一种新型面轴瓦式齿轮箱减振器
阅读说明：本技术 一种新型面轴瓦式齿轮箱减振器 (Novel face bearing bush type gear box shock absorber ) 是由 杨超 岳涛 苏泽涛 胡伟辉 林胜 刘文松 于 2021-01-04 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种新型面轴瓦式齿轮箱减振器,为半圆瓦片式结构,由外向内依次为外隔板、外层橡胶层、中隔板、内层橡胶层和内隔板；所述外层橡胶层与外隔板相接的长度小于外层橡胶层与中隔板相接的长度,所述内层橡胶层与中隔板相接的长度小于内层橡胶层与内隔板相接的长度,橡胶层与相邻两层隔板相接的长度具有长度差,且每个橡胶层的外侧长度小于内侧长度；所述橡胶层与相邻两层隔板相接的长度差沿着弧线从中间区域到45°区域再到两侧区域位置逐渐递减；所述外隔板、中隔板和内隔板的圆心在一条线上,但不在一个点上,具有偏心量。本发明新型面轴瓦式齿轮箱减振器主要应用于双馈式风力发电机的缓冲与减振,能明显延长减振器的使用寿命。(The invention provides a novel face bearing bush type gearbox shock absorber which is of a semicircular tile type structure and sequentially comprises an outer partition plate, an outer rubber layer, a middle partition plate, an inner rubber layer and an inner partition plate from outside to inside; the length of the outer rubber layer connected with the outer partition board is less than that of the outer rubber layer connected with the middle partition board, the length of the inner rubber layer connected with the middle partition board is less than that of the inner rubber layer connected with the inner partition board, the length of the rubber layer connected with the two adjacent partition boards has length difference, and the length of the outer side of each rubber layer is less than that of the inner side; the length difference of the rubber layer and the adjacent two layers of partition plates is gradually reduced from the middle area to the 45-degree area and then to the two side areas along the arc line; the centers of the outer partition plate, the middle partition plate and the inner partition plate are on the same line but not on the same point, and have eccentric amount. The novel surface bearing bush type gear box shock absorber is mainly applied to the buffering and shock absorption of a double-fed wind driven generator, and the service life of the shock absorber can be obviously prolonged.)
技术领域
本发明涉及减振器技术领域，具体涉及一种新型面轴瓦式齿轮箱减振器。
背景技术
风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖外部能源；风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展迅速。随着国际风电市场大型化、离岸化的发展趋势，兆瓦级的大功率风力发电机组将成为主流。大多数风机为双馈式与半直驱式机组，其在运行过程中平稳性非常重要。
随着低风速风场配套基础设施的不断完善，使得低风速大叶片风力发电机组的应用快速发展。国内各大整机厂商纷纷推出自己的新机型，在机组研制没有完全成熟的情况下，迅速大批量装机运行，使得风机在运行过程中遇到许多问题。由于低风速区的风特性研究不足，加上风机变桨系统存在缺陷，常常导致传动系统超载。齿轮箱减振器在传动系统中最为薄弱，一般最先发生破坏，从而影响机组的正常运行。而且为了控制成本，在载荷增大的情况下，减振器的尺寸没有增大，故减振器刚度要求越来越高，对减振器的可靠性和寿命要求也越来越高。
株洲时代新材料科技股份有限公司的CN201510181336.7，一种减振器，所述的减振器减振器，可以通过弹性体来起到辅助减振的作用，从而有效地提高减振器的使用寿命。本发明的减振器，包括：减振体，中部设有连接孔，并设有用于为其提供变形空间的变形腔；壳体，套设在所述减振体的外侧；以及弹性体，固定在所述变形腔中，并构造成经所述减振体的挤压而产生形变。该结构缺点是刚度上限较小，在大载荷工况下，其疲劳寿命较低。
德国ESM公司的CN102782356 A，所述的是一种偏心的张紧套，其由于其特别的偏心的几何构造和所使用的由弹性体和板构成的复合材料适合于减小尤其竖直地有效的振动和结构噪声，其可在机器或传动装置中，尤其在风力设备中出现。
江苏铁科新材料股份有限公司的专利201510508828.2，公开了一种风力发电机组齿轮箱弹性支撑组件。它包括上座体和底板，上座体和底板之间连接有位于上座体和底板的四个边角部位的四根矩形截面的立柱从而构成的框架结构，上座体的底部中心设置有上弹性件，底板的上部中心设置有下弹性件，上座体的上方设置有正对上弹性件的上顶块，底板的下方设置有正对下弹性件的下顶块。采用上述的结构后，一方面，立柱的本身结构使得重量很轻，加工过程中也避免了材料浪费，节约了成本，另外一方面，底座和立柱单独设置，在减小整体体积的同时，使得安装容易方便，进一步降低了制造成本，另外，底板的上部设置的限位块，在能够保证安装位置的同时，使得底板非常薄，进一步减轻了整体重量。
上述三种轴瓦结构齿轮箱减振器无橡胶型面特征的说明，其结构在安装时弹性体的预压应变很大，在疲劳工况下弹性体动态应变也很大，因此弹性体在较大载荷工况下容易发生鼓包、橡胶开裂，橡胶与金属隔板粘接面剥离等破坏现象，其疲劳寿命很难达到20年的设计寿命要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新型面轴瓦式齿轮箱减振器，主要应用于双馈式风力发电机的缓冲与减振，同样也可以适用于机车车辆、船舶、工程机械等设备的隔振系统，解决了橡胶层鼓包、开裂，减振器使用寿命短等技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种新型面轴瓦式齿轮箱减振器，为半圆瓦片式结构，包括三层隔板和两层橡胶层，由外向内依次为外隔板、外层橡胶层、中隔板、内层橡胶层和内隔板；
所述外层橡胶层与外隔板相接的长度小于外层橡胶层与中隔板相接的长度，所述内层橡胶层与中隔板相接的长度小于内层橡胶层与内隔板相接的长度，橡胶层与相邻两层隔板相接的长度具有长度差，且每个橡胶层的外侧长度小于内侧长度；
所述橡胶层与相邻两层隔板相接的长度差沿着弧线从中间区域到45°区域再到两侧区域位置逐渐递减；
所述外隔板、中隔板和内隔板的圆心在一条线上，但不在一个点上，具有偏心量。
作为本发明的进一步改进，所述外隔板、中隔板和内隔板为金属隔板。
作为本发明的进一步改进，所述金属隔板与橡胶通过硫化工艺粘结固定。
作为本发明的进一步改进，所述橡胶层与相邻两层隔板相接的部位有倒角，每个橡胶层外侧与隔板相接的部位倒角范围是R0.5-R5, 每个橡胶层内侧与隔板相接的部位倒角范围是R0.5-R25。
作为本发明的进一步改进，所述外隔板、中隔板和内隔板的长度大于外层橡胶和内层橡胶。
作为本发明的进一步改进，所述偏心量的值范围为0.1-30mm，所述长度差的值范围为0.1-50mm。
作为本发明的进一步改进，所述橡胶层数为1-5层。
作为本发明的进一步改进，所述新型面轴瓦式齿轮箱减振器在安装时橡胶层发生弹性变形，三层隔板的圆心会沿着中心线集中到同一个点上，且所述外层橡胶层端部部分沿着坡度贴近外隔板，所述内层橡胶层端部部分沿着坡度贴近中隔板。
作为本发明的进一步改进，所述新型面轴瓦式齿轮箱减振器在安装完毕后，两层橡胶层与相邻两层隔板相接的长度差沿着弧线从中间区域到45°区域再到两侧区域位置相近，每个橡胶层的截面形状接近一致。
作为本发明的进一步改进，所述橡胶层有孔，且中间区域和45°区域处的孔的形状，以及侧面区域的型面形状，为直线、内凹或外凸形状。
本发明具有如下有益效果：本发明结构在安装完毕后，每个橡胶层的端部区域沿着弧线在不同位置的鼓出形状接近，即每个橡胶层的截面形状接近一致。这样可以保证橡胶受力均匀，端部区域位置橡胶的应力应变也较均匀。在风机运行受到一个额定的载荷时，在端部区域同一个截面内，每个橡胶层应变最大位置在该橡胶层与外侧隔板相接位置，如图9所示，实际变形后，该位置是被包裹在橡胶层内部。当其受到额定载荷加动态疲劳载荷时，因该位置的橡胶没有变形空间，故该位置的应变幅值很小。故端部区域的橡胶整体不容易发生鼓包、橡胶开裂，橡胶与金属隔板粘接面剥离等破坏现象，橡胶的整体寿命得到大幅提升。在风机运行超载时，端部区域的橡胶受到挤压，因其中间区域,45°区域，两侧区域的挤压变形量变化一致，且没有超过隔板端面，故不会与外部其他部件产生碰撞或摩擦，减小了橡胶层损坏的风险。同时，在超载时，端部区域的橡胶在超载下也不容易橡胶开裂，橡胶与金属隔板粘接面剥离等破坏现象，橡胶的可靠性得到大幅提升。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明新型面轴瓦式齿轮箱减振器在未安装前的结构示意图；
图2为本发明新型面轴瓦式齿轮箱减振器在未安装前的侧面结构示意图；
图3为本发明新型面轴瓦式齿轮箱减振器的各部位划分示意图；
图4为本发明新型面轴瓦式齿轮箱减振器在未安装前的各部位结构截面的示意图；
图5为本发明新型面轴瓦式齿轮箱减振器在安装状态下的结构示意图；
图6为本发明新型面轴瓦式齿轮箱减振器在安装状态下的各部位结构截面的示意图；
图7为本发明新型面轴瓦式齿轮箱减振器在额定载荷下的各部位结构截面的示意图；
图8为本发明新型面轴瓦式齿轮箱减振器在额定载荷加动态疲劳载荷下的各部位结构截面的示意图；
图9为本发明新型面轴瓦式齿轮箱减振器在超载下的各部位结构截面的示意图；
图10为本发明新型面轴瓦式齿轮箱减振器端部区域在不同状态下的端部区域截面示意图；
图11为本发明内凹新型面轴瓦式齿轮箱减振器的各部位结构截面的示意图；
图12为本发明外凸新型面轴瓦式齿轮箱减振器的各部位结构截面的示意图；
图13为本发明中间带普通圆角孔新型面轴瓦式齿轮箱减振器的结构示意图；
图14为本发明中间带直线孔新型面轴瓦式齿轮箱减振器的结构示意图；
图15为本发明中间带外凸孔新型面轴瓦式齿轮箱减振器的结构示意图；
图16为本发明中间带内凹孔新型面轴瓦式齿轮箱减振器的结构示意图；
其中，1.外隔板；12.外层橡胶层；2.中隔板；23.内层橡胶层；3.内隔板；4.中间区域；41.中间区域截面；5.45°区域；51. 45°区域截面；6.侧面区域；61.侧面区域截面；7.偏心量；71.中心线；8.端部区域。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
如图1-4所示，是本发明涉及一种新型面轴瓦式齿轮箱减振器的实例结构示意图。本发明的第一实施例是由外隔板1，中隔板2，内隔板3，外层橡胶12，内层橡胶23组成，各部件通过硫化工艺粘接在一起。其中外隔板1、中隔板2和内隔板3的圆心不在一个点上，是在一条线上，具有一定的偏心量7，偏心量的值范围为0.1-30mm。减振器在中间区域4，45°区域5，两侧区域6的截面，其内层橡胶23和外层橡胶12的端面型面是具有一定角度的坡度特征，即外层橡胶12与外隔板1相接的长度小于外层橡胶12与中隔板2相接的长度，内层橡胶23与中隔板2相接的长度小于内层橡胶23与内隔板3相接的长度，每个橡胶层与相邻两层隔板相接的长度具有长度差，长度差的值范围为0.1-50mm，且每个橡胶层的外侧长度小于内侧长度。
该坡度特征的设计为渐变式结构，即每个橡胶层的内侧长度相等而外侧长度沿着弧线从中间区域到45°区域再到两侧区域位置逐渐递增，即每个橡胶层与相邻两层隔板相接的长度差沿着弧线从中间区域到45°区域再到两侧区域位置逐渐递减。
每个橡胶层与相邻两层隔板相接的部位有倒角，每个橡胶层外侧与隔板相接的部位倒角范围是R0.5-R5, 每个橡胶层内侧与隔板相接的部位倒角范围是R0.5-R25。
如图5、6所示，本发明涉及一种减振器在安装状态下的实例结构截面示意图。该结构安装完毕后，外隔板1、中隔板2和内隔板3的圆心将沿着中心线71汇集到一个点上。偏心量7的值变为0。外层橡胶12，内层橡胶23受挤压变形。受挤压变形的振器在中间区域4，45°区域5，两侧区域6的外层橡胶12与内层橡胶23的截面形状接近一致。
如图7所示，是本发明涉及一种减振器在额定载荷下的实例结构截面示意图。外层橡胶12，内层橡胶23继续受挤压变形。受挤压变形的减振器在中间区域4，45°区域5，两侧区域6的外层橡胶12，内层橡胶23的截面形状接近一致。
如图8所示，是本发明涉及一种减振器在额定载荷加动态疲劳载荷下的实例结构截面示意图。外层橡胶12，内层橡胶23继续受挤压变形。受挤压变形的减振器在中间区域4，45°区域5，两侧区域6的外层橡胶12，内层橡胶23的截面形状接近一致。
如图9所示，是本发明涉及一种减振器在超载下的实例结构示意图。外层橡胶12，内层橡胶23继续受挤压变形。受挤压变形的减振器在中间区域4，45°区域5，两侧区域6的外层橡胶12，内层橡胶23的截面形状接近一致。且橡胶层鼓出位置没有超出隔板端面。
在安装状态下，在额定载荷下，在额定载荷加动态疲劳载荷下，在超载下，每个橡胶层沿着弧线从中间区域4到45°区域5再到两侧区域6位置的鼓出形状接近，即每个橡胶层的截面形状接近一致。因鼓出形状接近，所以每个橡胶层端部区域8沿着弧线从中间区域4到45°区域5再到两侧区域6位置的应变都接近。
这种结构在安装完毕后，每个橡胶层的端部区域沿着弧线在不同位置的鼓出形状接近，即每个橡胶层的截面形状接近一致。这样可以保证橡胶受力均匀，端部区域位置橡胶的应力应变也较均匀。
在风机运行受到一个额定的载荷时，在端部区域同一个截面内，每个橡胶层应变最大位置在该橡胶层与外侧隔板相接位置，如图10所示，实际变形后，该位置是被包裹在橡胶层内部。当其受到额定载荷加动态疲劳载荷时，因该位置的橡胶没有变形空间，故该位置的应变幅值很小。故端部区域的橡胶整体不容易发生鼓包、橡胶开裂，橡胶与金属隔板粘接面剥离等破坏现象，橡胶的整体寿命得到大幅提升。在风机运行超载时，端部区域8的橡胶受到挤压，因其中间区域4,45°区域5，两侧区域6的挤压变形量变化一致，且没有超过隔板端面，故不会与外部其他部件产生碰撞或摩擦，减小了橡胶层损坏的风险。同时，在超载时，端部区域8的橡胶在超载下也不容易橡胶开裂，橡胶与金属隔板粘接面剥离等破坏现象，橡胶的可靠性得到大幅提升。
参照附图11和图12，另一种新型面轴瓦式齿轮箱减振器，其中间区域截面41，45°区域截面51，侧面区域截面61的截面形状可以是直线，也可以是内凹式，也可以是外凸式。
参照附图13、图14、图15和图16，中间区域4和45°区域5处的孔的形状，以及侧面区域6的型面形状，可以是普通圆角，也可以具有坡度特征，即每个橡胶层与相邻两层隔板相接的长度具有长度差，且每个橡胶层的外侧长度小于内侧长度。其形状可以是直线，也可以是内凹或外凸形状。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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