风力发电机齿轮箱弹性支撑体的制作方法

本发明涉及一种风力发电机齿轮箱弹性支撑体。

背景技术：

风力发电机在工作过程中齿轮箱会因齿轮变速传动而产生扭矩和振动，不能通过刚性固定连接支撑，需通过弹性支撑缓冲振动；而四点支撑式风力发电机齿轮箱弹性支撑水平刚度极低，长期使用易出现主轴后串的现象，风力发电机组在长期运行后，叶轮正向力通过主轴传递到机组，现有机组无法抵抗这种主轴串动，这种后串形变容易将扭力臂与齿轮箱弹性支撑回型框架发生碰撞，也造成齿轮箱高速输出轴端连接的联轴器工况发生改变，带来一系列的影响。由于齿轮箱与主轴通过刚性连接，齿轮箱也易随主轴一起后串，影响到后续联轴器及齿轮箱弹性支撑的支撑可靠性；且传统弹性支撑件在端面呈回形的框架顶部、底板上设置弹性支撑件，弹性支撑件两臂安装在框架立柱上并通过弹性支撑件的预压力提供弹性支撑限位，弹性支撑件由一层钢板一层橡胶水平堆叠复合而成多层复合体，主要承载垂直方向刚度，而水平叠层的抗水平剪切力较差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种既能保证垂直方向刚性又能保证水平方向抗剪切力的风力发电机齿轮箱弹性支撑体。

本发明的风力发电机齿轮箱弹性支撑体，包括端面呈“回”字形的框架，框架顶部、底板上各设置有水平叠层支撑件、锥形组合支撑件，其特征在于：所述水平叠层支撑件由环形水平支撑钢片层叠设置构成，各层水平支撑钢片之间通过橡胶相互复合成一体；锥形组合支撑件由具有外锥面的下支撑块和具有内锥面的环形上支撑块配合连接构成，上支撑块、下支撑块之间由橡胶材料填充复合连接；

进一步地，下支撑块的外锥面和上支撑块的内锥面为向外凸起的圆弧面；

进一步地，上支撑块、下支撑块之间设置有伞形支撑片，伞形支撑片与上支撑块内锥面、下支撑块外锥面之间粘性橡胶复合为一体；

进一步地，上支撑块、下支撑块之间的设置有多层伞形支撑片，多层伞形支撑片互相之间、伞形支撑片与上支撑块内锥面、下支撑块外锥面之间粘性橡胶复合为一体；

进一步地，水平叠层支撑件的环形水平支撑钢片的内侧边缘和外侧边缘部位厚度较薄，中间部位厚度较厚，边缘部位与中间部位形成平滑过渡；

进一步地，“回”字形的框架底板上安装水平叠层支撑件，顶部安装锥形组合支撑件，下支撑块锥顶与“回”字形的框架顶部之间的上支撑块内腔内部安置有调整垫块，调整垫块与“回”字形的框架顶部固定连接；

进一步地， “回”字形的框架底板上安装锥形组合支撑件，顶部安装水平叠层支撑件，下支撑块锥顶与“回”字形的框架底板之间的上支撑块内腔内部安置有调整垫块，调整垫块与“回”字形的框架底板固定连接；

进一步地，调整垫块为弹性垫块、金属弹簧、碟簧、橡胶与金属复合弹性簧、橡胶层与金属层复合体结构之一，弹性垫块材料为橡胶、聚酯弹性体、聚氨酯之一；

再进一步地，水平叠层支撑件、锥形组合支撑件与“回”字形的框架顶部、底板之间设置有金属垫片。

本发明的风力发电机齿轮箱弹性支撑体，弹性支撑件采用了水平层叠结构与锥形组合结构相结合的方式，既能保证垂直方向刚性又能保证水平方向抗剪切力，能够抵抗风力发电机旋转主承载侧的大载荷，同时兼具较高的圆周方向刚度特点；风力发电机组在运行中叶轮正向力通过主轴传递到机组，机组能够抵抗主轴的串动力，风力发电机组及齿轮箱高速输出轴端连接的联轴器运行平稳可靠。

附图说明

图1～图2是现有技术中的风力发电机齿轮箱弹性支撑体平面结构示意图；

图3是本发明实施例的风力发电机齿轮箱弹性支撑体立体结构示意图；

图4是本发明实施例一的风力发电机齿轮箱弹性支撑体平面结构示意图；

图5是图4的左视图；

图6是本发明实施例二风力发电机齿轮箱弹性支撑体的上支撑块平面结构半剖示意图；

图7是本发明实施例的风力发电机齿轮箱弹性支撑体安装到风力发电机齿轮箱扭力臂两端平面结构示意图。

具体实施方式

如图所示，风力发电机主轴齿轮箱的两个扭力臂通过弹性支撑总成安装连接，本发明实施例一的风力发电机齿轮箱弹性支撑体包括端面呈“回”字形的框架1，框架1顶部、底板上各设置有水平叠层支撑件2、锥形组合支撑件3，水平叠层支撑件2由环形水平支撑钢片层叠设置构成，各层水平支撑钢片之间通过橡胶相互复合成一体；锥形组合支撑件3由具有外锥面的下支撑块4和具有内锥面的环形上支撑块5配合连接构成，上支撑块5、下支撑块4之间由橡胶材料填充复合连接，上支撑块5外表面设置有安装凹槽，锥形组合支撑件3通过上支撑块5外表面的安装凹槽安装连接；

进一步地，下支撑块4的外锥面和上支撑块5的内锥面为向外凸起的圆弧面；

进一步地，本发明实施例二的风力发电机齿轮箱弹性支撑体，上支撑块5、下支撑块4之间设置有伞形支撑片6，伞形支撑片6与上支撑块5内锥面、下支撑块4外锥面之间粘性橡胶复合为一体；

进一步地，本发明实施例二的风力发电机齿轮箱弹性支撑体，上支撑块5、下支撑块4之间的设置有多层伞形支撑片6，多层伞形支撑片6互相之间、伞形支撑片6与上支撑块5内锥面、下支撑块4外锥面之间粘性橡胶复合为一体；

进一步地，水平叠层支撑件2的环形水平支撑钢片的内侧边缘和外侧边缘部位厚度较薄，中间部位厚度较厚，边缘部位与中间部位形成平滑过渡；

进一步地，当回”字形的框架1底板上安装水平叠层支撑件2，顶部安装锥形组合支撑件3时，下支撑块4锥顶与“回”字形的框架1顶部之间的上支撑块5内腔内部安置有调整垫块，调整垫块与“回”字形的框架1顶部固定连接；

或者，当“回”字形的框架1底板上安装锥形组合支撑件3，顶部安装水平叠层支撑件2，即水平叠层支撑件2、锥形组合支撑件3反向安装在齿轮箱弹性支撑总成内时，下支撑块4锥顶与“回”字形的框架1底板之间的上支撑块5内腔内部安置有调整垫块，调整垫块与“回”字形的框架1底板固定连接；

调整垫块为弹性垫块、金属弹簧、碟簧、橡胶与金属复合弹性簧、橡胶层与金属层复合体结构之一，弹性垫块材料为橡胶、聚酯弹性体、聚氨酯之一；通过调整垫块能够调整锥形组合支撑件的垂向刚度，实现锥形组合支撑件垂向刚度可调以适应不同使用场合性能需求。

再进一步地，水平叠层支撑件、锥形组合支撑件与“回”字形的框架顶部、底板之间设置有金属垫片，以调节弹性支撑总成至扭力臂中心的距离，距离越短，总成的抗扭剪能力越高，即力臂越短，所提供的水平刚度越高。

本发明的风力发电机齿轮箱弹性支撑体，在有限的空间内同时实现垂直承载刚度要求和水平方向的抗剪切力，金属“回”字形框架部分保留原有结构，水平叠层支撑件2采用了环形叠层结构与锥形组合结构相结合的方式，水平叠层支撑件2由环形水平支撑钢片层叠设置构成，各层水平支撑钢片之间通过橡胶相互复合成一体构成环形叠层；锥形组合支撑件3由具有外锥面的锥形下支撑块4和具有内锥面的上支撑块5连接构成锥形减振件，在风机主承载方向安装上述环形叠层，在同侧扭力臂对位端安装上述锥形减振件，环形叠层与锥形减振件的垂直方向向刚度一致，确保了既有风机安装上、下弹性支撑的预压缩量一致；当产品预压缩安装后，齿轮箱弹性支撑由环形叠层提供小部分圆周方向刚度即水平刚度，由锥形减振件提供主要的圆周方向刚度即水平刚度。

水平叠层支撑件2的环形叠层为主要垂向刚度承载面，是由多层组合而成，可以根据需要调节产品的垂向和水平刚度，橡胶层越少其刚度越大；由于每层橡胶厚度较少，在大载荷作用下，橡胶鼓出非常厉害，应力很好，为了降低应力，将水平支撑钢片的内、外径处设计了边缘部位厚度较薄、中间部位厚度较厚形成倒角结构，以增加橡胶层的厚度，降低橡胶鼓起应力。

锥形组合支撑件3由具有外锥面的下支撑块4和具有内锥面的上支撑块5连接构成，下支撑块4的外锥面和上支撑块5的内锥面为向外凸起的圆弧面，上支撑块4、下支撑块5之间由橡胶材料填充复合连接，支撑块4的外锥面和上支撑块5的内锥面为向外凸起的圆弧面使得中间橡胶材料形成中间薄边缘厚的结构，以增加橡胶层边缘的厚度，，能够在大载荷时降低橡胶的鼓起应力，其原理与上述水平叠层支撑件2的环形叠层一致。

上支撑块4、下支撑块5之间设置有伞形支撑片6，以提高水平刚度，根据需要每增加一层伞形支撑片6，即可提高不同的水平刚度。

本发明的风力发电机齿轮箱弹性支撑体，能够抵抗风力发电机旋转主承载侧的大载荷，兼有较高圆周方向刚度特点，水平刚度可以根据铁件层数、橡胶层厚度进行调节；具体为主承载方向刚度190x（1±15%）KN/mm时，水平刚度为10-90KN/mm，可根据需要调整；主承载方向刚度150（1±15%）KN/mm时，水平刚度为10-45KN/mm可调。

本发明的风力发电机齿轮箱弹性支撑体，弹性支撑件采用了环形层叠结构与锥形组合结构的方式，既能保证垂直方向刚性又能保证水平方向抗剪切力，能够抵抗风力发电机旋转主承载侧的大载荷，同时兼具较高的圆周方向刚度特点；风力发电机组在运行中叶轮正向力通过主轴传递到机组，机组能够抵抗主轴的串动力，风力发电机组及齿轮箱高速输出轴端连接的联轴器运行平稳可靠。

现有技术的风力发电机齿轮箱弹性支撑体结构主要是水平叠层减振件，由一层钢板加一层弹性体堆叠而成的一种减振元件，可以提供很大的垂向刚度，但由于是水平叠层，其在水平方向主要承受水平剪切力，而水平叠层的抗剪切力较差，比如某型号机组的垂向刚度达到200KN/mm，而水平方向只有2.5KN/mm左右，可见原结构是一种极高纵横向刚度比的产品；风力发电机组在长期运行后，叶轮正向力通过主轴传递到机组，现有机组无法抵抗这种主轴串动，这种后串形变容易将扭力臂与齿轮箱弹性支撑回型框架发生碰撞，也造成齿轮箱高速输出轴端连接的联轴器工况发生改变，带来一系列的影响。

风力发电机主轴旋转产生的扭矩非常大，提供高垂直方向刚度的水平叠层支撑件2必须安装在齿轮箱两个扭力臂的主承载侧，即水平叠层支撑件2安装在风力发电机正旋转侧，沿着主轴方向向齿轮箱看，分别位于齿轮箱扭力臂右下侧和左上侧；而提供高周向刚度的锥形组合支撑件3则安装在扭力臂右上侧和左下侧，即齿轮箱扭力臂两端安装方式不一致，即风力发电机齿轮箱扭力臂两侧的弹性支撑体其实是上、下位置互换，可以适应垂向高刚度，周向特定刚度的特性需求；对于既有出现主轴后串的风力发电机，只需更换安装本发明的水平叠层支撑件2、锥形组合支撑件3两种弹性支撑体即可提高周向特定刚度，结构简单，操作方便；且提供高周向刚度的锥形组合支撑件3可内置若干层伞形支撑片6，根据客户需要调节水平刚度，实现周向刚度可变控。