專利名稱：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱用阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱用阻尼復(fù)合 型變剛度減振支撐，本實用新型也可用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組其它部件或者其它行業(yè)類似設(shè)備的 減振降噪。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的齒輪箱要承受通過低速軸傳遞的扭轉(zhuǎn)載荷和彎曲載荷，同時齒 輪箱運行時內(nèi)部齒輪的嚙合、機(jī)構(gòu)運轉(zhuǎn)的不平衡等均會產(chǎn)生各種各樣的振動和噪聲，是主 要的減振降噪對象。風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱的安裝方式目前主要有整體式、支座式、軸瓦式和框 架式三種。中國專利CN 101333998A、德國專利DE 29924608U1和歐洲專利EP1046832A1公 開了一種軸瓦式的齒輪箱減振支撐，其主要缺點是安裝拆卸時均需要專用工裝或者設(shè)備， 安裝不便。中國專利CN101363419A公開了一種由一個“U”型框和一個橫梁組成“回”形框 架，框架內(nèi)安裝上下減振彈性元件的框架式齒輪箱減振支撐，大大降低了減振支撐安裝拆 卸的操作難度，其缺點是向剛度值較大難以保證承擔(dān)低速軸極限扭矩，從而導(dǎo)致減振效果 相對較差、補(bǔ)償設(shè)備安裝運轉(zhuǎn)誤差的能力較低，尤其不適應(yīng)于雙軸承支撐低速軸的風(fēng)力發(fā) 電機(jī)組減振支撐。歐洲專利EP1566543A1和美國專利US 2008/0308980A1公開的框架式減 振支撐在上述的框架式減振支撐的基礎(chǔ)上增加了兩條循環(huán)液壓裝置，減振支撐的扭轉(zhuǎn)剛度 較高而豎向、水平剛度卻較低，減振支撐減振效好、補(bǔ)償校正安裝誤差能力高，該減振支撐 的主要缺點結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作成本高、安裝不便，并且減振支撐的關(guān)鍵部件——彈性體基本均 為高分子材料，容易被有機(jī)液體腐蝕破壞，存在著一定的安全隱患。此外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)尤其 是兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率比較大，主軸轉(zhuǎn)速隨著風(fēng)速高低而不斷變化，在停機(jī)、開機(jī)、短 路時還會有極限載荷出現(xiàn)，系統(tǒng)的振動呈寬帶隨機(jī)分布，并會激發(fā)結(jié)構(gòu)包括齒輪箱減振支 撐各相關(guān)部件的許多共振峰，加劇結(jié)構(gòu)的載荷水平。其中齒輪箱機(jī)組的結(jié)構(gòu)振動和噪聲可 以通過減振支撐得到有效的隔絕，而減振支撐本身部件被激發(fā)產(chǎn)生的振動則會直接傳遞到 機(jī)組機(jī)架和塔架，上述減振支撐均未采取有效的相關(guān)措施。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱用阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐， 本實用新型所涉及的減振支撐具有自重輕、安裝拆卸方便、成本低的特點；所提出減振支撐 的剛度可隨著載荷的增加呈非線性變化，在工作載荷下剛度較低，安裝誤差補(bǔ)償和振動隔 離能力高，在極限載荷作用下剛度較高，安全性能好；本實用新型有一定的阻尼衰減能力， 能夠有效降低相關(guān)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平，進(jìn)一步降低系統(tǒng)的振動和噪聲向下部基礎(chǔ)的傳遞。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐主要由一個上軛、一個下軛、四個中空立柱、上下彈性 體、上下底座和連接部件組成；其中上軛、下軛和四根中空立柱為金屬構(gòu)件，通過連接部件 組成減振支撐的組合式主體框架；主體框架上復(fù)合有粘彈性阻尼減振層，為減振支撐提供一定的阻尼減振能力；上下彈性體分別與上下底座組合到一起構(gòu)成非線性剛度彈性部件后 分別固定到上、下軛上；整個減振支撐通過相關(guān)連接部件連接并固定到風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)機(jī) 架上，齒輪箱轉(zhuǎn)矩臂置于上下彈性體之間形成彈性隔離狀態(tài)。所述阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐的上、下軛為平板結(jié)構(gòu)，立柱為中空管狀結(jié)構(gòu)；所 述四根中空立柱在上下軛的兩側(cè)對稱分布，上下軛和立柱通過雙頭螺桿連接固定到一起構(gòu) 成減振支撐的主體框架，并通過所述雙頭螺桿和螺栓固定到風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)機(jī)架上。所述粘彈性阻尼層復(fù)合在減振支撐主體框架的四根立柱外部；粘彈性阻尼層可以 為直接貼覆一層粘彈性材料的自由阻尼結(jié)構(gòu)，也可以為貼覆一層粘彈性材料后再貼覆一層 剛性約束層的約束阻尼結(jié)構(gòu)，以抑制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組導(dǎo)致金屬部件產(chǎn)生共振時的共振峰，并 使齒輪箱轉(zhuǎn)矩臂的振動在通過減振支撐向主機(jī)機(jī)架傳遞的過程中得到一定的消耗。所述阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐的底座為套筒式結(jié)構(gòu)，即底座的上部分為中空的 套筒，兩個底座分別安裝固定在上下軛的中間位置；彈性體與底座的底部粘接固定到一起， 并與套筒保持間隙。所述阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐的彈性體為由橡膠類彈性材料與多層加筋鋼板 復(fù)合而成的橡膠彈簧，具有較低的剪切剛度。所述阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐的彈性體表面可以帶有釘柱、溝槽結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部 也可以帶有孔洞等結(jié)構(gòu)，在齒輪箱正常工作時可以提高彈性體變形的自由面積和減少彈 性體的受壓面積，降低減振支撐的扭轉(zhuǎn)剛度，提高減振支撐的隔振效率，同時在出現(xiàn)極限情 況、彈性體承受載荷較大時，則可進(jìn)一步提高彈性體的扭轉(zhuǎn)剛度，減緩減振支撐的繼續(xù)變 形，降低齒輪箱系統(tǒng)的振動幅度。本實用新型所涉及的阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐第一具有自重輕、成本低的特 點，可大大降低齒輪箱的制造成本和安裝成本；第二本發(fā)明所涉及的減振支撐的剛度可隨 著載荷的增加呈非線性變化，在工作載荷下安裝校正和隔振能力高，在極限載荷作用下安 全性能好；第三減振支撐復(fù)合有阻尼結(jié)構(gòu)，具有一定的阻尼衰減能力，能夠有效降低相關(guān)結(jié) 構(gòu)的應(yīng)力水平，進(jìn)一步降低系統(tǒng)的振動和噪聲向下部基礎(chǔ)的傳遞。

圖1是本實用新型所涉及阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐安裝后實例結(jié)構(gòu)的正向示 意圖。圖2是本實用新型所涉及阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐安裝后實例結(jié)構(gòu)的側(cè)向示 意圖。圖3是本實用新型所涉及阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐中立柱實例結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4是本實用新型所涉及阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐部件中套筒式底座實例結(jié) 構(gòu)的示意圖。圖5是本實用新型所涉及阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐部件中彈性元件與套筒式 底座配合示意圖。圖6是本實用新型所涉及阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐部件中常規(guī)結(jié)構(gòu)彈性元件 的實例結(jié)構(gòu)的示意圖。圖7是本實用新型所涉及阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐部件中剛度非線性彈性元件實例結(jié)構(gòu)的示意圖。圖中1、上軛，2、立柱；3、下軛；4、彈性體，5、底座，6、風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)架，7、雙頭螺
桿及配套螺母、墊圈，8、螺栓及配套螺母，9、齒輪箱轉(zhuǎn)矩臂，10、金屬骨架，11、粘彈性阻尼層。
具體實施方式
結(jié)合附圖給出的實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說明和描述，本實用新型的 保護(hù)范圍不局限于實施例所描述的情況。實施例1 圖1、圖2所示的本發(fā)明所涉及的齒輪箱用阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐，由一個上 軛1、四個立柱2、一個下軛3經(jīng)過雙頭螺桿7連接成減振支撐的組合式主體框架，四個立柱 2在左右兩側(cè)各對稱分布兩個，上軛1和下軛3的中間位置分別固定有一個底座5，底座5 與上下軛可以通過螺紋配合結(jié)構(gòu)或焊接、膠黏劑粘接等方式連接，底座內(nèi)部裝有彈性體4。圖3所示為立柱2的實例結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。立柱2的內(nèi)部部件為金屬骨架10， 為中空結(jié)構(gòu)，截面可以為矩形、圓形、梯形等，也可以為漸變式形狀，可以大大降低設(shè)備重量 和制造成本；金屬骨架10的外部復(fù)合有粘彈性阻尼層11，粘彈性阻尼層11可以為直接貼 覆一層粘彈性材料的自由阻尼結(jié)構(gòu)，也可以為貼覆一層粘彈性材料后再貼覆一層剛性約束 層的約束阻尼結(jié)構(gòu)，可有效衰減振動能量；降低共振峰值。圖4所示為套筒式底座5的示意圖，底座的上部分為中空的套筒，彈性體4裝入底 座后與底座粘接固定在一起，并與套筒保持間隙；如圖5所示。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運行過程 中，彈性體4在齒輪箱載荷和低速軸扭轉(zhuǎn)載荷的作用下發(fā)生壓縮，彈性材料發(fā)生橫向膨脹， 高度降低直徑變大，當(dāng)載荷增大到一定程度時，彈性材料與套筒接觸，變形空間被限制，彈 性體的剛度急劇增大，可有效防止在風(fēng)速過大或者機(jī)組停機(jī)等出現(xiàn)極限載荷情況時，消減 減振支撐及機(jī)組相關(guān)設(shè)備產(chǎn)生大幅度振動。套筒的高度、彈性體的尺寸以及套筒內(nèi)壁與彈 性元件外緣的距離根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和彈性元件的實際參數(shù)經(jīng)過計算確定。彈性體4可以為圖6所示的平面結(jié)構(gòu)形式，此時彈性體4與套筒式底座5配合可 使減振支撐具有明顯的非線性剛度；彈性體4也可以為圖7所示的表面帶有釘柱、凹槽，內(nèi) 部具有孔洞等結(jié)構(gòu)形式，為彈性體提供較大的變形空間，可進(jìn)一步提高彈性部件的剛度非 線性特征，在彈性體承受運轉(zhuǎn)載荷時可進(jìn)一步降低扭轉(zhuǎn)剛度，提高減振支撐的隔振效率，同 時在出現(xiàn)極限情況、彈性體承受載荷較大時，進(jìn)一步提高彈性體的扭轉(zhuǎn)剛度，減振支撐的繼 續(xù)變形，降低齒輪箱系統(tǒng)的振動幅度。阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐自重較小，并且可拆分成各個零部件進(jìn)行搬運和運 輸；其安裝方式可為先將上軛1、下軛3與所對應(yīng)的底座5、彈性元件4分別固定安裝到一 起，然后根據(jù)實際情況進(jìn)行組裝?？梢韵葘⑸宪?、下軛3與立柱2通過螺桿7組合到一起 形成框架，再套裝到齒輪箱轉(zhuǎn)矩臂9上，然后通過螺桿7和螺栓8與風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)機(jī)架6 固定連接；也可以先將下軛3與機(jī)架6通過螺栓8固定連接，再將上軛1、立柱2通過螺桿7 與下軛3和風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)架6連接固定到一起。
權(quán)利要求一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱用阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐，其特征是阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐主要由一個上軛(1)、一個下軛(3)、四個中空立柱(2)、上、下彈性體(4)、上、下底座(5)和連接部件組成；其中上軛(1)、下軛(3)和四根中空立柱(2)為金屬構(gòu)件，通過連接部件組成減振支撐的組合式主體框架；主體框架上復(fù)合有粘彈性阻尼減振層(11)，為減振支撐提供一定的阻尼減振能力；上、下彈性體(4)分別與上、下底座(5)組合到一起構(gòu)成非線性剛度彈性部件后分別固定到上、下軛(1、3)上；整個減振支撐通過相關(guān)連接部件連接并固定到風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)機(jī)架(6)上，齒輪箱轉(zhuǎn)矩臂(9)置于上下彈性體之間形成彈性隔離狀態(tài)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱用阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐，，其 特征是所述減振支撐的上、下軛(1、3)為平板結(jié)構(gòu)，立柱(2)為中空管狀結(jié)構(gòu)；所述四根 中空立柱(2)在上下軛的兩側(cè)對稱分布，上下軛(1、3)和立柱(2)通過雙頭螺桿及配套螺 母(7)連接固定到一起構(gòu)成減振支撐的主體框架，并通過所述雙頭螺桿及配套螺母(7)和 螺栓及配套螺母(8)固定到風(fēng)力發(fā)電機(jī)主機(jī)機(jī)架(6)上。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱用阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐，其 特征是所述粘彈性阻尼層(11)復(fù)合在減振支撐主體框架的四根立柱外部；粘彈性阻尼層 (11)為直接貼覆一層粘彈性材料的自由阻尼結(jié)構(gòu)。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱用阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐，其 特征是所述粘彈性阻尼層(11)復(fù)合在減振支撐主體框架的四根立柱外部；粘彈性阻尼層 (11)為貼覆一層粘彈性材料后再貼覆一層剛性約束層的約束阻尼結(jié)構(gòu)。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱用阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐，其特 征是所述減振支撐的底座(5)為套筒式結(jié)構(gòu)，即底座(5)的上部分為中空的套筒，兩個底 座(5)分別安裝固定在上下軛(1、3)的中間位置；彈性體(4)與底座(5)的底部粘接固定 到一起，并與套筒保持間隙。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱用阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐，其特 征是所述減振支撐的彈性體(4)為由橡膠類彈性材料與多層加筋鋼板復(fù)合而成的橡膠彈 簧，具有較低的剪切剛度。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱用阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐，其特 征是所述減振支撐的彈性體(4)表面帶有釘柱、溝槽結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部帶有孔洞結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，涉及的一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪箱用阻尼復(fù)合型變剛度減振支撐，主要由一個上軛(1)、一個下軛(3)、四個中空立柱(2)、上、下彈性體(4)、上、下底座(5)組成；上軛(1)、下軛(3)和四根中空立柱(2)組成減振支撐的組合式主體框架；主體框架上復(fù)合有粘彈性阻尼減振層(11)，上、下彈性體(4)分別與上、下底座(5)組合到一起后分別固定到上、下軛(1、3)上；減振支撐連接在主機(jī)機(jī)架(6)上，齒輪箱轉(zhuǎn)矩臂(9)置于上下彈性體之間。本實用新型具有自重輕、成本低的特點，減振支撐的剛度可隨著載荷的增加呈非線性變化，減振支撐具有阻尼衰減能力，進(jìn)一步降低系統(tǒng)的振動和噪聲向下部基礎(chǔ)的傳遞。
文檔編號F03D11/00GK201666225SQ200920298280
公開日2010年12月8日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者王勇, 褚夫強(qiáng), 閆作為, 陳靈鴿 申請人:洛陽雙瑞橡塑科技有限公司