一种大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构的制作方法

本发明涉及风力发电机主轴与齿轮箱的装配，更具体地说，涉及一种大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构。

背景技术：

1、风力发电机组主要由风力推动风轮旋转做功，并通过主轴、齿轮箱传递至发电机发电。主轴和齿轮箱是风力发电机组的两个核心部件，二者之间的连接结构需具有良好的连接强度和可靠性，以确保扭矩的传递。目前风力发电机主轴与齿轮箱连接多采用螺栓连接，紧固螺栓时会在螺栓轴线方向施加预紧力，使其产生弹性变形，螺栓与连接件之间产生横向摩擦力和接触应力，其中接触应力提高二者连接的紧密度，横向摩擦力可以抵抗二者之间的横向剪切力，以防止紧固后的螺栓松动或脱落，保证主轴与齿轮箱之间传递扭矩。

2、而随着海上风机的发展和风机大型化趋势，主轴与齿轮箱之间传递的扭矩越来越大，二者之间的螺栓需承受更大的剪切力，在普通螺栓的连接结构中，单靠螺栓预紧力产生的摩擦力不足以抵抗横向剪切力，导致螺栓在横向剪切力反复作用下发生松动，主轴与齿轮箱之间无法传递扭矩。另外，主轴与齿轮箱之间需设置多个螺栓，无论采用拉伸法还是扭矩法施加螺栓预紧力，螺栓产生拉伸变形，并在弹性范围内会回弹，而螺栓预紧力与其伸长变形量成正比关系，螺栓在拉伸过程中受回弹量影响较大，如回弹量较大，会导致伸长变形量较小而使螺栓预紧力达不到要求，预紧力精度差。

3、综上，如何提供一种大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，能够提高其抗剪切能力，以及使螺栓快速、精准地达到预紧力设计值，以确保主轴与齿轮箱之间稳定地传递扭矩，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，该连接结构能够提高其抗剪切能力，以及使螺栓快速、精准地达到预紧力设计值，以确保主轴与齿轮箱之间稳定地传递扭矩。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，包括：

4、主轴和齿轮箱，二者相对的端面贴合设置，所述主轴的端面上设有沿其径向排布的若干排主轴孔，每排所述主轴孔包括多个沿所述主轴的端面周向分布的所述主轴孔，所述齿轮箱的、与所述主轴贴合的端面上设有沿其径向排布的若干排箱孔，每排所述箱孔包括多个沿所述齿轮箱的端面周向分布的所述箱孔，多个所述主轴孔与多个所述箱孔一一对应且连通设置；

5、多个第一螺栓结构，各所述第一螺栓结构均包括空心销、第一螺栓和第一螺母，所述空心销依次插入于所述主轴孔和与其对应的所述箱孔中，并均与所述主轴孔、所述箱孔过盈配合，且所述空心销的头端伸出于所述主轴孔，所述第一螺栓插入于所述空心销中并与其螺纹连接，且所述第一螺栓的部分伸出于所述空心销的头端并通过所述第一螺母紧固。

6、优选地，所述齿轮箱内设有与所述箱孔同轴且连通的延伸孔，所述第一螺栓插入于所述延伸孔并与其螺纹连接。

7、优选地，所述空心销的头端与所述第一螺母之间设有第一平垫圈。

8、优选地，还包括多个第二螺栓结构，各所述第二螺栓结构均包括定制垫圈、第二螺栓和第二螺母；

9、所述主轴的端面上设有用于与所述第二螺栓配合的所述主轴孔，所述第二螺栓依次插入于所述主轴孔和所述箱孔中，并均与所述主轴孔、所述箱孔螺纹连接，所述第二螺栓的部分伸出于所述主轴孔并通过所述第二螺母紧固，且所述定制垫圈设于所述第二螺母与所述主轴之间。

10、优选地，所述第二螺母与所述定制垫圈之间设有第二平垫圈。

11、优选地，若干排所述主轴孔沿所述主轴的端面径向、且从外到内分为外排主轴孔和内排主轴孔，若干排所述箱孔沿所述齿轮箱的端面径向、且从外到内分为外排箱孔和内排箱孔；

12、所述外排主轴孔中的各所述主轴孔与所述外排箱孔中的各所述箱孔之间均通过所述第一螺栓结构连接；

13、所述第一螺栓结构和所述第二螺栓结构相互交错连接于所述内排主轴孔中的所述主轴孔与所述内排箱孔中的所述箱孔之间，或，所述内排主轴孔中的各所述主轴孔与所述内排箱孔中的各所述箱孔之间均通过所述第二螺栓结构连接。

14、优选地，所述第一螺栓结构中的所述第一螺母和所述第二螺栓结构中的所述第二螺母均位于同一水平线上。

15、优选地，各所述第一螺栓的直径和长度均相等，各所述第一螺母的直径和厚度均相等，各所述第二螺栓的直径和长度均相等，各所述第二螺母的直径和厚度均相等。

16、相较于上述背景技术，本发明提供的大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，主轴的端面上并沿其径向排布有至少一排主轴孔，一排主轴孔由多个沿主轴的端面周向分布的主轴孔组成，与主轴的端面相对的、齿轮箱的端面上并沿其径向也排布有至少一排箱孔，一排箱孔由多个沿齿轮箱的端面周向分布的箱孔组成，多个主轴孔与多个箱孔一一对应且连通，且每个主轴孔和与其对应的箱孔之间均需设置第一螺栓结构，安装第一螺栓结构时，空心销依次插入主轴孔和箱孔中，并与二者过盈配合，且空心销的头端伸出于主轴孔，第一螺栓插入于空心销中并与其螺纹连接，且第一螺栓的部分伸出于空心销的头端，第一螺母套设在第一螺栓的伸出部上，在旋紧第一螺母前，可利用拉伸器对第一螺栓施加预紧力，拉伸器直接拉伸第一螺栓的伸出部，由于第一螺栓拉伸后会回弹，故拉伸器拉伸次数可设置多次，直至将第一螺栓拉伸到要求的伸长变形量，然后用很小的力将第一螺母旋紧在空心销的头端上，释放第一螺栓拉力，第一螺栓预紧力达到设计值。

17、因而，上述结构中，第一螺栓上套设有空心销，并通过其与主轴孔、箱孔连接，由于空心销与主轴孔、箱孔过盈配合，使得空心销与主轴孔、箱孔紧固连接，进而增强了第一螺栓与主轴孔、箱孔之间连接牢固性，以提高连接结构的抗剪切能力，进而提高连接结构的可靠性；另外，空心销的头端伸出于主轴孔，且第一螺母旋紧于空心销头端以固定第一螺栓，增加了第一螺栓的夹持长度，相较于夹持长度较短的第一螺栓，可减少第一螺栓拉伸过程中的回弹量，使第一螺栓快速、精准地达到预紧力设计值，以保证第一螺栓预紧力产生的横向摩擦力能够抵抗其与主轴和齿轮箱之间的横向剪切力，进一步提高了连接结构的可靠性，从而确保主轴与齿轮箱之间稳定地传递扭矩。

技术特征：

1.一种大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1的大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，其特征在于，所述齿轮箱(2)内设有与所述箱孔(6)同轴且连通的延伸孔(35)，所述第一螺栓(32)插入于所述延伸孔(35)并与其螺纹连接。

3.根据权利要求2的大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，其特征在于，所述空心销(31)的头端与所述第一螺母(33)之间设有第一平垫圈(34)。

4.根据权利要求1的大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，其特征在于，还包括多个第二螺栓结构(4)，各所述第二螺栓结构(4)均包括定制垫圈(44)、第二螺栓(41)和第二螺母(42)；

5.根据权利要求4的大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，其特征在于，所述第二螺母(42)与所述定制垫圈(44)之间设有第二平垫圈(43)。

6.根据权利要求4的大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，其特征在于，若干排所述主轴孔(5)沿所述主轴(1)的端面径向、且从外到内分为外排主轴孔和内排主轴孔，若干排所述箱孔(6)沿所述齿轮箱(2)的端面径向、且从外到内分为外排箱孔和内排箱孔；

7.根据权利要求6的大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，其特征在于，所述第一螺栓结构(3)中的所述第一螺母(33)和所述第二螺栓结构(4)中的所述第二螺母(42)均位于同一水平线上。

8.根据权利要求4至7任一项的大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，其特征在于，各所述第一螺栓(32)的直径和长度均相等，各所述第一螺母(33)的直径和厚度均相等，各所述第二螺栓(41)的直径和长度均相等，各所述第二螺母(42)的直径和厚度均相等。

技术总结
本发明公开了一种大型风力发电机主轴与齿轮箱连接结构，包括：主轴和齿轮箱，主轴的端面上设有沿其径向排布的若干排主轴孔，每排主轴孔包括多个沿主轴的端面周向分布的主轴孔，齿轮箱的、与主轴贴合的端面上设有沿其径向排布的若干排箱孔，每排箱孔包括多个沿齿轮箱的端面周向分布的箱孔；多个第一螺栓结构，均包括空心销、第一螺栓和第一螺母，空心销依次插入于主轴孔和箱孔中，并均与二者过盈配合，空心销的头端伸出于主轴孔，第一螺栓插入于空心销中并与其螺纹连接，第一螺栓的部分伸出于空心销的头端并通过第一螺母紧固。本申请能够提高主轴和齿轮箱之间连接结构的抗剪切能力，以及使螺栓快速、精准地达到预紧力设计值。

技术研发人员：鲍陈马,陈中亚,施健行,徐立晖,白璐
受保护的技术使用者：浙江运达风电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15