带轮支撑装置、齿形带变桨系统及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，更具体地，涉及一种用于风力发电机组的变桨系统的具有防跳齿功能的带轮支撑装置、齿形带变桨系统及风力发电机组。

背景技术：

目前，风力发电机组变桨形式有齿轮变桨、液压变桨和齿形带变桨。由于齿形带变桨不仅可以降低风机震动，还能实现变桨系统免维护，所以风力发电机组通常采用齿形带变桨。为了实现齿形带变桨的有效执行，通常会通过带有驱动轮和涨紧轮的带轮支撑结构来实现。在该结构中，由于叶轮空间结构限制，驱动轮和涨紧轮布置得比较紧凑，从而使得齿形带紧边和松边比例较大。因此，在齿形带变桨过程中，会出现齿形带松边预紧力为零的情况，而预紧力为零的情况会引发齿形带跳齿的风险。跳齿现象的发生不仅会导致齿形带断裂，而且还会降低整个变桨系统的平稳性和可靠性，降低风力发电机组的发电效率。

此外，现有技术中通常靠预紧力来进行防跳齿防护，不仅降低齿形带寿命，同时给带轮支撑结构增加风险载荷，从而引发带轮支撑失效。

因此，现在亟需一种能够解决上述问题的防跳齿装置。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种能够防止齿形带发生爬齿、跳齿的带轮支撑装置以及包括该带轮支撑装置的齿形带变桨系统及风力发电机组。

本实用新型的另一目的在于提供一种能够提高齿形带的使用寿命的带轮支撑装置以及包括该带轮支撑装置的齿形带变桨系统及风力发电机组。

根据本实用新型的一方面，提供一种带轮支撑装置，该带轮支撑装置包括：涨紧机构，涨紧机构包括驱动轮、涨紧轮和带轮支撑主体，带轮支撑主体支撑驱动轮和涨紧轮，被传递的皮带绕过驱动轮和涨紧轮而被涨紧；防跳齿机构，防跳齿机构包括固定在带轮支撑主体上的支架和安装在支架上并与驱动轮相对的转动组件，转动组件与驱动轮之间的距离在预定范围内。

根据本实用新型的示例性实施例，转动组件的轴线相对于驱动轮的轴线平行，转动组件被设置在驱动轮的背离涨紧轮的一侧，并位于皮带与驱动轮发生相切的位置处。

根据本实用新型的示例性实施例，转动组件的轴线与驱动轮的轴线之间的距离是可调节的。

根据本实用新型的示例性实施例，转动组件包括能够转动的辊轴，辊轴的两端分别连接至支架。

根据本实用新型的示例性实施例，防跳齿机构还包括第一支腿和第二支腿，第一支腿和第二支腿按照预定间距隔开并彼此平行地布置，并且辊轴的两端分别通过第一支腿和第二支腿连接至支架。

根据本实用新型的示例性实施例，支架和第一支腿之间以及支架和第二支腿之间还设置有间距调节件。

根据本实用新型的示例性实施例，支架和第一支腿以及支架和第二支腿利用伸缩结构互相连接。

根据本实用新型的示例性实施例，辊轴的外表面上设置有柔性保护层。

根据本实用新型的示例性实施例，提供一种用于风力发电机组的齿形带变桨系统，该齿形带变桨系统包括上述带轮支撑装置，其中，带轮支撑装置安装在叶轮的轮毂上，上述皮带是齿形带。

根据本实用新型的示例性实施例，提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括如上所述的齿形带变桨系统。

根据本实用新型的带轮支撑装置不仅能够防止齿形带发生爬齿、跳齿，而且能够提高齿形带的使用寿命，降低带轮支撑装置的失效概率和齿形带变桨系统的冲击载荷，确保齿形带变桨系统在运行过程中的稳定性和可靠性，从而提高风力发电机组的发电效率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的示例性实施例进行详细描述，本实用新型的以上和其它特点及优点将变得更加清楚，附图中：

图1是根据本实用新型的示例性实施例的带轮支撑装置的结构示意图；

图2是图1中示出的带轮支撑装置的防跳齿机构的分解示意图；

图3是图1中示出的带轮支撑装置的工作原理示意图；

图4是用于风力发电机组的齿形带系统的示意图。

附图标号说明：

10，100：带轮支撑装置；110：带轮支撑主体；111：暴露孔；120：防跳齿机构；121：支架；122：转动组件；123：支撑件；124：辊轴；125：第一支腿；126：第二支腿；127：辊轴端部；128：轴承；129：间距调节件；130：支架安装部；131：平面补偿件；200：涨紧机构；203：齿形带；201：驱动轮；202：涨紧轮；300：变桨轴承。

具体实施方式

现在将参照附图更全面的描述本实用新型的实施例，在附图中示出了本实用新型的示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，可放大组件的形状、尺寸等。其中，相同的标号始终表示相同的组件。

以下将以根据本实用新型的实施例的带轮支撑装置应用于风力发电机组的齿形带变桨系统为例进行描述，但根据本实用新型的实施例的带轮支撑装置的应用不限于此，其还可根据实际情况应用于其他需要实现防跳齿功能的设备。

参照图1，根据本实用新型的示例性实施例的带轮支撑装置100包括涨紧机构200和防跳齿机构120。其中，涨紧机构200包括驱动轮201、涨紧轮202和带轮支撑主体110，其中，带轮支撑主体110支撑驱动轮201和涨紧轮202，被传递的皮带(例如，齿形带203)绕过驱动轮201和涨紧轮202而被涨紧。此外，带轮支撑装置100上还具有遮挡驱动轮201和涨紧轮202的护罩。防跳齿机构120包括固定在带轮支撑主体110上的支架121和安装在支架121上的转动组件122，转动组件122与驱动轮201彼此相对，并且两者之间的距离在预定范围内，以此防止被支撑的齿形带203发生爬齿或跳齿。该预定范围是根据齿形带203的尺寸和驱动轮201的结构而预先确定的。

优选地，防跳齿机构120可安装在驱动轮201的背离涨紧轮202的一侧，并位于齿形带203与驱动轮201发生相切的位置处，因为对于用于风力发电机组的齿形带变桨系统而言，此处最容易发生齿形带的爬齿或跳齿。以下参照附图4解释为什么在齿形带变桨系统的带轮支撑装置100的驱动轮201侧容易发生跳齿或爬齿。

如图4所示，变桨轴承300通过齿形带203的作用，实现沿某一中心轴线往复运动，其中，齿形带203由包括驱动轮201、涨紧轮202和带轮支撑主体110的涨紧机构200驱动其往复运动。用于风力发电机组的齿形带变桨系统在未工作之前，齿形带203已经具有一定的预紧力，且大于零。在用于风力发电机组的齿形带变桨系统工作期间，例如，当驱动轮201逆时针旋转时，现有的带轮支撑装置10右侧的齿形带视为紧边侧，带轮支撑装置10左侧的齿形带视为松边侧，由于驱动轮201的驱动力的作用，齿形带203由右向左运动，此时松边侧的预紧力可能出现等于零的情况，因而齿形带203可能出现爬齿现象，此时齿形带203与驱动轮201不能正确啮合，在进一步旋转中会出现跳齿情况。

为此，在齿轮带变桨系统中应用上述具有防跳齿机构120的带轮支撑装置100，通过利用转动组件122压迫齿轮带203能够有效抑制齿轮带变桨系统中齿轮带203的跳齿和爬齿。

返回参照图1，带轮支撑主体110的护罩上可具有暴露待支撑的齿形带203的暴露孔111，防跳齿机构120安装在与暴露孔111对应的位置处。优选地，暴露孔111的尺寸足以容纳转动组件122。暴露孔111也是开设在带轮支撑装置100的护罩上的用以辅助安装被支撑的齿形带203的安装孔。为了增强防跳齿的效果，带轮支撑装置100可包括一个以上的暴露孔111以及对应数量的防跳齿机构120。

支架121具有横截面为大致L形的长条板状且在支架121的长度方向上的至少一端设置有用于与支架121结合的支架安装部130。为了增加支架121的刚度，支架121上设置有多个加强筋，多个加强筋纵横交错地设置。通过将支架安装部130固定至带轮支撑主体110，支架121可靠地固定到带轮支撑主体110上，从而为带轮支撑装置100提供载荷及定位支撑，保证转动组件122的正常动作。在此，支架121可与带轮支撑主体110分别单独形成而后连接到一起，或者，支架121也可与带轮支撑主体110一体成型。

转动组件122的轴线相对于驱动轮201的轴线平行，从而在驱动轮201旋转期间转动组件122能够随之转动，减小了对齿形带203的摩擦阻力。由于转动组件122与驱动轮201之间的距离保持在预定范围内，在齿形带203即将发生跳齿或爬齿时，转动组件122可对齿形带203产生压迫作用，从而防止跳齿和/或爬齿现象的发生。

转动组件122包括能够转动的辊轴124，辊轴124的两端分别连接至支架121。辊轴124固定到支架121的方式有很多，例如，辊轴124可通过支腿连接至支架121。如图2所示，防跳齿机构120包括第一支腿125和第二支腿126，第一支腿125和第二支腿126按照预定间距隔开并彼此大致平行地布置，并且辊轴124的两个辊轴端部127分别通过第一支腿125和第二支腿126连接至支架121。

辊轴124能够转动地安装在第一支腿125和第二支腿126上的方式有多种，优选地，辊轴124的两个辊轴端部127插入到设置于第一支腿125和第二支腿126中的轴承128中。然而，本实用新型的实施例不限于此，也可以采用本领域中公知的其他可转动地结合方式实现辊轴124的安装。

对于不同类型和规格的齿形带203和不同的带轮结构，应调节转动组件122的有效作用距离。为了便于调节转动组件122与驱动轮201之间的距离，可将转动组件122的轴线与驱动轮201的轴线之间的距离设置为可调节的，以适应不同的齿形带203和带轮结构。

为了调节转动组件122与驱动轮201之间的距离使其处于预定范围之内，在根据本实用新型的一个示例性实施例中，支架121和第一支腿125之间以及支架121和第二支腿126之间还设置有间距调节件129，从而能够调节支架121和第一支腿125之间以及支架121和第二支腿126之间的距离，进而改变辊轴124与驱动轮201之间的有效作用距离。作为示例，间距调节件129可包括至少一个垫片。然而，本实用新型的实施例不限于此，根据其它实施例，支架121和第一支腿125以及支架121和第二支腿126还可以通过伸缩结构连接。例如，支架121中可形成有槽，第一支腿125和第二支腿126上可形成有能够在该槽内滑动并且可通过卡合、螺栓连接等方式固定在槽内的预定位置处的安装部。根据另一实施例，可将第一支腿125和第二支腿126设置为可伸缩的，例如，第一支腿125和第二支腿126可设置为可伸缩杆。

由于支架121通常采用铸造或锻造的方式形成，其表面的粗糙度和平整度较低，不利于转动组件122和第一支腿125、第二支腿126的装配。为了便于安装第一支腿125和第二支腿126并且使得安装后的转动组件122相对于驱动轮201的平行度，支架121上还设置有平面补偿件131，以在支架121上形成供安装第一支腿125和第二支腿126的平面。

根据本实用新型的示例性实施例，为了减小辊轴124与齿形带203之间的摩擦，可在辊轴124的外表面上设置有柔性保护层。柔性保护层可采用诸如聚氨酯或橡胶等材料制成，只要其具有一定的柔性能够起到保护齿形带203的作用即可。

在本说明书中，可通过焊接方式或者包括诸如螺栓、螺母和垫圈等的紧固件组件连接方式来实现以上任意两个部件之间的固定和/或连接。

下面将参照图3来详细描述根据本实用新型的示例性实施例的用于风力发电机组变桨系统的带轮支撑装置100的工作原理。

在将根据本实用新型的示例性实施例的带轮支撑装置100通过例如螺栓连接固定在风力发电机组的叶轮的轮毂204上之后，当驱动轮201沿着逆时针方向(如图3中所示的A方向)旋转时，齿形带203松边侧的预紧力出现等于零的情况，齿形带203出现爬齿征兆，此时辊轴124便与齿形带203保持贴紧状态，并迫使将齿形带203停留在驱动轮201的齿槽内，从而防止齿形带203发生爬齿或跳齿。

因此，根据本实用新型的带轮支撑装置100至少具有以下优点：一方面，带轮支撑装置100能够保证齿形带203与驱动轮201正确啮合，从根本上杜绝齿形带203发生爬齿或跳齿。另一方面，辊轴124为可转动部件，在保持齿形带203与驱动轮201正确啮合的前提下，当齿形带203出现爬齿或跳齿征兆时，辊轴124在被迫转动过程中推动齿形带203有序向前转动，从而不仅能够确保齿形带变桨系统在运行过程中的稳定性和可靠性，而且也不会对齿轮带203造成损伤，有利于提高齿形带203的使用寿命。

根据本实用新型的另一示例性实施例，提供一种用于风力发电机组的齿形带变桨系统，该齿形带变桨系统包括带轮支撑装置100，该带轮支撑装置100安装在叶轮的轮毂204上。

根据本实用新型的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括上述齿形带变桨系统。

带轮支撑装置100适用于各兆瓦(MW)级风力发电机组的变桨驱动系统，与整机具有相同的环境适用性，可有效的克服现有风力发电机组齿形带发生跳齿问题，从而高效地将变桨电机的输出扭矩可靠地传递到齿形带203上，通过齿形带203准确地传递给变桨轴承300，从而实现变桨轴承300带动叶轮高效运转，以提高风力发电机组的发电效率。

虽然已经参照本实用新型的示例性实施例具体示出和描述了本实用新型，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。