基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺的制作方法
【專利摘要】一種基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，驅(qū)動電機安裝在基座臺架一端，齒輪箱傳動裝置包括二級行星減速齒輪箱、二級行星增速齒輪箱、單級平行軸齒輪箱，二級行星減速齒輪箱的高速軸與驅(qū)動電機的輸出軸傳動連接，二級行星減速齒輪箱的低速軸與二級行星增速齒輪箱的低速軸通過膜片式聯(lián)軸器連接，行星齒輪箱的高速軸通過聯(lián)軸器與單級平行軸齒輪箱的低速軸連接，扭矩轉(zhuǎn)速儀的一端通過聯(lián)軸器與單級平行軸齒輪箱的高速軸連接，扭矩轉(zhuǎn)速儀的另一端與負載模擬電機的轉(zhuǎn)動軸連接；工況模擬加載模塊包括軸向液壓缸支承、軸向液壓加載缸、徑向液壓缸支承、徑向液壓加載缸和偏心塊激振器。本發(fā)明有效模擬風(fēng)電齒輪箱工況、故障信息數(shù)據(jù)可靠。
【專利說明】基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，尤其是一種基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電齒輪箱是位于風(fēng)葉輪和發(fā)電機之間用于傳遞機械能的傳動裝置，它將分葉輪輸入的低轉(zhuǎn)速機械能轉(zhuǎn)化為用于發(fā)電機發(fā)電的高轉(zhuǎn)速機械能，由于風(fēng)電機組一般安裝在海島、海面、荒漠等風(fēng)力資源豐富的野外，且距離地面或者海面幾十米甚至上百米，因此其維護工作不便且維修費用高昂，且風(fēng)電齒輪箱與一般工業(yè)齒輪箱相比，其受到不規(guī)則、強陣風(fēng)的作用，承受的動態(tài)載荷很高，因此對其運行過程中進行的實時狀態(tài)監(jiān)測和機械故障診斷可以有效在故障出現(xiàn)的早期及時發(fā)現(xiàn)，并采取相應(yīng)措施，避免造成齒輪箱進一步的損壞而導(dǎo)致更嚴重的損失。
[0003]傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)機械故障診斷試驗裝置往往只注重對機械設(shè)備故障源的模擬，如對齒輪箱某一齒輪進行齒破壞或者對軸承滾動體滾道切割，采取上述方式模擬的故障信號信噪比較高，只需通過較為簡單的信號處理方法如快速傅里葉變換即可進行故障診斷的判定，但風(fēng)電齒輪箱長期運行在沖擊變載荷的工況下，且受到不規(guī)則、強陣風(fēng)的作用，一些與齒輪箱故障無關(guān)的擾動信號也被作為有效信號采集，導(dǎo)致了故障信號的信噪比很低，無法用常規(guī)的故障診斷方法對其進行分析，而理論上提出了新方法往往又無法通過一個真實有效的模擬環(huán)境來進行驗證，因此需要一種真實工況模擬的試驗臺來模擬風(fēng)電齒輪箱實際運行的工況，即在一個較為真實的風(fēng)電齒輪箱運行工況平臺上進行風(fēng)電齒輪箱故障診斷方法的研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)機械故障診斷試驗方式的無法有效模擬風(fēng)電齒輪箱工況、故障信息數(shù)據(jù)可靠性較差的不足，本發(fā)明提供一種有效模擬風(fēng)電齒輪箱工況、故障信息數(shù)據(jù)可靠的基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，包括基座臺架、驅(qū)動電機、齒輪箱傳動裝置、工況模擬加載模塊、扭矩轉(zhuǎn)速儀和負載模擬電機，所述驅(qū)動電機安裝在基座臺架一端，所述齒輪箱傳動裝置包括二級行星減速齒輪箱、二級行星增速齒輪箱、單級平行軸齒輪箱，所述二級行星減速齒輪箱的高速軸與所述驅(qū)動電機的輸出軸傳動連接，所述二級行星減速齒輪箱的低速軸與所述二級行星增速齒輪箱的低速軸通過膜片式聯(lián)軸器連接，所述行星齒輪箱的高速軸通過聯(lián)軸器與所述單級平行軸齒輪箱的低速軸連接，所述扭矩轉(zhuǎn)速儀的一端通過聯(lián)軸器與所述單級平行軸齒輪箱的高速軸連接，所述扭矩轉(zhuǎn)速儀的另一端通過聯(lián)軸器與所述負載模擬電機的轉(zhuǎn)動軸連接；
[0007]所述工況模擬加載模塊包括軸向液壓缸支承、軸向液壓加載缸、徑向液壓缸支承、徑向液壓加載缸、偏心塊激振器，所述軸向液壓缸支承安裝在所述基座臺架上，所述軸向液壓加載缸一端鉸接在所述軸向液壓缸支承上，另一端通過一個L型加載塊鉸接在所述單級平行軸齒輪箱的一側(cè)吊裝耳環(huán)上，所述徑向液壓缸支承安裝在所述基座臺架上，所述徑向液壓加載缸一端鉸接在所述徑向液壓缸支承上，另一端鉸接在所述單級平行軸齒輪箱的另一側(cè)吊裝耳環(huán)上，所述偏心塊激振器的底座固定在所述臺架上，所述偏心塊激振器一側(cè)與所述二級行星增速齒輪箱的底座通過螺栓連接，另一側(cè)與所述單級平行軸齒輪箱的底座通過螺栓連接。
[0008]進一步，所述故障診斷試驗臺還包括慣量模擬裝置，所述慣量模擬裝置包括離合器、T型支架、飛輪軸、飛輪和飛輪軸支承，所述T型支架安裝在所述基座臺架上，所述離合器安裝在所述T型支架上，所述離合器輸入端與所述驅(qū)動電機的輸出軸連接，所述飛輪軸支承安裝在所述基座臺架上，所述飛輪主軸安裝在所述飛輪軸支承的軸承上，所述離合器輸出端與飛輪主軸的一端連接，所述飛輪同軸心安裝在所述飛輪主軸上，所述二級行星減速齒輪箱的高速軸與所述飛輪主軸的另一端通過聯(lián)軸器連接。
[0009]更進一步，所述慣量模擬裝置還包括磁粉制動器、電磁吸合器、方形磁鋼，所述磁粉制動器安裝在所述基座臺架上，所述磁粉制動器輸出軸安裝有第一同步帶輪，所述飛輪主軸上安裝有第二同步帶輪，所述第一同步帶輪通過同步帶與第二同步帶輪聯(lián)動，所述方向磁鋼固定在所述飛輪側(cè)面外緣，所述電磁吸合器位于所述飛輪的一側(cè)，通過支架安裝在基座臺架上，所述電磁吸合器的安裝高度與于所述飛輪的旋轉(zhuǎn)中心軸高度一致。
[0010]再進一步，所述偏心塊激振器振動主體可沿其水平轉(zhuǎn)軸傾斜并與豎直方向呈一傾角，傾角范圍為0°?45°。
[0011]優(yōu)選的，所述基座臺架上加工有兩條填充有吸振材料的凹形隔振槽，第一凹形隔振槽位于所述二級行星減速齒輪箱與所述二級行星增速齒輪箱之間，第二凹形隔振槽位于所述單級平行軸齒輪箱與所述扭矩轉(zhuǎn)速儀之間。
[0012]優(yōu)選的，所述試驗臺還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括加速度傳感器、鉬熱電阻、位移傳感器、光電編碼器、數(shù)據(jù)采集卡、工控機，所述加速度傳感器的數(shù)量為三個，第一加速度傳感器安裝于所述二級行星增速齒輪箱殼體頂部，第二加速度傳感器安裝于所述單級平行軸齒輪箱的殼體頂部，第三加速度傳感器安裝于所述飛輪軸支承頂部，所述光電編碼器安裝于所述扭矩轉(zhuǎn)速儀內(nèi)部，所述鉬熱電阻數(shù)量為兩個，第一鉬熱電阻安裝于所述二級行星增速齒輪箱的油槽中，第二鉬熱電阻安裝于所述單級平行軸齒輪箱的油槽中，所述位移傳感器為激光位移傳感器，數(shù)量為兩個，安裝于所述單級平行軸齒輪箱輸出軸的同一豎直平面內(nèi)，第一位移傳感器安裝于所述單級平行軸齒輪箱輸出軸的豎直端，第二位移傳感器安裝于所述單級平行軸齒輪箱輸出軸的水平端，所述加速度傳感器、熱電阻、位移傳感器與所述數(shù)據(jù)采集卡連接，所述數(shù)據(jù)采集卡與所述工控機連接。
[0013]所述試驗臺還包括電氣控制系統(tǒng)，所述電氣控制系統(tǒng)包括包括三相電源整流模塊、直流母線、第一變頻控制器、第二變頻控制器，所述三相電源整流模塊與所述直流母線連接，所述直流母線與所述第一變頻控制器、第二變頻控制器連接，所述第一變頻控制器與所述驅(qū)動電機連接，所述第二變頻控制器與所述負載模擬電機連接，所述第一變頻控制器與第二變頻控制器的通信端口通過工業(yè)現(xiàn)場總線與所述工控機連接。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為:采用二級行星增速齒輪箱和單級平行軸齒輪箱級聯(lián)結(jié)構(gòu)模擬風(fēng)電齒輪箱結(jié)構(gòu)，通過磁粉制動器實現(xiàn)對傳動鏈旋轉(zhuǎn)圓周的切向沖擊，通過電磁吸合器對方形磁鋼的吸合作用實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)軸的徑向沖擊，采用液壓裝置完成對齒輪箱的軸、徑向加載，利用偏心塊激振器實現(xiàn)對齒輪箱底座的振蕩激振，提供一個模擬風(fēng)電齒輪箱真實運行的平臺，研究在模擬真實工況條件下采集到風(fēng)電齒輪箱各種信號特別是振動信號所表現(xiàn)出的機械狀態(tài)，通過電封閉技術(shù)實現(xiàn)試驗過程的能量循環(huán)，保證試驗臺處于長期連續(xù)運行狀態(tài)。
[0015]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:(I)通過工況模擬加載模塊可仿真模擬風(fēng)電齒輪箱處于的變載荷、強陣風(fēng)的真實運行工況；(2)采用多類型傳感器對傳動裝置進行故障信號的提取，為故障診斷的信息融合機制提供了一個試驗驗證的平臺；(3)采用電封閉結(jié)構(gòu)進行循環(huán)試驗，只需要從外部電網(wǎng)補充系統(tǒng)損失的能量，避免了發(fā)電機發(fā)電對電網(wǎng)的干擾，能源利用率高，結(jié)構(gòu)簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是風(fēng)電齒輪箱工況模擬試驗臺的等軸測視圖。
[0017]圖2是風(fēng)電齒輪箱工況模擬試驗臺的上視圖。
[0018]圖3是慣量模擬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是工況模擬加載模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。
[0021]圖6是電氣控制系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0023]參照圖1?圖5，一種基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，包括基座臺架1、驅(qū)動電機2、慣量模擬裝置3、齒輪箱傳動裝置4、工況模擬加載模塊5、扭矩轉(zhuǎn)速儀6、負載模擬電機7、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8、電氣控制系統(tǒng)9，所述驅(qū)動電機2為三相變頻調(diào)速電機，選用安徽皖南電機公司生產(chǎn)的YVF2-112M-4電機，額定功率4kW，額定轉(zhuǎn)矩26.5N.m，額定轉(zhuǎn)速1500rpm，變頻范圍為5?100Hz，所述驅(qū)動電機2作為試驗臺主傳動鏈的驅(qū)動源，安裝在基座臺架I 一端，電機工作在正向電動狀態(tài)，
[0024]所述慣量模擬裝置3包括離合器3-1、Τ型支架3-2、飛輪軸3_3、飛輪3_4、飛輪軸支承3-5、磁粉制動器3-6、電磁吸合器3-7以及方形磁鋼3-8，所述T型支架3_2安裝在所述基座臺架I上，所述離合器3-1選用電磁離合器，采用24V直流供電，供電功率為20W，靜摩擦轉(zhuǎn)矩25Ν.m，動摩擦轉(zhuǎn)矩20N.m，所述離合器3-1通過3個位于同一圓周120°等角度間隔的螺紋孔安裝在所述T型支架3-2上，所述離合器3-1輸入端與所述驅(qū)動電機2的輸出軸通過平鍵連接，所述飛輪軸支承3-5安裝在所述基座臺架I上，所述飛輪主軸3-3安裝在所述飛輪軸支承3-5的軸承上，所述離合器3-1輸出端與飛輪主軸3-3的一端通過梅花聯(lián)軸器連接，所述飛輪3-4通過平鍵同軸心安裝在所述飛輪主軸3-3上，所述磁粉制動器
3-6安裝在所述基座臺架I上，所述磁粉制動器3-6輸出軸安裝有第一同步帶輪，所述飛輪主軸上安裝有第二同步帶輪，所述第一同步帶輪通過同步帶與第二同步帶輪聯(lián)動，所述方向磁鋼3-8通過粘合劑固定在所述飛輪3-4側(cè)面外緣，所述電磁吸合器3-7位于所述飛輪的一側(cè)，通過支架安裝在基座臺架I上，所述電磁吸合器3-7的安裝高度與于所述飛輪3-4旋轉(zhuǎn)中心軸的高度一致。
[0025]所述齒輪箱傳動裝置4包括二級行星減速齒輪箱4-1、二級行星增速齒輪箱4-2、單級平行軸齒輪箱4-3，所述二級行星減速齒輪箱4-1選用南京高速齒輪箱公司生產(chǎn)的NGW行星齒輪減速箱，傳動比代號為12、機座號為4，公稱傳動比為40，許用功率8.4kW，所述二級行星減速齒輪箱4-1的高速軸與所述飛輪主軸3-3的另一端通過膜片式聯(lián)軸器連接，所述二級行星增速齒輪箱4-2的選用型號與所述二級行星減速齒輪箱4-1 一致，上述兩個行星齒輪箱采用背靠背的傳動試驗形式，即所述二級行星減速齒輪箱4-1的低速軸與所述二級行星增速齒輪箱4-2的低速軸通過膜片式聯(lián)軸器連接，所述單級平行軸齒輪箱4-3選用江蘇國茂集團生產(chǎn)的ZDY型圓柱齒輪減速機，規(guī)格代號為80，公稱傳動比為2，許用功率為21kW，所述二級行星增速齒輪箱4-2的高速軸通過膜片式聯(lián)軸器與所述單級平行軸齒輪箱4-3的低速軸連接，所述扭矩轉(zhuǎn)速儀6選用北京三晶公司生產(chǎn)的JN338A型直連式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，傳感器量程為ION.m,傳感器信號輸出為方波信號，幅值為5V,零轉(zhuǎn)矩頻率輸出為ΙΟΚΗζ，正向轉(zhuǎn)矩滿量程頻率輸出為15KHz，所述扭矩轉(zhuǎn)速儀6的一端通過梅花聯(lián)軸器與所述單級平行軸齒輪箱4-3的高速軸連接，所述扭矩轉(zhuǎn)速儀6的另一端通過梅花聯(lián)軸器與所述負載模擬電機7的轉(zhuǎn)動軸連接，所述負載模擬電機7選用型號與所述驅(qū)動電機2型號一致，所述負載模擬電機7安裝在所述基準臺架I的另一端，工作在反饋制動發(fā)電狀態(tài)，所述基座臺架I上加工有兩條凹形隔振槽，第一凹形隔振槽1-1位于所述二級行星減速齒輪箱
4-1與所述二級行星增速齒輪箱4-2之間，第一凹形隔振槽1-1與所述二級行星增速齒輪箱4-2安裝邊緣的間隔距離為10cm，第二凹形隔振槽1-2位于所述單級平行軸齒輪箱4_3與所述扭矩轉(zhuǎn)速儀6之間，第二凹形隔振槽1-2與所述單級平行軸齒輪箱4-3安裝邊緣的間隔距離為10cm，所述凹形隔振槽的剖面為一 10cm*5cm的矩形，槽內(nèi)均填充有吸振阻尼材料，兩條凹形隔振槽將所述二級行星增速齒輪箱4-2與所述單級平行軸齒輪箱4-3隔離，使其在模擬真實工況運行時產(chǎn)生的特定振動不會影響到其他安裝在基準臺架I上的器件，進而保證試驗臺的穩(wěn)定運行。
[0026]所述工況模擬加載模塊5包括軸向液壓缸支承5-1、軸向液壓加載缸5-2、徑向液壓缸支承5-3、徑向液壓加載缸5-4、偏心塊激振器5-5，所述軸向液壓缸支承5-1安裝在所述基座臺架I上，所述軸向液壓加載缸5-2為博世力樂士生產(chǎn)⑶LI型單活塞桿液壓缸，活塞行程為30mm，頭部和尾部均采用圓形法蘭，用于鉸接安裝，所述軸向液壓加載缸5-2 —端鉸接在所述軸向液壓缸支承5-1上，另一端通過一個L型加載塊5-6鉸接在所述單級平行軸齒輪箱4-3的一側(cè)吊裝耳環(huán)上，所述徑向液壓缸支承5-3安裝在所述基座臺架I上，所述徑向液壓加載缸5-4選取型號與軸向液壓加載缸5-2 —致,所述徑向液壓加載缸5-4 —端鉸接在所述徑向液壓缸支承5-3上，另一端鉸接在所述單級平行軸齒輪箱4-3的另一側(cè)吊裝耳環(huán)上，通過控制加載液壓缸的活塞行程來對齒輪箱的軸、徑向施加靜態(tài)載荷，所述偏心塊激振器5-5的底座固定在所述基座臺架I上，所述偏心塊激振器5-5 —側(cè)與所述二級行星增速齒輪箱4-2的底座通過螺栓連接，另一側(cè)與所述單級平行軸齒輪箱4-3的底座通過螺栓連接，所述偏心塊激振器5-5的振動主體可沿其水平轉(zhuǎn)軸傾斜并與豎直方向呈一傾角，傾角的調(diào)整范圍為0°?45°。
[0027]所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8包括加速度傳感器8-1、鉬熱電阻8-2、位移傳感器8_3、光電編碼器8-4、數(shù)據(jù)采集卡8-5、工控機8-6，所述加速度傳感器8-1為，數(shù)量為三個，選用美國Dytran公司生產(chǎn)的3023AH，靈敏度為10mV/g，頻響特性為1.5到5000Hz，量程為50g，第一加速度傳感器8-1-1通過螺紋安裝于所述二級行星增速齒輪箱4-2殼體頂部，第二加速度傳感器8-1-2通過螺紋安裝于所述單級平行軸齒輪箱4-3的殼體頂部，第三加速度傳感器8-1-3通過螺紋安裝于所述飛輪軸支承3-5頂部，所述光電編碼器8-4安裝于所述扭矩轉(zhuǎn)速儀6的內(nèi)部，所述鉬熱電阻8-2選用PtlOO鉬電阻，數(shù)量為兩個，第一鉬熱電阻8-2-1安裝于所述二級行星增速齒輪箱4-2的油槽中，第二鉬熱電阻8-2-2安裝于所述單級平行軸齒輪箱4-3的油槽中，所述位移傳感器8-3為激光位移傳感器，選用型號為日本基恩士公司生產(chǎn)的LK-G30，測量范圍在30mm±5mm，重復(fù)精度為0.05 y m，傳感器數(shù)量為兩個，安裝于所述單級平行軸齒輪箱4-3輸出軸的同一豎直平面內(nèi)，第一位移傳感器8-3-1安裝于所述單級平行軸齒輪箱輸出軸的豎直端4-3，用以測量齒輪箱輸出軸在豎直方向的位移跳動，第二位移傳感器8-3-2安裝于所述單級平行軸齒輪箱4-3輸出軸的水平端，用以測量齒輪箱4-3輸出軸在水平方向的位移跳動，所述數(shù)據(jù)采集卡8-5包括采集卡機箱8-5-1、電阻測量采集卡8-5-2、位移測量采集卡8-5-3、振動測量采集卡8-5-4、數(shù)字IO采集卡8_5_5，均采用美國NI公司產(chǎn)品，所述采集卡機箱8-5-1采用NI CDAQ9184四槽機箱，所述采集卡機箱8_5_1通過USB總線與所述工控機8-6連接，所述電阻測量采集卡8-5-2采用NI9219采集卡，插在所述采集卡機箱8-5-1的第一插槽，所述第一鉬熱電阻8-2-2、第二鉬熱電阻8-2-2分別連接到電阻測量采集卡8-5-2的第一、第二輸入通道，所述位移測量采集卡8-5-3采用NI9207采集卡，插在所述所述采集卡機箱8-5-1第四插槽，所述位移傳感器8-3分別連接所述所述位移測量采集卡8-5-3的第一、第二輸入通道，所述振動測量采集卡8-5-4采用NI9234采集卡，插在所述采集卡機箱第三插槽，所述加速度傳感器8-1分別與所述振動測量采集卡8-5-4的第一、第二、第三輸入通道，所述數(shù)字IO采集卡8-5-5選用NI9403，插在所述所述采集卡機箱8-5-1第四插槽，所述光電編碼器8-4分別連接所述數(shù)字IO采集卡8-5-5的第一、第二輸入通道。
[0028]所述電氣控制系統(tǒng)9包括包括三相電源整流模塊9-1、直流母線9-2、第一變頻控制器9-3、第二變頻控制器9-4，所述三相電源整流模塊9-1與所述直流母線9-2連接，所述直流母線9-2與所述第一變頻控制器9-3、第二變頻控制器9-4連接，所述第一變頻控制器9-3與所述驅(qū)動電機2連接，所述第二變頻控制器9-4與所述負載模擬電機7連接，所述第一變頻控制器與第二變頻控制器的通信端口通過工業(yè)現(xiàn)場總線Profibus與所述工控機8-6連接。
[0029]本實施例中，所示試驗臺采用電封閉結(jié)構(gòu)，所述三相電源整流模塊9-1將工業(yè)三相電整流成直流電，能量以直流電的形式存儲在直流母線9-2中，第一變頻控制器9-3通過內(nèi)部的逆變單元將直流電逆變至驅(qū)動電機2所需的三相交流電，變頻控制驅(qū)動電機2工作在正向電動狀態(tài)，所述驅(qū)動電機2將旋轉(zhuǎn)的機械能逐次通過慣量模擬裝置3、齒輪箱傳動裝置4、扭矩轉(zhuǎn)速儀6傳遞到負載模擬電機7，第二變頻控制器9-4控制負載模擬電機7工作在反饋發(fā)電制動狀態(tài)，并將其產(chǎn)生的交流電通過內(nèi)部的整流單元整流成直流電反饋到直流母線9-2中，由于機械傳動效率較高，因此試驗臺只需通過三相電源整流模塊9-1從工業(yè)三相電中獲取少量電能來補償系統(tǒng)運行損耗的能量即可滿足試驗臺的連續(xù)運行。
[0030]作為風(fēng)電齒輪箱真實運行工況的一種模擬，所述驅(qū)動電機2通過離合器3-1自身的吸合帶動飛輪3-4旋轉(zhuǎn)，所述二級行星減速齒輪箱4-1將電機轉(zhuǎn)速降低50倍，用以模擬在風(fēng)力持續(xù)的作用下風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)運動，當離合器3-1斷開時，驅(qū)動電機2無法繼續(xù)提供驅(qū)動里，而飛輪3-4由于慣性將保持繼續(xù)轉(zhuǎn)動并逐步減速，該過程用以模擬由于風(fēng)力逐步減小無法繼續(xù)驅(qū)動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動的過程，磁粉制動器3-6通過對飛輪主軸3-3的制動來模擬緊急狀況下風(fēng)輪的緊急剎車情況，電磁吸合器7通過對方形磁鋼3-8的吸合來模擬風(fēng)輪受到側(cè)向風(fēng)時的沖擊情況。
[0031]工況模擬加載模塊5用以模擬對風(fēng)力發(fā)電齒輪箱在運行過程中的實時工況，軸向液壓加載缸5-2和徑向液壓加載缸5-4完成對高速旋轉(zhuǎn)部件的靜態(tài)加載，偏心塊激振器5-5模擬風(fēng)電齒輪箱處于高空受到不定向陣風(fēng)的沖擊振動，當偏心塊激振器5-5振動主體呈豎直狀態(tài)時，模擬風(fēng)電齒輪箱受到水平方向的沖擊振動，當偏心塊激振器5-5振動主體呈一定角度傾斜時，表示模擬風(fēng)電齒輪箱同時在水平和豎直兩個方向受到?jīng)_擊振動，第一、第二隔振槽將工況模擬加載模塊5作用的區(qū)域僅限制在二級行星增速齒輪箱4-2和單級平行軸齒輪箱4-3之間，而不影響到其他器件的平穩(wěn)運行。
【權(quán)利要求】
1.一種基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，其特征在于:包括基座臺架、驅(qū)動電機、齒輪箱傳動裝置、工況模擬加載模塊、扭矩轉(zhuǎn)速儀和負載模擬電機，所述驅(qū)動電機安裝在基座臺架一端，所述齒輪箱傳動裝置包括二級行星減速齒輪箱、二級行星增速齒輪箱、單級平行軸齒輪箱，所述二級行星減速齒輪箱的高速軸與所述驅(qū)動電機的輸出軸傳動連接，所述二級行星減速齒輪箱的低速軸與所述二級行星增速齒輪箱的低速軸通過膜片式聯(lián)軸器連接，所述行星齒輪箱的高速軸通過聯(lián)軸器與所述單級平行軸齒輪箱的低速軸連接，所述扭矩轉(zhuǎn)速儀的一端通過聯(lián)軸器與所述單級平行軸齒輪箱的高速軸連接，所述扭矩轉(zhuǎn)速儀的另一端通過聯(lián)軸器與所述負載模擬電機的轉(zhuǎn)動軸連接； 所述工況模擬加載模塊包括軸向液壓缸支承、軸向液壓加載缸、徑向液壓缸支承、徑向液壓加載缸和偏心塊激振器，所述軸向液壓缸支承安裝在所述基座臺架上，所述軸向液壓加載缸一端鉸接在所述軸向液壓缸支承上，另一端通過一個L型加載塊鉸接在所述單級平行軸齒輪箱的一側(cè)吊裝耳環(huán)上，所述徑向液壓缸支承安裝在所述基座臺架上，所述徑向液壓加載缸一端鉸接在所述徑向液壓缸支承上，另一端鉸接在所述單級平行軸齒輪箱的另一側(cè)吊裝耳環(huán)上，所述偏心塊激振器的底座固定在所述臺架上，所述偏心塊激振器一側(cè)與所述二級行星增速齒輪箱的底座通過螺栓連接，另一側(cè)與所述單級平行軸齒輪箱的底座通過螺栓連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，其特征在于:所述故障診斷試驗臺還包括慣量模擬裝置，所述慣量模擬裝置包括離合器、T型支架、飛輪軸、飛輪和飛輪軸支承，所述T型支架安裝在所述基座臺架上，所述離合器安裝在所述T型支架上，所述離合器輸入端與所述驅(qū)動電機的輸出軸連接，所述飛輪軸支承安裝在所述基座臺架上，所述飛輪主軸安裝在所述飛輪軸支承的軸承上，所述離合器輸出端與飛輪主軸的一端連接，所述飛輪同軸心安裝在所述飛輪主軸上，所述二級行星減速齒輪箱的高速軸與所述飛輪主軸的另一端通過聯(lián)軸器連接。
3.如權(quán)利要求2所述的基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，其特征在于:所述慣量模擬裝置還包括磁粉制 動器、電磁吸合器和方形磁鋼，所述磁粉制動器安裝在所述基座臺架上，所述磁粉制動器輸出軸安裝有第一同步帶輪，所述飛輪主軸上安裝有第二同步帶輪，所述第一同步帶輪通過同步帶與第二同步帶輪聯(lián)動，所述方向磁鋼固定在所述飛輪側(cè)面外緣，所述電磁吸合器位于所述飛輪的一側(cè)，通過支架安裝在基座臺架上，所述電磁吸合器的安裝高度與于所述飛輪的旋轉(zhuǎn)中心軸高度一致。
4.如權(quán)利要求1~3之一所述的基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，其特征在于:所述偏心塊激振器振動主體沿其水平轉(zhuǎn)軸傾斜并與豎直方向呈一傾角，傾角范圍為O。~45。。
5.如權(quán)利要求1~3之一所述的基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，其特征在于:所述基座臺架上加工有兩條填充有吸振材料的凹形隔振槽，第一凹形隔振槽位于所述二級行星減速齒輪箱與所述二級行星增速齒輪箱之間，第二凹形隔振槽位于所述單級平行軸齒輪箱與所述扭矩轉(zhuǎn)速儀之間。
6.如權(quán)利要求1~3之一所述的基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，其特征在于:所述試驗臺還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括加速度傳感器、鉬熱電阻、位移傳感器、光電編碼器、數(shù)據(jù)采集卡和工控機，所述加速度傳感器的數(shù)量為三個，第一加速度傳感器安裝于所述二級行星增速齒輪箱殼體頂部，第二加速度傳感器安裝于所述單級平行軸齒輪箱的殼體頂部，第三加速度傳感器安裝于所述飛輪軸支承頂部，所述光電編碼器安裝于所述扭矩轉(zhuǎn)速儀內(nèi)部，所述鉬熱電阻數(shù)量為兩個，第一鉬熱電阻安裝于所述二級行星增速齒輪箱的油槽中，第二鉬熱電阻安裝于所述單級平行軸齒輪箱的油槽中，所述位移傳感器為激光位移傳感器，數(shù)量為兩個，安裝于所述單級平行軸齒輪箱輸出軸的同一豎直平面內(nèi)，第一位移傳感器安裝于所述單級平行軸齒輪箱輸出軸的豎直端，第二位移傳感器安裝于所述單級平行軸齒輪箱輸出軸的水平端，所述加速度傳感器、熱電阻、位移傳感器與所述數(shù)據(jù)采集卡連接，所述數(shù)據(jù)采集卡與所述工控機連接。
7. 如權(quán)利要求1~3之一所述的基于風(fēng)電齒輪箱工況模擬的故障診斷試驗臺，其特征在于:所述試驗臺還包括電氣控制系統(tǒng)，所述電氣控制系統(tǒng)包括包括三相電源整流模塊、直流母線、第一變頻控制器和第二變頻控制器，所述三相電源整流模塊與所述直流母線連接，所述直流母線與所述第一變頻控制器、第二變頻控制器連接，所述第一變頻控制器與所述驅(qū)動電機連接，所述第二變頻控制器與所述負載模擬電機連接，所述第一變頻控制器與第二變頻控制器的通信端口通過工業(yè)現(xiàn)場總線與所述工控機連接。
【文檔編號】G01M13/02GK103604601SQ201310500825
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】魏燕定, 傅雷, 林晨陽, 龔韻秋, 郭遠晶, 周曉軍 申請人:浙江大學(xué)