江苏锐尔立｜Belleville Spring 在风力发电机组预紧系统中的应用案例

行业背景：为什么风电设备离不开碟簧？

随着陆上与海上风电机组不断向 8–20MW 大型化发展，整机长期承受风载、振动、温度变化及频繁启停。对于变桨系统（Pitch System）而言，螺栓预紧力的长期稳定 已成为影响可靠性的关键因素。

传统刚性锁紧方式虽然能够提供初始夹紧力，但在长期运行过程中容易受到以下因素影响：

l 温度变化导致结构热膨胀与收缩

l 螺栓松弛与材料蠕变

l 风载冲击引起微振动松动

l 法兰连接面预紧力衰减

因此，越来越多的风电 OEM 在关键连接位置采用 Belleville Disc Springs（碟形弹簧） 作为弹性补偿元件，以持续维持稳定预载荷。

典型应用位置

风电机组中，碟簧主要应用于以下三类连接结构：

其中，变桨轴承（Pitch Bearing） 是碟簧应用最成熟、需求量最大的场景。

工程挑战：大型法兰为什么容易失去预紧力？

风机叶片每一次调整角度，都会向轮毂传递巨大的交变载荷。

如果采用普通垫圈，预紧力会随着时间不断下降；而碟簧能够通过自身弹性变形持续释放载荷，使夹紧力始终保持在设计窗口内。

典型失效模式包括：

1. 法兰连接面出现微小间隙

2. 螺栓应力集中导致疲劳裂纹

3. 轴承滚道受力不均，寿命下降

4. 极端情况下引发叶片定位误差

锐尔立碟簧的四大核心作用

补偿热膨胀差异

钢制轮毂、轴承及高强螺栓膨胀系数不同，碟簧吸收轴向尺寸变化，避免预紧力波动。

抵消螺栓松弛

高强度螺栓长期受载会发生应力松弛，碟簧持续输出弹性载荷，延长维护周期。

吸收振动冲击

风速变化带来的交变载荷由碟簧缓冲，可降低连接部位的冲击峰值。

保持轴承均匀受力

稳定的法兰夹紧力可避免局部偏载，提高变桨轴承运行寿命。

推荐装配方案

标准装配顺序（外向内）

锁紧螺母 → 碟簧组 → 平垫圈 → 法兰端板 → 变桨轴承

设计原则：

l 碟簧始终布置在可维护区域

l 保证导向间隙，避免偏载

l 多螺栓同步压缩，确保法兰受力均匀

l 工作压缩量建议控制在 75–85% 的有效弹性区间

材料选型建议

工程案例（示意）

设计注意事项

在风电项目中，碟簧并不是“普通垫圈”，而是预紧系统的重要功能件。

设计时建议重点关注：

l 预紧力应覆盖整个运行载荷窗口

l 避免碟簧完全压平产生永久变形

l 校核串联 / 并联组合后的总刚度

l 定期检测剩余压缩量，而非仅检测扭矩值

风力发电设备正朝着更大容量、更长寿命和更低维护成本的方向发展。对于关键法兰连接而言，稳定的预紧力比更高的锁紧扭矩更重要。

锐尔立弹性技术（Raleigh Spring）专注于 Belleville Disc Springs 的定制开发，可根据风电 OEM 的载荷、行程及寿命要求提供完整的碟簧设计、堆叠方案与批量制造支持，帮助提升整机可靠性并降低全生命周期维护成本。