一种带锁紧螺纹的风力发电机主轴及主轴系统的制作方法

本发明主要涉及风力发电技术领域，特指一种带锁紧螺纹的风力发电机主轴及主轴系统。

背景技术：

风力发电机主轴是风力发电机传动系统的关键部分，主轴与主轴承通过过盈配合连接，因而主轴的轴径决定了主轴承的轴径，从而影响到整个传动链的尺寸和成本。由于承受较大的交变载荷，主轴的结构设计以满足疲劳强度为主，由于存在较大的轴向载荷，目前风力发电机主轴一般采用螺纹结构来进行轴向定位，而螺纹的应力集中导致主轴锁紧螺纹处成为主轴强度设计的薄弱环节，但是在现场运行中，发现处于锁紧螺纹处的疲劳强度较低，无法满足机组可靠性要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种提高锁紧螺纹处疲劳强度以及成本低的带锁紧螺纹的风力发电机主轴及主轴系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种带锁紧螺纹的风力发电机主轴，包括主轴本体，所述主轴本体的一端设置有法兰，所述主轴本体上设置有用于与锁紧螺母螺纹连接的锁紧螺纹，所述主轴本体的锁紧螺纹于法兰的一侧设置有一个以上的卸应力槽。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述卸应力槽的截面呈u形。

所述卸应力槽的数量为两个。

所述主轴本体于法兰相对的一侧设置有圆弧过渡部。

本发明还公开了一种风力发电机主轴系统，包括主轴承和锁紧螺母，还包括如上所述的带锁紧螺纹的风力发电机主轴，所述主轴承套装在所述主轴本体上，所述锁紧螺母与所述主轴本体上的锁紧螺纹配合连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述主轴承与锁紧螺母之间的主轴本体上安装有轴套，所述轴套与所述主轴承和锁紧螺母连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的带锁紧螺纹的风力发电机主轴及主轴系统，在不改变锁紧螺纹的前提下，通过增设卸应力槽，提高了锁紧螺纹处的疲劳强度，解决了主轴疲劳瓶颈点的问题；同时不用增加主轴径向尺寸和成本，从而降低了风力发电机传动链系统的尺寸和成本。

附图说明

图1为本发明的主轴结构示意图。

图2为本发明的主轴系统结构示意图。

图中标号表示：1、主轴本体；2、轴套；3、主轴承；4、锁紧螺母；5、法兰；6、锁紧螺纹；7、卸应力槽；8、圆弧过渡部。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本实施例的带锁紧螺纹的风力发电机主轴，包括主轴本体1，主轴本体1的一端设置有法兰5，主轴本体1上设置有用于与锁紧螺母4螺纹连接的锁紧螺纹6，主轴本体1的锁紧螺纹6于法兰5的一侧设置有一个以上的卸应力槽7。风力发电机载荷由主轴本体1的法兰5传入，由于载荷为交变载荷，主轴大多为疲劳破坏为主，锁紧螺纹6由于缺口应力集中系数较大，是主轴疲劳强度的薄弱环节，通过在锁紧螺纹6的一侧加设卸应力槽7，可以降低锁紧螺纹6处的应力集中系数，提高锁紧螺纹6处的疲劳强度。

本实施例中，卸应力槽7的截面呈u形，具体数量为两个；当然，在其它实施例中，卸应力槽7的截面以及数量可依据现场情况而定。

本实施例中，在锁紧螺纹6邻近处设计槽，以降低螺纹周围的局部刚度，从而使力流传递更加均匀，降低螺纹处应力集中。槽的长度l、深度h、圆角半径r1，可以为一个或多个连续的槽，螺纹右侧卸应力圆弧半径r2，是影响螺纹应力集中系数的关键参数。另外在进行参数优化时，通过有限元建模的方法，建立主轴细节网格模型（包含卸应力槽7、螺纹、过渡圆弧），优化螺纹左侧槽的长度l、深度h、圆角半径r1，槽的个数n，螺纹右侧卸应力圆弧半径r2，经过大量优化迭代计算，使卸应力槽7、螺纹、过渡圆弧三个位置应力水平相当，达到了最优状态。

如图1所示，本实施例中，主轴本体1于法兰5相对的一侧设置有圆弧过渡部8，能够进一步降低锁紧螺纹6处的应力集中系数，提高锁紧螺纹6处的疲劳强度。

如图2所示，本发明还公开了一种风力发电机主轴系统，包括主轴承3和锁紧螺母4，还包括如上所述的带锁紧螺纹的风力发电机主轴，主轴承3套装在主轴本体1上，锁紧螺母4与主轴本体1上的锁紧螺纹6配合连接。

本实施例中，主轴承3与锁紧螺母4之间的主轴本体1上安装有轴套2，轴套2与主轴承3和锁紧螺母4连接。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种带锁紧螺纹的风力发电机主轴，包括主轴本体，所述主轴本体的一端设置有法兰，所述主轴本体上设置有用于与锁紧螺母螺纹连接的锁紧螺纹，所述主轴本体的锁紧螺纹于法兰的一侧设置有一个以上的卸应力槽。本发明还公开了一种风力发电机主轴系统，包括主轴承和锁紧螺母，还包括如上所述的带锁紧螺纹的风力发电机主轴，所述主轴承套装在所述主轴本体上，所述锁紧螺母与所述主轴本体上的锁紧螺纹配合连接。本发明的带锁紧螺纹的风力发电机主轴和主轴系统具有提高锁紧螺纹处疲劳强度等优点。

技术研发人员：钟杰;吕杏梅;李洲;巫发明;王靛;欧惠宇;胡鹏;熊维军;欧阳华;张述森;陈文权
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车研究所有限公司
技术研发日：2017.10.17
技术公布日：2019.04.23