本发明涉及风力发电设备,具体为一种风力发电机轴系结构。
背景技术:
1、随着全球能源结构向清洁化、低碳化转型,风力发电作为可再生能源的核心组成部分,正朝着大功率、大型化、极端工况适配性方向快速发展。轴系作为风力发电机的核心传动部件,承担着将叶轮捕获的风能转化为机械能并传递至发电机的关键任务,其运行可靠性直接决定了风电机组的发电效率、使用寿命及运维成本。
2、专利授权公告号cn112943555b公开了一种用于风力发电机组的轴系结构及风力发电机组,包括主轴,固定设置在所述主轴上的至少一个止推法兰,套设在所述主轴上的至少一个滑动轴承组件和至少一个滑动轴承轴向止推结构,所述滑动轴承组件与所述主轴形成径向滑动配合面,所述滑动轴承轴向止推结构与所述止推法兰形成轴向止推滑动配合面。
3、但是基于实际的使用过程中,载荷传递与缓冲失衡:大功率机组叶轮直径不断增大,风力、湍流等动态载荷对轴系的冲击愈发显著。传统轴系采用刚性连接或单一弹性元件缓冲,冲击载荷传递效率高达80%以上,导致支撑轴承内部滚子与滚道接触应力集中,接触疲劳磨损加剧,轴承寿命仅能达到设计值的60%-70%,严重时引发轴承早期失效,造成非计划停机;润滑系统适配性差:现有轴系润滑多采用定点加注或被动渗透方式,润滑脂在主轴与轴承接触界面分布不均,易出现局部干摩擦区域。同时,缺乏针对主轴转速、载荷变化的动态润滑调控机制,当主轴负载突变时,润滑脂供给无法及时响应,进一步加剧轴系磨损,据统计,约45%的轴系故障与润滑不良直接相关。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种风力发电机轴系结构,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、一种风力发电机轴系结构,包括:
4、主轴,所述主轴一端固定安装有连接端,所述主轴另一端固定安装有弹性联动机构;
5、支撑轴承机构,所述支撑轴承机构安装在所述主轴侧壁连接处,所述支撑轴承机构设置有两个,其中一个所述支撑轴承机构位于所述主轴侧壁靠近连接端一侧,另一个所述支撑轴承机构位于所述主轴侧壁靠近所述弹性联动机构一侧,所述支撑轴承机构通过带有流通槽的接触件,增加与所述主轴表面的接触面积;
6、监测调控机构,所述监测调控机构通过载荷传感器和fbg传感器对所述主轴以及所述接触件的运行参数进行同步采集,用于精准补充润滑脂;
7、所述弹性联动机构包括缓冲垫,当叶轮受到风力冲击时,通过所述弹性联动机构内的所述缓冲垫以及连接件上安装的气压杆进行冲击能量的双重缓冲吸收。
8、可选的,所述支撑轴承机构包括组合件、第一轴瓦、第二轴瓦、支撑件和滚珠,所述组合件设置有两个,所述第一轴瓦固定安装在其中一个所述组合件内壁,所述第二轴瓦固定安装在另一个所述组合件内壁,所述第一轴瓦与所述第二轴瓦相契合,所述接触件一侧开设有安装槽,所述安装槽设置有若干个,所述安装槽内壁固定安装有弹簧,所述支撑件固定安装在所述弹簧一端,所述支撑件位于所述接触件一侧,所述第一轴瓦和所述第二轴瓦内壁均开设有与所述支撑件相契合的凹槽,所述接触件一侧开设有活动腔,所述活动腔设置有若干个,所述滚珠活动连接在所述活动腔内部,所述第一轴瓦和所述第二轴瓦内壁均开设有与所述滚珠相契合的环形槽,所述支撑件为弧形件。
9、可选的,其中一个所述组合件侧壁开设有第一安装孔,另一个所述组合件一端开设有与所述第一安装孔相契合的第二安装孔,所述第二安装孔内壁开设有螺纹槽。
10、可选的,所述接触件设置有四个,所述接触件为弧形件,所述接触件的弧度与所述主轴相契合。
11、可选的,所述组合件内壁活动连接若干个活动件,所述活动件位于所述组合件内与所述接触件一侧之间。
12、可选的,所述支撑轴承机构还包括底座、固定件和连接螺栓,所述固定件设置有两个,其中一个所述固定件固定安装在所述底座顶部,两个所述固定件之间通过连接螺栓相连接,所述组合件位于所述固定件内。
13、可选的,所述流通槽内壁开设有留置槽,所述留置槽位于所述接触件与所述主轴接触面,所述留置槽一侧开设有与所述活动腔相连通的连通孔。
14、可选的,所述监测调控机构包括固定架、加注管、电加热丝、电磁阀和控制装置,所述主轴侧壁开设有储油腔,所述固定架位于所述主轴外侧,所述加注管固定安装在所述固定架内,所述电磁阀固定安装在所述加注管内,所述电加热丝固定安装在所述固定架内,所述电加热丝与所述加注管相接触,所述加注管一端与所述储油腔相连通,所述主轴侧壁固定安装有凸台,所述载荷传感器固定安装在所述主轴侧壁,所述载荷传感器与所述凸台相对应,所述组合件位于所述凸台与所述载荷传感器之间,所述储油腔内壁开设有油槽,所述油槽另一端位于所述凸台与所述载荷传感器之间,所述油槽锥形螺旋分布于所述主轴内。
15、可选的,所述储油腔内部固定安装有挡板,所述储油腔内壁固定安装有凸出件,所述凸出件位于所述油槽一端底部,所述凸出件截面为三角形。
16、可选的,所述弹性联动机构包括卡接件、固定柱和安装柱,所述连接件设置有两个,所述卡接件固定安装在所述连接件一侧,所述卡接件设置有若干个,若干个所述卡接件之间的间隙形成了卡接槽,两个所述连接件通过所述卡接件与所述卡接槽相互卡接,所述缓冲垫固定安装所述卡接件与所述卡接槽之间,所述固定柱固定安装在所述卡接件一侧,所述安装柱固定安装在所述连接件一侧,所述气压杆安装在其中一个所述连接件上的所述卡接件一侧的固定柱与另一个所述连接件上的所述安装柱之间。
17、本发明至少具备以下有益效果:
18、(1)本方案通过弹性联动机构中缓冲垫与气压杆的双重缓冲设计,配合支撑轴承机构内弹簧、活动件的弹性补偿作用,可分散吸收风力冲击能量,使冲击载荷传递效率降低,有效缓解支撑轴承内部应力集中问题,轴承接触疲劳寿命提升,显著降低非计划停机风险;
19、(2)本方案通过设置支撑轴承机构,支撑轴承机构采用模块化拆分设计,组合件、接触件等部件可单独拆装更换,无需整体拆卸轴系,单次维护时间缩短;接触件与主轴的弧形贴合设计及独立布局,进一步降低了故障排查与部件更换难度,运维效率显著提升;
20、(3)本方案通过设置监测调控机构,依托载荷传感器与fbg传感器的同步监测,结合锥螺旋油槽、留置槽及连通孔的润滑脂循环设计,实现润滑脂的动态精准供给与均匀分布,避免局部干摩擦,轴系关键接触部位磨损量减少,润滑脂利用率提升,降低润滑耗材成本;
21、(4)本方案主轴选用高强度合金钢材质,支撑轴承关键部件采用耐磨、耐腐蚀材料,配合多重防护与精准调控机制,轴系整体抗拉强度、耐磨性及耐极端环境能力大幅提升。
1.一种风力发电机轴系结构,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机轴系结构,其特征在于:所述支撑轴承机构包括组合件(203)、第一轴瓦(207)、第二轴瓦(208)、支撑件(213)和滚珠(214),所述组合件(203)设置有两个,所述第一轴瓦(207)固定安装在其中一个所述组合件(203)内壁,所述第二轴瓦(208)固定安装在另一个所述组合件(203)内壁,所述第一轴瓦(207)与所述第二轴瓦(208)相契合,所述接触件(209)一侧开设有安装槽(216),所述安装槽(216)设置有若干个,所述安装槽(216)内壁固定安装有弹簧(217),所述支撑件(213)固定安装在所述弹簧(217)一端,所述支撑件(213)位于所述接触件(209)一侧,所述第一轴瓦(207)和所述第二轴瓦(208)内壁均开设有与所述支撑件(213)相契合的凹槽,所述接触件(209)一侧开设有活动腔(215),所述活动腔(215)设置有若干个,所述滚珠(214)活动连接在所述活动腔(215)内部,所述第一轴瓦(207)和所述第二轴瓦(208)内壁均开设有与所述滚珠(214)相契合的环形槽,所述支撑件(213)为弧形件。
3.根据权利要求2所述的一种风力发电机轴系结构,其特征在于:其中一个所述组合件(203)侧壁开设有第一安装孔(204),另一个所述组合件(203)一端开设有与所述第一安装孔(204)相契合的第二安装孔(205),所述第二安装孔(205)内壁开设有螺纹槽。
4.根据权利要求2所述的一种风力发电机轴系结构,其特征在于:所述接触件(209)设置有四个,所述接触件(209)为弧形件,所述接触件(209)的弧度与所述主轴(1)相契合。
5.根据权利要求2所述的一种风力发电机轴系结构,其特征在于:所述组合件(203)内壁活动连接若干个活动件(206),所述活动件(206)位于所述组合件(203)内与所述接触件(209)一侧之间。
6.根据权利要求2所述的一种风力发电机轴系结构,其特征在于:所述支撑轴承机构还包括底座(2)、固定件(201)和连接螺栓(202),所述固定件(201)设置有两个,其中一个所述固定件(201)固定安装在所述底座(2)顶部,两个所述固定件(201)之间通过连接螺栓(202)相连接,所述组合件(203)位于所述固定件(201)内。
7.根据权利要求2所述的一种风力发电机轴系结构,其特征在于:所述流通槽(210)内壁开设有留置槽(211),所述留置槽(211)位于所述接触件(209)与所述主轴(1)接触面,所述留置槽(211)一侧开设有与所述活动腔(215)相连通的连通孔(212)。
8.根据权利要求2所述的一种风力发电机轴系结构,其特征在于:所述监测调控机构包括固定架(3)、加注管(301)、电加热丝(401)、电磁阀(402)和控制装置(403),所述主轴(1)侧壁开设有储油腔(104),所述固定架(3)位于所述主轴(1)外侧,所述加注管(301)固定安装在所述固定架(3)内,所述电磁阀(402)固定安装在所述加注管(301)内,所述电加热丝(401)固定安装在所述固定架(3)内,所述电加热丝(401)与所述加注管(301)相接触,所述加注管(301)一端与所述储油腔(104)相连通,所述主轴(1)侧壁固定安装有凸台(102),所述载荷传感器(4)固定安装在所述主轴(1)侧壁,所述载荷传感器(4)与所述凸台(102)相对应,所述组合件(203)位于所述凸台(102)与所述载荷传感器(4)之间,所述储油腔(104)内壁开设有油槽(103),所述油槽(103)另一端位于所述凸台(102)与所述载荷传感器(4)之间,所述油槽(103)锥形螺旋分布于所述主轴(1)内。
9.根据权利要求8所述的一种风力发电机轴系结构,其特征在于:所述储油腔(104)内部固定安装有挡板(105),所述储油腔(104)内壁固定安装有凸出件(106),所述凸出件(106)位于所述油槽(103)一端底部,所述凸出件(106)截面为三角形。
10.根据权利要求1所述的一种风力发电机轴系结构,其特征在于:所述弹性联动机构包括卡接件(501)、固定柱(503)和安装柱(505),所述连接件(5)设置有两个,所述卡接件(501)固定安装在所述连接件(5)一侧,所述卡接件(501)设置有若干个,若干个所述卡接件(501)之间的间隙形成了卡接槽(502),两个所述连接件(5)通过所述卡接件(501)与所述卡接槽(502)相互卡接,所述缓冲垫固定安装所述卡接件(501)与所述卡接槽(502)之间,所述固定柱(503)固定安装在所述卡接件(501)一侧,所述安装柱(505)固定安装在所述连接件(5)一侧,所述气压杆(504)安装在其中一个所述连接件(5)上的所述卡接件(501)一侧的固定柱(503)与另一个所述连接件(5)上的所述安装柱(505)之间。