一種風(fēng)電齒輪箱非扭矩載荷動(dòng)態(tài)加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種風(fēng)電齒輪箱非扭矩載荷動(dòng)態(tài)加載
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]齒輪箱是雙饋風(fēng)電機(jī)組中連接葉輪和發(fā)電機(jī)的重要部件，為傳遞能量和承受風(fēng)載的核心部件。美國(guó)和歐洲相關(guān)研宄機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)資料表明:齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組故障率最高的部件之一，引起的故障停機(jī)時(shí)間最長(zhǎng)。齒輪箱過早失效嚴(yán)重制約著世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。齒輪箱過早失效使得無(wú)法滿足20年使用壽命要求，往往3-5年就需要維修甚至大修，6?8年就要進(jìn)行更換，相應(yīng)的維修費(fèi)用與經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)20?50萬(wàn)歐元(與風(fēng)機(jī)大小和風(fēng)場(chǎng)位置相關(guān))，約占風(fēng)電機(jī)組總成本的38%。我國(guó)風(fēng)電齒輪箱的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，大都是對(duì)國(guó)外產(chǎn)品的簡(jiǎn)單仿制，沒有考慮國(guó)內(nèi)風(fēng)況和氣候的特殊性，缺乏基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，齒輪箱往往運(yùn)行不足3年而停機(jī)大修，高昂的維護(hù)費(fèi)用和停機(jī)損失給風(fēng)電企業(yè)的生存發(fā)展帶來巨大挑戰(zhàn)，也給我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展帶來強(qiáng)大沖擊。
[0003]風(fēng)載作用下葉輪除產(chǎn)生扭矩載荷外，還將產(chǎn)生其余五自由度的非扭矩載荷并傳遞給齒輪箱，給齒輪箱的關(guān)鍵部件帶來附加位移和動(dòng)載響應(yīng)。目前關(guān)鍵部件真實(shí)載荷難以準(zhǔn)確估算，這也是齒輪箱設(shè)計(jì)盡管滿足或超過現(xiàn)有國(guó)際風(fēng)電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)IEC61400、IS0280，但其故障率仍然居高不下的重要原因。因此，模擬齒輪箱在復(fù)雜風(fēng)載下的真實(shí)力學(xué)狀態(tài)，通過實(shí)驗(yàn)來獲得關(guān)鍵部件實(shí)際載荷分布情況，對(duì)于保證齒輪箱長(zhǎng)壽命、高可靠性具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種能夠模擬齒輪箱在復(fù)雜風(fēng)載下的真實(shí)力學(xué)狀態(tài)的風(fēng)電齒輪箱非扭矩載荷動(dòng)態(tài)加載裝置，其對(duì)于保證齒輪箱長(zhǎng)壽命、高可靠性具有重要意義。
[0005]本實(shí)用新型解決上述問題采用的技術(shù)方案是:一種風(fēng)電齒輪箱非扭矩載荷動(dòng)態(tài)加載裝置，包括主軸和加載盤，所述的加載盤固定安裝在主軸上，加載盤和轉(zhuǎn)軸同軸，加載盤的端面上設(shè)有三個(gè)軸向液壓油缸，所述的加載盤的側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)徑向液壓油缸，兩個(gè)徑向液壓油缸的相位差為90°。
[0006]上述的風(fēng)電齒輪箱非扭矩載荷動(dòng)態(tài)加載裝置中，所述的加載盤端面上的三個(gè)軸向液壓油缸沿圓周均勻分布。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0008]本實(shí)用新型使用時(shí)，主軸的兩端分布與驅(qū)動(dòng)裝置和軸承箱的輸入軸連接，軸承箱的輸出軸與發(fā)電機(jī)連接；通過三個(gè)軸向液壓油缸和兩個(gè)徑向液壓油缸施加給加載盤的五自由度非扭矩載荷，并將載荷傳遞給齒輪箱，齒輪箱關(guān)鍵部件位置預(yù)留傳感器安裝位置，用以實(shí)現(xiàn)風(fēng)載作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)測(cè)量；本實(shí)用新型為模擬真實(shí)風(fēng)載驅(qū)動(dòng)的風(fēng)電齒輪箱力學(xué)環(huán)境提供了技術(shù)支撐，有利于掌握典型風(fēng)載工況下齒輪箱關(guān)鍵部件真實(shí)載荷分布，有利于保證齒輪箱設(shè)計(jì)能夠滿足長(zhǎng)壽命、高可靠性的使用要求。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為本實(shí)用新型的真實(shí)風(fēng)載模擬系統(tǒng)流程圖。
[0011]圖3為本實(shí)用新型應(yīng)用于風(fēng)電齒輪箱實(shí)驗(yàn)臺(tái)時(shí)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0013]如圖1所示，本實(shí)用新型包括主軸I和加載盤2，所述的加載盤2固定安裝在主軸I上，加載盤2和主軸I同軸，加載盤2的端面上鉸接有三個(gè)軸向液壓油缸4，所述的三個(gè)軸向液壓油缸4在加載盤2的端面上沿圓周均勻分布。所述的加載盤2的側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)徑向液壓油缸3，兩個(gè)徑向液壓油缸3的相位差為90°。
[0014]以下為本實(shí)用新型用于搭建20kW風(fēng)電齒輪箱實(shí)驗(yàn)臺(tái)的過程。
[0015]如圖2、3所示，首先將主軸I的兩端分別連接驅(qū)動(dòng)裝置和齒輪箱的輸入軸，將齒輪箱的輸出軸連接發(fā)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)裝置為變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)，變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率小于40千瓦，調(diào)整范圍為10?30rpm。所述的齒輪箱為三級(jí)行星斜齒輪系，結(jié)構(gòu)形式與大功率風(fēng)電機(jī)組相同，傳動(dòng)比不小于80。發(fā)電機(jī)額定功率為20kW、額定轉(zhuǎn)速1500rpm ;模擬塔架高約lm，機(jī)組與水平面成5°傾角安裝固定在塔架上。關(guān)鍵零部件預(yù)留傳感器安裝位置，方便安裝應(yīng)力應(yīng)變、位移和加速度傳感器，能夠?qū)X輪、軸承等關(guān)鍵零部件的位移、應(yīng)變、振動(dòng)、噪聲等參數(shù)測(cè)試，為動(dòng)力學(xué)、故障診斷及疲勞運(yùn)行監(jiān)測(cè)與智能診斷研宄提供可信的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0016]然后實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組不同工況運(yùn)行載荷模擬，所用風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)速、切入風(fēng)速、切出風(fēng)速和極限風(fēng)速分別為9m/s、2m/s、23m/s、60m/s，模擬風(fēng)電機(jī)組在啟動(dòng)、低速、額定、安全、瞬時(shí)等狀態(tài)下的運(yùn)行狀態(tài)；模擬時(shí)，通過本實(shí)用新型的3個(gè)軸向液壓油缸4，實(shí)現(xiàn)軸向平面3自由度載荷Fx、My、Mz的施加；通過2個(gè)徑向液壓油缸3實(shí)現(xiàn)徑向平面內(nèi)2自由度載荷F y、匕的施加。液壓油缸通過力傳感器和伺服閥實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，軸向加載范圍3?10KN，徑向加載范圍I?4KN，頻率范圍0.3?2Hz。液壓泵站為載荷施加提供高壓油源，通過油缸力的輸出加載到加載盤上。
[0017]本實(shí)用新型為模擬真實(shí)風(fēng)載驅(qū)動(dòng)的風(fēng)電齒輪箱力學(xué)環(huán)境提供了技術(shù)支撐，有利于掌握典型風(fēng)載工況下齒輪箱關(guān)鍵部件真實(shí)載荷分布，有利于保證齒輪箱設(shè)計(jì)能夠滿足長(zhǎng)壽命、高可靠性的使用要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種風(fēng)電齒輪箱非扭矩載荷動(dòng)態(tài)加載裝置，其特征是:包括主軸和加載盤，所述的加載盤固定安裝在主軸上，加載盤和轉(zhuǎn)軸同軸，加載盤的端面上設(shè)有三個(gè)軸向液壓油缸，所述的加載盤的側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)徑向液壓油缸，兩個(gè)徑向液壓油缸的相位差為90°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電齒輪箱非扭矩載荷動(dòng)態(tài)加載裝置，其特征是:所述的加載盤端面上的三個(gè)軸向液壓油缸沿圓周均勻分布。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種風(fēng)電齒輪箱非扭矩載荷動(dòng)態(tài)加載裝置，其特征是：包括主軸和加載盤，所述的加載盤固定安裝在主軸上，加載盤和轉(zhuǎn)軸同軸，加載盤的端面上設(shè)有三個(gè)軸向液壓油缸，所述的加載盤的側(cè)面上設(shè)有兩個(gè)徑向液壓油缸，兩個(gè)徑向液壓油缸的相位差為90°。本實(shí)用新型為模擬真實(shí)風(fēng)載驅(qū)動(dòng)的風(fēng)電齒輪箱力學(xué)環(huán)境提供了技術(shù)支撐，有利于掌握典型風(fēng)載工況下齒輪箱關(guān)鍵部件真實(shí)載荷分布，有利于保證齒輪箱設(shè)計(jì)能夠滿足長(zhǎng)壽命、高可靠性的使用要求。
【IPC分類】G01M13-02
【公開號(hào)】CN204535991
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520270430
【發(fā)明人】沈意平, 程美, 李學(xué)軍, 蔣勉, 賓光富, 伍濟(jì)鋼, 王廣斌
【申請(qǐng)人】湖南科技大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月29日