Вітродвигун з віндрозою

Изобретение относится к устройствам ориентации ветроколеса по направлению воздушного потока и может быть использовано в ветроэнергетике и других областях техники. Известны ветродвигатели, содержащие ветроколесо, закрепленное на поворотной головке, шарнирно установленной на верхнем оголовке башни и сочлененной с помощью червячной передачи с виндрозным механизмом установки ветроколеса на ветер (А.с. СССР №388130, кл. F03D7/02). Надежность и срок службы которых невелик в связи с тем, что такие ветродвигатели имеют значительные крутильные колебания головки в горизонтальной плоскости, вызванные неуравновешенными силами на ветроколесе, которые через червяк и червячное колесо передаются на оголовок башни. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому и выбранный в связи с этим в качестве прототипа является ветродвигатель (А.с. СССР №388130, кл. F03D7/02), который содержит ветроколесо, закрепленное на поворотной головке, шарнирно установленной на верхнем оголовке башни, сочлененной с помощью червячной передачи с виндрозным механизмом установки ветроколеса на ветер. Однако такой ветродвигатель также имеет значительные крутильные колебания в горизонтальной плоскости, вызванные неуравновешенными силами на ветроколесе, которые через червяк, и червячное колесо передаются на оголовок башни. А в случае, когда для гашения крутильных колебаний' головки червячное колесо подпружинено тормозной накладкой, что и предложено в прототипе, на башню передается только часть поворотного момента головки. Из опыта отработки в ГКБ "Южное" ветродвигателя с виндрозой выявлено, что при монтаже опорно-поворотного узла на оголовке башни зубчатое колесо с внутренним венцом (аналог червячного колеса 7 прототипа) теряет округлость. Это приводит к увеличению зазоров в соединении зубчатое колесо с внутренним венцом - шестерня в зоне больших осей эллипса, образованного деформацией венца. Поэтому крутильные колебания, головки, когда она находится в положении максимальных зазоров, усиливаются, что вызывает ударные нагрузки на трансмиссию, а в положении минимальных зазоров возможно заклинивание указанного зубчатого соединения. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования ветродвигателя с виндрозой, в котором равнопрочность трансмиссии узла ориентации головки по направлению ветра, возможность принудительного торможения и разворота головки обеспечивается уменьшением усилий, действующих на виндрозный вал и вал редуцирующей передачи, а также на компенсирующую муфту, соединяющую эти валы, размещением со стороны виндрозного вала на полумуфте компенсирующей муфты тормозного шкива со сферической рабочей поверхностью и использование в составе редуцирующей передачи мотор-редуктора и за счет этого повышается надежность при эксплуатации и увеличивается срок службы. Поставленная задача решается тем, что в ветродвигателе с виндрозой, содержащем ветроколесо, установленное на платформе головки, шарнирно закрепленной на оголовке башни и содержащей виндрозу, сочлененную редуцирующей передачей с оголовком башни, согласно изобретению виндрозный вал сочленен с валом редуцирующей передачи посредством компенсирующей муфты, причем полумуфта со стороны виндрозного вала смонтирована в сферическом подшипнике, а отверстия компенсации перекоса валов виндрозы и редуцирующей передачи выполнены в корпусе указанного подшипника и соответствующем кронштейне платформы головки; на полумуфте со стороны виндрозного вала размещен тормозной шкив со сферической рабочей поверхностью; в составе редуцирующей передачи использован мотор-редуктор. Для доказательства причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков и техническим результатом, заявитель приводит следующие сведения: выполнение отверстий компенсации перекоса валов виндрозы и редуцирующей передачи в корпусе подшипника и кронштейне платформы головки исключает возникновение монтажных напряжений, что снижает усилия, действующие на виндрозный вал и вал редуцирующей передачи при сборке, а использование сферического подшипника для установки полумуфты компенсирующей муфты на виндрозном валу уменьшает усилия, действующие на виндрозный вал и вал редуцирующей передачи при их эксплуатации. На фиг.1 изображен общий вид ветродвигателя с виндрозой; на фиг.2 - разрез А А на фиг.1. Предлагаемый ветродвигатель с виндрозой содержит ветроколесо 1 (фиг.1), установленное на платформе 2 головки, шарнирно закрепленной на оголовке 3 башни, виндрозу 4, сочлененную редуцирующей передачей 5 с оголовком 3 башни. Виндрозный вал 6 (фиг.2), смонтированный в сферическом подшипнике 7, сочленен с валом 8 редуцирующей передачи 5 посредством компенсирующей муфты 9. Полумуфта 10 м уфты 9 со стороны виндрозного вала б смонтирована в сферическом подшипнике 11,а отверстия 12 компенсации перекоса виндрозного вала 6 и вала 8 редуцирующей передачи 5 выполнены в корпусе 13 указанного подшипника 11 и соответствующем кронштейне 14 платформы 2 головки. На полумуфте 10 со стороны виндрозного вала 6 размещен тормозной шкив 15 со сферической рабочей поверхностью 16. В составе редуцирующей передачи 5 использован моторредуктор. Шестерня 17 (фиг.1), установленная на выходном валу 18 редуцирующей передачи 5, находится в зацеплении с зубчатым венцом 19 оголовка 3 башни. Компенсирующая муфта 9 (фиг.2) содержит упругий элемент 20. Сферический подшипник 7 установлен в посадочное место 21, размещенное в корпусе 22. Редуцирующая передача 5 установлена в посадочные места 23, размещенные в плите 24. Корпус 13 подшипника 11 установлен на кронштейне 14 платформы 2 головки при помощи болтов 25. a - угол перекоса осей виндрозного вала 6 и вала 8 редуцирующей передачи 5. Работа описанной конструкции происходит следующим образом. Обдувающий головку ветродвигателя поток воздуха приводит во вращение виндрозу 4 (фиг.1), вал 6 (фиг.2) которой установлен в сферическом подшипнике 7 и (через полумуфту 10) в сферическом подшипнике 11. Виндрозный вал 6 приводит во вращение вал 8 редуцирующей передачи 5 через компенсирующую м уфту 9, упругий элемент 20 которой компенсирует, изгибаясь, угловой перекос а осей виндрозного вала 6 и вала 8 редуцирующей передачи 5, возникшей вследствие неизбежных отклонений взаимного расположения посадочного места 21 подшипника 7 виндрозного вала 6 и посадочного места 23 корпуса редуцирующей передачи 5. Эти отклонения взаимного расположения возникли вследствие неизбежных производственных неточностей монтажа на платформе 2 головки корпуса 22 и плиты 24, в которых при их изготовлении были выполнены посадочные места 21 и 23 соответственно. Примененная конструкция позволила выполнить посадочные места 21 и 23 при параллельном изготовлении деталей 22 и 24 на серийных токарных и сверлильных станках, а не при механической обработке окончательно собранной платформы 2 головки, где расстояние между ними превышает два метра, вследствие чего отпала необходимость в применении уникального дорогостоящего оборудования станка типа "Обрабатывающий центр" больших размеров, например, модели ИР 1600. Сферический подшипник 11, установленный на полумуфте 10 со стороны виндрозного вала 6, воспринимает радиальные силы от вала 6 и, таким образом, разгружает от них компенсирующую муфту 9 и, через нее, входной вал 8 редуцирующей передачи 5. Воспринимаемые радиальные силы подшипник 11 через корпус 13 передает на кронштейн 14 платформы 2 головки. Угловой перекос а валов 6 и 8 компенсирован смещением корпуса 13 в пределах зазора между стенками отверстий 12 и болтами 25. Шестерня 17 (фиг.1). установленная на выходном валу 18 редуцирующей передачи 5 и находящаяся в зацеплении с зубчатым венцом 19 оголовка башни 3, вращается и тем самым поворачивает платформу 2 головки. Виндроза 4 вращается до тех пор, пока проекция вектора скорости набегающего воздушного потока на ось виндрозного вала 6 (фиг,2) не станет равной нулю. При таком положении виндрозы 4 (фиг.1) ось ветроколеса 1 параллельна в горизонтальной плоскости скорости ветра. Мотор-редуктор в составе редуцирующей передачи 5 позволяет выполнить принудительный поворот платформы 2 головки. В случае необходимости проведения регламентных работ с редуцирующей передачей 5 или виндрозой 4 тормозной шкив 15 (фиг.2) со сферической рабочей поверхностью 16, размещенный на полумуфте 10 стопорится колодками тормоза (на чертеже не показан). Сферическая рабочая поверхность 16 тормозного шкива 15 позволяет надежно стопорить виндрозу4 при наличии перекоса осей шкива 15 и колодок тормоза. Стопорение именно виндрозы 4, а не редуцирующей передачи 5, обеспечивает безопасность регламентных работ, возможность отсоединения редуцирующей передачи 5 от виндрозного вала 6. Использование предлагаемого устройства позволило: - повысить надежность и срок службы ветродвигателя за счет введения компенсирующей муфты со сферическим подшипником, позволившей снизить нагрузки на муфту соединения виндрозного вала и вала редуцирующей передачи и на вал редуцирующей передачи; - снизить себестоимость и длительность изготовления ветродвигателя за счет исключения механической обработки платформы головки ветродвигателя в сборе на нестандартном дорогостоящем оборудовании и введении вместо этого параллельной механической обработки посадочных мест под установку виндрозного вала, компенсирующей муфты и редуцирующей передачи в отдельных деталях с последующим их монтажом на платформе головки; повысить удобство и безопасность регламентных работ с ветродвигателем за счет надежного стопорения виндрозы; - гарантированно тормозить виндрозу даже при наличии переноса осей колодок тормоза и тормозного шкива за счет того, что рабочая поверхность тормозного шкива выполнена сферической. В результате разработки предлагаемого решения выпущены рабочие чертежи, вошедшие в комплект конструкторской документации для серийного изготовления ветродвигателей.