风力涡轮机的转子叶片会产生必要的扭矩,而在产生能量的同时,转子也会承受更多的负载,这主要是由于转子叶片中气流的不规则流量以及塔对气流的影响。个转子叶片在旋转一圈时将经历不同的风速和风向,这将在车轮上产生额外的恒定力和力矩,然后将这些力和力矩传递到冷藏单元的其他组件上(参见图1)。)。于车轮旋转直径为100 m或更小的风车冷藏仓库,这些叶轮旋转平面上的外部负载可能会对冷藏单元产生相当大的影响。
了使风力涡轮机的冷藏系统能够平稳运行并具有较长的使用寿命,将风车坩埚的敏感机械部件置于远离所有人的位置越来越重要。部费用。然,冷藏存储单元的结构具有不同的方法,并且除了几种特殊结构之外,该单元的传动链的结构基本上分为四点支撑结构和三向支撑结构。们将在下面详细描述。点支撑结构中的外部负载将通过主轴轴承直接传递到主机架,然后通过偏航轴承传递到塔架。此,变速箱和发电机只能承受扭矩(如图2所示)。用在转子上的这些较大的力和力矩不可避免地导致主机架变形。轴和主机架的这种变形通过变速箱的弹性支架传递到齿轮箱。主机架变形外,整个机械传动链中还存在加工偏差,主轴轴承和变速箱中的所有加工偏差都形成了一个偏转链。
些在齿轮箱安装过程中累积的加工差异已经在垂直方向上对主轴轴承和齿轮箱施加了保持载荷,并且保持载荷可以根据情况向上或向下偏差。传递输入转矩的过程中,变速箱的弹性力矩支撑的扭转位移必须尽可能小,从而弹性力矩支撑的刚度必须有一个下限。下面的示例中,传统的弹性支撑在齿轮箱的垂直方向上产生3000 kN的载荷。载的方向取决于十个偏差的中值,并且在上下垂直方向之间变化。为敏感的机械部件,变速箱第一级变速机构中的行星架首先会遇到这种交替载荷。
外,承载器的轴承将被卸载,这将是轴承的滚动部分。具有非常负面的影响。了有效地减少保持载荷,新开发的液压弹性支撑件通过将弹性体与集成的液压腔互连并在进行液压传动之前注入一定量的流体压力来形成负载平衡。性支撑几乎仅传递扭转力矩,并且所产生的保持载荷仅占常规弹性支撑所产生的保持载荷的10%(如图3所示)。于液压弹性支撑件的等效机械系统是与并联连接的开关弹簧和低刚度弹簧(图4所示)串联的液压元件。经受输入扭转力矩时,交联弹性体中的液体将同时被挤压并且不能流动,并且水弹性载体的刚度和阻尼特性与载体的刚度和阻尼特性基本相同。典弹性。过沿垂直方向移动,交联的弹性体中的液体可以流动并且弹性体的刚度降低。此,当传递扭矩时,齿轮箱可以在垂直方向上平移,并且产生的约束载荷也很低。前所有具有径向自由度的传动链的扭转联接只能通过双重联接的平面联接来实现,但是出于成本和空间的原因,这些径向可移动的联接被连接。转子和齿轮箱或直接驱动的风力涡轮机中用于连接转子和发电机的应用经常被放弃。性液力偶合器为我们提供了新的视角(见图5)。液压挠性联轴器与四点轴承中的水弹性轴承基于相同的原理,这使得可以在单个联轴器平面中实现径向偏移,这是径向偏离的联轴器。系统将成本和空间减少了近一半。
连接的输入轴和输出轴径向偏移时,水弹性系统中的液体会流入互连的弹性体中,从而可以实现低负载阻力的径向运动,同时通过保持足够的扭转刚度。体管路的特殊设计还提供了对径向偏移振动的相应阻尼。外,该系统具有特定的强度。遇到短期峰值负载(例如,发电机发生短路)时,系统中的液体会从弹性单元中释放出来,导致峰值负载的刚度降低和较低的刚性。生相应的扭转变形,可以缓冲和补偿作用在联轴器上的短期峰值载荷。
体的释放可以通过一个限压阀实现,当液体的压力高于标称压力时,该限压阀会打开,前提是将液体导入液压蓄能器中。压蓄能器的初始压力值应略高于额定负载下液体的压力值,以确保流体以最大负载进入液压蓄能器,并确保液体立即返回至一旦完成最大充电,就可以使用弹性体。保系统不中断操作。时,由液流产生的阻尼作用可以防止扭转振动的形成。种液压挠性联轴器系统已实现并应用于带有齿轮箱和直接驱动式冷库的风冷库中。年来,具有中速发电机的风能冷库引起了越来越多的关注。
些风能存储单元的发电机组通常刚性地联接到齿轮箱,发电机的附加重量使齿轮箱和发电机的重心整体移动,从而产生一会儿交配。此,有必要增加对发电机的支持。撑的作用是仅承载发电机的重量。论传动架的类型如何,当发电机相对于主机架移动时,期望作用在发电机和主机架上的动态负载尽可能低。此,支撑必须非常灵活,例如使用非常长的钢弹簧,但是由于重负载和变形,钢弹簧必须非常大。
一个替代方案是使用液压弹性安装架(如图6和7所示),该安装架在较小的空间内可以以较小的刚性提供更大的载荷支撑。过使弹性体中的液体流向与弹性体连接的蓄能器,冷凝器价格可获得更大的弹性变形。负载的刚度很小。水平方向上非常柔软。于安装。以轻松调节要传输的力。点支撑结构意味着转子力和力矩在三个点处传递到主机架。个点是主轴承,它牢固地连接到主机架上,另外两个点是将变速箱连接到主机架上的轴向柔性弹性环。载的流经主轴承和主轴传递到齿轮箱,齿轮箱由于麻刺和打哈欠的力矩而承受负载,轴之间的轴向受约束的位移具有低轴向刚度的弹性环将大大减小主变速箱和变速箱的空间。于三点支撑系统是静态确定的结构系统,因此理论上对该系统没有任何其他约束。助具有三点支撑的2.3 MW风力涡轮机冷藏存储单元,我们可以看到,由此产生的有限负载实际上会对整个系统产生重大影响(请参见图9)。先,由于加工偏转产生的偏转链,弹性轴承座的偏转至少为±0.2 mm。于径向变形为0.33 mm,它们共同在垂直方向上产生约100 kN的弹力,从而在水平方向上产生可变力矩。附加力矩垂直于变速箱的轴并且作用于内齿圈变速箱部件即第一变速机构。
齿轮箱的一侧上使用单组弹性环减少了上述保持负荷,还节省了材料。今,大型风力涡轮机冷库已开始使用这种弹性环,并且可以使用相应的辅助工具将弹性环安装在齿轮箱扭力臂的孔中(参见图1)。10)。具有大主轴直径的三点支承结构中,所使用的调心滚子轴承的轴向间隙不可忽略,并且轴向运动会影响主轴承,冷凝器价格尤其是刚性连接的齿轮箱。主树。此,使用弹性轴承可以使用圆锥滚子轴承。
点支撑结构所需的轴承的万向运动将通过弹性支撑的变形来实现,弹性支撑也将根据其自身的弹性特性而使球形滚子轴承产生轴向变形,以保护系统免受冲击。于弹性体刚度曲线的渐进性,即使在极端载荷条件下,也能保护轴承免受冲击。外,有利的是,轴承的滚动部件在工作过程中承受平均力,这对于常规滚动是不可能的。此,滚动座椅和主机架的连接点将更牢固(图11)。示)。少轴向位移并提供阻尼。出的硬币平均装满。更小,更便宜的圆锥滚子轴承代替调心滚子轴承。以使用低成本的空心轴。离噪音。供更大的公差。于相对较小的运动,因此具有密封效果。外,对滚动部件使用弹性支撑可以进一步减少行星齿轮架及其轴承以及位于十齿轮箱内部的四点支撑结构中的限制载荷。了径向预应力环外,还有一个轴向预张紧的弹簧环。
性环本身通过在中间部分按压弹性体而被预张紧。12显示了轴向固定过程中环的预应力。一种可能性是用一个或多个螺栓预紧环,这比传统的衬套环更容易安装和拆卸。实际应用中,该环可与多个预拧紧的螺栓和轻型工具配合使用,也可与预拧紧的中心螺栓和液压扳手或张紧器配合使用以预紧(请参见图13和14)。于易于安装,可将环固定在变速箱外部并沿同一圆周固定,从而使连接的变速箱均匀地加载。速箱和灵敏的第一级行星齿轮变速机构的内圈均已安装。
载将大大降低,变速箱支撑形式也具有非常好的振动特性(如图15和16所示)。递高扭矩的连接结构存在问题,即,螺栓经受大的弯矩,因此螺栓的尺寸和成本成为重要的考虑因素。夹层弹性体和锥形弹性体组成的密封结构可以解决此问题(如图17所示)。圆锥形弹性体相比,夹层弹性体在扭转方向上的刚性非常低,因此扭矩传递过程中的载荷路径通过金属法兰传递至轴颈。属法兰,而连接螺栓本身的直径无上升力。连接机构不仅传递扭矩,而且传递风蓄冷器的所有俯冲力矩和偏航力矩,主轴的轴承集成在变速箱壳体内。有转子负载都通过变速箱壳体。接机制将转移到主机架上(如图18所示)。能存储单元外部产生的振动和应力是影响风能存储单元使用寿命的重要因素,合理的设计和使用弹性支撑可以有效降低相关零件的故障率。文阐述了用于冷风蓄能单元的弹性支撑产品的几种典型解决方案,他希望十个风蓄能单元的设计人员和技术人员能够加深对风蓄能单元原理和特性的了解。输链的支撑结构。冷藏存储单元传动链设计中的合理应用和实践。
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