一种风轮锁紧装置的制作方法

1.本实用新型属于风力机械领域，具体涉及一种液压式分轮锁紧装置。


背景技术：

2.海上风机设计寿命一般为25年，后期维护成本非常高，若是轮毂中的零部件要维护或保养时，需工作人员进入轮毂中工作。且由于轮毂安装叶片是整个机组传动链的输入部分，在风载荷的作用下会发生转动，因此在机组轮毂内零部件或传动链需要维护时，为确保维护人员安全，此时就需要让轮毂与机舱保持相对静止。风轮锁定装置就是用于机组维护时保障机组和作业人员安全的必要装置。当维护人员需进入轮毂时，先将风轮及主轴制动，然后驱动风轮锁将风轮锁定，从而抑制风载使风轮发生转动，确保了作业人员和设备的安全。
3.目前风电机组的风轮锁，根据工作方式分为机械式和液压式。在实际使用过程中，由于海上海上盐雾腐蚀环境，机组液压式风轮锁常会出现一些故障，比如锁紧销卡死、液压油渗漏、传感器失效等。
4.为了解决上述问题，在中国专利文献上公开的“一种风力发电机的风轮锁定机构”，其公开号为cn105114260b，包括锁紧销、活塞杆、油缸端盖、连接法兰、锁紧螺母、推力轴承和传动螺母，采用手动解锁机构，能够独立或与液压系统结合使用，从而解决在锁紧销发生损坏时出现的卡死问题，但并未解决如何降低锁紧销发生损坏的概率，尤其是液压式锁紧销作为密封件极易损坏，在风机上对其更换成本极高，因此，提高锁紧销的使用寿命是非常必要的。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术中风机风轮锁紧机构对锁紧件的保护不足的问题，本实用新型提供了一种能够有效保护锁紧件的风轮锁紧机构。
6.本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种风轮锁紧装置，包括与风轮固定连接的锁紧盘和用于锁定锁紧盘的锁紧件，所述锁紧件的内腔设置有能够在内腔滑动的锥销，所述锁紧盘对应锥销设置有锁孔，所述锥销的内腔内设置有与锁紧件固定连接的活塞，所述活塞上设置有连通锥销的内腔和锁紧件外部的油道，还包括连接在锁紧件远离锁紧盘的一端的安装法兰和支撑环，所述支撑环包括第一端和第二端；其中第一端固定连接锥销，第二端为自由端，所述安装法兰上螺纹连接有锁定杆，所述锁定杆与第二端相抵。
7.使用时，通过油道进出油活塞的两端面，从而驱动锥销与锁孔配合完成对锁紧盘的锁紧。当锥销从锁孔退出时，支撑环能够防止锥销直接撞击到安装法兰造成锥销的损坏，并且通过锁定杆对支撑环及锥销进行锁定位置，防止风轮运行时锥销顶出造成破坏；当锥销进入锁孔后，同样通过锁定杆对锥销进行锁定。锁定杆直接设置在支撑环上而非锥销，保证锥销形状完整性，方便替换，减少锥销受损风险。
8.作为优选，所述锁孔朝向锥销一侧的截面宽度大于背向锥销一侧，锁孔的截面形
状为圆台形，所述锥销对应锁孔的部分的截面形状为圆台形，所述圆台形具有锥度为10
°
的母线。在锁紧状态时，锁紧盘会对锥销施加转动力矩，锥销的头部的外表面受力后，相互之间紧密配合形成正压力，因此具备自锁特性，防止锥销意外退回。
9.作为优选，所述锁孔朝向锥销一侧的截面宽度大于背向锥销一侧，锁孔的截面形状为圆台形，所述锥销对应锁孔的部分的截面形状为圆台形，且所述圆台形的母线为圆弧线。直线的母线使得两个圆台面之间为面接触，而圆弧形母线的两个圆台面之间为线接触，面接触相比线接触更容易卡死，因此圆弧形母线可以避免锥销难以退出的情况发生。
10.作为优选，还包括位移指示器，所述位移指示器包括指示杆和回复件，所述指示杆连接在所述第二端且可滑动地穿过安装法兰，回复件一端固定于安装法兰，另一端与指示杆连接。指示杆与支撑环同步运动，通过其伸出安装法兰的长度变化来指示锥销的行程。
11.作为优选，所述锁定杆包括连接在第二端并穿出安装法兰的杆体、以及位于安装法兰外的杆体的端部的杆端孔，所述杆端孔上配合有活销，安装法兰上设置有与杆端孔和活销相对应的孔座。当锥销完全伸出时，杆端孔和孔座同轴相对，此时将活销从孔座插入至杆端孔内，实现行程的锁定。当锥销1需要缩回时，事先将活销拔出，锥销1即可无阻力回退。
12.作为优选，所述杆体设置有指示行程位置的标记，利用锁定杆来指示锥销的行程。
13.作为优选，还包括销套，所述销套包括端法兰，所述端法兰可拆卸地安装于锁紧盘的迎风侧安装位，所述销套还包括颈部，颈部与端法兰外表面之间采用圆角过渡，无应力集中，销套采用可拆卸结构，通过定期更换的方式可修复配合面。此外，可直接在销套内壁焊接或涂覆耐腐蚀材料，延长更换周期。
14.作为优选，还包括接近传感器，所述接近传感器包括安装在锁紧盘的标记端和安装于锁紧件的检测端。检测端与控制系统电连接，需要进行锁定操作时，控制系统预先判断是否接收到对中信号，若是，则发出锥销伸出的指令；若否，则发出风轮锁紧盘转动的指令，直至接收到对中信号再发出锥销伸出的指令。
15.作为优选，所述锥销与锁紧件的内腔之间设置有可拆卸的导套，所述导套与锥销滑动导向配合，与销套功能类似，作为可更换的耐磨损件。
16.与现有技术相比，本实用新型的优点是：
17.通过在锥销与安装法兰间设置支撑环能，够防止锥销直接撞击到安装法兰造成锥销的损坏；锁定杆直接设置在支撑环上而非锥销，保证锥销形状完整性，方便替换，减少锥销受损风险。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例一锁紧状态的结构的示意图；
19.图2为本实用新型实施例一解锁状态的结构示意图；
20.图3为本实用新型实施例一剖面立体结构示意图；
21.图4为本实用新型实施例二的外观结构示意图。
22.图中：锥销1、前腔11、锥销头12、后腔13、活塞3、活塞头31、推杆32、第一油道321、第二油道322、锁紧盘4、锁孔41、销套42、端法兰421、颈部422、接近传感器43、标记端431、检测端432、导套5、油孔51、台阶52、螺栓53、安装法兰6、支撑环7、第一端71、第二端72、孔73、锁定杆8、杆体81、杆端孔82、活销83、位移指示器9、指示杆91、弹簧92。
具体实施方式
23.为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本实用新型是如何实施的。
24.实施例一，如图1-3所示，一种风轮锁紧装置，包括与风轮固定连接的锁紧盘4和用于锁定锁紧盘的锁紧件，锁紧件的内腔设置有能够在内腔滑动的锥销1，锁紧盘4对应锥销1设置有锁孔41，锥销1的内腔内设置有与锁紧件固定连接的活塞3，活塞3包括活塞头31和推杆32，活塞头31将锥销1的内腔分为前腔11和后腔13，推杆32设置有连通锥销1的内腔和锁紧件外部、且互不相通的第一油道321和第二油道322，当前腔11充入液压油且后腔13抽出液压油时，锥销1伸出；当前腔11抽出液压油且后腔13充入液压油时，锥销1缩回。充油油压为10~25mpa。活塞3与锥销1的内腔设置有密封圈进行密封。
25.锥销1包括与锁孔41紧密配合的锥销头12，当锥销1在油压的作用下伸出时，锥销头12伸入风轮锁紧盘4的锁孔41，防止风轮锁紧盘4转动。其中，锥销头12和锁孔41均为具有锥度为10
°
的母线的圆台形；锥销头12与锁孔41同轴对中后，锥销头12伸出，其外表面与锁孔41的锥形通孔内表面紧密配合，具备自锁特性，防止锥销1在前腔11意外失压时会造成锥销1意外退回。
26.进一步的，锥销1与锁紧件的内腔之间设置有可拆卸的导套5，导套5与锥销1滑动导向配合，锥销1在油压的作用下，导套5对锥销1导向；导套5还包括若干油孔51，用于对滑动配合面进行润滑。通过定期更换导套5的方式可修复滑动配合面。进一步，导套5的内壁堆焊了耐腐蚀的铜合金材料，或者内壁表面涂耐腐蚀涂层，或者整体采用硬质陶瓷制造，充分提高了耐腐蚀性，延长了更换周期。硬质陶瓷材料可以为氧化铝、氧化锆、碳化硅或氮化硅等。导套5的外表面还包括台阶52，用于减小导套5安装面与锁紧件内表面的接触面积，方便安装。
27.进一步的，锁紧件还包括连接在锁紧件远离锁紧盘2的一端的安装法兰6和支撑环7，安装法兰6螺栓固定于锁紧件，此时导套5的安装方式为端部用螺栓53固定于安装法兰6，支撑环7包括第一端71和第二端72；其中第一端71固定连接锥销1，第二端72为自由端，当锥销1完全缩回时，第二端72与端面61接触。支撑环7可进一步包括若干孔73，孔73可以为椭圆形、长方形或其他任何形状，用于减轻风轮锁紧装置的整体重量。
28.进一步的，安装法兰上螺纹连接有锁定杆8，锁定杆8与第二端螺纹连接，定杆8穿过安装法兰6，当锥销完全伸出时，将锁定杆8插入风轮锁紧装置内，使其端部抵住第二端72，并将锁定杆8固定于安装法兰6，可以实现锥销1的行程锁定，起到安全保护的作用。当锥销1需要缩回时，事先将锁定杆8从安装法兰6上松开，锥销1即可无阻力回退。
29.进一步的，安装法兰6上还安装有位移指示器9，位移指示器9包括指示杆91和回复件，回复件采用弹簧92，指示杆91连接在第二端且可滑动地穿过安装法兰6，指示杆91一端与第二端72相抵，弹簧92一端固定于安装法兰6，另一端与指示杆91连接。指示杆91与支撑环7同步运动，当锥销1处于缩回行程中时，指示杆91向安装法兰6外伸出，指示锥销1的回退行程，同时弹簧92被压缩；反之当锥销1处于伸出行程中时，弹簧92被释放，指示杆91在弹簧的驱动下向内伸入，并始终与支撑环7的第二端72相抵，以此反应锥销1的伸出行程。
30.进一步的，为了实现风轮锁紧装置的远程状态监测，位移指示器9还包括信号开关，信号开关与远程控制系统电连接，当指示杆91到达不同的行程位置时，触发信号开关发
出不同的信号组合来指示锥销1的位置。
31.进一步的，还包括销套42，销套42包括端法兰421，通过端法兰421可拆卸地安装于风轮锁紧盘4的迎风侧安装位；销套42还包括颈部422，颈部422与端法兰421外表面之间采用圆角过渡，无应力集中。颈部422开设锥孔，锥度为10
°
，可与锥销头12紧密配合并自锁。该配合面亦易腐蚀，采用可拆卸结构的销套42，通过定期更换的方式可修复配合面。进一步，销套42的内壁堆焊了耐腐蚀的铜合金材料，或者内壁表面涂耐腐蚀涂层，或者整体采用硬质陶瓷制造，充分提高了耐腐蚀性，延长了更换周期。硬质陶瓷材料可以为氧化铝、氧化锆、碳化硅或氮化硅等。
32.进一步的，还设置有接近传感器43，接近传感器43包括安装在锁紧盘4的标记端431和安装于锁紧件的检测端432。检测端432与控制系统电连接，需要进行锁定操作时，控制系统预先判断是否接收到对中信号，若是，则发出锥销1伸出的指令；若否，则发出风轮锁紧盘4转动的指令，直至接收到对中信号再发出锥销1伸出的指令。接近传感器43可以是电容式接近传感器、电感式接近传感器或光电式接近传感器。
33.锥销1伸出的控制方法如下：
34.s11，远程控制系统接收锁紧指令后，对锥销1和锁紧孔41的对中状态进行检测；
35.s12，若收到对中完成信号，则远程控制系统向液压站发出信号，液压站控制油腔11的前腔111进油，同时油腔11的后腔112回油；
36.若未收到对中完成信号，则远程控制系统向风轮锁紧盘发出调整位置信号，风轮锁紧盘转动至对中完成信号发出后，远程控制系统向液压站发出信号，液压站控制油腔11的前腔111进油，同时油腔11的后腔112回油。
37.s13，位移指示器9指示第一刻度时，向远程控制系统发出行程结束信号，表明锥销1的锥销头12已经完全插入风轮锁紧盘4的锁紧孔41；同时，远程控制系统向液压站发出保压信号。
38.s14，插入锁定杆8，令其端部抵住锥销1，并固定锁定杆8。
39.锥销1缩回的控制方法如下：
40.s21，松开并抽出锁定杆8。
41.s22，远程控制系统向液压站发出信号，液压站控制油腔11的后腔112进油，同时油腔11的前腔111回油；当位移指示器9指示第二刻度时，向远程控制系统发出行程结束信号，表明锥销1的锥销头12已经完全退出风轮锁紧盘4的锁紧孔41；同时，远程控制系统向液压站发出保压信号。
42.在步骤s12或s22过程中，进油压力设为10~25mpa；液压站向远程控制系统实时反馈进油油压值，当超油压值过阈值25mpa时，停止进油并发出卡死警报。
43.实施例二，如图4所示，锁定杆8包括连接在第二端并穿出安装法兰的杆体81、以及位于安装法兰6外的杆体81端部的杆端孔82，杆端孔82上配合有活销83，安装法兰6上设置有与杆端孔82和活销83相对应的孔座。当锥销1完全伸出时，杆端孔和孔座同轴相对，此时将活销从孔座插入至杆端孔内，实现行程的锁定。当锥销11需要缩回时，事先将活销拔出，锥销11即可无阻力回退。
44.同时，取消位移指示器9，在杆体81上设置行程标记，从而可以利用锁定杆8来指示锥销1的行程，杆体设置有指示行程位置的标记，利用锁定杆来指示锥销1的行程，减少了安
装法兰6上的零件，简化结构。其他结构与实施例一相同。