一种风力发电机组焊接主轴的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电机配件领域，特别涉及一种风力发电机组焊接主轴。

背景技术：

2.风力发电机组主要机械部件包括叶片、轮毂、主轴、主轴承、齿轮箱等。主轴作为传动系统中一个重要的部件，承担着将风轮捕捉到的风能传递给齿轮箱的重要作用。
3.风电行业内主轴一般有以下两种成型方式：(1)锻造主轴：随着机组功率的增大，主轴尺寸越来越大，由于锻压设备的限制，完成锻造成型较为困难；另外，主轴长度较长，内孔较小，内孔无法锻造成型，一般通过机加工的方式获得，导致材料利用率低、加工成本高。(2)铸造主轴：多采用球磨铸铁铸造而成，其力学性能较差，很难满足风力发电机组主轴低速重载的使用工况。目前通过多段组合焊接的形式来得到主轴，中国专利(公开号cn 113199215 a)中给出一种风力发电主轴及其制造方法，采用三段式焊接的方式来获取主轴，但其并没有考虑焊接后主轴的重量情况，在主轴连接轮毂叶片的法兰端重量过大引起质量分布不合理的问题，在主轴在运行过程中对前端轴承压力过大，导致出现偏差磨损的情况，同时主轴前端承载力有限，主轴法兰端本体重量过大也导致叶片和轮毂的选型受限，影响匹配效率。

技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种风力发电机组焊接主轴，将布置风轮锁定机构的环形板进行减重，形成沿轮毂连接段环向分布的多个凸起部，相邻凸起部间隔布置以省去凸起部间的材料达到减重的目的，降低主轴连接轮毂叶片一端的重量，削弱重量偏差以解决偏差磨损的问题。
5.为了实现上述目的，采用以下技术方案：
6.一种风力发电机组焊接主轴，包括依次连接的轮毂连接段、中间过渡段和齿轮箱连接段，轮毂连接段远离中间过渡段一端的外圆周面设有多个间隔分布的凸起部，凸起部沿轮毂连接段径向向外延伸，每个凸起部上均设有用于配合风轮锁销的锥形孔，所有凸起部共同形成风轮锁定机构。
7.进一步地，所述锥形孔沿轴向贯穿凸起部，凸起部与锥形孔一一对应分布，且所有凸起部沿轮毂连接段环向均匀间隔分布。
8.进一步地，所述轮毂连接段端面上设有用于对接轮毂的连接机构，连接机构包括一组或多组螺栓孔，每组螺栓孔沿轮毂连接段环向均匀布置。
9.进一步地，所述轮毂连接段布置连接机构的端面上设有止口，止口凸起于所述端面，用于对中定位。
10.进一步地，所述轮毂连接段上设有阶梯轴，阶梯轴的阶梯位置作为轴承挡肩，轴承挡肩的圆环面上设有应力释放槽。
11.进一步地，所述轴承挡肩与中间过渡段之间的阶梯轴为平直段，平直段外用于套
设轴承。
12.进一步地，所述轮毂连接段、中间过渡段和齿轮箱连接段同轴布置，相邻节段之间端面通过焊接连接。
13.进一步地，所述轮毂连接段为筒状结构，该筒状结构的内部设有用于绑扎线缆的凸台。
14.进一步地，所述中间过渡段为筒状结构，沿中间过渡段轴向上，其外径逐渐减小，大外径一端对接轮毂连接段，小外径一端连接齿轮箱连接段。
15.进一步地，所述齿轮箱连接段内设有减重孔，减重孔与齿轮箱连接段内部的安装孔形成阶梯孔结构。
16.与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果是：
17.(1)针对目前焊接主轴前端轮毂连接段重量较大而导致偏差磨损的问题，将布置风轮锁定机构的环形板进行减重，形成沿轮毂连接段环向分布的多个凸起部，相邻凸起部间隔布置以省去凸起部间的材料达到减重的目的，降低主轴连接轮毂叶片一端的重量，削弱重量偏差以解决偏差磨损的问题。
18.(2)轴承挡肩在轴向上对轴承安装进行限位，挡肩处设置有内凹的应力释放槽，以减小此处的应力集中，提高结构稳定性，在挡肩一侧的轮毂连接段上设置平直段结构，便于安装轴承。
19.(3)齿轮箱连接段内部设置阶梯孔，阶梯孔的大直径孔段为减重孔，减轻齿轮箱连接段的重量，小直径孔段为安装孔，便于对接齿轮箱，采用相对小直径的孔作为连接齿轮箱的安装孔，能够增加安装孔位置对应的壁厚，保证齿轮箱锁紧盘给主轴施加力时，主轴不被挤压损坏。
附图说明
20.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
21.图1是本实用新型实施例1中风力发电机组焊接主轴的结构示意图。
22.图2是本实用新型实施例1中风力发电机组焊接主轴的内部结构示意图。
23.图3是本实用新型实施例1中轮毂连接段的结构示意图。
24.图4是本实用新型实施例1中轮毂连接段的端面结构示意图。
25.图5是本实用新型实施例1中轮毂连接段的内部结构示意图。
26.图6是本实用新型实施例1中中间过渡段的结构示意图。
27.图7是本实用新型实施例1中中间过渡段的内部结构示意图。
28.图8是本实用新型实施例1中齿轮箱连接段的结构示意图。
29.图9是本实用新型实施例1中齿轮箱连接段的内部结构示意图。
30.图中，1轮毂连接段、2中间过渡段、3齿轮箱连接段、4第一焊接坡口、5第二焊接坡口、1-1风轮锁定机构、1-2轮毂连接机构、1-3止口、1-4挡肩、1-5平直段、1-6内孔、1-7第一凸台、1-8应力释放槽、2-1第一直线段、2-2第二直线段、2-3第二凸台，3-1减重孔、3-2安装孔、3-3第三凸台。
具体实施方式
31.实施例1
32.本实用新型的一种典型的实施方式中，如图1-图9所示，提出了一种风力发电机组焊接主轴。
33.如图1和图2所示的风力发电机组焊接主轴，制作材料可选择中碳、低碳合金钢，如zg34crnimo、zg42crmo等。
34.本实施例中，风力发电机组焊接主轴分段铸造，以划分为三段为例，分为轮毂连接段1、中间过渡段2和齿轮箱连接段3。如图2所示，轮毂连接段1和中间过渡段2之间预留有第一焊接坡口4，便于轮毂连接段1与中间过渡段2之间的焊接连接，中间过渡段2和齿轮箱连接段3之间预留有第二焊接坡口5，便于中间过渡段2与齿轮箱连接段3之间的焊接连接。
35.如图7所示，中间过渡段2的一端设置有第一直线段2-1，另一端设有第二直线段2-2，两段直线段位置作为对接外部节段的位置，可以在第一直线段2-1和第二直线段2-2的位置开设坡口，对应第一直线段2-1的轮毂连接段1上设置焊接坡口，同样的，对应第二直线段2-2的齿轮箱连接段3上设置焊接坡口。
36.在本实施例中，风力发电机组焊接主轴的三段使用同一种材质制作，分别铸造成型，三段之间通过窄间隙埋弧焊的方式完成的焊接。
37.结合图2和图3，轮毂连接段1远离中间过渡段2一端的外圆周面设有多个间隔分布的凸起部，凸起部沿轮毂连接段1径向向外延伸，每个凸起部上均设有用于配合风轮锁销的锥形孔，所有凸起部共同形成风轮锁定结构1-1。
38.具体的，如图5所示，轮毂连接段1设置有风轮锁定结构1-1、轮毂连接机构1-2、轮毂安装止口1-3、轴承挡肩1-4、轴承安装机构。轮毂连接段1内部设置有内孔，内孔壁上设有第一凸台1-7。
39.如图4所示的轮毂连接段1，其端面上设置有风轮锁定结构1-1，风轮锁定结构1-1为沿圆周均布12个锥形孔，在其他实施方式中，可以将锥形孔配置为其他数量，风轮锁销插入此孔，实现风轮锁定功能；
40.锥形孔沿轴向贯穿凸起部，凸起部与锥形孔一一对应分布，且所有凸起部沿轮毂连接段1环向均匀间隔分布，轮毂连接段1端面上设有用于对接轮毂的轮毂连接机构1-2，轮毂连接机构1-2包括一组或多组螺栓孔，每组螺栓孔沿轮毂连接段1环向均匀布置。
41.凸起部形成如图4所示的“花瓣形”边缘，以实现减重的功能；轮毂连接机构1-2包括的多个沿圆周方向均布的螺栓孔，实现机舱与轮毂连接的功能，根据需要，螺栓孔可以布置单圈或者双圈。
42.另外，轮毂连接段1布置连接机构的端面上设有止口1-3，止口1-3凸起于端面，用于机舱和风轮对中时定位。
43.如图3所示，轮毂连接段1上设有阶梯轴，阶梯轴的阶梯位置作为轴承挡肩1-4，轴承挡肩1-4的圆环面上设有应力释放槽1-8；轴承挡肩1-4在轴向方向上对轴承起到限位作用，挡肩1-4处设置有内凹的椭圆形应力释放槽1-8，以减小此处的应力集中。
44.轴承挡肩1-4与中间过渡段2之间的阶梯轴为平直段1-5，平直段1-5外用于套设轴承，作为主轴承安装位置，平直段1-5的轴向长度根据主轴承宽度进行设置，与主轴承内圈采用过盈连接。
45.如图5所示，轮毂连接段1的内孔1-6孔壁上铸造有第一凸台1-7，用于绑扎线缆。
46.中间过渡段2的结构如图6、图7所示，中间过渡段2整体呈锥形结构，前端和后端分别设置第一直线段2-1和第二直线段2-2，用来打制作焊接坡口，便于进行与其他节段的焊接。轮毂连接段1、中间过渡段2和齿轮箱连接段3同轴布置，相邻节段之间端面通过焊接连接。
47.轮毂连接段1为筒状结构，该筒状结构的内部设有用于绑扎线缆的凸台，中间过渡段2为筒状结构，沿中间过渡段2轴向上，其外径逐渐减小，大外径一端对接轮毂连接段1，小外径一端连接齿轮箱连接段3；中间过渡段2的内孔壁上铸造有第二凸台2-3，用于绑扎线缆。
48.齿轮箱连接段3如图8、图9所示，其整体呈筒状结构，齿轮箱连接段3内设有减重孔3-1，减重孔3-1与齿轮箱连接段3内部的安装孔3-2形成阶梯孔结构。
49.在使用工况下，其外圆与齿轮箱锁紧盘内孔过盈连接，内孔设置有台阶孔，直径较大的内孔为铸造减重孔3-1。为保证齿轮箱锁紧盘给主轴施加力时，齿轮箱连接段3位置的主轴不被压溃，故小端的安装孔3-2直径较小。
50.同样的，齿轮连接段的内孔壁上铸造有第三凸台3-3，用于绑扎线缆。
51.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种风力发电机组焊接主轴，其特征在于，包括依次连接的轮毂连接段、中间过渡段和齿轮箱连接段，轮毂连接段远离中间过渡段一端的外圆周面设有多个间隔分布的凸起部，凸起部沿轮毂连接段径向向外延伸，每个凸起部上均设有用于配合风轮锁销的锥形孔，所有凸起部共同形成风轮锁定机构。2.如权利要求1所述的风力发电机组焊接主轴，其特征在于，所述锥形孔沿轴向贯穿凸起部，凸起部与锥形孔一一对应分布，且所有凸起部沿轮毂连接段环向均匀间隔分布。3.如权利要求1或2所述的风力发电机组焊接主轴，其特征在于，所述轮毂连接段端面上设有用于对接轮毂的连接机构，连接机构包括一组或多组螺栓孔，每组螺栓孔沿轮毂连接段环向均匀布置。4.如权利要求3所述的风力发电机组焊接主轴，其特征在于，所述轮毂连接段布置连接机构的端面上设有止口，止口凸起于所述端面，用于对中定位。5.如权利要求1所述的风力发电机组焊接主轴，其特征在于，所述轮毂连接段上设有阶梯轴，阶梯轴的阶梯位置作为轴承挡肩，轴承挡肩的圆环面上设有应力释放槽。6.如权利要求5所述的风力发电机组焊接主轴，其特征在于，所述轴承挡肩与中间过渡段之间的阶梯轴为平直段，平直段外用于套设轴承。7.如权利要求1或5或6所述的风力发电机组焊接主轴，其特征在于，所述轮毂连接段、中间过渡段和齿轮箱连接段同轴布置，相邻节段之间端面通过焊接连接。8.如权利要求7所述的风力发电机组焊接主轴，其特征在于，所述轮毂连接段为筒状结构，该筒状结构的内部设有用于绑扎线缆的凸台。9.如权利要求7所述的风力发电机组焊接主轴，其特征在于，所述中间过渡段为筒状结构，沿中间过渡段轴向上，其外径逐渐减小，大外径一端对接轮毂连接段，小外径一端连接齿轮箱连接段。10.如权利要求1所述的风力发电机组焊接主轴，其特征在于，所述齿轮箱连接段内设有减重孔，减重孔与齿轮箱连接段内部的安装孔形成阶梯孔结构。

技术总结

本实用新型提供一种风力发电机组焊接主轴；涉及风力发电机配件领域，针对目前焊接主轴前端轮毂连接段重量较大而导致偏差磨损的问题，将布置风轮锁定机构的环形板进行减重，形成沿轮毂连接段环向分布的多个凸起部，相邻凸起部间隔布置以省去凸起部间的材料达到减重的目的，降低主轴连接轮毂叶片一端的重量，削弱重量偏差以解决偏差磨损的问题。削弱重量偏差以解决偏差磨损的问题。削弱重量偏差以解决偏差磨损的问题。