钢套可产生一定角度的扭转。所述的锥套基本结构为内钢套和外钢套以及之间硫化在一起的橡胶组成，可通过调整硫化橡胶的硬度，也可通过在橡胶中在硫化一层或多层钢套来获得所需的刚度和阻尼性能，获得不同性能的减振支撑，以满足不同的工况需求。另外，在风机运行过程中，摆动是经常发生的。因此需要将产品的锥套的表面积做大，将橡胶在运行过程中产生的热量通过金属钢套散发出去。设计时安装的接口尺寸需要将产品在轴向产生预压缩，防止工作过程中橡胶的拉伸。考虑到可能使用于低温环境下以及20年的使用寿命，材料需要具备好的低温性能、压缩永久变形以及回弹性的材料。一组缓冲块，对称安装在与叶片呈直线方向的轮毂附件两侧，实现限制轮毂摆动的角度。轮毂附件的伸出臂置于每对缓冲块的中间，缓冲块安装在安装板上后，依靠联接螺栓固定在一起。螺栓的外面安置有限位套，可通过调节该限位套长度来控制缓冲块的预压缩量。缓冲块在轮毂摆动的时候可限制轮毂的摆动角度，起缓冲减振的作用。设计缓冲块时，根据偏转角度，设计缓冲块的最大变形量，使产品在承受最大变形的时候，仍然具有一定的预压缩量。防止工作中橡胶的拉伸。缓冲块的橡胶型面为曲面，为橡胶的变形提供一定的空间。缓冲块与轮毂联接的部位硫化一块耐磨板，减少工作时由于摩擦导致的磨耗。
权利要求1.一种两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件，其特征在于包括一对弹性锥套， 一套缓冲块；弹性锥套由内钢套、弹性体和外钢套组成，内钢套和外钢套之间可实现相对转动，使轮毂旋转时可实现翘板摆动；一套缓冲块安装在与主轴刚性连接的轮毂附件伸出臂上，缓冲装置由八件缓冲块组成，为轮毂摆动的提供缓冲限位。
2.如权利要求1所述的两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件，其特征在于在轮毂附件的端面安装一个限位缓冲板，固定内钢套的同时，在极限载荷下，轴向变形由限位缓冲板吸收。
3.如权利要求2所述的两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件，其特征在于弹性锥套的外钢套与衬套安装在一起，衬套通过挡块压入在轮毂内，并由盖板盖住。
4.如权利要求2所述的两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件，其特征在于弹性锥套的弹性体为橡胶、聚氨酯或橡胶，硬度范围是邵氏A硬度40-80度之间。
5.如权利要求2所述的两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件，其特征在于弹性体端面的型面内凹形深度5mm-30mm;弹性锥套的角度为10-35度，轴向预压缩量可为厚度尺寸的10%-30%。
6.如权利要求1所述的两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件，其特征在于缓冲弹性体为橡胶或聚氨酯；橡胶或聚氨酯的硬度范围是邵氏A硬度40-80之间。
7.如权利要求6所述的两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件，其特征在于缓冲弹性体为叠层结构，端部有耐磨板，缓冲弹性体型面为曲线。
专利摘要一种两叶片风力发电机组翘板轮毂用弹性元件，包括一对弹性锥套，一套缓冲块；弹性锥套，由内钢套、弹性体和外钢套组成，内钢套和外钢套之间可实现一定角度的相对转动，使轮毂旋转时可实现一定角度的翘板摆动；一套缓冲块由端板、隔板、弹性体和耐磨板组成，缓冲块承受大载荷的冲击，为轮毂摆动的提供缓冲限位，并减少运行时产生的振动和噪声。
文档编号F16F15/12GK202047948SQ201120137949
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者李文平, 林胜, 秦中正, 胡伟辉 申请人:株洲时代新材料科技股份有限公司