一种提供缓冲的摩擦片夹紧力装置的制作方法

本实用新型涉及风力发电领域，具体是一种提供缓冲的摩擦片夹紧力装置。

背景技术：

风力发电机组常由偏航系统、制动系统、发电机系统等组成，发电用的风叶安装在风力发电机组的外面，对准风向，风驱动风叶旋转，风叶旋转后带动发电机系统发电。

大自然的风风向不断变化，所以需要偏航系统来使风力发电机组的风叶对准风向，常常由风标、控制器等组成，风标检测风向，控制器控制其他部件使得风力发电机组的风叶转向。

传统上风力发电机组的制动系统使用风电主动式液压偏航制动器，这是一种依靠液压驱动的常闭式制动器，在风力发电机组上成多对使用，根据机型的不同，使用数有4～15台不等，以实现风机对偏航旋转和偏航停车及偏航解缆的需求，风力发电机组遍布世界各地，而偏航制动器安装于风电机组几十米乃至上百米高空的机舱内，检查和维护比较困难，经常会遇到因摩擦片摩擦材料的过渡磨损，甚至摩擦材料磨损完毕，摩擦片在液压力作用下继续向制动盘方向制动，摩擦片钢背与偏航系统制动盘接触，从而接触磨损伤及制动盘，长时间的制动，致使制动盘受损严重，不能正常工作，需对受损制动盘进行修护。维护时：1.修护期间需要停机，影响发电效益，修护费用较高，严重浪费人力和物力；2.如果制动盘磨损严重，需要更换制动盘，这损失将巨大，费用从几万到上百万。如控制摩擦片因过渡磨损而伤及制动盘是目前的重中之中。以往方式为在每台制动器上增加摩擦片检测用探杆，但是此方法需要人为进行检查方能发现，成本相对较高，需要人力配合。

传统的机械夹紧滑动轴承不带缓冲装置，当风机处于山区环境时，由于山区风向及风速存在涡流现象，导致风机机舱产生倾覆力矩，会直接对其中一个滑动轴承产生应力集中，这些冲击力严重时直接导致摩擦片被冲击压碎，给风机运行和维护带来严重损失。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种提供缓冲的摩擦片夹紧力装置，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种提供缓冲的摩擦片夹紧力装置包括摩擦片组件、制动盘和机架，摩擦片组件安装在机架上，摩擦片组件与制动盘的一个端面相接触，制动盘旋转时通过自身与摩擦片组件接触而产生的摩擦力制动。

制动盘就是风力发电机组的偏航制动器的制动盘，固定于机架上的摩擦片组件与制动盘相接触并顶紧，摩擦片组件与制动盘之间的摩擦力就是制动盘的旋转阻尼，可以提供长时间的机械式的制动力，相比于传统的液压制动更加稳定可靠。

进一步的，摩擦片组件包括摩擦片、摩擦片背板、弹性组件、缸体、导杆、锁紧螺母、调节螺栓和安装螺栓；缸体为条形块状，缸体的横截面为直角形，内凹直角边的底面为直角底面，内凹直角边的侧面为直角侧面，直角底面位于制动盘的外圆周底面的下方，直角侧面与制动盘的圆周侧面相面对，直角底面与缸体的底面之间设有若干竖直阶梯孔，缸体通过安装螺栓固定到机架上，缸体下端面上设有锁紧螺母，锁紧螺母位于阶梯孔的下方，调节螺栓从下往上旋入锁紧螺母并伸入阶梯孔内，导杆为一带圆形台阶的圆柱杆，导杆设置在阶梯孔内，导杆的轴线与阶梯孔的轴线重合，导杆底面与调节螺栓的螺纹段头部相接触，导杆上方设有弹性组件，摩擦片背板为一圆形平板，摩擦片背板设置在缸体内，位于阶梯孔的顶部，摩擦片背板上端面固定有摩擦片，摩擦片背板下端面与弹性组件相接触，摩擦片的上端面与制动盘的下端面相接触。

缸体通过安装螺栓固定到机架上，连接可靠且安装拆卸简便。设置在缸体一面的锁紧螺母可以便于调节调节螺栓旋入缸体内的深度，当缸体内的阶梯孔孔没有加工螺纹时，锁紧螺母通过焊接等方式固定在缸体上，可以为调节螺栓提供旋合的螺纹段，并且作为标准件的螺母易于获得，装置加工、制造、维修方便，当缸体内的阶梯孔加工有螺纹时，锁紧螺母与缸体内的螺纹共同与调节螺栓的螺纹旋合，这样可以起到双螺纹锁紧作用，极大提高螺栓螺旋自锁性能，对于振动较大或比较精密的场合可以使用此种螺纹配比。调节螺栓将摩擦片、摩擦片背板、弹性组件、导杆向制动盘顶紧，摩擦片与制动盘之间产生摩擦，这个摩擦力作为制动盘运动时的止动力，摩擦片背板与导杆之间的弹性组件可以提供一定的缓冲作用，在机组振动较大或突发性地制动盘冲击时，与制动盘接触的摩擦片可以退让一段距离从而保护制动盘与摩擦片，防止摩擦力过大而产生非正常磨损。可以通过旋转调节螺栓来控制摩擦片与制动盘之间的摩擦力，由力学知识可知，f＝Fz*k，式中f为摩擦片与制动盘之间的摩擦力，Fz为摩擦片与制动盘之间的正压力，k为摩擦片与制动盘之间的摩擦系数，摩擦片与制动盘之间的摩擦系数根据材料及表面粗糙度等因素而不同，但对于不考虑短时间磨损的情况下，可以认为安装完毕的本装置的摩擦片与制动盘之间的摩擦系数一定，旋转调节螺栓可以调整摩擦片与制动盘之间的正压力，调节螺栓旋入地越深，弹性组件被压缩的越大，摩擦片与制动盘之间的正压力也就越大，摩擦片与制动盘之间的摩擦力也就越大。

作为优化，调节螺栓的螺栓头与锁紧螺母之间在本装置安装完毕后还预留有1～4倍螺纹大径的距离。根据装置大小及需要的摩擦片与制动盘之间的预紧力的调节范围选择合适的调节螺栓长度，这样可以保持在装置使用性能的前提下而让调节螺栓不会露出太多而碍事或显得突兀。

作为优化，摩擦片的表面上设有若干凹坑。全平面的摩擦片与制动盘摩擦止动时容易产生大量的热量，摩擦片表面设置的若干凹坑底部不与制动盘接触，所以不会摩擦发热，这一区域的摩擦片片体就能吸收一部分周围与制动盘接触的摩擦片片体所传导来的热量，从而降低摩擦片整体的平均温度，此外，制动盘端面粘附的一些灰尘颗粒进入摩擦片与制动盘之间的接触面容易划伤摩擦片，摩擦片表面的凹坑能够容纳这些灰尘颗粒等。

作为优化，摩擦片为树脂基材料摩擦片。摩擦片与制动盘之间必然有一个会发生磨损，树脂基材料的摩擦片较软，这样磨损的就是摩擦片，维护保养风力发电机组时就只需要更换摩擦片而不需要维修或更换制动盘，大大提高经济性；同时，树脂基材料的摩擦片摩擦系数较高，可以满足使用性能的需求。

作为优化，弹性组件使用蝶形弹簧。蝶形弹簧成圆锥盘状，可以多个串联使用，在上内缘和下外缘处承受沿轴向作用的静态或动态载荷，被压缩后产生变形，直至被压平，碟形弹簧应力分布由里到外均匀递减，能够实现低行程高补偿力的效果。碟形弹簧具有比普通圆形截面的弹簧更好的接触稳定性，轴向力施加地更加均匀，弹性组件使用蝶形弹簧可以让摩擦片受到均匀的预紧正压力，不会因为预紧力的不均匀而导致摩擦片局部磨损剧烈。

弹性组件包括第一弹簧和第二弹簧，第二弹簧位于第一弹簧内圈，第二弹簧比第一弹簧短，第二弹簧的弹性系数比第一弹簧高。两组弹簧的设计是为了摩擦片在不同的预紧力场合下具有不同的缓冲退让性，小预紧力时，弹性系数低的第一弹簧与摩擦片背板接触，装置轻微振动时弹性组件即进行缓冲行为，大预紧力时，摩擦片背板与两个弹簧都接触，装置受到剧烈扰动时弹性组件才会进行缓冲行为。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型为机械式制动，制动稳定可靠，维修周期长，可以调节不同的制动力，同时装置自带缓冲作用，消除因为振动、外力或一些其他因素带来的冲击，避免摩擦片与制动盘发生非正常磨损甚至结构损坏，维修时只需要更换摩擦片，维修方便且经济。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的主视图；

图2为图1中的视图A-A；

图3为本实用新型摩擦片的示意图；

图4为本实用新型摩擦片背板、弹性组件、缸体的结构示意图；

图5为本实用新型弹性组件的示意图；

图6为本实用新型的俯视图；

图7为本实用新型缸体的剖面图。

图中：1-摩擦片组件、11-摩擦片、111-凹坑、12-摩擦片背板、13-弹性组件、131-第一弹簧、132-第二弹簧、14-缸体、 141-直角底面、142-直角侧面、143-阶梯孔、15-导杆、16-锁紧螺母、17-调节螺栓、18-安装螺栓、2-制动盘、3-机架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种提供缓冲的摩擦片夹紧力装置包括摩擦片组件1、制动盘2和机架3，摩擦片组件1安装在机架3上，摩擦片组件1与制动盘2的一个端面相接触，制动盘2旋转时通过自身与摩擦片组件1接触而产生的摩擦力制动。

制动盘2就是风力发电机组的偏航制动器的制动盘，固定于机架3上的摩擦片组件1与制动盘2相接触并顶紧，摩擦片组件1与制动盘2之间的摩擦力就是制动盘2的旋转阻尼，可以提供长时间的机械式的制动力，相比于传统的液压制动更加稳定可靠。

如图2、图6、图7所示，摩擦片组件1包括摩擦片11、摩擦片背板12、弹性组件13、缸体14、导杆15、锁紧螺母16、调节螺栓17和安装螺栓18；缸体14为条形块状，缸体14的横截面为直角形，内凹直角边的底面为直角底面141，内凹直角边的侧面为直角侧面142，直角底面141位于制动盘2的外圆周底面的下方，直角侧面142与制动盘2的圆周侧面相面对，直角底面141与缸体14的底面之间设有若干竖直阶梯孔143，缸体 14通过安装螺栓18固定到机架3上，缸体14下端面上设有锁紧螺母16，锁紧螺母16位于阶梯孔143的下方，调节螺栓17 从下往上旋入锁紧螺母16并伸入阶梯孔143内，导杆15为一带圆形台阶的圆柱杆，导杆15设置在阶梯孔143内，导杆15 的轴线与阶梯孔143的轴线重合，导杆15底面与调节螺栓17 的螺纹段头部相接触，导杆15上方设有弹性组件13，摩擦片背板12为一圆形平板，摩擦片背板12设置在缸体14内，位于阶梯孔143的顶部，摩擦片背板12上端面固定有摩擦片11，摩擦片背板12下端面与弹性组件13相接触，摩擦片11的上端面与制动盘2的下端面相接触。

缸体14通过安装螺栓18固定到机架3上，连接可靠且安装拆卸简便。设置在缸体14一面的锁紧螺母16可以便于调节调节螺栓17旋入缸体14内的深度，当缸体14内的通孔没有加工螺纹时，锁紧螺母16通过焊接等方式固定在缸体14上，可以为调节螺栓17提供旋合的螺纹段，并且作为标准件的螺母易于获得，装置加工、制造、维修方便，当缸体14内的通孔加工有螺纹时，锁紧螺母16与缸体14内的螺纹共同与调节螺栓17 的螺纹旋合，这样可以起到双螺纹锁紧作用，极大提高螺栓螺旋自锁性能，对于振动较大或比较精密的场合可以使用此种螺纹配比。调节螺栓17将摩擦片11、摩擦片背板12、弹性组件 13、导杆15向制动盘2顶紧，摩擦片11与制动盘2之间产生摩擦，这个摩擦力作为制动盘2运动时的止动力，摩擦片背板 12与导杆15之间的弹性组件13可以提供一定的缓冲作用，在机组振动较大或突发性地制动盘2冲击时，与制动盘2接触的摩擦片11可以退让一段距离从而保护制动盘2与摩擦片11，防止摩擦力过大而产生非正常磨损。可以通过旋转调节螺栓17来控制摩擦片11与制动盘2之间的摩擦力：旋转调节螺栓17可以调整摩擦片11与制动盘2之间的正压力，调节螺栓17旋入地越深，弹性组件13被压缩的越大，摩擦片11与制动盘2之间的正压力也就越大，摩擦片11与制动盘2之间的摩擦力也就越大。

如图2所示，调节螺栓17的螺栓头与锁紧螺母16之间在本装置安装完毕后还预留有1～4倍螺纹大径的距离。根据装置整体大小及需要的摩擦片11与制动盘2之间的预紧力的调节范围选择合适的调节螺栓17长度，这样可以保持在装置使用性能的前提下而让调节螺栓17不会露出太多而碍事或显得突兀。

如图3所示，摩擦片11的表面上设有若干凹坑111。全平面的摩擦片与制动盘2摩擦止动时容易产生大量的热量，摩擦片11表面设置的若干凹坑111底部不与制动盘2接触，所以不会摩擦发热，这一区域的摩擦片11片体就能吸收一部分周围与制动盘2接触的摩擦片11片体所传导来的热量，从而降低摩擦片11整体的平均温度，此外，制动盘2端面粘附的一些灰尘颗粒进入摩擦片11与制动盘2之间的接触面容易划伤摩擦片，摩擦片11表面的凹坑111能够容纳这些灰尘颗粒等。

摩擦片11为树脂基材料摩擦片。摩擦片11与制动盘2之间必然有一个会发生磨损，树脂基材料的摩擦片11较软，这样磨损的就是摩擦片11，维护保养风力发电机组时就只需要更换摩擦片11而不需要维修或更换制动盘2，大大提高经济性；同时，树脂基材料的摩擦片11摩擦系数较高，可以满足使用性能的需求。

如图4、图5所示，弹性组件13使用蝶形弹簧。蝶形弹簧成圆锥盘状，可以多个串联使用，在上内缘和下外缘处承受沿轴向作用的静态或动态载荷，被压缩后产生变形，直至被压平，碟形弹簧应力分布由里到外均匀递减，能够实现低行程高补偿力的效果。碟形弹簧具有比普通圆形截面的弹簧更好的接触稳定性，轴向力施加地更加均匀，弹性组件13使用蝶形弹簧可以让摩擦片11受到均匀的预紧正压力，不会因为预紧力的不均匀而导致摩擦片11局部磨损剧烈。

如图5所示，弹性组件13包括第一弹簧13和第二弹簧132，第二弹簧132位于第一弹簧131内圈，第二弹簧132比第一弹簧131短，第二弹簧132的弹性系数比第一弹簧131高。两组弹簧的设计是为了摩擦片11在不同的预紧力场合下具有不同的缓冲退让性，小预紧力时，弹性系数低的第一弹簧131与摩擦片背板12接触，装置轻微振动时弹性组件13即进行缓冲行为，大预紧力时，摩擦片背板12与两个弹簧都接触，装置受到剧烈冲击时弹性组件13才会进行缓冲行为。

使用本装置时，将摩擦片组件1通过安装螺栓18安装到机架3上，制动盘2旋转时，摩擦片11始终与制动盘2的一个端面相接触，调节螺栓17旋入将摩擦片11顶紧到制动盘2上，制动盘2旋转时就会因为受到摩擦力而停止运动，调节螺栓17 旋入不同深度，制动盘2受到的摩擦力不同，装置或系统受到冲击时，弹性组件13提供一定的缓冲功能。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。