用于风力发电机组的支撑装置的制作方法

本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种用于风力发电机组的支撑装置。

背景技术：

当前，随着海上风电的发展，风电机组大型化成为风电发展趋势。大型风力发电机组的传动链方案多选用中速方案，为了节约成本，需要对风电机组的齿轮箱、轴承座以及发电机进行整体设计和装配。然而，在这种传动链设计中，往往后部悬空部位比较大，由于机组运行产生的振动以及自身重量的作用，轴承座与齿轮箱体连接部位的较小振动和扭转就可能导致齿轮箱产生较大的位移，并对齿轮箱内部齿轮产生较大的冲击。

因此，本领域需要一种用于风力发电机组的支撑装置，其可消除或至少缓解上述现有技术中的全部或部分缺陷。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于风力发电机组的支撑装置，其可具有吸能缓冲功能，能够有效吸收冲击载荷产生的巨大动能，以避免诸如齿轮箱等被支撑物体产生较大变形而对其余构件产生破坏。

在此强调，除非另有说明，本文所用术语与本领域中各种科技术语的通常含义、各种技术词典、教科书等中定义的专业术语的含义一致。

为此，根据本发明一实施例，提供一种用于风力发电机组的支撑装置，其中，上述支撑装置包括以可拆卸方式连接在一起的弹性装置和液压式顶起装置；

其中，弹性装置包括球体状弹性体、支撑板组件、顶板和底板，其中，顶板和底板对称设置在弹性体的顶侧和底侧，支撑板组件包括在顶板和底板之间围绕弹性体均匀设置的多个w型支撑板，使得多个w型支撑板均以可拆卸方式分别连接到顶板和底板，其中，顶板背向支撑板的第一外表面用于连接和支撑被支撑物体，底板的背向支撑板的第二外表面用于连接顶起装置；

其中，顶起装置包括用于与底板固定连接的球面顶头、用于升降球面顶头的缸组件、及用于支撑缸组件的球面垫，其中，球面顶头包括用于与底板的第二外表面进行面接触并连接的球面部、和用于与缸组件面接触并连接的平面部，其中，球面垫在缸组件与球面顶头相对的一侧固定连接到缸组件。

进一步地，在一实施例中，弹性体可采用具有缓冲吸能性能的橡胶材料，或者采用在弹性体内部注满液体的方式。

进一步地，在一实施例中，每个w型支撑板的中间部分可具有一定弧度，以与弹性体的形状匹配。

优选地，每个支撑板可根据被支撑物体的刚度要求设计，并且选择性地在所述中间部分的一点或多点处接触弹性体。

优选地，支撑板组件可包括四个w型支撑板。

进一步地，在一实施例中，顶板面对支撑板的第一内表面和底板面对支撑板的第二内表面可在与支撑板对应处开设有用于安装支撑板的安装槽，并在与弹性体对应处开设有与弹性体等直径的第一球面槽，用于固定弹性体。

进一步地，在一实施例中，顶板和底板均可包括贯穿第一球面槽的泄压孔。

进一步地，在一实施例中，顶板和底板均可包括设置在安装槽内的长圆孔，用于调整支撑板分别相对于顶板和底板的安装位置。

进一步地，在一实施例中，底板可在第二外表面设置有第二球面槽，用于与顶起装置的球面顶头适配。

进一步地，在一实施例中，缸组件可包括缸体、设置在缸体内部的活塞、从缸体外部连通到缸体内部的输液孔、及位于缸体与活塞之间的密封圈，其中，缸体可与球面顶头平面部固定连接，活塞的一端侧可与球面顶头平面部能接触和分离，另一端侧可固定连接到球面垫，其中，密封圈可设置在输液孔与球面顶头之间，用于阻止来自输液孔的液体流向球面顶头。

进一步地，在一优选实施例中，缸体和活塞均可呈台阶状，且缸体的第一台阶状部分和活塞的第二台阶状部分能接触和分离，并且，输液孔可从缸体外部连通到缸体第一台阶状部分和活塞第二台阶状部分的接触位置，且密封圈可设置在球面顶头与缸体第一台阶状部分和活塞第二台阶状部分的接触位置之间。

进一步地，在一实施例中，所述支撑装置可采用螺纹连接装置将弹性装置、顶起装置、及带有螺栓孔的被支撑物体连接到一起。

优选地，螺纹连接装置采用双头螺柱及配套螺母，并且，在弹性装置的底板内设置有安装光孔，在顶起装置的球面顶头和球面垫内加工有螺纹孔。

进一步地，在如上述实施例中任一项所述的用于风力发电机组的支撑装置中，两个或更多个所述支撑装置可通过输液管串联使用，使得当被支撑物体发生变形时，所述支撑装置中的一部分可用于受压，另一部分可用于蓄能。

根据本发明实施例提供的用于风力发电机组的支撑装置可具有如下有益效果：

首先，本发明提供的弹性体和支撑板具有吸能缓冲功能，能够有效吸收冲击载荷产生的巨大动能，避免诸如齿轮箱等被支撑物体产生较大变形而对其余构件产生破坏。

其次，本发明能够抵抗6个自由度的变形。

再次，本发明的支撑装置的刚度可调，弹性体刚度可调，支撑板刚度可调，可根据被支撑物体的变形要求进行设计。

进而，本发明可通过顶起装置调整高度，以确保被支撑物体与支撑装置能充分接触。

最后，本发明安装简单，维护方便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出根据本发明一实施例的一用于风力发电机组的支撑装置的结构简图；

图2示意性示出图1中支撑装置的弹性装置的底板的结构简图；

图3示意性示出图1中支撑装置的弹性装置的支撑板；

图4示意性示出两个图1中支撑装置串联使用的状态；

图5示意性示出图1中支撑装置的顶起装置的球面垫的剖视图

图6示意性示出沿a-a线剖取的图1中支撑装置的剖视图，其中示出支撑装置的两种工作状态；

图7-10分别示出图1中支撑装置受拉、受压、受侧向载荷、及受弯矩作用的示意图。

元件标号说明

1：弹性装置；2：底板；21：泄压孔；22：长圆孔；23：安装槽；24：第二球面槽；25：第一球面槽；3：弹性体；4：支撑板；5：顶板；6：顶起装置；61：球面垫；611：螺纹孔；62：活塞；63：缸体；64：球面顶头；65：双头螺柱；66：密封圈；67：输液孔；8：输液管；100：支撑装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明根据本发明实施例提供的技术方案。

图1(a)示意性示出根据本发明一实施例的一用于风力发电机组的支撑装置的主视图，图1(b)示意性示出沿图1(a)中的支撑装置的线b-b截取的剖视图。图2(a)示意性示出图1中支撑装置的弹性装置中的底板的俯视图，图2(b)示意性示出图2(a)中底板的d向视图或仰视图，图2(c)示意性示出沿图2(a)中底板的线c-c截取的剖视图。图3示意性示出图1中弹性装置的支撑板，其中图3中左侧图示出支撑板具有位于e处的一个接触点，图3中右侧图示出支撑板具有位于f处的两个接触点。图4示意性示出两个图1中支撑装置串联使用的状态。图5示意性示出图1中支撑装置的顶起装置的球面垫的剖视图。图6示意性示出沿a-a线剖取的图1中支撑装置的剖视图，其中图6(a)示出支撑装置处于初始工作状态，图6(b)示出支撑装置处于顶起工作状态。图7-10分别示出图1中支撑装置受拉、受压、受侧向载荷、及受弯矩作用的示意图。

参见图1至6，示出根据本发明一实施例的用于风力发电机组的支撑装置100包括弹性装置1和顶起装置6。

参见图1至3，弹性装置1包括球体状弹性体3、支撑板组件、顶板5和底板2，其中，顶板5和底板2对称设置在弹性体3的顶侧和底侧，支撑板组件包括在顶板5和底板2之间围绕弹性体3均匀设置的四个w型支撑板4，且使得四个w型支撑板4均以可拆卸方式分别连接到顶板5和底板2。根据需要，支撑板组件可包括其它数量的w型支撑板4，例如两个、三个、五个、六个等。

弹性体3可以是具有缓冲吸能性能的橡胶材料，或者采用在弹性体3内部注满液压油的方式。在弹性体3为橡胶材料的示例中，橡胶材料刚度不可调。在弹性体3内部注满液压油的示例中，液压弹性球体刚度可通过调整弹性体腔内液体压力进行调整，便于后期维护和刚度调整。

顶板5的背向支撑板4的第一外表面用于连接和支撑被支撑物体，底板2的背向支撑板4的第二外表面用于连接顶起装置6。顶板5面对支撑板4的第一内表面和底板2面对支撑板4的第二内表面可在与支撑板4对应处开设有安装槽23，用于安装支撑板4，并且可确保安装时支撑板4将弹性体压紧固定；并且，顶板5的第一内表面和底板2的第二内表面可在与弹性体3对应处开设有与弹性体3等直径的第一球面槽25，用于固定弹性体3。优选地，第一球面槽25的圆心可在弹性体3的中心线上。顶板5和底板2均可包括贯穿第一球面槽25的泄压孔21，以防止弹性体3分别与顶板5和底板2过紧挤压，而对弹性体3造成破坏。在用于支撑板4的安装槽23内可开有长圆孔22，用于调整支撑板4相对于顶板5或底板2的安装位置，以确保支撑板4能够压紧固定弹性体3。底板2可在第二外表面的顶起位置加工有第二球面槽24，与顶起装置6的球面顶头64适配并配合使用，用于保护缸组件。

支撑板4是可拆卸的，例如通过螺栓分别连接到顶板5和底板2。如图3所示，支撑板4的设计可具有一定弧度，以起到抗拉弹簧的作用。支撑板4的设计可根据被支撑物体的刚度要求设计，可以在e处的一个接触点接触弹性体，也可以在f处的两个接触点接触弹性体。支撑点的设计可不局限于上述两种方式，也可根据需要包括其它位置的一个或多个接触点。支撑板4安装简单，便于维护，后期可根据现场实测数据进行刚度调整。

根据需要，两个根据本发明的支撑装置100可通过输液管8串联使用，则当被支撑物体发生扭转变形时，一个支撑装置受压，另外一个支撑装置可起到蓄能作用，以能够更有效地吸收冲击，如图4所示。相似地，更多个根据本发明的支撑装置100可通过输液管8串联使用，则当被支撑物体发生扭转变形时，一部分支撑装置受压，另一部分支撑装置可起到蓄能作用，以能够更有效地吸收冲击。

图6示出两个串联的支撑装置100，并呈现支撑装置100的两种工作状态，图6(a)示出两个串联支撑装置100均处于初始工作状态，其中两个支撑装置100均位于原位位置，图6(b)示出两个串联支撑装置100均处于顶起工作状态。

顶起装置6可为液压式的。液压式顶起装置6可包括用于与底板2固定连接的球面顶头64、用于升降球面顶头64的缸组件、及用于支撑缸组件的球面垫61，其中，球面顶头64包括用于与底板2的第二外表面进行面接触并连接的球面部、和用于与缸组件面接触并连接的平面部，其中，球面垫61在缸组件与球面顶头64相对的一侧固定连接到缸组件。如图2和5所示，底板2在第二外表面可设置有第二球面槽24，用于与球面顶头64适配。如图5所示，缸组件可包括缸体63、设置在缸体63内部的活塞62、及从缸体63外部连通到缸体63内部的输液孔67、位于缸体63与活塞62之间的密封圈66，其中，缸体63可与球面顶头64平面部固定连接，活塞62的一端侧可与球面顶头64平面部能接触和分离，另一端可侧固定连接到球面垫61，其中，密封圈66可设置在输液孔67与球面顶头64之间，用于阻止来自输液孔67的液体流向球面顶头64。

优选地，如图5所示，缸体63和活塞62均可呈台阶状，且缸体63的第一台阶状部分和活塞62的第二台阶状部分能接触和分离，并且，输液孔67可从缸体63外部连通到缸体63第一台阶状部分和活塞62第二台阶状部分的接触位置，且密封圈66设置在球面顶头64与缸体63第一台阶状部分和活塞62第二台阶状部分的接触位置之间。

典型地，缸组件可例如为油缸。

本发明可采用螺纹连接装置将弹性装置1、顶起装置6、及带有螺栓孔的被支撑物体连接到一起。优选地，螺纹连接装置可采用双头螺柱65及配套螺母68，并且，可在弹性装置1的底板2内设置有安装光孔，在顶起装置6的球面顶头64和球面垫61内可加工有螺纹孔611，如图5所示。本发明也可采用其它螺纹连接装置。

以下描述根据本发明一实施例的支撑装置100的工作方法。

如图1和图6所示，首先，可将顶起装置6设置于弹性装置1的底板2的下方；然后，从底板2的安装光孔穿过双头螺柱65，将双头螺柱65拧入被支撑物体的螺栓孔内；待双头螺柱65旋拧到位后，从缸体63的输液孔67输入液压油，使得缸体63顶起球面顶头64，从而如图6(b)所示使球面顶头64与底板2的第二球面槽24充分接触，同时起到防松效果，然后，用螺母68拧紧双头螺柱65。

当液压油从输液孔67排出缸体63时，缸体63降落复位到球面垫61上，如图6(a)所示。

如图1所示，在支撑装置100工作时，球面顶头64与球面垫61配合使用，以确保顶起装置6仅承受拉力和压力两种工作状态，并保护缸组件。在支撑装置100受到拉力作用时，由双头螺柱65承受拉力作用，球面垫61的中心加工有螺纹，因此在双头螺柱65拧入螺栓孔以后，球面垫61可通过双头螺柱65的螺纹与被支撑物体充分接触，在支撑装置100受到拉力作用时，可以将一部分拉力传递到活塞62，起到缓冲作用。支撑装置100受到压力作用时，可通过底板2将压力传递给球面顶头64和缸体63，起到缓冲作用。

如图1和7所示，支撑装置100受拉力f时，图1(b)所示的四个支撑板4起作用。如图8所示，支撑装100受压力f时，四个支撑板4和弹性体3起作用。如图9所示，支撑装置100受到侧向载荷f时，图1(b)所示的相对的两个支撑板4和弹性体3起作用，支撑装置100受到弯矩m时，图1(b)所示的相对的两个支撑板4起作用。

以下计算支撑装置100分别受到拉力f、压力f、侧向载荷f及弯矩m的刚度。

假定k1,k2,k3,k4为四个支撑板的垂直刚度，k5为弹性体刚度，k6,k7,k8,k9为支撑板的侧向刚度。

(i)单个支撑装置

1)受拉时，四个支撑板并联工作：

总刚度

2)受压时，四个支撑板和弹性体并联工作：

总刚度

3)受到侧向载荷时，两个支撑板串联，和弹性体并联工作：

总刚度

4)受到弯矩作用载荷时，两个支撑板串联工作：

总刚度k＝k1+k3

(ii)也可以通过有限元软件计算除弹性体外的装配体受拉、受压、受侧向载荷、受弯矩作用的整体刚度。四种受载工况的装配体整体刚度分别为k10，k11，k12和k13。

1)受拉时，支撑装置总刚度为k＝k10。

2)受压时，支撑装置总刚度为

3)受侧向载荷时，支撑装置总刚度为：

4)受弯矩载荷作用时，支撑装置总刚度为：k＝k13。

(iii)两个支撑装置串联工作

假定k1表示第一支撑装置的刚度，k2表示第二支撑装置的刚度，其中，k1，,k2为支撑装置的刚度，可根据上文(i)或(ii)的方法计算得到。

1)同时受拉，同时受压，受到侧向载荷时，两个支撑装置并联工作：

总刚度

2)被支撑物发生扭转时，一个支撑装置受压，另一支撑装置受拉：

总刚度k＝k1+k2

综上，根据本发明实施例的用于风力发电机组的支撑装置的支撑板和弹性体可具有吸能缓冲功能，能够有效吸收冲击载荷产生的巨大的动能，避免被支撑物体，如齿轮箱，产生大的变形而对其余构件产生破坏。

进而，根据本发明实施例的用于风力发电机组的支撑装置可够抵抗6个自由度的变形。

进而，根据本发明实施例的用于风力发电机组的支撑装置的刚度可调，弹性体刚度可调，支撑板刚度可调，可根据被支撑物体的变形要求进行设计。

进而，根据本发明实施例的用于风力发电机组的支撑装置可通过顶起装置调整高度，保证被支撑物体与支撑装置能充分接触。

进而，根据本发明实施例的用于风力发电机组的支撑装置可安装简单，后期维护简单，并且受力简单，工况清晰。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。