[发明专利]传动系统的连接机构

说明书

技术领域

本发明涉及用于风力或水力涡轮机的动力传输系统。更具体地说，本发明涉及在涡轮机主轴和齿轮箱输入部件之间的连接机构。

背景技术

风力涡轮机传动系统通常包括气动转子，该转子被支撑在主轴上并进而连接到增速齿轮箱上，齿轮箱通常包括多个行星状的和/或平行的齿轮级。这种齿轮箱的输出接下来通过另一根轴连接到发电机上，该发电机产生电输出。

该齿轮箱是涡轮机的机械传动系统中最复杂的部分，从而组件在涡轮机的使用寿命内发生故障的可能性是显著的。虽然可以就地进行一些修理操作，但是通常有利地是采用另一个单元来更换整个齿轮箱。原来的齿轮箱可随后在操作员方便时在比风力涡轮机机舱更适合这种工作的工厂中进行翻新。

由于重型起重装备、特别是离岸设施的成本，因此用最少的时间、人力和工具完成更换齿轮箱是有利的。

随着风力涡轮机的尺寸增加，由于要传输非常高的扭矩，因此主轴和齿轮箱输入部件之间的连接变得日益具有挑战性。连接这两个组件的普通的方法需要大量的空间，并且装配费时。

连接主轴和齿轮箱的一个常用的方法是使用由螺栓连接的、或由螺栓和定位销的混合机构连接的一对法兰来连接。摩擦修正化合物有时也用于处理配合表面，以增加接合处的扭矩容量。

用于传递扭矩的另一种方法是通过过盈配合。这可以通过热膨胀、使用高压油、或通过使用“收缩盘”组件进行装配，在“收缩盘”组件中，多个螺栓的收紧强迫两锥形表面聚在一起，以产生径向力。

转动机械的连接机构还通常由花键构成，其包含从一个组件径向向外凸起的齿的式样，和从另外一个组件径向向内凸起的相应的齿的式样用以和第一组齿接合。根据这些齿的形状和尺寸，这样的联接可以基本上是刚性的，或者它可允许以一定角度绕着垂直于主轴的轴线的转动，和沿主轴线的线性运动。

在大型风力涡轮机中，螺栓的连接必须包括非常大数量的螺栓，以达到所需的扭矩容量。此外，必须将这些螺栓张紧得很精确，通常使用液压张紧装置。这使得连接或断开齿轮箱的过程非常耗时，并造成了高风险的不正确的张紧过程，从而导致不理想的连接。最后，螺栓连接的法兰所需的大直径可能会造成包装困难。

使用过盈配合的连接机构在装配上面临着类似的困难，需要精心对准和使用额外的设备。在使用收缩盘的情况下，这将包括液压地张紧螺栓环的需求。

同样，花键联接机构需要精确对准来实现无捆绑地装配。

公开的本发明提供了一种用于在主轴与齿轮箱输入部件之间传输扭矩的可选择的布置，其可以比前面描述的布置更容易地装配和拆卸。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于增加风力涡轮机转子的转动速度的动力传输系统，包括：构造成由转子绕主轴线驱动的主轴；包括齿轮箱输入部件的齿轮箱；和连接齿轮箱输入部件到主轴的联接元件。所述联接元件包括：与主轴相关联的第一配合表面和与齿轮箱输入部件相关联的第二配合表面。其中一个配合表面包括轴向延伸的凸部，另一个配合表面包括轴向延伸的凹部，从而在使用中，所述配合表面互锁，以在主轴和齿轮箱输入部件之间传输扭矩。这样的布置意味着主轴可以传递扭矩到齿轮箱输入部件，并且这样的连接机构比前面描述的布置更容易装配和拆卸。

优选地，动力传输系统另外包括连接在主轴和齿轮箱输入部件之间的中间部件。至少一个配合表面形成该中间部件上。这有利地降低直接在主轴端部上或在齿轮箱输入部件上形成配合表面的复杂性。

优选地，多个螺栓连接主轴和齿轮箱输入部件。这种联接布置用来传输扭矩，这意味着，螺栓的数量以及它们必须被张紧的精度和常规的螺栓接合相比得到降低，从而可大幅度地减小装配连接机构的时间。

优选地，所述中间部件通过过盈配合连接到主轴。虽然过盈配合接合的装配是一个复杂的过程，但是在更换齿轮箱时，不需要拆卸该接合以从齿轮箱输入部件上断开主轴。

优选地，所述中间部件由径向/筒式类型的花键接合而连接到主轴。这实现了垂直于主轴线方向上的运动和围绕垂直于主轴线的轴线的角度偏差。

优选地，所述中间部件通过过盈配合连接到齿轮箱输入部件。虽然过盈配合接合的装配是一个复杂的过程，但是在更换齿轮箱时，不需要拆卸该接合以从齿轮箱输入部件上断开主轴。

优选地，所述中间部件通过径向/筒式类型的花键接合连接到齿轮箱输入部件。这实现了垂直于主轴线方向上的运动和围绕垂直于主轴线的轴线的角度偏差。