一种两叶片风力发电机组轮毂制造技术

本发明专利技术公开了一种两叶片风力发电机组轮毂，所述轮毂前端设有前端工艺孔，后端设有主轴连接法兰，轮毂的顶面和底面相对设有两个相同的变桨轴承连接法兰。两个变桨轴承连接法兰的法兰面夹角等于风轮锥角，将同时与两个变桨轴承连接法兰的法兰面的轴线相切的圆弧作为轮毂中心线，再将法兰面沿轮毂中心线路径扫描形成弯管状结构作为轮毂的主轮廓。曲线轮廓分散了应力，有利于轻量化设计。进一步的，采用轮毂腹板对变桨轴承法兰进行加强，利于提高变桨轴承寿命，同时也提供了变桨系统及附件的安装接口。此外，采用变壁厚设计，前端采用较薄壁厚，后端主轴连接法兰附近采用较厚壁厚，在满足强度的前提下减轻了轮毂的重量。

【技术实现步骤摘要】
一种两叶片风力发电机组轮毂
本专利技术涉及风力发电领域，具体涉及一种两叶片风力发电机组轮毂。
技术介绍
在风力发电机组中，轮毂是连接叶片和机舱的重要部件，把叶片捕捉的风能传递到主轴上。轮毂不仅要承载一定的载荷，而且同时要与叶片或变桨轴承、风机主轴、导流罩连接，因此，轮毂的结构是决定风力发电机组长期安全、可靠运行的关键因素。常规的两叶片轮毂刚性轮毂结构是T型的类似三通接头形状，轮毂为直线过渡，应力变化比较剧烈，大大缩减了轮毂的寿命，并带来安全性问题。如果通过单纯增加轮毂的壁厚来解决承载问题，又会造成轮毂的重量大大增加，造成制造成本增加和安装难度加大。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的轮毂应力集中、重量过重的问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种两叶片风力发电机组轮毂，在其前端开一个前端工艺孔，与之相对应的后端设有主轴连接法兰，轮毂通过主轴连接法兰与发电机主轴或齿轮箱连接，前端工艺孔可以安装导流罩；在轮毂的顶部和底部相对布设两个相同的变桨轴承连接法兰，变桨轴承连接法兰通过变桨轴承与风轮叶片连接；两个变桨轴承连接法兰的法兰面并不平行，而是呈一定夹角，该夹角的大小根据风轮锥角设定；将同时与两个变桨轴承连接法兰的法兰面的轴线相切的圆弧作为轮毂中心线，以该轮毂中心线为扫描路径，以变桨轴承连接法兰的法兰面为扫描轮廓，进行扫描形成的弯管状结构作为轮毂的主轮廓。显然主轮廓曲率和中心线曲率相等，也是由风轮锥角决定的。圆滑的曲线轮廓，能够起到分散应力的作用，有利于轻量化设计。此外，因为主轴连接法兰附近是高应力区，在主轴连接法兰与轮毂主体部分间也采用曲面过渡，可以进一步减少该处的应力集中。进一步的，每个变桨轴承连接法兰的内侧设有轮毂腹板，采用轮毂腹板可以对变桨轴承法兰进行加强，有利于提高变桨轴承寿命，同时适合内齿传动的变桨系统安装，并提供变桨系统及附件的安装接口。进一步的，在轮毂腹板的圆周部位均匀布设和叶根螺栓一一对应的叶根螺栓安装工艺孔，通过该工艺孔，可以方便地安装叶根螺栓。轮毂腹板上布设的叶根螺栓安装工艺孔，其位置、形状和数量的设置比较灵活，既可以设置成和叶根螺栓一一对应的同样数量的单个工艺孔，也可以采用多叶根螺栓安装工艺孔的结构，即可以采用弧形或线性的长条形工艺孔代替单个工艺孔，该长条形工艺孔的长度为数个单一孔的长度，宽度不小于单个工艺孔的直径，在一个长条形工艺孔中，可以进行多个叶根螺栓的拧紧。长条形工艺孔可以沿轮毂腹板的圆周均布，数量可以设置成叶根螺栓数量的1/2、1/3、1/4等，以不影响轮毂腹板的强度和便于拆装叶根螺栓为宜。无论是采用单个工艺孔还是长条形工艺孔，为了不影响轮毂腹板的强度，都可以在孔边采用局部加厚。进一步的，主轴连接法兰采用内法兰结构设计，采用双头螺柱连接，从而使得在对轮毂与主轴的连接螺栓进行安装和维护时，可以在轮毂内部进行，操作更方便，更安全。此外，主轴连接法兰还可以适应法兰螺栓孔和法兰螺纹孔两种不同的连接结构。进一步的，在轮毂腹板上靠近圆周部位，还布置有变桨驱动安装孔，变桨驱动安装孔可以布置两个，一个用于变桨驱动安装，另一个备用，在变桨轴承部分轮齿损坏时，将变桨驱动更换到备用安装位置；如果布置两个变桨驱动安装孔，则两个孔不能距离过近，一般二者的间隔不小于90゜，以免影响轮毂腹板的强度和平衡性。进一步的，在轮毂腹板上，还可以布置维护人员通过孔和其他附件安装凸台和工艺孔，提供变桨系统及各附件的安装接口。此外，轮毂的外侧面，还可以布设吊具安装接口、人员通道孔以及相应的护栏安装接口，便于人员出入和安装吊具、护栏；其中护栏安装接口布设在人员通道孔附近，便于出入人员通道孔时起到防护作用。一般吊具安装接口为一个，通常布设在远离主轴连接法兰的部位；人员通道孔以及护栏安装接口可以设置为两组，且两组对称布设在靠近主轴连接法兰的部位。人员通道孔可以采用圆形或椭圆形孔，方便铸造和减少应力集中。吊具安装接口、人员通道孔以及护栏安装接口的位置可以根据需要更改位置和进行调整。进一步的，所述轮毂采用球墨铸铁一体铸造成型，采用变壁厚设计，轮毂前端应力低的区域采用较薄壁厚，轮毂后端主轴连接法兰附近高应力部位采用较厚壁厚。使得既可以承受较大载荷，又可以减轻整体的重量。本专利技术主要有以下突出的有益效果：1.本专利采用曲线轮廓形成轮毂主体，轮廓过渡平顺，减小了应力集中，利于轮毂的轻量化设计。2.本专利采用轮毂腹板对变桨轴承法兰进行加强，利于提高变桨轴承寿命，同时适合内齿传动的变桨系统安装，提供变桨系统及附件的安装接口。3.本专利在轮毂腹板上设置了叶根螺栓安装工艺孔，进一步的，叶根螺栓工艺孔可以采用多叶根螺栓安装工艺孔设计，能方便的实现叶根螺栓的安装，同时采用孔边局部加厚，解决开孔应力集中引起的强度不足问题。4.主轴连接法兰采用内法兰，在轮毂内部就可以对轮毂与主轴的连接螺栓进行安装和维护，提高操作的安全性；此外主轴连接法兰采用内法兰，还可以适应法兰螺栓孔和法兰螺纹孔两种不同的连接结构。5.在轮毂的侧面设置吊具安装接口、人员通道孔以及护栏安装接口，可以方便人员出入和安装吊具、护栏。附图说明图1为本专利技术实施例一种两叶片风力发电机组轮毂的立体结构示意图。图2为本专利技术实施例一种两叶片风力发电机组轮毂的主视图(为了更清楚地显示中心线曲率，图中省略了吊具安装接口)。图3为本专利技术实施例一种两叶片风力发电机组轮毂的右视图。图4为本专利技术实施例一种两叶片风力发电机组轮毂的左视图。图5为图4的A-A向剖视图。图6为图4的B-B向剖视图。图中：1为主轴连接法兰、2为前端工艺孔、3为变桨轴承连接法兰、4为轮毂腹板、5为人员通道开孔、6为吊具安装接口、7为护栏安装接口、8为人员维护通道孔、9为叶根螺栓安装工艺孔、10为变桨驱动安装孔、11为法兰面夹角、12为中心线曲率、13为轮廓曲率。具体实施方式下面将结合附图和具体实施方式来对本专利技术做进一步详细的说明。图1为本专利技术的一个实施例的立体结构示意图，图2为该立体结构示意图的主视图，为了更清楚地显示中心线曲率12，图2中省略了吊具安装接口6。图中所示的两叶片风力发电机组轮毂，其前端的孔为前端工艺孔2，在其上设置有螺纹孔，可以连接整流罩，其后端为主轴连接法兰1；轮毂通过主轴连接法兰1和发电机主轴或齿轮箱连接；在轮毂的顶部和底部相对位置布设两个相同的变桨轴承连接法兰3，每个变桨轴承连接法兰3通过变桨轴承与风轮叶片连接；两个变桨轴承连接法兰3的法兰面并不平行，而是呈一定夹角，图2中显示了两个法兰面夹角11，该夹角的大小等于风轮锥角；将同时与两个变桨轴承连接法兰的法兰面的轴线相切的圆弧作为轮毂中心线，以该轮毂中心线为扫描路径，以变桨轴承连接法兰的法兰面为扫描轮廓，进行扫描形成的弯管状结构作为轮毂的主轮廓。与两个变桨轴承连接法兰3的法兰面轴线同时相切的圆弧作为中心线，沿该中心线路径扫描形成弯管状结构作为轮毂的主轮廓，显然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两叶片风力发电机组轮毂，前端设有前端工艺孔(2)，与之相对应的后端设有主轴连接法兰(1)，所述轮毂通过所述主轴连接法兰(1)与发电机主轴或齿轮箱连接；所述轮毂的顶部和底部相对设有两个相同的变桨轴承连接法兰(3)，所述两个变桨轴承连接法兰(3)分别通过两个变桨轴承与风轮叶片连接；其特征在于，两个变桨轴承连接法兰的法兰面夹角(11)和风轮锥角相等；将同时与两个变桨轴承连接法兰(3)的法兰面的轴线相切的圆弧作为轮毂中心线，法兰面沿轮毂中心线路径扫描形成弯管状结构作为轮毂的主轮廓。/n

【技术特征摘要】
1.一种两叶片风力发电机组轮毂，前端设有前端工艺孔(2)，与之相对应的后端设有主轴连接法兰(1)，所述轮毂通过所述主轴连接法兰(1)与发电机主轴或齿轮箱连接；所述轮毂的顶部和底部相对设有两个相同的变桨轴承连接法兰(3)，所述两个变桨轴承连接法兰(3)分别通过两个变桨轴承与风轮叶片连接；其特征在于，两个变桨轴承连接法兰的法兰面夹角(11)和风轮锥角相等；将同时与两个变桨轴承连接法兰(3)的法兰面的轴线相切的圆弧作为轮毂中心线，法兰面沿轮毂中心线路径扫描形成弯管状结构作为轮毂的主轮廓。


2.根据权利要求1所述的一种两叶片风力发电机组轮毂，其特征在于，主轴连接法兰(1)与轮毂主体部分采用光滑曲面过渡。


3.根据权利要求1所述的一种两叶片风力发电机组轮毂，其特征在于，所述每个变桨轴承连接法兰(3)的内侧设有轮毂腹板(4)，所述轮毂腹板的圆周部位均匀布设和叶根螺栓一一对应的叶根螺栓安装工艺孔(9)。


4.根据权利要求3所述的一种两叶片风力发电机组轮毂，其特征在于，所述叶根螺栓安装工艺孔(9)为长条形的多叶根螺栓安装工艺孔，同时采用孔边局部加厚。


5.根据权利要求4所述的一种两叶片风力发电机组轮毂，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍仕环，邹荔兵，张启应，段博志，孙加鹏，任永，周名军，夏宗朝，赵春雨，李有亮，
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