一种组合轴承座和前机架的部件及风电机组的制作方法

本发明涉及风电机组领域，尤其涉及一种组合轴承座和前机架的部件及风电机组。

背景技术：

现有风电机组轴承座和前机架为机舱内核心零部件，两结构件通过高强度螺栓连接，如图1所示。两者共同作用固定驱动链，连接齿轮箱、轮毂以及后机架等结构件。铸件的制造前常预先制造其铸造模具，而轴承座和前机架均属于大型铸造件，其外形结构和重量不但决定其自身造价，同时对铸造模具生产和制造起着决定性作用。

目前大部分机械件的设计大都基于工程师的设计经验，对设计之初零部件的受力并没有明确指向。而随着cae结构优化技术成熟发展，拓扑优化以其创新性的技术—在预定的设计空间找到材料的最佳分布或最佳的传力路径，越来越普遍的应用于大型锻铸件的毛胚件设计中，为结构件提供坚实的理论基础。现已投产的轴承座和前机架在设计之初均忽略两连接件的相互作用关系，独立设计、校核，单独生产制作。不但前期占用双倍的设计工作时间，后期生产亦使用双倍的铸造模具，既浪费工作效率又浪费材料。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种节约材料、重量轻、稳定性好的组合轴承座和前机架的部件及风电机组。

为了解决上述问题，一方面，本发明提供一种组合轴承座和前机架的部件，包括一体铸成的前机架部和轴承座部；所述前机架部包括顶板、底板、以及位于顶板与底板之间的第一支撑部、第二支撑部和第三支撑部；所述顶板具有相对的第一端部和第二端部，以及相对的第一侧部和第二侧部；所述轴承座部位于所述顶板的第一端部；所述第一支撑部、第二支撑部分别支撑所述顶板的第一侧部和第二侧部，所述第三支撑部支撑顶板的中部。

进一步地，所述第一支撑部和第二支撑部设置有多个减重孔。

进一步地，所述第一支撑部和第二支撑部分别设置有一个圆形和一个椭圆形的减重孔。

进一步地，所述第一支撑部和第二支撑部均采用肋板结构。

进一步地，所述第三支撑部具有圆弧结构。

进一步地，所述第三支撑部与所述底板连接夹角为圆角。

进一步地，所述第三支撑部具有内空薄壁结构。

进一步地，所述轴承座部具有同轴的轴承安装孔、第一凸缘和第二凸缘；所述轴承安装孔位于所述第一凸缘与第二凸缘之间。

进一步地，还包括齿轮箱安装槽，位于所述顶板的第二端部。

另一方面，本发明提供一种风电机组，包括如上述任意一项所述的组合轴承座和前机架的部件。

通过实施上述本发明提供的组合轴承座和前机架的部件及风电机组，具有如下技术效果：

(1)本发明所述的组合轴承座和前机架的部件，采用三支点(第一支撑部、第二支撑部和第三支撑部)传载的结构形式，保证其强度及稳定性的同时大幅度降低材料用量，因此组合轴承座和前机架的部件的重量大幅度减轻。

(2)第三支撑部为主要连接段，其采用圆弧过渡和薄壁结构，即保证了力的传递又高效地利用了材料。

(3)第三支撑部与底板的夹角连接处采用圆角平滑过渡，降低应力集中的同时降低铸造难度。

(4)装配方便。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是现有的风电机组的轴承座和前机架的结构示意图；

图2是本发明实施例的组合轴承座和前机架的部件的主视图；

图3是图2所示组合轴承座和前机架的部件的右视图；

图4是本发明实施例的组合轴承座和前机架的部件局部结构示意图；

图5是图4所示局部结构的侧面示意图；

图6是本发明实施例的组合轴承座和前机架的部件与其他部件的装配示意图。

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

具体实施方式

在本发明的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接；可以是拆卸连接；也可以是点连接；可以是直接连接；可以是通过中间媒介间接连接，可以使两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

下面采用具体实施例对本发明上述实施例的技术方案进行详细说明。

如图2-图5所示，本实施例的组合轴承座和前机架的部件，包括一体铸成的前机架部1和轴承座部2。

前机架部1包括顶板11、底板12、以及位于顶板11与底板12之间的第一支撑部13、第二支撑部14和第三支撑部15。

顶板11具有相对的第一端部111和第二端部112，以及相对的第一侧部113和第二侧部114。如图2所示，在本实施例中，第一端部111为弧形前端，与圆形的轴承座部2配合一体化连接。第二端部112为弧形后端，是齿轮箱安装槽。第一侧部113为左侧部，第二侧部114为右侧部，将第一端部111、第一侧部113、第二端部112和第二侧部114依次收尾相连，形成一个中空的顶板结构。

需要说明的是，第一端部111的形状与轴承座部的形状相关，例如，如果轴承座部是多边形、正方形或三角形等等其他形状，第一端部111设置相应的形状以配合轴承座部一体化连接，同样，第二端部112的形状与齿轮箱形状相关。

第一支撑部13、第二支撑部14和第三支撑部15形成3支点承载，如图2所示，在本实施例中，第一支撑部13是左支撑部、第二支撑部14是右支撑部，第一支撑部13和第二支撑部14位于两侧，分别支撑顶板11的第一侧部113和第二侧部114，第三支撑部15支撑顶板11的中部。由于主要是中部承受来自风轮的巨大力量，两侧受力较小，第一支撑部13和第二支撑部14采用了肋板结构支撑两端。同时，为了实现整体重量减轻，一方面，第一支撑部13和第二支撑部14采用了较为单薄的肋板结构，其中肋板的厚度及板与板之间加强梁的设置与两侧承重有关；另一方面，第一支撑部13和第二支撑部14设置有多个减重孔。如图3所示，第二支撑部14，设置有圆形减重孔141和椭圆形减重孔142，第一支撑部13同样设置有对应的圆形减重孔和椭圆形减重孔。其中，减重孔设置的尺寸、位置、形状与第一支撑部13和第二支撑部14的受力情况相关，以满足一定的强度和刚度。

第三支撑部15作为主要支撑部，第三支撑部15采用的圆弧结构151两端连接顶板11中部(轴承座部下端连接的顶板位置)与前机架部底板12，以保证驱动链作用到轴承座部上的力传递到前机架部的底板后减弱，一方面，为了减轻重量，第三支撑部15没有采用实心，而是采用内空薄壁结构153，另一方面，为了减小应力集中同时降低铸造难度，在第三支撑部15与底板12连接夹角采用圆角152以实现平滑过渡。如图4所示，在本实施例中，第三支撑部15采用了小于45度的圆弧结构151，其上端与顶板11中间位置连接，下端与底板12连接，其中间采用圆弧过渡，如图5所示，右侧圆弧与底板12，形成超过90度的大夹角，以分散力的作用，左侧圆弧与底板12，形成一个小于90度的夹角，为了减小应力集中同时降低铸造难度，将这个夹角采用大圆角来平滑过渡。

需要说明的是，第三支撑部15可采用各种角度的圆弧结构或者其他异形结构，比如波浪形、s形等等，以分散力的作用，加强承重能力。同样，第三支撑部15与底板12形成的小于90度的夹角，除了采用大圆角过渡，同样也可以采用其他异形过渡。

轴承座部2具有同轴的轴承安装孔21、第一凸缘和第二凸缘；轴承安装孔位于第一凸缘与第二凸缘之间。

本发明实施例还提供风电机组，包括如上述的组合轴承座和前机架的部件。

本发明实施例组合轴承座和前机架的部件相应的装配方法，包括以下步骤：

将上述组合轴承座和前机架的部件水平固定；

将主轴3穿设于轴承，将轴承安装于轴承安装孔21中；

将第一轴承密封圈41安装于第一凸缘，将第二轴承密封圈42安装于第二凸缘；

将齿轮箱5安装于齿轮箱安装槽(位于第二端部112)；

将主轴3与齿轮箱5和弹性支撑件6连接。

如图4所示，在本实施例中，将组合轴承座和前机架的部件找平、找正后固定，采用适当的装配工艺顺序将主轴3、轴承前密封圈41、轴承、轴承后密封圈42等驱动链零部件与合轴承座和前机架的部件装配。再将装配好的结构与齿轮箱5及弹性支撑6连接。最后将后机架、各种零部件保护罩等接到已完成装配体上，完成装配工作。

在本发明实施例中，采用三支撑部结构，保证强度的同时大幅度降低材料用量，较原有零部件用料降低13％；同时第三支撑部为主要连接段，其采用圆弧过渡和薄壁结构，即保证了力的传递又高效地利用了材料，其与底板的夹角连接处采用圆角平滑过渡，降低了应力集中的同时降低铸造难度。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。