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格林娱乐齿轮箱用锁紧圆螺母的发明与应用

发布时间:2018-11-21

  风力发电发展到今天,人们关注其环保、节能的同时,更加重视其整机运行的安全性。无论是早前常安装于高山之上、戈壁之间,还是近年来延伸至近海之中,其高可靠性、长寿命仍然是第一考虑要素。故而,作为主流齿轮箱驱动的风电整机而言,齿轮箱及其所配套零部件的可靠性能仍旧是齿轮箱供应者首要考虑的关键因素。

  我公司设计生产的某兆瓦级风电增速箱,其传动结构采用行星差动分流布置,有别于传统的行星单一传动,其行星传动的结构采用独有的柔性销轴技术,行星轮及轴承等行星部件,一端靠行星销支撑于托架上,有别于传统的两点支撑,此种结构大量应用锁紧螺母来轴向固定行星销轴及行星轴承部件等,其锁紧螺母的高可靠性直接决定着齿轮箱整个行星排传动的性能。齿轮箱在样机及小批量试制生产阶段,锁紧螺母一直采用进口件,但价格不菲,严重制约着齿轮箱的成本,也关系着齿轮箱推向市场的竞争力。为改变这一被动局面,提高齿轮箱的附加值,我尝试进行锁紧螺母国产化技术攻关,在绝不降低齿轮箱可靠运行性能的前提下,以降低成本。针对上述情况,本人通过对国外进口产品的研究,找出其性能优势所在,探究其原理,并深入到车间一线,与车间老师傅们一起进行产品应用结构讨论,在应用锁紧螺母的风电齿轮箱上进行装配感受,明白其应用的工况,条件及所要求的性能,为寻得突破找切入点,经过多次方案完善和修改,形成最终设计结构。

  以国内某一厂家生产的双体锁紧圆螺母为例,如图示,它主要有厚度不同的两个圆螺母组成,在其中一个主圆螺母(厚度较大的)端面上均布开有6-8个螺孔,与之配合的另一副圆螺母上对应位置开有相同数量的光孔,其上装入锁紧螺钉;使用过程中,当两个圆螺母固定在轴上同时打紧后,按规定将其上的锁紧螺钉一一对称拧紧。存在的不足是:当锁紧螺钉打紧后,由于螺钉产生一个轴向的拉力,使得主螺母有一个轴向的位移,远离其锁紧的方向,对锁紧的可靠性造成了很大的影响。

  本发明的目的是通过如下技术方案来完成的,它主要由一梯形圆螺母A和梯形圆螺母B组成,其中圆螺母A在组件中靠近轴、轴承等零件,其上开有凸形槽,厚度为L1,主要以轴向定位为主要功用,圆螺母B用来压紧圆螺母A,其圆周方向上开有一些销孔及装有定位销和锁紧螺钉,且所在位置开有与圆螺母A同样的凸形槽,厚度为L2,且L2<L1,主要以锁紧防松为主要功用,二者组成一个双体锁紧圆螺母。

  圆螺母A内孔开有梯形螺纹,其牙形角为β,在其一端面上一定直径范围内的整个圆角方向连续开有凸形槽,其凸形角为α,且使αβ.如图3示:

  圆螺母B内孔同样开有与圆螺母A一样的梯形螺纹,其牙形角为β,在其圆周方向上均匀分布一些孔(一般为三个),孔内装有定位销和锁紧螺钉,其定位销一端上开有凸形槽,其凸形角为α;为加工制造方便,在圆螺母B圆周方向销孔所在的位置上同样均布开有一定宽度的凸形槽(宽度一般与销孔直径相同),其凸形角为α,且使αβ.这样定位销上的凸形槽就可以在其装至圆螺母B上一起加工,同时,为使定位销在销孔内定位稳定,采取销与销孔有少量过盈配合或花键配合,从而保证了加工精度,又使加工简单,成本降低。

  装配时,圆螺母A先装入轴上,且带凸形槽一端面朝外,按规定扭矩打紧;再装入圆螺母B,且带凸形槽一端面朝内(带锁紧螺钉一端面朝外),其中按规定扭矩先将圆螺母B打紧,再逐次将端面上的锁紧螺钉按规定扭矩打紧。

  锁紧效果说明:1.圆螺母A和B开有同样的梯形螺纹,梯形螺纹自身有一定的自锁防松性能;2.圆螺母A功用以轴向定位为主,而圆螺母B功用主要为轴向锁紧,其对圆螺母A轴向施加一定的预紧力,能起到一定的防松效果;3.当按规定将圆螺母B上的锁紧螺钉打紧后,其定位销上的凸形槽与圆螺母A上的凸形槽相互紧密楔合在一起,又其上的凸形角αβ(牙形角).圆螺母B一旦定位后,在定位销的作用下难以自行松脱,起到很好的锁紧定位效果,从而保证了双体锁紧螺母装置的锁紧可靠性能。

  当需要拆卸时,先将锁紧螺钉松开,使圆螺母A上的凸形槽与圆螺母B上的凸形槽松开楔合,再松开圆螺母B,最后松开圆螺母A,这样拆卸也简单方便。

  主要创新点有:1.圆螺母A和B开有同样的梯形螺纹又成对作用,两者既自锁又互锁;2.圆螺母B所配定位销上的凸形槽与圆螺母A上的凸形槽相互紧密楔合在一起,运用其上的凸形角α大于梯形螺纹牙形角β,两者一旦锁紧定位,难以自松脱,保证锁紧的可靠性。本发明与现有技术相比,集双体梯形圆螺母锁紧定位及凸形槽紧密楔合防松于一体,具有结构精巧、定位可靠、精确防松且安装方便,易拆卸等优点。

  目前,在机械传动中用于轴向定位轴、轴承等装置的圆螺母,其锁紧不可靠、定位不精确等现象常有发生,特别是风电齿轮箱技术领域应用较多,进口SKF锁紧螺母价格不菲。该发明的应用可实现锁紧可靠,定位准确等功用,并可替代进口产品,节省成本,应用在当下主流风电齿轮箱技术产品中,可提高产品可靠性能,带来可观的效益。以规格为KMT Tr200(螺纹直径为200mm)锁紧螺母为例,进口SKF产品单个价格为4000元,而本发明的产品国产化后价格不足2000元;而每台风电齿轮箱平均要使用10个左右,单台可省成本20000元;再以年生产该型齿轮箱200台,其所带来的价值实为可观。作为新能源的风电产品,快速发展是一个趋势。本发明可为企业带来很好的经济效益。返回搜狐,查看更多