一种能够实现任意角度对接的制动装置及制动方法与流程

本发明涉及叶片轴制动领域，尤其是一种能够实现任意角度对接的制动装置及制动方法。

背景技术：

1、为了保证风力发电机能够长期的正常使用，需要对风力发电机进行停机检修；或者在高风速之前进行停机，避免叶片受到高风速后产生高转速，高转速的叶片伴随着大的离心力，容易损坏叶片以及叶片和转轴之间的连接。由此，当遇到上述两种情况，需要对叶片或叶片轴进行制动。

2、目前，对于小型的风力发电机，多数没有安装制动机构来对叶片或叶片轴进行制动；对于大型的风力发电机，其具有制动机构，目前的制动机构存在两种，其一是制动机构与叶片轴之间设置有离合器(简易的结构是制动机构的对接接头与叶片轴的对接接头对接)；在叶片轴正常转动时，离合器断开，制动机构与叶片轴不连接；在进行制动时候，通过离合器实现制动机构与叶片轴连接，制动机构通过摩擦等方式实现对叶片轴进行制动。其二是制动机构与叶片轴之间保持连接；在叶片轴正常转动时，制动机构不会对叶片轴施加阻力；在进行制动时候，制动机构会对叶片轴施加与叶片力矩方向相反的阻力，如施加逆电流、电短路刹车等方式实现制动机构对叶片轴进行制动。

3、对于上述方式，在制动机构对叶片轴进行制动时，对于离合的方式，对接时，叶片轴的对接接头需要旋转至指定位置(与制动机构机构的对接接头角度匹配)才可实现对接，即需要对接头的角度与对接槽的角度匹配，否则两者的对接接头会出现位置干涉，使得无法实现对接，严重时会造成零件损坏；然而，旋转的叶片轴带着其对接接头不断旋转，其对接接头的角度随时在改变，难以实现两者的对接；另外，在实心对接的瞬间，叶片轴瞬间受到较大的制动力，会在速度上会出现较大的波动，不仅会是叶片轴产生振动，引起叶片轴损伤；还会因为叶片的惯性使得叶片与叶片轴之间存在转速偏差，进而导致叶片与叶片轴的连接位置处出现断裂。

4、综上所述，在制动机构对叶片轴进行制动时，本领域急需一种能够实现避免对接接头出现位置干涉，并且能够降低叶片轴和叶片损伤的制动机构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够实现任意角度对接的制动装置及制动方法，在对接时无论对接接头的角度是否匹配，均能够有效避免接头干涉，并且保证有效对接；还能有效降低叶片轴和叶片损伤。

2、本发明采用的技术方案如下：一种能够实现任意角度对接的制动装置，包括用于与叶片轴连接的轴套，以及制动部；所述轴套上开设有滑动腔，滑动腔内滑动连接有对接滑动件，对接滑动件能够沿着轴套的轴线方向滑动；所述对接滑动件的一端与滑动腔底部之间设置有复位件；所述对接滑动件的另一端为对接头，能够插入设置在制动部上的对接槽实现轴套与制动部的连接；所述制动部具有滑动筒，滑动筒以滑动的方式装配在风力发电机或塔体上，滑动筒能够靠近轴套或远离轴套；所述滑动筒具有同轴线的环形腔和中心孔，中心孔内同轴线转动装配有转动轴，对接槽设置于转动轴的端面上；所述环形腔内设置有摩擦筒，摩擦筒的筒壁能够与环形腔的腔壁之间产生滑动摩擦；所述环形腔包围转动轴，并且摩擦筒与转动轴之间设置有若干根弹性带，弹性带的一端与转动轴固定连接，弹性带的另一端与摩擦筒固定连接。

3、进一步地，所述对接头的截面形状为非圆形，所述对接槽的几何形状与对接槽的几何形状匹配，并且对接槽的几何尺寸大于对接头的几何尺寸。

4、进一步地，所述对接头的上下两个表面均具有第一斜面。

5、进一步地，所述对接头的两个侧面均设置有第二斜面，在传动时，第二斜面与对接槽的槽壁贴合。

6、进一步地，所述环形腔与中心孔之间设置有环形缺口，所有弹性带位于环形缺口内。

7、进一步地，若干根所述弹性带与转动轴连接的位置均匀分布于转动轴的周向；所述弹性带与摩擦筒连接的位置均匀分布于摩擦筒的周向。

8、进一步地，所述制动部还包括安装筒，安装筒用于安装在风力发电机或塔体上，所述滑动筒装配在安装筒内且滑动筒与安装筒之间轴线方向滑动的方式连接。

9、进一步地，所述安装筒内设置有滑槽，所述滑动筒的外壁上设置有滑体，所述滑体与滑槽滑动连接，并且滑槽的长度方向平行与安装筒的轴线方向。

10、进一步地，所述安装筒内设置有直线驱动器，所述直线驱动器与滑动筒的端部连接。

11、一种制动方法，用于对叶片轴进行制动，应用所述的能够实现任意角度对接的制动装置，包括以下步骤：

12、s1：直线驱动器推动滑动筒向轴套靠拢；

13、s2：对接头插入对接槽内，完成轴套与制动部对接；

14、s21：在步骤s2中，若对接头的角度与对接槽的角度匹配，对接头直接插入对接槽内；

15、s22：在步骤s2中，若对接头的角度与对接槽的角度不匹配，转动轴的端面会在直线驱动器的作用下与对接头的前端面接触，并且推动对接滑动件向滑动腔内滑动，为转动轴的运动提供让位；同时叶片轴带着对接滑动件保持旋转，叶片轴旋转360°中存在对接头的角度与对接槽的角度匹配，复位件工作作用于对接滑动件，对接滑动件伸出滑动腔，对接头插入对接槽内；

16、s3：叶片轴带着轴套旋转，轴套带着转动轴旋转，转动轴与滑动筒同轴线相对转动；

17、s4：转动轴旋转会带着弹性带逐渐变形，弹性带开始具有弹性力f0且逐渐增大；弹性带的弹性力f0以非径向的方向作用在转动轴和摩擦筒上；

18、s5：在弹性带的弹性力f0不足以克服摩擦筒与环形腔之间的静摩擦时，弹性带的弹性力f0抑制转动轴转动，对叶片轴进行初步减速；

19、s6：在弹性带的弹性力f0足以克服摩擦筒与环形腔之间的静摩擦时，在弹性带的弹性力f0作用下，摩擦筒在环形腔内转动，与环形腔内壁之间产生动摩擦；摩擦筒与环形腔之间的动摩擦消耗弹性带的弹性势能，叶片轴通过转动轴将动能转化成弹性带的弹性势能，不断的消耗转动轴上来自叶片轴的动能；

20、s7：直到摩擦筒处于停止转动状态，并且叶片轴为转动轴提供的动能无法使得弹性带继续发生变形时，完成对叶片轴的制动。

21、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

22、1、本发明通过设置对接滑动件，对接滑动件能够伸出或缩回滑动腔内，实现对转动轴向轴套靠近对接进行让位，有效避免对接头干涉转动轴；

23、2、本发明通过设置复位件，在对接滑动件通过轴套跟随叶片轴旋转时，存在对接头与对接槽的角度相匹配时刻，从而对接滑动件在复位件的作用下伸出滑动腔，使得对接头插入对接槽，进一步实现轴套与制动部的对接；

24、3、本发明通过弹性带的缓冲，使得叶片轴在开始受到制动效果时不会突兀的受到制动力，避免叶片轴的速度出现跳崖式下降的情况发生，避免叶片轴损伤，以及降低叶片轴与叶片之间存在转速偏差，从而降低叶片与叶片轴的连接位置处出现断裂的情况发生；

25、4、本发明通过摩擦筒与环形腔之间的摩擦来消耗来自叶片轴的动能，有效实现对叶片轴进行制动。

技术特征：

1.一种能够实现任意角度对接的制动装置，包括用于与叶片轴连接的轴套(1)，以及制动部；其特征在于：所述轴套(1)上开设有滑动腔(11)，滑动腔(11)内滑动连接有对接滑动件(12)，对接滑动件(12)能够沿着轴套(1)的轴线方向滑动；所述对接滑动件(12)的一端与滑动腔(11)底部之间设置有复位件(13)；所述对接滑动件(12)的另一端为对接头(14)，能够插入设置在制动部上的对接槽(21)实现轴套(1)与制动部的连接；所述制动部具有滑动筒(6)，滑动筒(6)以滑动的方式装配在风力发电机或塔体上，滑动筒(6)能够靠近轴套(1)或远离轴套(1)；所述滑动筒(6)具有同轴线的环形腔和中心孔，中心孔内同轴线转动装配有转动轴(2)，对接槽(21)设置于转动轴(2)的端面上；所述环形腔内设置有摩擦筒(5)，摩擦筒(5)的筒壁能够与环形腔的腔壁之间产生滑动摩擦；所述环形腔包围转动轴(2)，并且摩擦筒(5)与转动轴(2)之间设置有若干根弹性带(4)，弹性带(4)的一端与转动轴(2)固定连接，弹性带(4)的另一端与摩擦筒(5)固定连接。

2.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于：所述对接头(14)的截面形状为非圆形，所述对接槽(21)的几何形状与对接槽(21)的几何形状匹配，并且对接槽(21)的几何尺寸大于对接头(14)的几何尺寸。

3.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于：所述对接头(14)的上下两个表面均具有第一斜面(15)。

4.根据权利要求3所述的制动机构，其特征在于：所述对接头(14)的两个侧面均设置有第二斜面(16)，在传动时，第二斜面(16)与对接槽(21)的槽壁贴合。

5.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于：所述环形腔与中心孔之间设置有环形缺口(41)，所有弹性带(4)位于环形缺口(41)内。

6.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于：若干根所述弹性带(4)与转动轴(2)连接的位置均匀分布于转动轴(2)的周向；所述弹性带(4)与摩擦筒(5)连接的位置均匀分布于摩擦筒(5)的周向。

7.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于：所述制动部还包括安装筒(7)，安装筒(7)用于安装在风力发电机或塔体上，所述滑动筒(6)装配在安装筒(7)内且滑动筒(6)与安装筒(7)之间轴线方向滑动的方式连接。

8.根据权利要求7所述的制动装置，其特征在于：所述安装筒(7)内设置有滑槽(71)，所述滑动筒(6)的外壁上设置有滑体，所述滑体与滑槽(71)滑动连接，并且滑槽(71)的长度方向平行与安装筒(7)的轴线方向。

9.根据权利要求5所述的制动装置，其特征在于：所述安装筒(7)内设置有直线驱动器(8)，所述直线驱动器(8)与滑动筒(6)的端部连接。

10.一种制动方法，用于对叶片轴进行制动，应用权利要求1-9任意一项所述的能够实现任意角度对接的制动装置，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种能够实现任意角度对接的制动装置及制动方法，涉及叶片轴制动领域，包括用于与叶片轴连接的轴套和制动部；所述轴套上通过滑动腔滑动连接有对接滑动件；所述滑动件与滑动腔底部之间设置有复位件；所述滑动件上具有对接头，能够插入设置在制动部上的对接槽实现轴套与制动部的连接；所述制动部具有滑动筒，滑动筒能够靠近轴套或远离轴套；所述滑动筒具有环形腔和中心孔，中心孔内转动装配有转动轴，对接槽设置于转动轴上；所述环形腔内设置有摩擦筒；摩擦筒与转动轴之间设置有弹性带。本发明在对接时无论对接接头的角度是否匹配，均能够有效避免接头干涉，并且保证有效对接；还能有效降低叶片轴和叶片损伤。

技术研发人员：赵迪,杨艳明,师红亮,余罡,杨帅,姚聪,肖斌,阳静,李博,雷熠,田宇,李长国,李绪亮,何婷,范智雄
受保护的技术使用者：东方电气风电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21