全桁架式塔架的制作方法

本实用新型涉及风力发电机组塔架，尤其涉及桁架式塔架。

背景技术：

随着风力发电机组容量的增加，为使风轮获取更大的风能，使得轮毂中心高度也随着增加，塔架的体积和高度相应增加，随着圆筒直径的增加，使得塔筒的重量也随之增加，从而使得塔架运输和安装的困难也大大增加，制造成本也随之增加。

因此，有必要进一步改进塔架。

技术实现要素：

本实用新型之目的是提供一种质量轻、运输方便、占地面积小的全桁架式塔架。

本实用新型提供一种全桁架式塔架，一种全桁架式塔架，用于支撑风力发电机组，其特征在于，包括桁架式塔架主体和过渡段，所述桁架式塔架主体由四根主塔柱和多个斜杆、以及多个横杆组合连接成一个刚性的桁架，用来支撑风力发电机组的机舱部分，并且，在所述桁架式塔架主体的中段，四根所述主塔柱均朝所述半桁架式塔架的中轴线弯曲相同的角度，形成扫掠变角度，用于避开风力发电机组桨叶的扫掠，所述过渡段为下端开口，顶端设有连接法兰的筒状结构，安装在所述桁架式塔架主体的最上端，用于连接所述桁架式塔架主体和所述机舱。

作为优选方式，每个所述主塔柱由两根或四根角铁用高强度螺栓连接副连接而成，以保证主塔柱的刚性。

作为优选方式，所述两根或四根角铁之间设有十字交叉连接板，用于防止主塔柱的扭曲。

作为优选方式，所述两根角铁设置在所述十字交叉连接板的一、三象限或二、四象限，用于防止主塔柱的扭曲。或者所述四根角铁可设置在所述十字交叉连接板的第一、二、三、四象限。

作为优选方式，所述四个主塔柱的塔脚用混凝土底座固定，以保证塔架的稳定性。

作为优选方式，所述横杆中间设置有四角节点板；四根所述斜杆通过高强度螺栓连接副固定连接到所述四角节点板的四个角上；并且，每根所述斜杆的另一端均通过三角节点板固定在所述主塔柱上，从而使所述横杆、所述斜杆和所述主塔柱形成三角形的稳定结构，以保证塔架连接的稳定性。

作为优选方式，所述横杆和所述斜杆之间设置有次斜杆和腹杆，所述次斜杆和所述腹杆通过节点板用高强度螺栓连接副与所述斜杆、所述横杆、以及所述主塔柱中的两个连接，从而在所述斜杆、所述横杆和所述主塔柱形成的三角形当中形成小三角，以增加塔架的稳定性。

作为优选方式，在每个横杆间还有横膈和再分式腹杆用高强度螺栓连接副连接起来，用于增加塔架的稳定性。

作为优选方式，在每个所述横杆间还设有横膈和再分式腹杆均用高强度螺栓连接副连接起来。

本实用新型的特点是能够大大降低钢材用量，整体的重量比传统的塔筒式塔架减轻近30％，还避免了塔筒增大带来的运输问题，此全桁架式塔架适用于风力发电机组的轮毂中心从80到160米的风力发电机组，并且占地面积小，只需在四个主塔柱的地方修建塔架，其余地方可以退耕还田。

附图说明

下面将简要说明本申请所使用的附图，显而易见地，这些附图仅用于解释本发明的构思。

图1是本实用新型的全桁架式塔架实施例的整体示意图。

图2是本实用新型的全桁架式塔架实施例的局部放大示意图。

图3是本实用新型的全桁架式塔架实施例扫琼变角度处的结构示意图。

图4是本实用新型的全桁架式塔架实施例顶端过渡段的结构示意图。

图5是本实用新型的全桁架式塔架实施例塔脚的结构示意图。

图6是本实用新型的全桁架式塔架实施例主塔柱第一种结构的剖视示意图。

图7是本实用新型的全桁架式塔架实施例主塔柱第二种结构的剖视示意图。

图8是本实用新型的全桁架式塔架实施例横杆和斜杆用节点板连接的局部放大示意图。

图9是本实用新型的全桁架式塔架实施例横杆、斜杆和主塔柱用节点板连接的局部放大示意图。

图10是本实用新型的全桁架式塔架实施例橫膈的结构示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本实用新型的全桁架式塔架的实施例。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部分的结构，各附图之间不一定按照相同的比例绘制。相同或相似的参考标记用于表示相同或相似的部分。

第一实施例

参见图1，本实用新型提供一种全桁架式塔架，用于支撑风力发电机组，其特征在于，包括桁架式塔架主体和过渡段4，桁架式塔架主体由四根主塔柱21和多个斜杆23、以及多个横杆22组合连接成一个刚性的桁架，用来支撑风力发电机组的机舱部分，并且，在所述桁架式塔架主体的中段，四根所述主塔柱21均朝所述半桁架式塔架的中轴线弯曲相同的角度，形成扫掠变角度，用于避开风力发电机组桨叶的扫掠，该扫掠变角度将整个桁架式塔架分为上段桁架式塔架1和下段桁架式塔架2，过渡段4为下端开口，顶端设有连接法兰的筒状结构，安装在上段桁架式塔架1的最上端，用于连接桁架式塔架主体和风力发电机组的机舱。

参见图2，四根主塔柱21中任意两个相邻的主塔柱21之间均利用多根斜杆23、多根横杆22、多根次斜杆24、以及多根腹杆25连接成稳定钢结构。每根横杆22通过设置在横杆22中间的四角节点板26与四根沿四角节点板26对角线设置的斜杆23相连，其中每根斜杆23的另一端均通过三角节点板27与主塔柱21相连。这样每根主塔柱21和与其相连的两根斜杆23会构成一个三角形结构，并且每根横杆22、斜杆23和主塔柱21之间也构成三角形结构。因为三角形结构具有稳定性，所以这样连接可以增加塔架的稳定性。

为了进一步增加桁架式塔架的稳定性，在每个横杆22、斜杆23和主塔柱21构成的大三角形结构中增设次斜杆24和腹杆25，将大三角形分割成多个小三角形，以保证塔架连接的稳定性，增加塔架的使用寿命。

由图3可知在该全桁架式塔架的中段设置有扫掠变角度，用于避开风力发电机组桨叶的扫掠。在该扫掠变角度将整个桁架式塔架分为上段桁架式塔架1和下段桁架式塔架2；其中上段桁架式塔架1的主塔柱21与竖直方向的夹角变小，以形成该扫掠变角度，从而可以使塔架达到更高的高度，以满足更多风力发电机的使用需求。

在扫掠变角度处上段桁架式塔架1和下段桁架式塔架2通过四角节点板26和三角节点板27加以横杆22和斜杆23用高强度螺栓连接副连接起来，构成全桁架式塔架整体。并且在该扫掠变角度处的四角节点板26上还连接有四根沿节点板对角线设置的斜杆23，其中每根斜杆23的另一端均通过三角节点板27与主塔柱21相连，形成三角形稳定结构，以保证全桁架式塔架的稳定性。结合图1可以看出为了达到相同的高度，如果没有设置该扫掠变角度，势必会将塔架做的更大，这样会不但浪费钢材，还会增大占地面积。

参见图4，本实施例的全桁架式塔架还包括过渡段4，该过渡段4为下端开口的筒状结构，套在上段桁架式塔架1的顶端，通过焊接或高强度螺栓连接副固定连接在桁架式塔架主体的最上端，用于连接桁架式塔架主体和机舱，一方面保证连接机舱的可靠性，另一方面简化全桁架式塔架的生产和制造。

图5是本实施例的全桁架式塔架塔脚33的结构示意图。塔脚3包括中心桩31、基础埋板32、精轧螺纹钢36、调平板33、支撑螺栓35、以及基础连接件34，其中基础埋板32通过精轧螺纹钢36固定在中心桩31上形成塔脚3的底座，然后支撑螺栓35通过现场焊接的方式固定在基础埋板32上，最后将焊接有基础连接件34的调平板33穿过支撑螺栓35固定在基础埋板32上以形成塔脚3。安装时主塔柱21固定连接在塔脚3上，然后在塔脚3处浇注混凝土底座，以保证塔架的稳定性，并且该塔脚3结构简单、稳定性强、占地面积小、方便安装。

图6是本实施例的全桁架式塔架主塔柱21第一种连接方式的剖视示意图。每个主塔柱21由四根角铁用高强度螺栓连接副连接而成，以保证塔柱的刚性，并且在四根角铁之间设有十字交叉连接板37，用于防止塔柱的扭曲，为了增加强度，还可以在角钢外面增加包接板，该主塔柱21的横截面为十字形。

图7是本实施例的全桁架式塔架主塔柱21第二种连接方式的剖视示意图。每个主塔柱21由十字交叉连接板37和两根对角设置的角铁用高强度螺栓连接副连接而成，为了增加强度，还可以在角钢外面增加包接板，此设计不但可以节省钢材，而且不影响桁架的强度，并且可以有效防止塔柱的扭曲。

以上两种主塔柱21都具有良好的刚度和强度，并且相对于传统的塔筒式塔架可以减轻近30％的重量，不但节约资源、方便运输，而且以主塔柱21的形式支撑起上段塔筒可以减小占地面积。

图8是本实用新型的全桁架式塔架实施例横杆22和斜杆23用节点板连接的局部放大示意图。如图所示四根斜杆23通过四角节点板26与一根横杆22利用高强度螺栓连接副连接在一起，并且四根斜杆23沿该四角节点板26的对角线设置，使这四根斜杆23向四个方向延伸至主塔柱21，并与主塔柱21通过三角节点板27用高强度螺栓连接副连接。如图9所示即为横杆22、斜杆23与主塔柱21连接处的局部放大图，由图9可以看出在任意两个相邻的主塔柱21所在平面内的每个主塔柱21均通过三角节点板27与一根横杆22和两个分别位于横杆22两侧的斜杆23相连，以形成图1中所示的桁架结构。

应当说明的是下段桁架式塔架2整个结构的水平截面呈四边形，并且在横杆22所在的水平面上形成一个正四边形，该正四边形的四个边即为同一水平面上连接主塔柱21的四根横杆22。为了保证全桁架式塔架的连接可靠性，将这四根横杆22利用再分式腹杆51连接形成橫膈5，其中横杆22和再分式腹杆51通过节点板利用高强度螺栓连接副连接在一起。如图10所示为本实施例的全桁架式塔架橫膈5的结构示意图。该橫膈5一方面可以增加全桁架式塔架的稳定性，另一方面在组装时还可以用来放置材料。

本实用新型的全桁架式塔架主要由角钢材料组成，用桁架式塔架取代传统的圆柱式塔筒，上段利用过渡段4和机舱连接，通过有限元模型计算塔架的受力状况，确保在风力发电机组的运行寿命期塔架的安全可靠。在有限元分析时，主要考虑塔身的风载荷和塔架顶部法兰传来的极限载荷和等效疲劳载荷，计算显示全桁架式塔架的设计能满足这些载荷的要求。

本实用新型的全桁架式塔架可以很好地解决了塔筒增大带来的运输问题。另外，大大降低了钢材用量，整体的重量比传统的塔筒式塔架减轻近30％。而且，占地面积小，只需在四个主塔柱21的地方修建塔架，其余地方可以退耕还田。

以上对本实用新型的全桁架式塔架的实施方式进行了说明。对于本实用新型的全桁架式塔架的具体特征如形状、尺寸和位置可以根据上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据本发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。