一种辅助风机叶轮总成与机舱空中对接的装置

技术领域

本发明涉及风力发电机安装技术领域，特指一种辅助风机叶轮总成与机舱空中对接的装置。

背景技术

为了保护地球的生态环境，实现全人类的绿色可持续发展，中国大力推进新能源的发展和建设。由于风能是一种在众多地区都便于获取的能源，风能的开发利用对增加能源供应、调整能源结构发挥着重要的作用。当前的风力发电厂随着技术的不断进步，建设成本也在不断降低，加之风力发电厂具有建设耗时短和运营成本低等优势，风力发电在我国有着快速的发展。

现在的技术中，存在以下不足：

在风力发电机的安装过程中，风力发电机的叶轮总成在地面完成组装后，需要使用吊车将重达数十吨的叶轮总成吊起，并与机舱在高空中完成对接。由于叶轮总成吊在高空中，受到风载的影响较大，极易发生摇摆导致磕碰发生损坏。而在叶轮总成与机舱对准的过程中，主要是依靠吊车操作人员的经验和操作进行粗调，之后由机舱内的安装工人对准法兰盘后完成安装。而叶轮总成与机舱空中对接的过程要求精准定位，操作难度较大，同时在整个安装流程中是最具有风险的，也是最难以操作的一步。

发明内容

本发明的目的是提供一种辅助风机叶轮总成与机舱空中对接的装置，通过将本装置设置在机舱内的发电机上，利用三爪定位的原理，从而更快速精准完成叶轮总成与机舱的对接工作。

本发明的目的是这样实现的：

一种辅助风机叶轮总成与机舱空中对接的装置，包括

主固定板，其用于固定安装在机舱的内部；

主轴组件，其安装在所述主固定板上，且所述主轴组件由驱动电机所驱动；

伸展机构，其至少设置有三个，均匀地沿周向设置在所述主轴组件的外侧；所述主轴组件的转动带动所述伸展机构向外伸出或缩回；

定位推板，设置在所述伸展机构的外侧；若干个所述定位推板的外侧表面均位于同一圆环面上；所述定位推板的外侧表面用于适配叶轮总成内壁的环形腔，在定位推板向外移动的过程中，叶轮总成内壁的环形腔中心与所述主轴组件的轴线校准。

优选的，所述伸展机构包括：

定位架，其设置在所述主固定板上；

丝杠组件，其固定在所述定位架上；

转动部，其设置在所述丝杠组件的一端，所述转动部与所述主轴组件相连接，且所述转动部被所述主轴组件带动；

所述丝杠组件包括丝杠螺杆和丝杠套，所述丝杠螺杆穿设在所述丝杠套内；当所述转动部转动时，所述丝杠螺杆会被推出所述丝杠套并推动所述定位推板；

所述主固定板包括背板和面板，所述主轴组件及所述定位机构设置在所述面板上，所述背板用于与发电机的外壳相连接；在叶轮总成和机舱对接的过程中，通过所述定位机构便于提高所述叶轮总成和所述机舱之间的轴心度，从而便于所述叶轮总成和所述机舱完成法兰连接。

优选的，所述主轴组件包括：

中心轴，所述中心轴与所述驱动电机相连接，所述驱动电机带动所述中心轴进行转动；

第一斜齿轮，其套设在所述中心轴上；

所述转动部是一个转盘，所述转盘上连接有第二斜齿轮，所述第一斜齿轮与所述第二斜齿轮相互啮合，是所述第一斜齿轮能够带动所述转盘转动。

优选的，所述主固定板成型有通孔，所述驱动电机的电机轴穿过所述通孔，所述电机轴和所述中心轴之间设置有减速装置，当所述驱动电机启动时，所述电机轴通过所述减速装置带动所述中心轴转动。

优选的，所述减速装置是一组行星减速器，所述主固定板上成型有减速器外壳，所述减速装置设置在所述减速器外壳内；

所述减速装置包括行星盖和行星架，所述行星盖和所述行星架之间设置有若干个圆柱齿轮；所述电机轴与上设置有驱动齿轮，所述电机轴穿过所述行星盖，且所述驱动齿轮与所述圆柱齿轮相啮合；

所述中心轴的一端穿设在所述行星架内，所述中心轴上成型有锁定键三，所述行星架成型有与所述锁定键三相匹配的键槽，使所述行星架能够带动所述中心轴进行转动。

优选的，所述主轴组件包括：

活塞轴，所述活塞轴与所述驱动电机相连接，所述驱动电机带动所述活塞轴做往复的直线运动；

支架，其设置在所述活塞轴的一端，且所述支架能够随所述活塞轴一同移动；

连杆，所述支架成型有连接臂，所述连杆设置在连接臂上；

所述转动部是一个转盘，所述转盘上成型有曲柄，所述连杆与所述曲柄相连接，所述连杆和所述曲柄组成曲柄连杆机构，使所述主轴组件能够带动所述转盘进行转动。

优选的，所述主轴组件的另一端连接有辅助固定板，所述定位架上成型有定位凸起部，所述辅助固定板成型有定位孔，所述定位孔的形状与所述定位凸起部相匹配，使所述定位凸起部能够伸入所述定位孔内；

当所述定位凸起部穿过所述定位孔后，所述定位凸起部螺接有定位固定块，使所述定位凸起部无法从所述定位孔内脱离。

优选的，所述定位架成型有若干个支撑板，每个所述支撑板上均成型有一个安装孔，所述安装孔的圆心均处于同一轴线上，所述丝杠组件穿设在所述安装孔内；

所述支撑板之间设置有导向轨道，所述导向轨道内可移动地设置有导向轴；

所述导向轨道朝向所述定位推板的一侧开有导向孔，所述导向轴能够通过所述导向孔穿设在所述导向轨道内，所述导向轴伸出所述导向孔的一端与所述定位推板相连接。

优选的，所述主固定板的周侧均匀地成型有若干个翼板，所述伸展机构设置在所述翼板上；

所述翼板成型有螺孔，通过所述螺孔使用螺栓可以将所述主固定板与发电机相螺接。

优选的，所述定位推板设置在移动基座上，所述移动基座设置在所述丝杠组件的一端，且所述移动基座会被所述丝杠组件推动；

所述移动基座上还设置有移位机构，所述移位机构包括：

移位驱动电机，

移位螺杆，其连接在所述移位驱动电机的电机轴上，所述移位螺杆被所述移位驱动电机驱动而发生顺时针转动或逆时针转动；

固定套，其设置在所述移位螺杆的两端；

所述移动基座上成型有轨道槽，所述固定套可移动的设置在所述轨道槽内；所述定位推板成型有连接部，所述连接部套设在所述移位螺杆上；连接部设置在所述固定套之间，且所述连接部的宽度与所述轨道槽的宽度相匹配；

所述移位驱动电机能够使所述定位推板沿着所述移位螺杆的方向做往复轴向运动。

本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：

1、本发明能够设置在发电机上，当叶轮总成与机舱进行对接时，定位机构启动，使定位推板推出。由于伸展机构均匀地沿周向设置在所述主固定板上，因此当定位推板抵靠在叶轮总成的内壁时，相当于起到了三爪定位的作用，便于将叶轮总成和机舱对准，降低叶轮总成和机舱之间的轴心距离，从而便于机舱内的工人对准法兰盘并完成叶轮总成和机舱之间的连接。

2、本技术方案中的装置可以在完成叶轮总成和机舱的连接后拆除，并安装至另一发电机的外壳上，从而能够提高本技术方案中装置的利用率，降低风电厂的建设成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明实施例一的爆炸图。

图3为本发明实施例一的俯视图。

图4为本发明实施例一的剖视图。

图5为本发明实施例一的主轴组件和减速装置的剖视图。

图6为本发明实施例三的主轴组件和转盘的连接示意图。

图7为本发明实施例四的爆炸图。

附图标记：1、主固定板；11、背板；12、面板；13、通孔；14、减速器外壳；15、减速器盖板；16、翼板；17、螺孔；

2、主轴组件；21、中心轴；22、第一斜齿轮；23、锁定键一；24、活塞轴；25、支架；26、连杆；27、连接臂；28、锁定键三；

3、伸展机构；31、定位架；32、定位推板；321、连接平面；322、弧形面；323、连接部；33、第二斜齿轮；34、导向轨道；341、导向轴；342、导向孔；35、锁定键二；36、移动基座；361、轨道槽；37、定位凸起部；381、支撑板一；382、支撑板二；391、安装孔一；392、安装孔二；

4、减速装置；41、电机轴；42、驱动齿轮；43、行星盖；44、行星架；45、圆柱齿轮；46、键槽；

5、辅助固定板；51、定位孔；52、定位固定块；

6、丝杠组件；61、丝杠螺杆；62、丝杠套；63、转盘；64、曲柄

7、移位机构；71、移位驱动电机；72、移位螺杆；73、固定套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

本方案的具体工作过程如下，实施例一：

如图1-图4所示的一种辅助风机叶轮总成与机舱空中对接的装置，包括

主固定板1，其用于固定安装在机舱的内部；

主轴组件2，其安装在主固定板1上，且主轴组件2由驱动电机所驱动；

伸展机构3，其至少设置有三个，均匀地沿周向设置在主轴组件2的外侧；主轴组件2的转动带动伸展机构3向外伸出或缩回；

定位推板32，设置在伸展机构3的外侧；若干个定位推板32的外侧表面均位于同一圆环面上；定位推板的外侧表面用于适配叶轮总成内壁的环形腔，在定位推板向外移动的过程中，叶轮总成内壁的环形腔中心与主轴组件的轴线校准。

在风力发电机的安装过程中，完成塔筒吊装之后，需要在塔筒的顶端设置机舱，并将发电机设置在机舱内部。叶轮总成则需要在地面组装完成后，再吊至高空中完成与机舱进行对接。由于机舱通常设置在距离地面或海平面约80m的空中，而叶轮总成仅依靠吊车带动，导致叶轮总成在受到的风载荷较大从而容易发生晃动。因此在机舱和叶轮总成对接过程中，往往是依靠安装人员的技术和经验对叶轮总成进行粗调，直至叶轮总成上的螺栓与机舱内的法兰盘对准并进入法兰盘后，再由机舱内的安装工人再固定法兰完成连接。

现在的安装方式在机舱和叶轮总成之间定位的时间较长，受到高空风速的影响较大。现在依靠吊车移动叶轮总成，地面人员辅助稳定叶轮总成的安装方式也不易于使螺栓进入法兰盘中，这一过程中需要机舱内的工作人员和地面操作人员反复进行沟通和配合才能完成对接工作。

在本技术方案中，主固定板1用于与发电机的外壳进行连接并固定在发电机外壳上。主轴组件2的一端设置在主固定板1上，且主轴组件2由驱动电机所驱动。主轴组件2需要和发电机保持同轴，以便于于叶轮总成进行对准，主固定板1和发电机外壳之间的空间足以设置驱动电机。

在主固定板1上设置有若干个伸展机构3，伸展机构3均匀地沿周向设置在主固定板1上，若干个伸展机构3组成了定位机构，定位机构用于固定主轴组件2的位置。而在本实施例中，设置有三个伸展机构3。依靠多爪定位的原理，通过伸展机构3的协同合作来定位主轴组件2的位置，提高主轴组件2和发电机的轴心度。

进一步地，定位推板32的一侧成型为连接平面321，连接平面321用于与伸展机构3相连接。

与连接平面321相对的一侧成型为弧形面322，由于叶轮总成的叶轮轮毂的内壁通常为圆形，因此具有弧形面322的定位推板32在与叶轮轮毂连接时，弧形面322能够更好的贴合在叶轮轮毂的内壁上，使定位推板32的表面均匀受力，同时能够更好的完成定位工作，保证叶轮总成内壁的环形腔和发电机保持同轴。

如图1-图4所示，伸展机构3包括：

定位架31，其设置在主固定板1上；

丝杠组件6，其固定在定位架31上；

转动部，其设置在丝杠组件6的一端，转动部与主轴组件2相连接，且转动部被主轴组件2带动；

丝杠组件6包括丝杠螺杆61和丝杠套62，丝杠螺杆61穿设在丝杠套62内；当转动部转动时，丝杠螺杆61会被推出丝杠套62并推动定位推板32；

主固定板1包括背板11和面板12，主轴组件2及定位机构设置在面板12上，背板11用于与发电机的外壳相连接；在叶轮总成和机舱对接的过程中，通过定位机构便于提高叶轮总成和机舱之间的轴心度，从而便于叶轮总成和机舱完成法兰连接。

伸展机构3包括：

定位架31，其设置在主固定板1上；

丝杠组件6，其固定在定位架31上；

转动部，其设置在丝杠组件6的一端，转动部与主轴组件2相连接，且转动部被主轴组件2带动；

定位推板32，其设置在丝杠组件6的另一端。

丝杠组件6包括丝杠螺杆61和丝杠套62，丝杠螺杆61穿设在丝杠套62内。在本实施例中，转盘63与丝杠套62相连接，由于丝杠套62被固定在定位架31上无法发生移动。因此，当转动部转动时，转动部带动丝杠套62转动，并将丝杠螺杆61从丝杠套62中推出。定位推板32与丝杠螺杆61相连接，因此丝杠螺杆61移动时，丝杠螺杆61能够带动定位推板32进行移动。

为了能够更加精准的完成定位工作，在本实施例中，丝杠组件6之间的夹角均为120°，从而能够很好平衡其他伸展机构3所产生的推力，以便于完成对准工作。

主固定板1包括背板11和面板12，主轴组件2及定位机构设置在面板12上，背板11用于与发电机的外壳相连接。在叶轮总成和机舱对接的过程中，丝杠组件6带动定位推板32推出，使定位推板32最终抵靠在叶轮总成的内壁上，由于主轴组件2和电动机的电机轴保持同轴，借助定位机构能够实现发电机和叶轮中称之间的三爪定位，提高叶轮总成和机舱之间的轴心度。便于叶轮总成和机舱之间进行对准，帮助机舱内部的安装工人完成法兰连接。

如图1-图5所示，主轴组件2包括：

中心轴21，中心轴21与驱动电机相连接，驱动电机带动中心轴21进行转动；

第一斜齿轮22，其套设在中心轴21上，当中心轴21转动时，第一斜齿轮22会和中心轴21一同发生转动。

进一步地，第一斜齿轮22的内侧设置有锁定键一23，中心轴21和第一斜齿轮22之间通过键进行连接，通过锁定键一23使第一斜齿轮22能够跟中心轴21同步发生转动。

在本实施例中，转动部的结构是一个成型在丝杠套62上的转盘63，转盘63上连接有第二斜齿轮33，第一斜齿轮22与第二斜齿轮33相互啮合，是第一斜齿轮22能够带动转盘63转动。

如图1-图5所示，主固定板1成型有通孔13，驱动电机的电机轴41穿过通孔13，电机轴41和中心轴21之间设置有减速装置4，当驱动电机启动时，电机轴41通过减速装置4带动中心轴21转动。

由于叶轮总成的总重量能达到数十吨甚至一百吨，因此驱动电机需要提供足够大的动力，帮助伸展机构3克服叶轮总成的重力。通过减速装置4降低中心轴21的转速，在驱动电机输出功率不变的情况下，根据公式P＝Fv可知，降低中心轴21的线速度能够有效的提高扭矩，从而达到增加中心轴21的出力的目的，从而能够推动叶轮总成发生移动。

如图1-图5所示，减速装置4是一组行星减速器，主固定板1的面板12上成型有减速器外壳14，减速装置4设置在减速器外壳14内。

减速装置4包括行星盖43和行星架44，行星盖43和行星架44之间设置有若干个圆柱齿轮45。电机轴41与上设置有驱动齿轮42，电机轴41穿过行星盖43，且驱动齿轮42与圆柱齿轮45相啮合；

中心轴21的一端穿设在行星架44内，中心轴21上成型有锁定键三28，行星架44成型有与锁定键三28相匹配的键槽46，使行星架44能够带动中心轴21进行转动。

由于行星减速器具有结构紧凑、体积小的优点，使其不需要过大的空间进行设置，同时行星减速轮的传动比较大，能够更有效的降低中心轴21的线速度，从而产生更大的出力。

如图1-图5所示，主轴组件2的另一端连接有辅助固定板5，定位架31上成型有定位凸起部37，辅助固定板5成型有定位孔51，定位孔51的形状与定位凸起部37相匹配，使定位凸起部37能够伸入定位孔51内。

当定位凸起部37穿过定位孔51后，定位凸起部37螺接有定位固定块52，使定位凸起部37无法从定位孔51内脱离。

辅助固定板5能够与主固定板1进行配合，固定定位架31的两端，也能够很好的防止伸展机构3发生晃动或移位的情况，提高了定位机构工作时的准确性。

如图1-图5所示，定位架31成型有若干个支撑板，每个支撑板上均成型有一个安装孔，安装孔的圆心均处于同一轴线上，丝杠组件6穿设在安装孔内。

在本实施例中定位架31上成型有支撑板一381和支撑板二382，支撑板一381上成型有安装孔一391，支撑板二382上成型有安装孔二392。支撑板一381和支撑板二382分别设置在丝杠组件6的两端，从而能够很好的固定丝杠组件6的方向。

在支撑板一381和支撑板二382之间设置有三条导向轨道34，导向轨道34内可移动地设置有导向轴341，导向轴341的尺寸与导向轨道34相匹配。

导向轨道34朝向定位推板32的一侧开有导向孔342，导向轴341能够通过导向孔342穿设在导向轨道34内，导向轴341伸出导向孔342的一端与定位推板32相连接。当丝杠组件6推动定位推板32移动时，会带动导向轴341移动，使导向轴341从导向孔342内伸出。由于导向轴341的一端始终位于导向轨道34内，因此会受到导向轨道34和导向轴341之间的相互限制，从而保证定位推板32能够沿直线进行移动，提高工作时的准确度。

如图1-图5所示，在本实施例中，主固定板1的周侧均匀地成型有三个翼板16，伸展机构3设置在翼板16上。通过设置翼板16承载伸展机构3能够很好的减少制造主固定板1的材料，也能留出足够的空间便于操作工人将伸展机构3固定在主固定板1上及安装驱动电机，更便于操作工人进行装配。

翼板16成型有螺孔17，通过螺孔17使用螺栓可以将主固定板1与发电机的外壳相螺接。当完成一组叶轮总成和机舱对准后，可以将主固定板1从发电机的外壳上移除，并安装至另一发电机上，从而实现重复利用，降低成。

实施例二：

在本实施例中，连接部也可以是丝杠套62延长形成的轴，第二斜齿轮33上成型有锁定键二35，使第二斜齿轮33能够套设在丝杠套62延长形成的轴上，当第二斜齿轮33转动时，通过锁定键二35带动丝杠套62进行转动。

进一步地，锁定键二35的形状与锁定键一23相同，使第二斜齿轮33和第一斜齿轮22可以制成相同的规格，从而便于替换进行使用，无需专门携带不同的规格的斜齿轮。降低了装配时的难度，便于工人进行组装。

实施例三：

如图6所示，本实施例和实施例一基本相同，其区别在于，主轴组件2包括：

活塞轴24，活塞轴24与驱动电机相连接，驱动电机带动活塞轴24做往复的直线运动；

支架25，其设置在活塞轴24的一端，且支架25能够随活塞轴24一同移动；

连杆26，支架25成型有连接臂27，连杆26的一端可转动的设置在连接臂27上，使得连杆26可以以与连接臂27连接的一端作为中心进行转动；

所述转动部是一个转盘63，转盘63上成型有曲柄64，连杆26与曲柄64相连接，连杆26和曲柄64组成曲柄连杆机构，使主轴组件2能够带动转盘63进行转动。

在一些场合下，受限于只能采用直线驱动的动力源时，可以采用本实施例中的结构。也可以根据实际应用场合下叶轮总成的重量大小，而进行调整和选择。

相较于实施例一中使用斜齿轮传动的方式，曲柄摇杆机构由于不需要使用齿轮进行传动，因此在零件的制造上难度较低，同时传递力的过程中也能够减少噪音，工作状态较为平稳。

实施例四：

如图7所示，本实施例与实施例一或实施例三基本相同，其区别在于，定位推板32设置在移动基座36上，移动基座36设置在丝杠组件6的一端，且移动基座36会被丝杠组件6推动。

移动基座36上还设置有移位机构7，移位机构7包括：

移位驱动电机71，

移位螺杆72，其连接在移位驱动电机71的电机轴上，移位螺杆72被移位驱动电机71驱动而发生顺时针转动或逆时针转动；

固定套73，其设置在移位螺杆72的两端。

移动基座36上成型有轨道槽361，固定套73可移动的设置在轨道槽361内；定位推板32成型有连接部323，连接部323套设在移位螺杆72上；连接部323设置在固定套73之间，且连接部323的宽度与轨道槽361的宽度相匹配。移位驱动电机71能够使定位推板32沿着移位螺杆72的方向做往复轴向运动。

通过设置移位机构7能够对定位推板32的位置进行微调，能够更好的应对不同的时候用场合。

以上显示和描述了本技术方案的基本原理和主要特征和本技术方案的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术方案不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本技术方案的原理，在不脱离本技术方案精神和范围的前提下，本技术方案还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术方案范围内。本技术方案要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。