风电机组中轮毂和主轴连接结构及连接方法
阅读说明：本技术 风电机组中轮毂和主轴连接结构及连接方法 (Hub and main shaft connecting structure and connecting method in wind turbine generator ) 是由 朱少辉 王晓东 薛晓云 王岳峰 宁文钢 李达 王书勇 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种风电机组中轮毂和主轴连接结构及连接方法,包括多个螺柱,每个螺柱的两端分别设有第一螺纹部和第二螺纹部,每个螺柱的中部设有第三螺纹部,轮毂法兰端面设有多个通孔,每个通孔具有螺纹段和光孔段,每个通孔的螺纹段安装有工装螺母,工装螺母的外周面设有与通孔的螺纹段匹配的外螺纹,工装螺母的内周面设有与螺柱中部的第三螺纹部匹配的内螺纹,螺柱具有第一螺纹部的一端旋入轮毂法兰端面的通孔,并与轮毂法兰固定连接,螺柱具有第二螺纹部的一端旋入主轴法兰端面设置的主轴法兰螺柱孔,并与主轴法兰固定连接,从而将轮毂和主轴进行固定。本发明结构简单,连接方便,减轻主轴长度和重量,降低主轴加工成本。(The invention discloses a hub and main shaft connecting structure in a wind turbine generator and a connecting method, the connecting structure comprises a plurality of studs, a first thread part and a second thread part are respectively arranged at two ends of each stud, a third thread part is arranged in the middle of each stud, a plurality of through holes are arranged on the end surface of a hub flange, each through hole is provided with a thread section and a unthreaded hole section, a tool nut is arranged on the thread section of each through hole, an external thread matched with the thread section of the through hole is arranged on the outer peripheral surface of the tool nut, an internal thread matched with the third thread part in the middle of the stud is arranged on the inner peripheral surface of the tool nut, one end of each stud with the first thread part is screwed into the through hole on the end surface of the hub flange, and the end of the stud with the second thread part is screwed into a stud hole of the spindle flange arranged on the end face of the spindle flange and is fixedly connected with the spindle flange, so that the hub and the spindle are fixed. The invention has simple structure and convenient connection, reduces the length and the weight of the main shaft and reduces the processing cost of the main shaft.)
技术领域
本发明属于风电设备技术领域，更具体地涉及一种风电机组中轮毂和主轴连接结构及连接方法。
背景技术
风力发电机组中陆上风电机组基本上都采用风轮整体吊装，即先在地面拼装风轮1，再起吊风轮1与机舱2连接。风轮1和机舱2连接的方法一种方法为：风轮1中轮毂1.1与机舱2中主轴2.1的连接螺柱2.2安装于轮毂1.1的盲孔内，为了满足连接螺柱2.2的检修和更换，需要在主轴2.1、锁定盘2.3与轴承座总成2.4之间预留轴向空间，这样就增加了法兰颈2.5长度，增加了主轴2.1的长度和重量，也增加了主轴2.1的生产成本，同时由于主轴2.1悬臂长度增加而恶化了主传动链承载；另一种方法为：通过加大连接螺柱2.2所在的节圆直径，使连接螺柱2.2在径向避开轴承座总成2.4，但这样也增加了结构重量。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的一个方面，提供了一种风电机组中轮毂和主轴连接结构，包括分别设置于轮毂端面和主轴端面的轮毂法兰和主轴法兰，所述主轴法兰一侧的端面连接所述轮毂法兰，所述主轴法兰另一侧的端面贴合有套置于主轴上的锁紧盘，其特征在于，所述风电机组中轮毂和主轴连接结构还包括多个螺柱，所述每个螺柱的两端分别设有第一螺纹部和第二螺纹部，所述每个螺柱的中部设有第三螺纹部，所述轮毂法兰端面设有多个通孔，所述每个通孔具有螺纹段和光孔段，且所述通孔的螺纹段朝向于所述主轴，所述每个通孔的螺纹段安装有工装螺母，所述工装螺母的外周面设有与所述通孔的螺纹段匹配的外螺纹，所述工装螺母的内周面设有与所述螺柱中部的第三螺纹部匹配的内螺纹，所述主轴法兰端面设有多个主轴法兰螺柱孔，所述主轴法兰螺柱孔数量等于所述轮毂法兰通孔数量等于所述螺柱数量，且所述每个主轴法兰螺柱孔通过一个所述螺柱与一个所述轮毂法兰通孔对应配合，所述锁紧盘上设有多个锁紧盘螺柱孔，且所述锁紧盘螺柱孔数量和位置与所述主轴法兰螺柱孔数量和位置一一对应；
所述螺柱的第一螺纹部旋入所述轮毂法兰端面的通孔，由所述通孔的螺纹段旋入，由通孔的光孔段旋出，并且所述螺柱的第三螺纹部与所述通孔的螺纹段中工装螺母的内螺纹旋紧，所述螺柱的第一螺纹部通过与其匹配的第一螺母旋紧连接，所述螺柱的第二螺纹部旋入所述主轴法兰端面上的主轴法兰螺柱孔，由所述锁紧盘螺柱孔旋出，并且所述螺柱的第二螺纹部通过与其匹配的第二螺母旋紧连接。
优选地，在上述风电机组中轮毂和主轴连接结构中，所述工装螺母为薄型螺母，与所述螺柱旋合长度短，而且所述工装螺母的高度小于所述通孔中螺纹段的深度。
优选地，在上述风电机组中轮毂和主轴连接结构中，所述螺柱的两个端面分别设置有沉孔。
优选地，在上述风电机组中轮毂和主轴连接结构中，所述工装螺母可以更换为胀紧套。
为解决现有技术中存在的上述问题，在本发明的另一个方面，还提供了一种风电机组中轮毂和主轴连接结构的连接方法，所述方法包括如下步骤：
S1：将多个工装螺母依次旋拧固定于轮毂法兰通孔的螺纹段；
S2：将多个螺柱的第一螺纹部依次旋入轮毂法兰通孔，由通孔的螺纹段旋入，由通孔的光孔段旋出，将每个螺柱的第三螺纹部与通孔螺纹段中工装螺母的内螺纹旋紧，将每个螺柱第一螺纹部通过与其匹配的第一螺母旋紧连接；
S3：将轮毂与固定于轮毂法兰上的螺柱作为一体进行起吊，将多个螺柱的第二螺纹部依次旋入主轴法兰螺柱孔，由锁紧盘螺柱孔旋出，每个螺柱的第二螺纹部通过与其匹配的第二螺母旋紧连接。
本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构，简单方便，当螺柱需要检修或更换时，可从轮毂侧取出螺柱，主轴法兰颈无需为螺柱预留检修或更换空间，进而减轻主轴长度和重量，降低主轴加工成本，同时通过在轮毂法兰端面安装工装螺母，使得工装螺母与螺柱配合，提高螺柱和轮毂连接的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中风轮和机舱的装配示意图。
图2是现有技术中轮毂和主轴的装配示意图。
图3是图2中II部的放大图。
图4是本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构的装配示意图。
图5是图4中I部的放大图。
图6是本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构中轮毂法兰端面通孔的结构示意图。
图7是本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构中螺柱的结构示意图。
图8是本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构中工装螺母的结构示意图。
附图标记说明：1-风轮、1.1-轮毂、2-机舱、2.1-主轴、2.2-连接螺柱、2.3-锁定盘、2.4-轴承座总成、2.5-法兰颈、10-轮毂法兰、10.1-光孔段、10.2-螺纹段、11-工装螺母、11.1-内螺纹、11.2-外螺纹、11.3-安装孔、12-第一螺母、20-主轴法兰、21-第二螺母、30-锁定盘、40-螺柱、41-第一螺纹部、42-第二螺纹部、43-第三螺纹部、50-轴承座总成。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
风力发电机组中轮毂和主轴的端面分别设置有轮毂法兰10和主轴法兰20，主轴法兰20一侧的端面用于连接轮毂法兰10，主轴法兰20另一侧的端面贴合有套置于主轴上的锁紧盘30，用于对主轴进行锁定，轴承座总成50套设于主轴，用于对主轴进行支撑。
如图4、图5、图6、图7和图8所示，本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构，包括螺柱40、工装螺母11、第一螺母12和第二螺母21，每个螺柱40两端分别设置有第一螺纹部41和第二螺纹部42，每个螺柱40的中部设有第三螺纹部43，轮毂法兰10端面设有多个通孔，每个通孔具有螺纹段10.2和光孔段10.1，且通孔的螺纹段10.2朝向于主轴，每个通孔的螺纹段10.2中安装有工装螺母11，每个工装螺母11的外周面设有与通孔的螺纹段10.2匹配的外螺纹11.2，工装螺母11通过外螺纹11.2固定于通孔的螺纹段10.2，每个工装螺母11的内周面设有与螺柱40的第三螺纹部43匹配的内螺纹11.1，主轴法兰20端面设有多个主轴法兰螺柱孔，主轴法兰螺柱孔数量等于轮毂法兰的通孔数量等于螺柱40数量，且每个主轴法兰螺柱孔通过一个螺柱40与一个轮毂法兰的通孔对应配合，锁紧盘30上设有多个锁紧盘螺柱孔，且锁紧盘螺柱孔数量和位置与主轴法兰螺柱孔数量和位置一一对应。
螺柱40的第一螺纹部41旋入轮毂法兰10的通孔，由通孔的螺纹段10.2旋入，由通孔的光孔段10.1旋出，螺柱40的第三螺纹部43与通孔的螺纹段10.2中工装螺母11的内螺纹11.1旋紧连接，螺柱40的第一螺纹部41通过与其匹配的第一螺母12固定连接，螺柱40的第二螺纹部42旋入主轴法兰20端面的主轴法兰螺柱孔，由锁紧盘螺柱孔旋出，螺柱40的第二螺纹部42通过与其匹配的第二螺母21固定连接。
本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构中，工装螺母11为低强度螺母，例如为尼龙材质，工装螺母11在螺柱40预紧前起辅助连接作用，使螺柱40稳定地与轮毂法兰10固定，工装螺母11在螺柱40预紧时，发生变形或者损坏，不影响螺柱40预紧和承载。
作为一种具体实施方式，本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构中的工装螺母11为薄型螺母，与螺柱40的旋合长度短，便于后续取出螺柱40，同时工装螺母11的高度小于轮毂法兰10上通孔的螺纹段10.2的深度，使得轮毂法兰10和主轴法兰20完全贴合。
优选地，本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构中，工装螺母11的端面设置有安装孔11.3，便于将工装螺母11安装至轮毂法兰10通孔的螺纹段10.2。
可选地，本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构中，工装螺母11可更换为胀紧套，胀紧套的外周连接于轮毂法兰10通孔中的螺纹段10.2，胀紧套的内周用于连接于螺柱40的第三螺纹部43。
优选地，本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构中，螺柱40的两端设置有沉孔，进一步地，螺柱40的第一螺纹部41和第三螺纹部43可合并为一个螺纹部。
本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构的连接方法包括如下步骤：
S1：将多个工装螺母11依次旋拧固定于轮毂法兰10通孔的螺纹段10.2；
S2：将多个螺柱40的第一螺纹部41依次旋入轮毂法兰10的通孔，由通孔的螺纹段10.2旋入，由通孔的光孔段10.1旋出，将每个螺柱40的第三螺纹部43与通孔的螺纹段10.2中工装螺母11的内螺纹11.1旋紧，将每个螺柱40的第一螺纹部41通过与其匹配的第一螺母12旋紧连接；
S3：将轮毂与固定于轮毂法兰10上的螺柱40作为一体进行起吊，将多个螺柱40的第二螺纹部42依次旋入主轴法兰螺柱孔，由锁紧盘螺柱孔旋出，每个螺柱40的第二螺纹部42通过与其匹配的第二螺母21旋紧连接。
由此，通过本发明的风电机组中轮毂和主轴连接结构，当螺柱需要检修或更换时，可从轮毂侧取出螺柱，主轴法兰颈无需为螺柱预留检修或更换空间，进而减轻主轴长度和重量，降低主轴加工成本，同时通过在轮毂法兰端面安装工装螺母，使得工装螺母与螺柱配合，提高螺柱和轮毂连接的稳定性。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”、“第二”的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。同时，本文中使用的术语“连接”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等均以附图中表示的放置状态为参照。
还需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的范围。
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