風力發電機定子翻轉臺夾緊臂及支座結構故障分析及改進

陳慧玲 黃林

摘 要： 針對定子翻轉臺夾緊臂在夾緊過程中其端部不能正常進入鎖緊槽的現象，分析其問題產生的原因，并對夾緊臂結構進行了適當的改造，使之達到較好的使用要求。

關鍵詞：翻轉臺；夾緊臂；支座結構；改進

一、 結構原理

風力發電機定子翻轉臺是1.5MW/2.5MW風力發電機定子在工藝過程中對定子進行翻轉操作所需的專用設備。設備由三部分構成：翻轉平臺機械結構、液壓系統、電氣控制系統。

定子翻轉平臺的機械結構由傳動裝置、承載框架、夾緊機構、鎖緊機構、軸向定位機構、支撐架、移動工作平臺等幾部分構成，完成工件（帶假軸定子）的夾持、定位及翻轉等功能。其中，旋轉承載框架為系統主體承載結構，夾緊機構、鎖緊機構及軸向定位機構均安裝于旋轉承載框架上。旋轉承載框架用于夾持并鎖緊定子假軸，承受定子翻轉過程中工件的全部重量和轉動慣性力。

夾緊機構由夾緊液壓缸、夾緊臂及夾緊座組成。通過夾緊液壓缸控制夾緊臂將定子假軸抱住并預夾緊。夾緊臂張開時最大張開角為95°。

二、 故障現象

某公司風力發電機定子翻轉臺投入使用不到半年，便出現了一個異常現象：夾緊臂在夾緊過程中，壓力升至150MPa，夾緊臂端部不能正常進入鎖緊槽。

三、 故障分析

通過觀察，發現夾緊臂鉸鏈內外，磨出許多鐵粉，鉸鏈銷軸與支撐間也有磨出的鐵粉，這說明了鉸鏈存在磨損。分析鉸鏈結構，銷軸和孔之間沒有軸套，鉸鏈機構中的銷軸和套（孔）同軸度和平行度存在較大誤差，來回旋轉時造成磨損。磨損加劇時，軸與孔的間隙加大，影響了整個夾緊臂的水平度，使夾緊臂下沉。

綜上所述，可以得出二個結論：a. 夾緊臂與支撐間因無軸承形成軸與孔直接摩擦，磨損嚴重導致間隙增加。

b. 夾緊臂端部不能正常進入鎖緊槽，而且處于夾緊臂水平狀態時夾緊臂會往下沉，鉸鏈機構呈現“扭曲”，從而更加加劇了磨損，進一步破壞了軸孔精度。以上二點致使這一故障現象進入了一個惡性循環。

四、 結構改造

（一） 摩擦和磨損是機械運動中存在的普遍現象，軸承是支承軸的重要部件。滑動軸承具有工作平穩、噪聲小、耐沖擊能力和承載能力大等優點，而滾動軸承的摩擦阻力小、效率高、潤滑簡單、互換性好且啟動阻力小，根據該軸失效情況，確定使用滑動軸承磨損太大，導致工作部件不能正常工作，故將滑動軸承改為滾動軸承，在支座和銷軸間配合軸承（7314B）（如圖1），減少兩者之間的摩擦，防止磨損。

（二） 由于夾緊臂與銷軸之間有間隙，存在相對運動，也會造成一定的磨損，考慮在夾緊臂和銷軸之間打定位銷10（如圖1），使兩者之間沒有相對運動，防止摩擦造成磨損，也能保持一定的軸孔精度。

（三） 安裝新的鎖緊槽座，較之原座有個明顯的優點：導向角改小，改變了“夾緊臂端部爬坡困難”的局面。

（四） 在夾緊臂安裝座和鎖緊槽座與翻轉框架之間設計定位銷，以彌補座子錯位造成的偏差。

五、 改進后結構圖

六、 改進效果

安裝時注意將鎖緊槽座順應夾緊臂端部方向移位安裝，再打定位銷。通過試用，夾緊臂一次性進入鎖緊槽，工作一段時間后發現磨損現象減少，大大延長了正常工作時間和使用壽命，達到了很好的改進效果。

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作者簡介：陳慧玲，湖南省株洲市，湖南化工職業技術學院；

黃林，湖南省株洲市，中國中車株洲電機有限公司。