一种用于风力发电机的导向凸台及风力发电机的制作方法

一种用于风力发电机的导向凸台及风力发电机
1.本实用新型总体上涉及风力发电机领域，具体而言涉及一种用于风力发电机的导向凸台及风力发电机。


背景技术：

2.近年来，清洁能源领域呈现出快速发展的趋势。作为清洁能源的代表，风力发电机的应用日益增长。风力发电机的主要部件包括主轴和风轮，其中轮毂与主轴通过螺栓连接在一起。
3.在风轮运行过程中，如果传递的扭矩过大，且螺栓的预紧力不足，则主轴和轮毂的接触面之间便会相对滑移。在传递大扭矩的过程中，主轴和轮毂的相对滑移会导致连接轮毂与主轴的螺栓受到不利的剪切载荷，从而可能引起螺栓过早失效。而且在极限载荷下运行的风轮与主轴的滑移错位可能会导致轮毂与主轴连接处产生异响。具有抗剪凸台的主轴和轮毂可以阻止轮毂与主轴的相对滑移。但是，具有抗剪凸台的轮毂和主轴需要较高的安装精度，以使得主轴抗剪凸台和轮毂抗剪凸台能够彼此接触起到抗剪的作用。带有抗剪凸台的主轴和轮毂会大大增加轮毂与主轴安装时的对接难度。


技术实现要素：

4.从现有技术出发，本实用新型的任务是提供一种用于风力发电机的导向凸台以及一种风力发电机，通过该导向凸台和/或该风力发电机可以显著降低带有抗剪凸台的主轴和轮毂会对接难度。
5.在本实用新型的第一方面，前述任务通过一种用于风力发电机的导向凸台来解决，所述导向凸台具有：
6.导向面，其倾斜于所述导向凸台的底面；
7.定位块，其位于所述导向凸台的底面；以及
8.凸台螺栓孔，被配置为安装所述导向凸台。
9.进一步地，所述导向凸台还具有螺栓沉孔，其位于所述导向面，并与所述螺栓孔连通，其中螺栓沉孔的尺寸大于螺栓头部的尺寸。
10.进一步地，导向凸台的定位块能够与主轴抗剪凸台上的导向凸台安装接口以形状配合的方式连接。
11.进一步地，所述定位块为圆柱形。
12.进一步地，两个所述凸台螺栓孔位于所述定位块的两侧。
13.在本实用新型的第一方面，前述任务通过一种风力发电机来解决，该风力发电机具有：
14.主轴，其具有从主轴凸出的主轴抗剪凸台，其中主轴抗剪凸台具有导向凸台安装接口；
15.轮毂，其具有从轮毂凸出的轮毂抗剪凸台，其中主轴抗剪凸台和轮毂抗剪凸台被构造为使得它们能够彼此接触以抑制主轴与风轮之间的相对滑动；以及
16.导向凸台，其布置在所述主轴抗剪凸台处，且被构造为能够引导具有抗剪凸台的主轴和轮毂的对接。
17.进一步地，所述主轴抗剪凸台具有平行于主轴法兰面的前端面；以及
18.所述导向凸台布置在所述前端面。
19.进一步地，所述导向凸台的导向面倾斜于所述主轴抗剪凸台的前端面。
20.进一步地，所述导向凸台具有定位块，且定位块能够与轴抗剪凸台上的导向凸台安装接口以形状配合的方式连接。
21.进一步地，所述主轴抗剪凸台与导向凸台通过螺栓连接。
22.本实用新型的有益效果至少在于提出了一种用于风力发电机的导向凸台以及一种风力发电机，通过该导向凸台和/或该风力发电机可以显著降低带有抗剪凸台的主轴和轮毂会对接难度，减少了对接安装的工时，同时在安装后无需拆除导向凸台，从而节省了安装成本。
附图说明
23.下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本实用新型。
24.图1示出了根据本实用新型的导向凸台的示意图；
25.图2a-2b示出了根据本实用新型的风力发电机的轮毂与主轴的示意图；
26.图3示出了根据本实用新型的安装有导向凸台的风力发电机的示意图；
27.图4示出了根据本实用新型的定位销的示意图；以及
28.图5示出了根据本实用新型的处于安装完成状态的风力发电机的示意图。
具体实施方式
29.应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
30.在本实用新型中，除非特别指出，“布置在
…
上”、“布置在
…
上方”以及“布置在
…
之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。
31.在本实用新型中，各实施例仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。
32.在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
33.在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。
34.在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。
35.下面根据具体实施例进一步阐述本实用新型。
36.图1示出了根据本实用新型的导向凸台的示意图。
37.如图1所示，导向凸台100具有导向面101、定位块102、凸台螺栓孔103、螺栓沉孔104、凸台底面105、凸台顶面106、凸台侧面107和第一凸块108。
38.导向面101倾斜于导向凸台100的底面105。在轮毂和主轴对接过程中，导向凸台100的导向面101和轮毂抗剪凸块202(参见图2a)配合起到引导轮毂和主轴对接的作用。在此，导向面101和轮毂抗剪凸块202配合是指，导向凸台100安装在主轴导向凸台205的前端面2061(参见图3)以后，轮毂抗剪凸块202沿着导向面101向下滑动，可以引导轮毂和主轴对接。在此，轮毂抗剪凸块202沿着导向面101向下滑动是指，轮毂抗剪凸块202沿着导向面101朝着接近凸台底面105的方向滑动。
39.凸台顶面106背向于凸台底面105，且面积小于底面105。凸台侧面107垂直于凸台顶面106和凸台底面105，且与导向面101相背。第一凸块108，其凸出于凸台侧面107。
40.定位块102位于导向凸台100的凸台底面105，其在安装导向凸台100时起到引导作用。定位块102或导向凸台安装接口210(参见图2b)的尺寸被确定为使得定位块102能够至少能够被容纳在导向凸台安装接口210中，优选地定位块102能够与导向凸台安装接口210(参见图2b)以形状配合的方式或牢固地连接。在此，定位块102的被构造为圆柱形，以便能够适应圆形的导向凸台安装接口。但是其它形状的定位块102也是可以设想的，例如棱柱形、方形等等。
41.2个凸台螺栓孔103位于定位块102的两侧，其中一个螺栓孔贯穿第一凸块108。凸台螺栓孔103的中轴垂直于凸台底面105。螺栓沉孔104位于导向面101，并与螺栓孔103连通。螺栓沉孔104尺寸大于螺栓头部的尺寸，使得螺栓能够穿过螺栓沉孔104与螺栓孔103结合。螺栓沉孔104的中轴垂直于导向凸台100的底面。导向凸台100的形状可以是多种多样的，例如可以是梯形等，只要其具有倾斜于底面的导向面，能够在安装轮毂与主轴时使轮毂抗剪凸台沿着导向面滑动。
42.图2a-2b示出了根据本实用新型的风力发电机的轮毂与主轴的示意图。
43.如图2a所示，轮毂201具有2个从轮毂201凸出的轮毂抗剪凸台202，其中位于上方的抗剪凸台202具有第一定位销孔203。轮毂抗剪凸台202与轮毂法兰一体成形，2个轮毂抗剪凸台202以轮毂201的旋转轴线为中心，对称分布。在其它实施例中，其它数目的轮毂抗剪凸台202也是可以设想的。轮毂抗剪凸台202的最优数量为两个，因为更多数量的轮毂抗剪凸台202会增加轮毂与主轴的安装难度，但是也是可设想的。轮毂抗剪凸台202的形状可以是多种多样的，例如为梯形、扇形、方形、矩形等，只要其能够凸出于轮毂的表面并与主轴抗剪凸台配合以抑制轮毂与主轴之间的相对滑移。在此，第一定位销孔203的中轴优选地垂直于轮毂201上的第一定位销孔203所在的轮毂抗剪凸台202的第一面。第一定位销孔203例如可以采用长圆孔形式、即孔的截面为长圆形，其中所述长圆形的中间为长方形或正方形，两端为弧形。椭圆形孔也是可设想的。轮毂抗剪凸台202的第一面为具有第一定位销孔203的面。在此，轮毂抗剪凸台202的第一面是与轮毂法兰面204平行的扇形平面。轮毂抗剪凸台202的第一面低于轮毂法兰面204，这样可以保证轮毂与主轴安装后，轮毂抗剪凸台202的第一面不与主轴接触。轮毂抗剪凸台202的第二面背向于第一面。轮毂抗剪凸台202的第二面具有第一凹槽(未示出)，相比于实心的轮毂抗剪凸台202，凹槽可以减轻重量。在其它实施例中，不具有凹槽的实心轮毂抗剪凸台202也是可以设想的。
44.轮毂抗剪凸台202还具有两个垂直于第一面的平面，其中待与主轴抗剪凸台接触的平面为第一抗剪面，与第一抗剪面相对的是第三面。第一抗剪面和第三面垂直于轮毂抗剪凸台202的第一面，第一抗剪面与主轴抗剪凸台206的第二抗剪面接触后，防止轮毂与主
轴的周向滑动使轮毂和主轴的连接螺栓与螺栓孔壁接触。优选地，第一抗剪面与第三面延长后经过轮毂的旋转轴线，这样可以保证轮毂与主轴相对滑移后，轮毂抗剪凸台与主轴抗剪凸台之间有最大的接触面积。
45.轮毂抗剪凸台202的第三面和第一抗剪面分别与第一面通过斜面过渡，形成轮毂抗剪凸台倒角2021。相比于直角，轮毂抗剪凸台倒角2021有利于轮毂与主轴对接。轮毂抗剪凸台202的第四面垂直于第一面和第二面。
46.如图2b所示，主轴205具有2个从主轴205凸出的主轴抗剪凸台206。2个主轴抗剪凸台206以主轴205的旋转轴线为中心，对称分布。在其它实施例中，其它数目的主轴抗剪凸台206也是可以设想的。主轴抗剪凸台202的最优数量为两个，更多数量的主轴抗剪凸台206会增加轮毂与主轴的安装难度，但是也是可设想的。主轴抗剪凸台206的形状可以是多种多样的，例如为梯形、扇形、方形、矩形等，只要其能够凸出于主轴的表面并与轮毂抗剪凸台配合以抑制轮毂与主轴之间的相对滑移。主轴抗剪凸台206的前端面2061是与主轴法兰面208平行的平面。主轴抗剪凸台206具有2个凸台螺栓孔208和位于2个凸台螺栓孔209之间的导向凸台安装接口210。导向凸台安装接口210的尺寸被确定为使得其至少能够容纳导向凸台100的定位块102。导向凸台安装接口210例如可以采用圆孔的形式，椭圆形孔也是可以设想的。凸台螺栓孔209和导向凸台安装接口210的中轴优选地垂直于螺栓孔209和导向凸台安装接口210所在的主轴抗剪凸台206的前端面2061。
47.主轴抗剪凸台206具有待与第一抗剪面接触的第二抗剪面，第二抗剪面垂直于主轴抗剪凸台206的前端面2061。第二抗剪面延长后经过主轴的旋转轴线。
48.主轴抗剪凸台206的第五面与第二抗剪面相对，且第五面倾斜于前端面2061。相比于垂直的平面，倾斜面可以消除结构上的应力集中。
49.主轴205具有2个第二凹槽211。第二凹槽211的形状与轮毂抗剪凸台202的第一面以及轮毂凸台倒角2021的形状相同。第二凹槽211具有第一深度。2个第二凹槽211以主轴205的旋转轴线为中心，对称分布。主轴与轮毂安装完成以后，第一抗剪面与第二抗剪面非常接近，第一抗剪面与第二抗剪面之间的第一间距小于轮毂和主轴的连接螺栓与螺栓孔壁之间的第二间距。
50.第二凹槽211具有第二定位销孔212。其中，第二定位销孔212的位置与第一定位销孔203的位置相对应，使得轮毂与主轴安装后，定位销400(参见图4)插入第一定位销孔203和第二定位销孔212，且轮毂抗剪凸台的第一面和轮毂抗剪凸台倒角面对第二凹槽211，且不与第二凹槽211的底部接触。第二定位销孔212的中轴优选地垂直于主轴205上的第二定位销孔212所在第二凹槽211的底部。第二定位销孔212是圆形孔。
51.图3示出了根据本实用新型的安装有导向凸台的风力发电机的示意图。
52.如图3所示，导向凸台100安装在主轴抗剪凸台206的前端面2061。安装导向凸台100时，首先导向凸台100的定位块102插入导向凸台安装接口210，然后通过螺栓将导向凸台100固定在主轴抗剪凸台206的前端面2061。两个导向凸台100安装在两个主轴抗剪凸台206的前端面2061。
53.图4示出了根据本实用新型的定位销的示意图。
54.如图4所示，定位销400具有第一端401、第二端402、以及主体部分403。在此，定位销400被构造为圆柱形的，以便能够适用于圆形的定位销孔。但是其它形状的定位销400也
是可以设想的，例如棱柱形、方形等等。在本实施例中，定位销400的第一端401和第二端402的直径与主体部分403相比减小，由此实现更容易的插接。在此，定位销400的第一端401和第二端402具有平坦的顶部，使得定位销可以与定位销孔的平坦底部以形状配合的方式牢固连接。在其它实施例中，定位销400的第一端和401第二端402的尖细顶部也是可设想的。
55.定位销400的第一端401被构造为能够与轮毂201上的第一定位销孔203配合。定位销400的第二端402被构造为能够与主轴405上的第二定位销孔212配合。在此，定位销400和定位销孔203、212配合是指，定位销400和定位销孔203、212的尺寸被确定为使得定位销400能够至少能够被容纳在定位销孔203、212中，优选地定位销400能够与定位销孔203、212以形状配合的方式连接。定位销400的长度小于第一位销孔203和第二定位销孔212的深度加上第二凹槽211的深度。
56.下面阐述具有抗剪凸台的轮毂201与主轴205的对接安装过程。在吊装开始时，例如首先可以把定位销400的第二端402安装到主轴205的相应第二定位销孔212。在吊装开始前，把主轴205转到定位销400靠上的位置。在吊装对接时，轮毂201的轮毂抗剪凸台202与位于主轴抗剪凸台206的前端面2061的导向凸台100的导向面101接触，顺着导向面101朝着接近主轴201的方向滑动，然后定位销400的第一端401插入到轮毂201相应的第一定位销孔203。在对接完成后，打紧轮毂201和主轴205的螺栓，至此轮毂201与主轴205的对接安装完毕。
57.图5示出了根据本实用新型的处于安装完成状态的风力发电机的示意图。
58.如图5所示，导向凸台100固定在主轴抗剪凸台206的前端面2061，且导向面101倾斜于主轴抗剪凸台206的前端面2061。导向凸台100不与轮毂抗剪凸台202接触，防止导向凸台100和轮毂抗剪凸台202发生干涉。定位销400留在由轮毂抗剪凸台202的第一定位销孔203和主轴205的第二定位销孔212形成的开放空间中。定位销400的顶部不与轮毂抗剪凸台202的第二定位销孔212的底部接触。轮毂抗剪凸块202的第一面和轮毂抗剪凸台倒角2021面对主轴205的第二凹槽211，且不与第二凹槽211的底部接触，留有缝隙，防止轮毂抗剪凸台202与主轴205发生干涉。轮毂抗剪凸块202的第一抗剪面与在主轴抗剪凸块206的第二抗剪面相对，但不接触，两者之间的缝隙为第一间距，其中第一间距小于连接轮毂和主轴的螺栓与螺栓孔壁之间的第二间距。
59.本实用新型的有益效果至少在于提出了一种用于风力发电机的导向凸台以及一种风力发电机，通过该导向凸台和/或该风力发电机可以显著降低带有抗剪凸台的主轴和轮毂会对接难度，减少了对接安装的工时，同时在安装后无需拆除导向凸台，从而节省了安装成本。
60.虽然本实用新型的一些实施方式已经在本技术文件中予以了描述，但是对本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本实用新型的范围。所附权利要求书旨在限定本实用新型的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。