專利名稱：風(fēng)電機(jī)塔筒連接螺栓鎖緊片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種用于風(fēng)電機(jī)塔筒螺栓鎖緊的技術(shù)，是一種雙螺栓止動(dòng)墊片，可以有效防止塔筒連接螺栓的松動(dòng)。
技術(shù)背景風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的新能源產(chǎn)業(yè)，近幾年得到了飛速發(fā)展。不同統(tǒng)計(jì)口徑的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比顯示，2011年中國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到了 6236萬(wàn)千瓦，我國(guó)無(wú)論從裝機(jī)容量、發(fā)展規(guī)模還是風(fēng)機(jī)制造能力上看，都已成為名副其實(shí)的世界風(fēng)電大國(guó)。但隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式發(fā)展，質(zhì)量問(wèn)題也逐漸暴露出來(lái)，葉片問(wèn)題、變速箱問(wèn)題、軸承問(wèn)題、控制系統(tǒng)問(wèn)題，層出不窮，維護(hù)費(fèi)用高昂。特別是不斷出現(xiàn)的風(fēng)電機(jī)倒塌事件，對(duì)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)造成的損失是巨大的，這種惡性事故也對(duì)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了負(fù)面影響。從風(fēng)電機(jī)倒塌事故公布的調(diào)查資料顯示了一些信息，風(fēng)電機(jī)的倒塌首先是從塔筒的連接法蘭處斷裂的，風(fēng)電機(jī)塔筒一般由三、四節(jié)連接而成，接頭端焊接法蘭，發(fā)蘭盤上使用125付高強(qiáng)度10. 9級(jí)規(guī)格M56直徑螺栓，125付螺栓形成的整體拉力是26900噸。螺栓在安裝時(shí)預(yù)緊力和預(yù)緊扭矩值大于(摩擦系數(shù)μ > O. 15)為最低緊固扭矩值，高強(qiáng)度螺栓靠自身收縮彈性強(qiáng)大的拉力，使螺栓螺母緊貼法蘭的表面，產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦力保證螺栓不會(huì)松動(dòng)。塔筒的高度在60米以上。我們以風(fēng)電機(jī)倒塌的一起典型事故來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，事故報(bào)告的內(nèi)容顯示，在現(xiàn)場(chǎng)有1/3以上的螺栓被拉斷，有的剩螺桿，有的是螺帽和螺桿；有的螺栓還連接在法蘭上，但用手都可以擰動(dòng)；塔筒連接處有2/3的法蘭從塔筒上撕裂下來(lái)。事故報(bào)告認(rèn)為螺栓的松動(dòng)是造成風(fēng)電機(jī)倒塌的主要因素，所以我們應(yīng)該采取措施解決風(fēng)電機(jī)塔筒螺栓的松動(dòng)問(wèn)題。下面進(jìn)行塔筒受力的分析和螺栓松動(dòng)的因素分析。風(fēng)電機(jī)塔筒受力非常復(fù)雜，從力學(xué)原理來(lái)講塔筒是一種單邊固定受力的方式，頭重腳輕，在風(fēng)電機(jī)的頭部受到很大的風(fēng)載，塔筒在風(fēng)力的作用下會(huì)出現(xiàn)前后搖擺的情況，塔筒螺栓的受力也在變化。比如，在塔筒向后彎曲的情況下，塔筒前面受到拉應(yīng)力，螺栓處于拉伸狀態(tài)，螺栓被拉長(zhǎng)；塔筒后面受到壓應(yīng)力，塔筒的連接法蘭將受到壓應(yīng)力的作用，法蘭就會(huì)產(chǎn)生輕微的壓縮，螺栓的緊度就會(huì)被放松，在這種交變負(fù)荷的作用下，還有塔筒產(chǎn)生的振動(dòng)，這些因素都很容易讓螺栓產(chǎn)生松動(dòng)。當(dāng)有一個(gè)螺栓出現(xiàn)松動(dòng)以后，就會(huì)有第二個(gè)、第三個(gè)，……不斷的出現(xiàn)松動(dòng)就會(huì)使塔筒法蘭連接螺栓的受力發(fā)生變化，會(huì)越來(lái)越不均勻，法蘭連接的緊密程度遭到破壞，塔筒搖擺和振動(dòng)的情況會(huì)更加嚴(yán)重，會(huì)進(jìn)一步加快螺栓的松動(dòng)；當(dāng)松動(dòng)螺栓達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，沒(méi)有松動(dòng)螺栓的受力會(huì)進(jìn)一步加大，并且由于螺栓松緊的程度不一樣，每個(gè)螺栓受力的大小也不一樣。當(dāng)遇到大風(fēng)時(shí)，緊的螺栓受力大會(huì)先被拉斷，逐步擴(kuò)大到其它的螺栓。從事故的圖片我們也能分析到這種情況，風(fēng)電機(jī)的倒塌是從塔筒的第一節(jié)和第二節(jié)的連接處斷裂，這個(gè)位置受扭矩最大，在風(fēng)電機(jī)的迎風(fēng)方向塔筒螺栓受到強(qiáng)大拉力的作用，有1/3的螺栓被全部拉斷，這部分法蘭還連接在第二節(jié)塔筒上。由于有1/3的螺栓被拉斷，螺栓被拉斷必然會(huì)造成塔筒的傾斜，塔筒法蘭已經(jīng)承受不了倒塌的彎曲力矩，法蘭的截面積比較小，與2/3的法蘭連接螺栓相比強(qiáng)度很弱，法蘭肯定會(huì)首先被拉斷，并從塔筒上撕裂下來(lái)，整個(gè)風(fēng)電機(jī)帶塔筒就倒塌下來(lái)。從以上事故的報(bào)告內(nèi)容我們得到的結(jié)論是螺栓的松動(dòng)造成了風(fēng)電機(jī)的倒塌事故，風(fēng)電機(jī)塔筒雖然是靜止?fàn)顟B(tài)，但由于頭部受力非常巨大，塔筒的高度很高，塔筒受到的力矩非常巨大，會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)和振動(dòng)，塔筒的法蘭和連接螺栓都受到拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的交變負(fù)荷，螺栓受到拉應(yīng)力時(shí)長(zhǎng)度會(huì)產(chǎn)生輕微的拉伸，法蘭受到壓應(yīng)力時(shí)螺栓的緊度會(huì)變小，再加上塔筒的振動(dòng)，螺栓就容易產(chǎn)生松動(dòng)。螺栓的松動(dòng)造成螺栓受力不均，造成螺栓被拉斷，造成風(fēng)電機(jī)倒塌。給我們的教訓(xùn)就是不能用平常靜止?fàn)顟B(tài)的連接方式來(lái)處理風(fēng)大機(jī)塔筒的連接問(wèn)題。現(xiàn)在為了防止風(fēng)電機(jī)塔筒螺栓的松動(dòng)采用定期抽檢的方式來(lái)保證塔筒螺栓的緊固，但是每個(gè)塔筒有五百個(gè)螺栓左右，如果一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)有一百臺(tái)風(fēng)電機(jī)，那么一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)塔筒螺栓的數(shù)量將達(dá)到五萬(wàn)個(gè)，靠幾個(gè)人檢查它的松緊程度是不可想象的，也是不能保證萬(wàn)無(wú)一失的。由于這種定期抽查存在概率問(wèn)題，有可能松的螺栓并沒(méi)有被抽到；也存在很多不確定的因素，比如人的工作狀況等。而且經(jīng)常對(duì)螺栓進(jìn)行檢查和緊固也會(huì)消耗大量的工時(shí)，每個(gè)塔筒每年兩個(gè)人對(duì)塔筒螺栓進(jìn)行緊固檢查的工時(shí)費(fèi)用大概要3千元左右，20年的壽命其費(fèi)用將達(dá)到6萬(wàn)元左右，這也是一個(gè)不小的費(fèi)用，而且這種方式也不能保證連接螺栓的緊固做到萬(wàn)無(wú)一失。如果發(fā)生風(fēng)電機(jī)倒塌惡性事故，造成的損失將達(dá)到千萬(wàn)元以上。所以，我們采取防止螺栓松動(dòng)的措施是非常必要的?，F(xiàn)有防止螺栓松動(dòng)的常用方式有兩種一種是采用開(kāi)口銷子止動(dòng)的方式，在螺母的上部開(kāi)有若干個(gè)對(duì)稱的小槽，在螺栓桿部的適當(dāng)位置打一個(gè)小孔，可以讓開(kāi)口銷子穿過(guò)；當(dāng)螺母擰緊后，轉(zhuǎn)動(dòng)螺母在適當(dāng)?shù)奈恢茫ＷC螺母的小槽和螺栓桿部的小孔完全對(duì)正，用開(kāi)口銷子從一端穿過(guò)螺母的小槽和螺栓桿的小孔，在開(kāi)口銷子的另一端把開(kāi)口銷子桿部分開(kāi)，起到防止開(kāi)口銷子脫落的作用。開(kāi)口銷子在螺母和螺栓桿之間就起到了銷子的作用，可以防止螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，起到防止螺母松動(dòng)的作用。這種方式會(huì)增加螺母和螺桿的加工工序，增加螺母和螺栓的加工成本。第二種是采用止動(dòng)墊片止動(dòng)的方式，止動(dòng)墊片分為單耳止動(dòng)墊片和雙耳止動(dòng)墊片兩種，圖4為單耳止動(dòng)墊片的主視圖和側(cè)面剖視圖，圖5為雙耳止動(dòng)墊片的主視圖和側(cè)面剖視圖，從圖中可以看出止動(dòng)墊片有一個(gè)較長(zhǎng)的耳部結(jié)構(gòu)，在安裝墊片時(shí)要把這個(gè)耳部放在固定件的邊緣，突出固定件邊緣的耳部將被向下彎曲，貼緊在固定件的邊緣，起到防止墊片轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。止動(dòng)墊片安裝在螺母和被固定件之間，當(dāng)螺母擰緊后，單耳止動(dòng)墊片就把墊片多余的邊撬起來(lái)，緊貼在螺母的六方上，可以防止螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)；雙耳止動(dòng)墊片就是把墊片的另一個(gè)耳部撬起來(lái)，緊貼在螺母的六方上，起到防止螺母轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。以上兩種常用的螺母止動(dòng)方式應(yīng)用在風(fēng)電機(jī)塔筒連接螺栓上是不經(jīng)濟(jì)和不適用的。采用開(kāi)口銷子止動(dòng)方式的缺點(diǎn)是會(huì)大幅增加螺栓的成本，由于風(fēng)電機(jī)塔筒使用螺栓量大，螺栓采用直徑56mm的大螺栓，首先會(huì)大幅增加螺母的材料用量，另外螺母的加工工藝比較復(fù)雜，制造精度高，因此會(huì)大幅增加塔筒螺栓的成本。采用止動(dòng)墊片的方式雖然成本低，但現(xiàn)有的單耳和雙耳止動(dòng)墊片不適于風(fēng)電機(jī)塔筒使用，風(fēng)電機(jī)塔筒是內(nèi)法蘭，在塔筒的內(nèi)部，法蘭的寬度較窄，安裝螺栓的位置距離塔壁比較小，塔筒連接螺栓數(shù)量又多，間距又??；止動(dòng)墊片的耳部放置在朝塔壁的方向起不到防止墊片轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，止動(dòng)墊片的耳部必
4須放在法蘭的內(nèi)邊緣，將耳部彎曲卡在法蘭的內(nèi)側(cè)，這樣才能起到防止墊片轉(zhuǎn)動(dòng)的作用；但這樣安裝會(huì)影響墊片另一側(cè)的翻起，因?yàn)榱硪粋?cè)距離塔壁很近，螺栓的間距又很小，很難用工具對(duì)墊片進(jìn)行翻邊操作，所以現(xiàn)有的止動(dòng)墊片是不適合風(fēng)電機(jī)塔筒螺栓使用的。我們必須開(kāi)發(fā)出新型的風(fēng)電機(jī)塔筒螺栓專用的止動(dòng)墊片。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型技術(shù)就是采用新型鎖片來(lái)防止塔筒螺栓的松動(dòng)。要對(duì)螺栓起到鎖緊作用，首先要防止鎖緊片的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于塔筒螺栓的間距比較近，我們可以采用兩個(gè)螺栓安裝一個(gè)鎖緊片的方式，這種鎖片的形狀就相當(dāng)于兩個(gè)相互連接的墊片，兩個(gè)螺栓就是固定點(diǎn)，兩個(gè)點(diǎn)固定就防止了墊片的轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)鎖片上有兩個(gè)螺栓孔，像兩個(gè)連接的墊片，外形要比墊片大一些，厚度與墊片相差不多，厚度在I. 5 2_左右。每付鎖片由上下兩片構(gòu)成，每付鎖片穿兩個(gè)螺栓，可以對(duì)兩個(gè)螺栓進(jìn)行鎖固作用。下鎖片是裝在螺栓頭和法蘭之間，下鎖片在螺栓孔的兩側(cè)進(jìn)行對(duì)稱垂直彎曲，兩側(cè)會(huì)形成U形結(jié)構(gòu)，六角頭螺栓穿過(guò)墊片后，螺栓頭的兩個(gè)邊正好卡在U形槽中，起到防止螺栓頭轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。而且這種結(jié)構(gòu)還可以提高安裝螺栓的工作效率，由于省掉了用扳手對(duì)螺栓頭的固定，上螺栓變得更加快捷，也更容易擰緊螺栓，所以可以大幅提高安裝螺栓的工作效率，減少安裝成本。安裝鎖片時(shí)兩個(gè)螺栓先穿下鎖片，從下往上穿過(guò)兩個(gè)法蘭孔，然后是穿上鎖片，在上鎖片上是螺母，上鎖片在螺母擰緊之前是平的。當(dāng)螺母按預(yù)緊扭矩值擰緊之后，我們選靠近外側(cè)的六角螺母的一個(gè)面，我們將把對(duì)著這個(gè)面的鎖片向上彎曲；用鏨子的刃口對(duì)準(zhǔn)墊片與法蘭的接觸面，用榔頭敲擊鏨子，鏨子的楔力會(huì)把墊片的邊翹起來(lái)，我們可以把這個(gè)邊敲垂直，形成緊貼在六角螺母外側(cè)的直角邊，這個(gè)鎖片的邊對(duì)六角螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)起到了限制作用，這樣就對(duì)螺母起到了鎖緊的作用。如果需要對(duì)螺栓進(jìn)行拆卸，只要把鎖片的邊敲平，就可以把螺母擰動(dòng)，就可以把螺栓拆下來(lái)，使用很方便。這種鎖片的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，還可以起到替代墊片的作用，所以相對(duì)成本只是比墊片稍高一些，從經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)是可行的，在安裝上更方便了螺栓的擰緊，可以節(jié)約安裝工時(shí)費(fèi)用。這種鎖片可以保證塔筒螺栓永遠(yuǎn)不會(huì)松動(dòng)，可以達(dá)到一勞永逸的效果，可以節(jié)省大約6萬(wàn)元左右的維護(hù)檢查工時(shí)費(fèi)用，具有非常好的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，最重要的意義在于可以避免風(fēng)電機(jī)倒塌的惡性事故，避免重大損失的發(fā)生。所以，這種鎖片具有很好的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。這種雙螺栓鎖片可以應(yīng)用在螺栓間距小的固定件上，安裝方便，可以對(duì)螺栓起到很好的止動(dòng)作用，是一種經(jīng)濟(jì)可靠的螺栓鎖緊方式，應(yīng)用范圍廣泛。下面是采用新型雙螺栓鎖片來(lái)防止塔筒螺栓松動(dòng)的具體實(shí)施方式
，我們將結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明它的結(jié)構(gòu)和原理。這種新型鎖片每付鎖片鎖緊兩個(gè)螺栓，下面是兩個(gè)螺栓連接塔筒法蘭的局部結(jié)構(gòu)圖。


圖I是本實(shí)用新型風(fēng)電機(jī)塔筒連接螺栓鎖緊片的半剖視圖。圖2是本實(shí)用新型風(fēng)電機(jī)塔筒連接螺栓鎖緊片的俯視圖。圖3是本實(shí)用新型風(fēng)電機(jī)塔筒連接螺栓鎖緊片的側(cè)面剖視圖。
5[0021]圖4是單耳止動(dòng)墊片的主視圖和側(cè)面剖視圖。圖5是雙耳止動(dòng)墊片的主視圖和側(cè)面剖視圖。圖中I、六角螺母，2、上鎖片，3、法蘭，4、下鎖片，5、六角螺栓，具體實(shí)施方式
從圖I塔筒連接螺栓鎖緊片的半剖視圖可以明確表示出鎖片的連接結(jié)構(gòu)，(2)和
(4)是上鎖片和下鎖片，每付鎖片連接了兩個(gè)螺栓，兩個(gè)螺栓首先就限制了鎖片的轉(zhuǎn)動(dòng)，我們?cè)偻ㄟ^(guò)鎖片限制螺母和螺栓頭的轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)是上鎖片，鎖片的安裝位置我們可以明確的從圖I中看到，上鎖片(2)安裝在螺母⑴和法蘭⑶之間；下鎖片⑷安裝在螺栓頭(5)和法蘭(3)之間。圖2是鎖片的俯視圖，從圖2我們可以明確看到鎖片的形狀，鎖片的兩端相當(dāng)于兩個(gè)大墊片，中間有連接片連接。圖2俯視圖可以看到螺母的鎖緊狀態(tài)，我們看到兩個(gè)六角螺母下面的鎖片的邊被翻起，翻起的墊片邊垂直緊貼在六角螺母的一個(gè)邊上，這個(gè)翻起的鎖片邊限制了六角螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)；而這個(gè)邊在沒(méi)有鎖緊之前是平的，這個(gè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)就是可以在任意位置鎖緊螺母，螺母擰緊在什么位置，鎖片就可以在對(duì)應(yīng)的位置翻起，這樣就可以在任意位置限制螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，起到螺母鎖緊的作用。圖3是塔筒連接螺栓鎖緊片的側(cè)面剖視圖，從圖3可以看到下鎖片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，下鎖片(4)安裝在螺栓頭(5)和法蘭(3)之間，下鎖片的兩個(gè)邊在螺栓頭的兩側(cè)向下彎曲，形成U形結(jié)構(gòu)，鎖片的U形結(jié)構(gòu)卡在六角螺栓頭的兩側(cè)，對(duì)螺栓頭的轉(zhuǎn)動(dòng)起到限制作用。
權(quán)利要求1.本實(shí)用新型風(fēng)電機(jī)塔筒連接螺栓鎖緊片是一種雙螺栓鎖緊片，現(xiàn)有螺栓為單螺栓鎖緊片，雙螺栓鎖緊片的特征是每付鎖片由上鎖片和下鎖片構(gòu)成，鎖片的厚度在I. 5 2_左右，每付鎖片有兩個(gè)孔，穿兩個(gè)螺栓，下鎖片安裝在螺栓頭和被緊固件之間，下鎖片限制六角螺栓頭的轉(zhuǎn)動(dòng)；上鎖片安裝在螺母和被緊固件之間，上鎖片鎖定螺母；螺栓鎖緊片可以對(duì)兩個(gè)螺栓進(jìn)行鎖固作用；下鎖片在螺栓孔對(duì)稱的兩側(cè)彎曲成U形槽結(jié)構(gòu)，六角螺栓頭的兩個(gè)邊正好卡在U形槽中，起到防止螺栓頭轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，上鎖片在螺母擰緊之前是平的，當(dāng)螺母按預(yù)緊扭矩值擰緊之后，我們選靠近外側(cè)的六角螺母的一個(gè)面，我們將把對(duì)著這個(gè)面的鎖片向上彎曲，形成緊貼在六角螺母外側(cè)的直角邊，這個(gè)鎖片的邊對(duì)六角螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)起到了鎖緊的作用。
專利摘要本實(shí)用新型技術(shù)就是利用鎖片來(lái)防止塔筒螺栓的松動(dòng)。每付鎖片由上下兩片構(gòu)成，鎖片的厚度在1.5～2mm左右，每付鎖片穿兩個(gè)螺栓，可以對(duì)兩個(gè)螺栓進(jìn)行鎖固作用。下鎖片在螺栓孔處會(huì)形成U形槽結(jié)構(gòu)，螺栓頭的兩個(gè)平面正好卡在U形槽中，起到防止螺栓頭轉(zhuǎn)動(dòng)的作用。上鎖片在螺母擰緊之前是平的，當(dāng)螺母按預(yù)緊扭矩值擰緊之后，將把鎖片外側(cè)靠近六方的邊翹起來(lái)，緊貼在六角螺母的平面上，這個(gè)鎖片的邊對(duì)六角螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)起到了鎖緊的作用。這種鎖片可以保證塔筒螺栓永遠(yuǎn)不會(huì)松動(dòng)，可以節(jié)省檢查緊固的工時(shí)費(fèi)用6萬(wàn)左右，最重要的意義在于可以避免風(fēng)電機(jī)倒塌的惡性事故，避免重大損失的發(fā)生。所以，這種鎖片具有很好的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)F16B39/24GK202768603SQ201220215048
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者鄭重勝 申請(qǐng)人:鄭重勝