科普丨什么是风机联轴器？

我国主要的风能资源丰富的地区基本都处于沿海、山区和中国的西北部，风力发电机组一般处于地面较高处，除了高速运转的传动系统，机组整体由于受风力影响振动，其发电机、齿轮箱、叶轮三部分的联接对中，由于各种原因，可能会造成一定偏差；这个偏差，就需要靠联轴器来进行调节。

定义

联轴器为联接两轴或轴和回转件在传递转矩和运动过程中一同回转而不脱开的一种机械装置。

风电联轴器是连接风力涡轮和发电机的重要部件，其主要作用是在风力涡轮转动时将动力传递给发电机，从而产生电能。此外，风电联轴器还可在发电机故障、拆卸或更换时起到保护机械设备的作用，避免机械设备发生不可逆的损坏。

（资料图：时代新材风电联轴器模型图）

风电联轴器在风力发电系统中扮演着至关重要的角色，它的稳定性、可靠性和耐用性直接关系到整个风力发电系统的运行效率和安全性。

联轴器特点

1.联轴器可以保护设备免受冲击和振动的影响。在设备过载时，联轴器可以起到缓冲作用，防止设备损坏。联轴器可以防止设备因轴向位移而损坏。联轴器可以减少设备运行时的噪音和振动。

2.联轴器可以减少能量损失，提高发电效率；联轴器可以保持风力发电机组的稳定性；联轴器可以降低维护成本；联轴器可以延长风力发电机组的使用寿命。

3.联轴器的主体材料为优质合金钢。每个连杆内均设有球形轴承和橡胶衬套，具有良好的轴向和角向偏差补偿能力，能同时达到给定的最大补偿值，且能有效的减少振动和噪音。轴向补偿与角向补偿分别由不同关节轴承完成，相互之间没有干涉，所以轴向、角向与径向的偏差补偿能力能同时达到最大值。

联轴器分类

联轴器一般分为刚性联轴器、挠性联轴器两大类。

刚性联轴器分为凸缘联轴器、套筒联轴器和夹壳联轴器。

挠性联轴器分为无弹性元件挠性联轴器、金属弹性元件挠性联轴器和非金属弹性元件挠性联轴器。

刚性联轴器常用在对中性好的两个轴的连接，而挠性联轴器则用在对中性较差的两个轴的连接。挠性联轴器还可以提供一个弹性环节，该环节可以吸收轴系外部负载波动产生的额外能量，如振动。

刚性联轴器

刚性联轴器是常见的联轴器，它的内部不含弹性元件，不能补偿传动轴之间的轴向、径向和角向位移。它的优点是结构简单、制造成本低、装拆和维护方便，并且能够传递大扭矩等。缺点是耐久性较差、传动精度较低、运动平稳性较差、需要精确的同轴度误差值等。

通常在风电机组中常在主轴与齿轮箱输入轴（低速轴）联接处应用刚性联轴器，如涨套式联轴器。

挠性联轴器

风力发电机组高速轴端(发电机与齿轮箱高速轴连接处)一般选用挠性联轴器,如轮胎联轴器、万向联轴器。

优点：

①强度高,承载能力大。由于风力发电机组的传动轴系有可能发生瞬时尖峰载荷，故联轴器的许用瞬时最大转矩为许用长期转矩的3倍以上。

②弹性高,阻尼大,具有足够的减振能力。把冲击和振动产生的振幅降低到允许的范围内。

③具有足够的补偿性，满足工作时两轴发生位移的需要。

④工作可靠性能稳定，对具有橡胶弹性元件的联轴器还具有耐热性、不易老化等特性。

在风力发电机组中，通常在低速轴端(主轴与齿轴箱低速轴连接处)选用刚性联轴器，一般多选用胀套式联轴器、柱销式联轴器等。在高速轴端(发电机与齿轮箱高速轴连接处)选用挠性联轴器。

联轴器选择

在选择联轴器时，需考虑联轴器的机械性能是否能够合理满足风机的功率、承载能力、动力机系数等要求。风机联轴器承受载荷的能力是选取的重要指标。

承受荷载能力

叶轮通过齿轮箱所传递的扭矩；齿轮箱与发电机自身的振动所产生的振幅；联轴器自身的重力；联轴器由于种种原因使其质心或惯性主轴与其旋转轴线不重合，在运转时还将产生不平衡离心惯性力、离心惯性偶力等多样力或力偶，这些力或力偶极大的影响着联轴器的运行，是联轴器选择时极其重要的指标。

传动精度

风力发电机内联轴器属于传递动力的轴系传动系统，对传动精度要求不高，但应避免选用非金属弹性元件弹性联轴器和可动元件之间有问隙的挠性联轴器，以免在高速旋转过程中，联轴器受到损坏。

所联两轴相对位移

风机联轴器所联两轴由于制造误差、安装误差、轴受载而产生的变形、基座变形、轴承磨损、温度变化(热胀、冷缩)、部件之间的相对运动等多种因素而产生相对位移。一般情况下，两轴相对位移是难以避免的，但不同工况条件下的轴系传动所产生的位移方向，即轴向(X)、径向(y)、角向(a)以及位移量的大小有所不同。

风电机组中弹性联轴器基本要求：

1、强度高，承载能力大。由于风力发电机组的传动轴系有可能发生瞬时尖峰载荷，故要求联轴器的瞬时最大转矩为额定长期转矩的三倍以上。

2、弹性高，阻尼大，具有足够的减振能力。把冲击和振动产生的振幅降低到允许的范围内。

3、具有足够的补偿性，满足工作时两轴发生位移的需要。

4、工作可靠性能稳定，对具有橡胶弹性元件的联轴器还应具有耐热性、不易老化等特性。

联轴器装配

1、安装在风机上的联轴器，一般在制造厂都做过动平衡试验，试验合格后画上各部件之间互相配合方位的标记，因此，在装配时必须按制造厂给定的标记组装。否则很可能发生由于联轴器的动平衡不好引起机组振动的现象。

2、风机联轴器法兰盘上的联接螺栓时经过承重的，使每一联轴器上的联接螺栓能做到重量基本一致因此，各联轴器之间的螺栓不能任意互换，如果要更换联轴器联接螺栓的某一个，必须使它的重量与原有的联接螺栓重量一致。

（资料图：时代新材官网）

3、在拧紧联轴器的联接螺栓时，应对称、逐步拧紧，使每一联接螺栓上的锁紧力基本一致，不至于因为各螺栓受力不均而使联轴器在装配后产生歪斜现象，有条件的可采用力矩扳手。

4、对于刚性可移式联轴器，在装配完后应检查联轴器的刚性可移件能否进行少量的移动，有无卡涩的现象。各种联轴器在装配后，均应盘车，看看转动是否良好。

5、联轴器的找正是安装的重要工作之一。找正的目的是使风机在工作时使主动轴和从动轴两轴中心线在同一直线上。找正的精度关系到风机是否能正常运转，对高速运转的风机尤其重要。

联轴器失效原因

联轴器是连接两个旋转轴，使它们能够同步旋转的一种机械装置。在许多机械设备中，联轴器起着至关重要的作用。然而，由于各种原因，联轴器可能会出现失效的情况。以下是一些常见的联轴器失效原因：

1.材料疲劳：联轴器在长时间的运行过程中，由于受到不断的扭转应力和弯曲应力的作用，其材料可能会发生疲劳，导致联轴器的强度下降，最终可能导致联轴器的断裂。

2.安装不当：如果联轴器的安装不当，可能会导致联轴器承受过大的应力，从而导致联轴器的失效。例如，如果联轴器的轴线不对准，或者联轴器的紧固力过大或过小，都可能导致联轴器的失效。

3.润滑不良：联轴器在运行过程中，需要适当的润滑以减少摩擦和磨损。如果润滑不良，可能会导致联轴器过热，从而加速联轴器的磨损，最终可能导致联轴器的失效。

4.环境因素：联轴器在恶劣的环境中运行，如高温、高湿、腐蚀性气体等环境中，可能会导致联轴器的材料腐蚀或氧化，从而降低联轴器的强度和耐用性。

5.设计缺陷：如果联轴器的设计存在缺陷，如结构不合理、材料选择不当等，也可能导致联轴器的失效。

6.过载运行：如果联轴器长时间过载运行，会导致联轴器承受过大的应力，从而导致联轴器的失效。

7.维护不当：如果联轴器的维护不当，如不定期检查、不及时更换磨损部件等，也可能导致联轴器的失效。

联轴器维护

联轴器维护首先必须停止风力发电机组，每个制动器处于制动状态，叶轮已锁定。为了保证联轴器的寿命，如更换联轴器必须进行对中试验，偏移水平0.2mm，如果错误大于0.2mm，则必须将其调整到误差内，联轴器齿轮箱面小于0.15mm。

联轴器维护：

1. 定期检查：定期检查联轴器的所有部件，包括螺栓、轴承和齿轮。按照制造商的指南进行定期更换。

检查联轴器表面是否有防腐蚀作用；检查联轴器表面的清洁度，用清洁布和清洁剂清洗污垢；定期检查联轴器联接紧固情况；检查联轴器的摆动偏差并进行校正。

2. 润滑：正确选择和定期更换润滑剂对于联轴器的寿命至关重要。根据联轴器的类型和制造商的建议，选择合适的润滑剂。

3. 清洁和干燥：在维护联轴器时，确保所有部件清洁并干燥，以避免腐蚀和其他问题。

4. 调整和维护：定期调整联轴器的间隙，以确保齿轮、轴承和连接的正常运行。

5. 备份设备：为防止意外损坏，建议定期备份联轴器的所有部件和相关文档。

代表企业

新强联

洛阳新强联回转支承股份有限公司（以下简称新强联）成立于2005年，坐落于九朝古都河南省洛阳洛新产业集聚区，是一家高新技术企业。新强联以大型回转支承产品和风力发电机偏航变桨轴承及主轴承产品研发、制造、销售为主，是服务于风力发电、海工装备、港口机械、盾构机设备等行业的创新型龙头企业。

公司主要产品包括：风电主轴轴承、偏航轴承、变桨轴承、海工装备起重机回转支承、盾构机轴承及关键零部件；工业锻件；锁紧盘；联轴器等。

时代新材

株洲时代新材料科技股份有限公司（简称：时代新材）始建于1984年，前身为原铁道部株洲电力机车研究所橡胶试验室，现为中国中车股份有限公司一级子公司，是一家A股上市企业。

时代新材以高分子材料研究及工程化应用为技术发展方向，致力于轨道交通、风力发电、汽车、先进高分子材料等产业领域系列产品的研制、生产与销售。产品品种千余种，并已实现大批量出口和海外经营。

时代新材专注于风电叶片及配套弹性元件的研发、生产、销售及运维服务，公司风力发电领域产品包括风电叶片、风电机组设备弹性支撑、液体复合弹簧、风电联轴器、调谐质量阻尼器等。

泰尔股份

泰尔重工股份有限公司创建于2001年，是集冶金智能装备、激光技术、表面技术、粉末材料、工业服务、投资为一体的企业，下属8家子公司，是世界冶金行业装备制造领域的领军企业之一。泰尔在转型升级中，进一步明确了“一主两翼”的发展战略。以“智能化产品、智能化制造、智能化管理、智能化服务”打造冶金装备的技术与研发平台、核心制造平台、设备备件服务交易平台、设备大数据平台，产品和技术服务于国内外所有高端客户和一千多条生产线；激光技术方面，服务于重大高端装备制造和新能源、半导体行业；表面技术方面，粉末材料、激光熔覆、热喷涂，服务于钢铁行业、航空航天、军工、核电、新能源、海洋工程等高端装备关键技术领域。

来源综合自：百度文库、南京安维士、化工智汇坊、机械学习专区及各企业官网