专利名称：风电机组的拼接轮毂的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电领域，特别是涉及一种风电机组的拼接轮毂。
背景技术：
随着全球能源危机及环境恶化的加剧，清洁能源与可再生能源越来越受到各国的重视。近些年来，我国进入了风力发电的快速发展期，风力发电机组也朝着大型化的方向发展。目前，国内最大功率的风电机组已达到5丽的功率，国外已经达到10MW，并且国内外都在研制更大功率的风电机组。轮毂是风电机组中的重要部件，其与叶片和主轴相连，将风轮的扭矩传递给齿轮箱，承受复杂的交变载荷。轮毂的重要性随着风力发电机组容量的增加而越来越明显。随着近年来风力发电机组容量的增大，轮毂设计得越来越巨大和笨重，以满足风电机组的强度要求。但是，轮毂的重量约占风电机组总重的30%，大型风电机组的轮毂总重多为十几吨甚至几十吨，如此大而重的轮毂给轮毂的生产和运输带来了很大困难，主要体现在以下几个方面1)铸造难度大，废品率高。轮毂的功能要求其具有良好的抗拉强度、伸长率和刚度，而且随着风电机组大型化的发展，对这发面的要求也越来越高，这都加大了轮毂的铸造难度，容易产生废品，从而提高了生产成本。2)机加工困难。随着风电机组容量的增大，轮毂的重量和体积也越来越大，这对轮毂的加工精度提出了更高的要求，因此，轮毂的机加工难度越来越大，这也提高了轮毂的生产成本。3)运输困难由于轮毂的体积和重量很大，因此，将轮毂从生产厂家运输到风电机组所在地的难度也很大，同样，这也导致轮毂的运输成本很高。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种风电机组的拼接轮毂，能利用三个相同的该拼接轮毂连接为一个轮毂。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种风电机组的拼接轮毂，三个相同的所述拼接轮毂可连接为一个轮毂；该拼接轮毂包括主体、拼接法兰、变桨轴承安装面、筋板、拼接主轴安装面；其中，所述主体为三分之一个球面；所述拼接法兰为偶数个，对称分布于所述主体的外边缘；各拼接法兰与其他拼接轮毂的对应拼接法兰建立连接关系；所述变桨轴承安装面和所述筋板垂直于所述主体的同一半径；所述变桨轴承安装面为圆环面，其上设有一个以上垂直于所述变桨轴承安装面的螺纹孔；所述筋板为圆面，位于所述变桨轴承安装面的内部，其边缘开有圆形的变桨驱动安装孔，所述变桨驱动安装孔的周围设有一个以上垂直于所述筋板的螺纹孔；所述拼接主轴安装面为三分之一个圆环面，其上设有一个以上垂直于所述拼接主轴安装面的螺纹孔。本实用新型的有益效果是本实用新型中，由于每个拼接轮毂的主体为三分之一个球面，其上的拼接主轴安装面为三分之一个圆环面，而且，偶数个拼接法兰对称分布于主体的外边缘，可与其他拼接轮毂上对应的拼接法兰建立连接关系，从而使两个相同的该拼接轮毂连接起来，变桨轴承安装面可通过其上设置的螺纹孔与变桨轴承相连，筋板可通过变桨驱动安装孔周围的螺纹孔与变桨驱动相连，因此，三个相同的这种拼接轮毂可连接为一个轮毂，从而实现连接叶片、主轴以及传递扭矩的功能，并且由于本实用新型将一个巨大笨重的轮毂变为拼接起来的三个相同的拼接轮毂，而每个拼接轮毂的生产和运输都比一个轮毂要方便得多，因此，本实用新型大大降低了轮毂的铸造、机加工和运输的难度，降低了轮毂的生产和运输成本。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进进一步，还包括拼接片；所述拼接法兰的表面为所述主体的切平面，其上设有垂直于所述拼接法兰的表面的螺纹孔；两个所述拼接轮毂上对应的所述拼接法兰与同一个连接片通过螺栓相连；或，所述拼接法兰为所述主体外边缘的环状凸起，其上设有垂直于所述拼接法兰且平行于所述主体的切平面的螺纹孔；两个所述拼接轮毂上对应的所述拼接法兰通过螺栓和螺母相连。进一步，所述筋板中心开有孔。进一步，所述孔为椭圆形。进一步，所述筋板边缘开有一个以上的叶片安装工艺孔。进一步，所述主体由球墨铸铁制成。进一步，还包括倒锥座安装面；所述倒锥座安装面为三分之一个圆环面，其上设有一个以上垂直于所述拼接主轴安装面的螺纹孔。进一步，所述拼接主轴安装面与所述变桨轴承安装面不垂直。
图1为本实用新型提供的风电机组的拼接轮毂的结构图；图2为利用本实用新型提供的拼接轮毂拼接而成的轮毂的结构图；图3为本实用新型提供的拼接轮毂另一个实施例的结构图；图4为利用三个图3所示的拼接轮毂拼接而成的轮毂的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。图1为本实用新型提供的风电机组的拼接轮毂的结构图，三个相同的该拼接轮毂可连接为一个轮毂。如图1所示，该拼接轮毂包括主体14、拼接法兰1、变桨轴承安装面3、 筋板6、拼接主轴安装面4;其中，主体14为三分之一个球面；拼接法兰1为偶数个，对称分布于主体14的外边缘；各拼接法兰1与其他拼接轮毂的对应拼接法兰建立连接关系；变桨轴承安装面3和筋板6垂直于主体14的同一半径；变桨轴承安装面3为圆环面，其上设有一个以上垂直于变桨轴承安装面3的螺纹孔5 ；筋板6为圆面，位于变桨轴承安装面3的内部，其边缘开有圆形的变桨驱动安装孔9，变桨驱动安装孔的周围设有一个以上垂直于筋板6的螺纹孔11 ；拼接主轴安装面4为三分之一个圆环面，其上设有一个以上垂直于拼接主轴安装面4的螺纹孔10。这里，主体为三分之一个球面，因此，三个相同的这种拼接轮毂的主体即可拼为一个球形的轮毂。相邻主体通过设置于各自外边缘的拼接法兰相连，如图1所示，每个拼接轮毂的主体上均设有六个拼接法兰，对称分布于主体的两侧，每侧设置三个，并且每个拼接法兰都与其他拼接轮毂上的一个拼接法兰相对应，这种对应关系意味着这两个拼接轮毂在拼接时，对应的拼接法兰是拼接为一体的，这样，三个相同的这种拼接轮毂在拼接为一个轮毂后，相邻拼接轮毂通过三对相对应的拼接法兰连为一体，这大大提高了连接的牢固性和紧密性。本实用新型中，主体14可由球墨铸铁制成，其铸造性能和减震性能较好，应力集中敏感性低，成本低。本实用新型对应于变桨轴承安装面设置一筋板，该筋板是位于变桨轴承安装面的内部的，如图1所示，筋板与主体所在球面的球心之间的距离要小于变桨轴承安装面与该球心之间的距离。变桨轴承安装面可通过其上设置的螺纹孔与变桨轴承相连接，螺纹孔的数量在一个以上，有利于安装的牢固，图1中该螺纹孔的数目为四个，事实上，该螺纹孔还可以其他数量个，可为绕圆环形的变桨轴承安装面一周的多个螺纹孔。在风电机组中，变桨轴承需要与变桨驱动连接来配合工作，因此，本实用新型在筋板上设置了变桨驱动安装孔，其周围设置螺纹孔以安装变桨驱动。拼接主轴安装面是与两个拼接轮毂上的拼接主轴安装面共同拼接为一个圆环形的主轴安装面的，该拼接而成的主轴安装面与齿轮箱的主轴相连。本实用新型中，可将拼接主轴安装面设置为与变桨轴承安装面不垂直，这样，垂直于拼接主轴安装面的直线就与变桨轴承安装面有一定的夹角了，该夹角的存在可为安装的叶片提供锥角，不仅可以减少塔影效应，而且在正常运行状态下减少离心力所引起的叶片弯曲应力，另外，该夹角还可以防止叶尖和塔架碰撞。由此可见，本实用新型中，由于每个拼接轮毂的主体为三分之一个球面，其上的拼接主轴安装面为三分之一个圆环面，而且，偶数个拼接法兰对称分布于主体的外边缘，可与其他拼接轮毂上对应的拼接法兰建立连接关系，从而使两个相同的该拼接轮毂连接起来， 变桨轴承安装面可通过其上设置的螺纹孔与变桨轴承相连，筋板可通过变桨驱动安装孔周围的螺纹孔与变桨驱动相连，因此，三个相同的这种拼接轮毂可连接为一个轮毂，从而实现连接叶片、主轴以及传递扭矩的功能，并且由于本实用新型将一个巨大笨重的轮毂变为拼接起来的三个相同的拼接轮毂，而每个拼接轮毂的生产和运输都比一个轮毂要方便得多， 因此，本实用新型大大降低了轮毂的铸造、机加工和运输的难度，降低了轮毂的生产和运输成本。如图1所示，筋板6的中心开有孔7，该孔7可以为椭圆形，也可以为圆形等其他形状。在筋板6的中心开孔7，是为拼接轮毂进一步减轻重量，减少材料的使用，降低生产和运输成本。同时，在筋板6上开孔，还可以进一步使拼接轮毂的重心稳定在垂直于筋板的直线上，从而有利于将三个拼接轮毂拼接而成的轮毂的重心稳定在其球心上。如图1所示，筋板6的边缘开有一个以上的叶片安装工艺孔8，利用该叶片安装工艺孔，可在安装叶片时提供使用拉伸器的空间，方便安装叶片时打力矩。较佳的，可以围绕筋板6的边缘一周设置多个叶片安装工艺孔，如图1所示，共设置了 7个叶片安装工艺孔， 当然，也可以设置为其他数量。本实用新型提供的拼接轮毂还可以包括倒锥座安装面，该倒锥座安装面也为三分之一个圆环面，其上设有一个以上垂直于拼接主轴安装面的螺纹孔，这样，该倒锥座安装面就可以与风电机组的倒锥座通过这些螺纹孔建立连接关系。图1可以看作是本实用新型的一个实施例，该实施例中的拼接法兰1的表面为主体14的切平面，其上设有垂直于拼接法兰1的表面的螺纹孔，如图1所示，每个拼接法兰1 上设有6个螺纹孔。图2为利用本实用新型提供的拼接轮毂拼接而成的轮毂的结构图。如图2所示，拼接轮毂还包括拼接片2 ；两个这种拼接轮毂上对应的拼接法兰1与同一个连接片2通过螺栓相连。图2所示的轮毂由三个相同的拼接轮毂拼接而成，因而共有三个变桨轴承安装面 3，也共有三个筋板6，每个筋板6上设有多个叶片安装工艺孔8和一个变桨驱动安装孔9， 这样，该轮毂就可安装三个变桨轴承、三个变桨驱动，从而满足一台风电机组的需要。三个拼接轮毂上的拼接主轴安装面4拼为一个圆环形的主轴安装面，该主轴安装面上有一个以上(图2中为6个)的螺纹孔，可与一台齿轮箱相连，连接完成后，该齿轮箱的主轴垂直于该主轴安装面，并与变桨轴承安装面有一个大于0度而小于90度的夹角。图3为本实用新型提供的拼接轮毂另一个实施例的结构图，该实施例与图1所示实施例的拼接法兰的形式不同。如图3所示，该实施例中的拼接法兰1为主体外边缘的环状凸起，其上设有多个垂直于拼接法兰1且平行于主体的切平面的螺纹孔12，如图3所示， 该拼接轮毂上有两个对称分布的这种拼接法兰1。这样，两个拼接轮毂上对应的拼接法兰1 可通过螺栓和螺母相连。图4为利用三个图3所示的拼接轮毂拼接而成的轮毂的结构图。如图4所示，相邻的两个拼接轮毂通过对应拼接法兰1上的螺栓和螺母13相连，其中的螺栓穿过这两个对应的拼接法兰上的螺纹孔。由此可见，本实用新型具有以下优点(1)本实用新型中，由于每个拼接轮毂的主体为三分之一个球面，其上的拼接主轴安装面为三分之一个圆环面，而且，偶数个拼接法兰对称分布于主体的外边缘，可与其他拼接轮毂上对应的拼接法兰建立连接关系，从而使两个相同的该拼接轮毂连接起来，变桨轴承安装面可通过其上设置的螺纹孔与变桨轴承相连，筋板可通过变桨驱动安装孔周围的螺纹孔与变桨驱动相连，因此，三个相同的这种拼接轮毂可连接为一个轮毂，从而实现连接叶片、主轴以及传递扭矩的功能，并且由于本实用新型将一个巨大笨重的轮毂变为拼接起来的三个相同的拼接轮毂，而每个拼接轮毂的生产和运输都比一个轮毂要方便得多，因此，本实用新型大大降低了轮毂的铸造、机加工和运输的难度，降低了轮毂的生产和运输成本。(2)本实用新型中，在筋板的中心开孔，可以进一步减轻拼接轮毂的重量，减少材料的使用，降低生产和运输成本，并稳定球形轮毂的重心。(3)本实用新型中，在筋板的边缘开有叶片安装工艺孔，可在安装叶片时提供使用拉伸器的空间，方便安装叶片时打力矩。(4)本实用新型中，拼接主轴安装面与变桨轴承安装面不垂直，这样，齿轮箱的主轴也就与变桨轴承安装面有一定夹角了。该夹角的存在可为安装的叶片提供锥角，不仅可以减少塔影效应，而且在正常运行状态下减少离心力所引起的叶片弯曲应力，另外，该夹角还可以防止叶尖和塔架碰撞。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种风电机组的拼接轮毂，三个相同的所述拼接轮毂可连接为一个轮毂；其特征在于，该拼接轮毂包括主体、拼接法兰、变桨轴承安装面、筋板、拼接主轴安装面；其中，所述主体为三分之一个球面；所述拼接法兰为偶数个，对称分布于所述主体的外边缘；各拼接法兰与其他拼接轮毂的对应拼接法兰建立连接关系；所述变桨轴承安装面和所述筋板垂直于所述主体的同一半径；所述变桨轴承安装面为圆环面，其上设有一个以上垂直于所述变桨轴承安装面的螺纹孔；所述筋板为圆面，位于所述变桨轴承安装面的内部，其边缘开有圆形的变桨驱动安装孔，所述变桨驱动安装孔的周围设有一个以上垂直于所述筋板的螺纹孔；所述拼接主轴安装面为三分之一个圆环面，其上设有一个以上垂直于所述拼接主轴安装面的螺纹孔。
2.根据权利要求1所述的拼接轮毂，其特征在于，还包括拼接片；所述拼接法兰的表面为所述主体的切平面，其上设有垂直于所述拼接法兰的表面的螺纹孔；两个所述拼接轮毂上对应的所述拼接法兰与同一个连接片通过螺栓相连；或，所述拼接法兰为所述主体外边缘的环状凸起，其上设有垂直于所述拼接法兰且平行于所述主体的切平面的螺纹孔；两个所述拼接轮毂上对应的所述拼接法兰通过螺栓和螺母相连。
3.根据权利要求1所述的拼接轮毂，其特征在于，所述筋板中心开有孔。
4.根据权利要求3所述的拼接轮毂，其特征在于，所述孔为椭圆形。
5.根据权利要求1所述的拼接轮毂，其特征在于，所述筋板边缘开有一个以上的叶片安装工艺孔。
6.根据权利要求1所述的拼接轮毂，其特征在于，所述主体由球墨铸铁制成。
7.根据权利要求1所述的拼接轮毂，其特征在于，还包括倒锥座安装面；所述倒锥座安装面为三分之一个圆环面，其上设有一个以上垂直于所述拼接主轴安装面的螺纹孔。
8.根据权利要求1所述的拼接轮毂，其特征在于，所述拼接主轴安装面与所述变桨轴承安装面不垂直。
专利摘要本实用新型涉及一种风电机组的拼接轮毂。该拼接轮毂包括主体、偶数个拼接法兰、变桨轴承安装面、筋板、拼接主轴安装面；其中，主体为三分之一个球面；拼接法兰对称分布于主体的外边缘；各拼接法兰与其他拼接轮毂的对应拼接法兰连接；圆环形的变桨轴承安装面和圆形的筋板垂直于主体的同一半径；变桨轴承安装面上设有多个垂直于自身的螺纹孔；筋板位于变桨轴承安装面内部，边缘开有圆形的变桨驱动安装孔，变桨驱动安装孔的周围设有多个垂直于筋板的螺纹孔；拼接主轴安装面为三分之一个圆环面，其上设有多个垂直于拼接主轴安装面的螺纹孔。利用本实用新型的技术方案，能利用三个相同的该拼接轮毂连接为一个轮毂，从而降低轮毂的生产和运输难度。
文档编号F03D11/00GK202073723SQ20112014656
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者刘庆, 史飞, 张秋艳 申请人:华锐风电科技(集团)股份有限公司