超紧凑风力发电机组偏航传动系统及其装配、测试方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超紧凑风力发电机组偏航传动系统及其装配、测试方法，包括偏航支座、偏航驱动和内齿式偏航轴承，所述偏航支座为双层结构，并安装在偏航轴承的外圈上，所述偏航驱动有多个并沿着偏航支座的周向均布在偏航支座上，每个偏航驱动由偏航电机、偏航驱动输入总成、偏航驱动行星减速总成和偏航驱动输出总成从上向下依次连接组成，所述偏航驱动输出总成为输出齿轮轴双侧轴承上下对称支撑结构，该偏航驱动输出总成的输出小齿轮与偏航轴承的内齿圈啮合。本发明专利技术能够有效解决偏航驱动质量大、高度大、成本高、输出总成安全系数低且难维护的问题，有效提高偏航传动系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
超紧凑风力发电机组偏航传动系统及其装配、测试方法
本专利技术涉及风力发电机组的
，尤其是指一种超紧凑风力发电机组偏航传动系统及其装配、测试方法。
技术介绍
风力发电机组的偏航传动系统是风机执行对风动作的关键部分。偏航传动系统由偏航驱动、偏航轴承、偏航支座组成。偏航支座与风机机舱连接，由上下连接的偏航电机和偏航减速器组成偏航驱动安装在偏航支座上，偏航轴承自带齿圈；以内齿圈为例介绍，内圈与风机塔筒连接，偏航驱动输出小齿轮与偏航轴承内齿圈啮合，偏航驱动通电后，输出转矩传递到偏航轴承内齿圈，内齿圈把转矩反作用给驱动，带动偏航支座连同风机机舱转动，实现风机偏航对风。偏航驱动在风机机舱内部，是偏航传动系统的核心部分，要求其有较强的转动能力，且体积不能太大。目前减速器厂家生产的偏航减速器：1、多数为“多级行星齿轮传动+输出端单侧双轴承支撑齿轮轴”的结构，在这种结构下偏航驱动较高，占用较大的机舱空间，且输出部分的支撑轴承受空间限制，强度安全系数较低。2、少数为“多级行星齿轮传动+输出端双侧轴承对称支撑齿轮轴+输出端包式齿轮”的结构，这种结构大幅减小了驱动占用空间，提高了支撑轴承安全系数，但输出端箱体结构复杂，设计笨重，增加了减速器生产成本与装配难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提出了一种超紧凑风力发电机组偏航传动系统及其装配、测试方法，能够有效解决偏航驱动质量大、高度大、成本高、输出总成安全系数低且难维护的问题，可有效提高偏航传动系统的可靠性。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案如下：一种超紧凑风力发电机组偏航传动系统，包括偏航支座、偏航驱动和内齿式偏航轴承，所述偏航支座安装在偏航轴承的外圈上，所述偏航驱动有多个并沿着偏航支座的周向均布在偏航支座上，每个偏航驱动由上下连接的偏航减速器和偏航电机组成，所述偏航减速器由从上向下依次相接的偏航驱动输入总成、偏航驱动行星减速总成和偏航驱动输出总成组成，偏航驱动通电后，输出转矩传递到偏航轴承的内齿圈，通过内齿圈把转矩反作用给偏航驱动，进而带动偏航支座转动；其中，所述偏航支座为上、下双层结构，所述偏航驱动输出总成由偏航支座的上下两层共同进行支撑，以提高强度安全系数，所述偏航支座的上层沿其周向均布有多个驱动安装孔，其下层沿其周向均布有多个轴承安装孔，且一个驱动安装孔对应一个轴承安装孔，并同一轴线，所述偏航支座的上层底面外周边缘处形成有定位止口，通过该定位止口与偏航轴承定位安装；所述偏航驱动输出总成为输出齿轮轴双侧轴承上下对称支撑结构，包括输出齿轮轴、上轴承及其配套的上轴承端盖、下轴承及其配套的下轴承端盖和箱体，所述箱体固定安装在偏航支座上层的驱动安装孔中，所述输出齿轮轴为齿轴一体结构，分为上、下端轴及位于中间的输出小齿轮，所述输出小齿轮与偏航轴承的内齿圈啮合，所述上端轴向上伸入箱体中与偏航驱动行星减速总成连接，所述上轴承和上轴承端盖分别安装在上端轴处，所述上轴承的内圈与上端轴过盈配合，其外圈与箱体的安装孔过盈配合，所述上端轴通过上轴承与箱体形成转动副，所述上轴承端盖通过上轴承压紧在上端轴的轴肩处，用于遮挡轴承内靠近输出小齿轮侧的润滑脂，所述下轴承和下轴承端盖分别安装在下端轴处，所述下轴承的内圈与下端轴过盈配合，其外圈与偏航支座下层的轴承安装孔过盈配合，所述下端轴通过下轴承与偏航支座的下层形成转动副，所述下轴承端盖通过螺纹与下端轴连接，用于遮挡轴承内靠近输出小齿轮侧的润滑脂。进一步，所述上轴承通过锁紧螺母进行轴向定位。进一步，所述偏航驱动输出总成还包括第一油封和第二油封，所述第一油封和第二油封分别安装在上轴承的上、下两侧，并位于箱体与输出齿轮轴的间隙处，用于对上轴承内部润滑脂的密封，所述第一油封和第二油封分别用油封卡簧进行轴向定位，以防止脱落。进一步，所述上轴承、下轴承为圆锥滚子轴承或调心轴承或圆柱滚子轴承。上述超紧凑风力发电机组偏航传动系统的装配方法，包括以下步骤：1)准备一个圆筒型偏航传动系统安装测试平台，该测试平台水平放置并固定到地面上，将偏航轴承与测试平台对齐，并水平放置在测试平台上；2)将偏航支座通过其上的定位止口与偏航轴承定位安装，并通过将定位螺栓拧入偏航支座与偏航轴承相对应的孔位进行定位连接；将偏航驱动的下轴承的外圈通过过盈配合安装在偏航支座下层的轴承安装孔中；3)将偏航驱动输出总成除下轴承的外圈外其余部件组装，并通过定位工装进行固定，从而组装成偏航驱动输出总成的吊装组件，将吊装组件吊装到偏航支架上层的驱动安装孔中；4)检测偏航驱动的输出小齿轮与偏航轴承的内齿圈啮合侧隙值，若合格，则将偏航驱动输出总成与偏航支座通过螺栓紧固连接，从而完成一个偏航驱动输出总成的安装，并卸下步骤3)中使用的定位工装；5)将偏航驱动行星减速总成及偏航驱动输入总成的各级部件，与安装好的偏航驱动输出总成装配，完成偏航减速器的装配；6)检查偏航减速器的气密性，若气密性检查合格后，往偏航减速器内注入齿轮润滑油，将偏航电机与偏航减速器装配，完成偏航驱动的装配；7)根据偏航驱动的数量重复步骤3)至步骤6)，最后完成偏航传动系统的装配。上述超紧凑风力发电机组偏航传动系统的测试方法，包括以下步骤：1)将已装配完好的偏航传动系统的偏航支座连同偏航轴承的外圈通过螺栓与圆筒型偏航传动系统安装测试平台固定连接；2)将偏航电机更换为大功率试验电机，在偏航轴承的内齿圈齿根位置贴上应力应变片，在每个偏航驱动的箱体贴上应力应变片，在偏航驱动输入总成与试验电机之间加装小型盘式扭矩仪；3)从偏航驱动中，根据不同的载荷要求，选若干个驱动作为主试，剩余驱动作为陪试，其中，主、陪试驱动数目及驱动总数目，根据实际载荷工况进行调整；保持偏航轴承的外圈固定不动，主试的偏航减速器驱动偏航轴承的内齿圈转动，内齿圈拖动陪试的偏航驱动转动，陪试的偏航电机作为发电机输出的信号包括功率、电流和转速；4)调节主试偏航电机的输入功率、电流、转速信号，对偏航传动系统进行等效疲劳测试、加载测试和极限工况测试，对偏航轴承的内齿圈进行应力应变测试，对偏航驱动进行载荷测试；测试完毕后，拆解偏航驱动的行星减速总成和拆下偏航支座，检查偏航减速器及偏航轴承的内齿圈各齿轮、轴承、轴、花键和油封。进一步，批量生产时，将装配完好的偏航传动系统进行出厂测试，选若干个偏航驱动为主试，其它驱动为陪试，在额定扭矩下，传动链正反转一段时间后，检测的信号包括振动、噪音、电功率、电流和转速，确认各项指标无问题后，更换偏航驱动的齿轮润滑油并串油清洗偏航减速器，完成偏航传动系统的出厂测试。本专利技术与现有偏航传动系统相比，在相同设计输出转矩下，具有如下优点与有益效果：1、本专利技术采用双层偏航支座+输出齿轮轴双侧轴承上下对称支撑结构，轴承最小安全系数大大提高，偏航驱动输出总成安全系数大幅度提高。2、本专利技术单个偏航减速器所占用的机舱空间可大大缩小，对于狭小的风力发电机组机舱设计及维护空间来说十分有利。3、本专利技术偏航驱动的重量及尺寸大幅减小，拆装维护方便。附图说明图1为现有技术中输出齿轮轴单侧双轴承支撑结构受力模型图。图2为本专利技术输出齿轮轴双侧轴承上下对称支撑结构受力模型图。图3为本专利技术输出齿轮轴结构剖视图。图4为现有技术输出齿轮轴剖视图。图5为本专利技术偏航驱动输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超紧凑风力发电机组偏航传动系统，包括偏航支座、偏航驱动和内齿式偏航轴承，所述偏航支座安装在偏航轴承的外圈上，所述偏航驱动有多个并沿着偏航支座的周向均布在偏航支座上，每个偏航驱动由上下连接的偏航减速器和偏航电机组成，所述偏航减速器由从上向下依次相接的偏航驱动输入总成、偏航驱动行星减速总成和偏航驱动输出总成组成，偏航驱动通电后，输出转矩传递到偏航轴承的内齿圈，通过内齿圈把转矩反作用给偏航驱动，进而带动偏航支座转动；其特征在于：所述偏航支座为上、下双层结构，所述偏航驱动输出总成由偏航支座的上下两层共同进行支撑，以提高强度安全系数，所述偏航支座的上层沿其周向均布有多个驱动安装孔，其下层沿其周向均布有多个轴承安装孔，且一个驱动安装孔对应一个轴承安装孔，并同一轴线，所述偏航支座的上层底面外周边缘处形成有定位止口，通过该定位止口与偏航轴承定位安装；所述偏航驱动输出总成为输出齿轮轴双侧轴承上下对称支撑结构，包括输出齿轮轴、上轴承及其配套的上轴承端盖、下轴承及其配套的下轴承端盖和箱体，所述箱体固定安装在偏航支座上层的驱动安装孔中，所述输出齿轮轴为齿轴一体结构，分为上、下端轴及位于中间的输出小齿轮，所述输出小齿轮与偏航轴承的内齿圈啮合，所述上端轴向上伸入箱体中与偏航驱动行星减速总成连接，所述上轴承和上轴承端盖分别安装在上端轴处，所述上轴承的内圈与上端轴过盈配合，其外圈与箱体的安装孔过盈配合，所述上端轴通过上轴承与箱体形成转动副，所述上轴承端盖通过上轴承压紧在上端轴的轴肩处，用于遮挡轴承内靠近输出小齿轮侧的润滑脂，所述下轴承和下轴承端盖分别安装在下端轴处，所述下轴承的内圈与下端轴过盈配合，其外圈与偏航支座下层的轴承安装孔过盈配合，所述下端轴通过下轴承与偏航支座的下层形成转动副，所述下轴承端盖通过螺纹与下端轴连接，用于遮挡轴承内靠近输出小齿轮侧的润滑脂。...

【技术特征摘要】
1.超紧凑风力发电机组偏航传动系统，包括偏航支座、偏航驱动和内齿式偏航轴承，所述偏航支座安装在偏航轴承的外圈上，所述偏航驱动有多个并沿着偏航支座的周向均布在偏航支座上，每个偏航驱动由上下连接的偏航减速器和偏航电机组成，所述偏航减速器由从上向下依次相接的偏航驱动输入总成、偏航驱动行星减速总成和偏航驱动输出总成组成，偏航驱动通电后，输出转矩传递到偏航轴承的内齿圈，通过内齿圈把转矩反作用给偏航驱动，进而带动偏航支座转动；其特征在于：所述偏航支座为上、下双层结构，所述偏航驱动输出总成由偏航支座的上下两层共同进行支撑，以提高强度安全系数，所述偏航支座的上层沿其周向均布有多个驱动安装孔，其下层沿其周向均布有多个轴承安装孔，且一个驱动安装孔对应一个轴承安装孔，并同一轴线，所述偏航支座的上层底面外周边缘处形成有定位止口，通过该定位止口与偏航轴承定位安装；所述偏航驱动输出总成为输出齿轮轴双侧轴承上下对称支撑结构，包括输出齿轮轴、上轴承及其配套的上轴承端盖、下轴承及其配套的下轴承端盖和箱体，所述箱体固定安装在偏航支座上层的驱动安装孔中，所述输出齿轮轴为齿轴一体结构，分为上、下端轴及位于中间的输出小齿轮，所述输出小齿轮与偏航轴承的内齿圈啮合，所述上端轴向上伸入箱体中与偏航驱动行星减速总成连接，所述上轴承和上轴承端盖分别安装在上端轴处，所述上轴承的内圈与上端轴过盈配合，其外圈与箱体的安装孔过盈配合，所述上端轴通过上轴承与箱体形成转动副，所述上轴承端盖通过上轴承压紧在上端轴的轴肩处，用于遮挡轴承内靠近输出小齿轮侧的润滑脂，所述下轴承和下轴承端盖分别安装在下端轴处，所述下轴承的内圈与下端轴过盈配合，其外圈与偏航支座下层的轴承安装孔过盈配合，所述下端轴通过下轴承与偏航支座的下层形成转动副，所述下轴承端盖通过螺纹与下端轴连接，用于遮挡轴承内靠近输出小齿轮侧的润滑脂。2.根据权利要求1所述的超紧凑风力发电机组偏航传动系统，其特征在于：所述上轴承通过锁紧螺母进行轴向定位。3.根据权利要求1所述的超紧凑风力发电机组偏航传动系统，其特征在于：所述偏航驱动输出总成还包括第一油封和第二油封，所述第一油封和第二油封分别安装在上轴承的上、下两侧，并位于箱体与输出齿轮轴的间隙处，用于对上轴承内部润滑脂的密封，所述第一油封和第二油封分别用油封卡簧进行轴向定位，以防止脱落。4.根据权利要求1所述的超紧凑风力发电机组偏航传动系统，其特征在于：所述上轴承、下轴承为圆锥滚子轴承或调心轴承或圆柱滚子轴承。5.权利要求1至4任意一项所述的超紧凑风力发电机组偏航传动系统的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：1)准备一个圆筒型偏航传动系统安装测试平...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一雄，张皓，杨雄威，汪伟，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：广东,44