一種風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置，包括動(dòng)力源系統(tǒng)、協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)鏈系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、無(wú)線檢測(cè)裝置、疲勞與故障診斷系統(tǒng)，動(dòng)力源系統(tǒng)、傳動(dòng)鏈系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)依次連接，協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)安裝在主軸上，傳動(dòng)鏈系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)固定在基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相連，無(wú)線檢測(cè)裝置分別與傳動(dòng)鏈系統(tǒng)、疲勞與故障診斷系統(tǒng)相連，疲勞與故障診斷系統(tǒng)與載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相連。本發(fā)明能夠模擬不同工況下風(fēng)電機(jī)組的真實(shí)載荷，為風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況性能測(cè)試、疲勞壽命預(yù)估及故障機(jī)理研究提供前提條件。
【專利說(shuō)明】一種風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及風(fēng)電領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)包括輪轂、主軸、軸承、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等部件。風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈各部件承受著復(fù)雜的風(fēng)載荷，表現(xiàn)為彎扭耦合作用以及間隙接觸帶來(lái)的沖擊效應(yīng)；傳動(dòng)鏈布置在高聳的塔架頂部，外部載荷作用下具有前后、側(cè)向以及俯仰運(yùn)動(dòng)特征；風(fēng)電機(jī)組往往在風(fēng)沙、腐蝕、冰凍等苛刻環(huán)境下運(yùn)行，而且風(fēng)速風(fēng)向具有隨機(jī)不確定性。因此，風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈極易出現(xiàn)構(gòu)件裂紋、磨損、點(diǎn)蝕等結(jié)構(gòu)件失效故障，導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)性能劣化、傳動(dòng)效率降低，嚴(yán)重條件下甚至引起整個(gè)傳動(dòng)鏈癱瘓。我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)近年來(lái)發(fā)展十分迅速，然而在役的風(fēng)電機(jī)組故障不斷涌現(xiàn)，運(yùn)行效率低、壽命短、故障率高、可靠性差等問題日益突出，尤其是近年來(lái)安裝的3-5MW大容量風(fēng)電機(jī)組頻繁出現(xiàn)齒輪箱批量的現(xiàn)場(chǎng)更換事件，高昂的維護(hù)費(fèi)用和停機(jī)損失對(duì)企業(yè)的生存發(fā)展帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，也給我國(guó)風(fēng)電行業(yè)的健康發(fā)展帶來(lái)強(qiáng)大沖擊。
[0003]為了保證風(fēng)電機(jī)組在服役周期內(nèi)運(yùn)行可靠，美國(guó)、丹麥、英國(guó)和德國(guó)等國(guó)家的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)都建有國(guó)家級(jí)風(fēng)電機(jī)組測(cè)試平臺(tái)，如丹麥Vestas公司建成的風(fēng)電機(jī)組測(cè)試平臺(tái)可用于V164-8.0MW風(fēng)電機(jī)組測(cè)試。國(guó)外風(fēng)電制造企業(yè)在產(chǎn)品安裝前都會(huì)針對(duì)不同目的開展不同的試驗(yàn)測(cè)試，但是風(fēng)電機(jī)組測(cè)試平臺(tái)均為地面測(cè)試系統(tǒng)，很難準(zhǔn)確模擬風(fēng)電機(jī)組真實(shí)工況，尤其對(duì)于齒輪箱這類封閉部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)沒有實(shí)現(xiàn)微觀觀測(cè)，無(wú)法了解結(jié)構(gòu)件性能劣化的動(dòng)態(tài)過程，因此結(jié)構(gòu)件的疲勞破壞機(jī)理尚不明確。盡管我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，然而風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展主要是引進(jìn)國(guó)外的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和模式，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。上海電氣、東方電氣、國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力等建成的MW級(jí)風(fēng)電機(jī)組測(cè)試平臺(tái)僅供出廠性能測(cè)試，尚未開展傳動(dòng)鏈整機(jī)的疲勞壽命實(shí)驗(yàn)與評(píng)估及故障機(jī)理研究。因此，大型風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈測(cè)試系統(tǒng)已成為我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的技術(shù)瓶頸。
[0004]專利CN202599657提出一種實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)測(cè)試和傳動(dòng)鏈性能測(cè)試裝置，但沒有涉及到全工況載荷下傳動(dòng)鏈的動(dòng)態(tài)性能?，F(xiàn)有的一些加載實(shí)驗(yàn)裝置也沒有考慮到扭矩、軸向和徑向載荷的耦合作用及傳動(dòng)鏈基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)與載荷的關(guān)聯(lián)，無(wú)法掌握風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行的應(yīng)力應(yīng)變、振動(dòng)、噪聲的動(dòng)態(tài)歷程，傳動(dòng)鏈的疲勞損傷及故障機(jī)理尚不明確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠測(cè)試全工況載荷下傳動(dòng)鏈的動(dòng)態(tài)性能的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置。
[0006]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是:一種風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置，包括動(dòng)力源系統(tǒng)、協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)鏈系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、無(wú)線檢測(cè)裝置、疲勞與故障診斷系統(tǒng)，傳動(dòng)鏈系統(tǒng)包括主軸、軸承、行星齒輪增速箱，動(dòng)力源系統(tǒng)與主軸相連，主軸、行星齒輪增速箱、發(fā)電機(jī)依次連接，所述協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)安裝在主軸上，采集傳動(dòng)鏈承受的軸向和徑向載荷信號(hào)并送入載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述軸承、行星齒輪增速箱、發(fā)電機(jī)固定在基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相連，所述無(wú)線檢測(cè)裝置分別與傳動(dòng)鏈系統(tǒng)、疲勞與故障診斷系統(tǒng)相連，疲勞與故障診斷系統(tǒng)與載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相連。
[0007]上述風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置中，所述動(dòng)力源系統(tǒng)包括變頻器1、原動(dòng)機(jī)和減速箱，變頻器1、原動(dòng)機(jī)和減速箱依次連接，減速箱與傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的主軸連接。
[0008]上述風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置中，所述協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)包括加載盤、液壓加載機(jī)構(gòu)I和加載控制器，所述加載盤安裝在主軸上，加載盤兩端面和側(cè)面均開有螺紋連接孔，液壓加載機(jī)構(gòu)I布置在加載盤兩端面及側(cè)面，加載控制器與液壓加載機(jī)構(gòu)I相連。
[0009]上述風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置中，所述傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的軸承包括滾子軸承I和滾子軸承II，滾子軸承I采用雙排調(diào)心球面滾子軸承，滾子軸承II采用短圓柱滾子軸承，所述行星齒輪增速箱采用多級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。
[0010]上述風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置中，所述基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主基礎(chǔ)板、液壓加載機(jī)構(gòu)II及液壓控制器，所述軸承、行星齒輪增速箱、發(fā)電機(jī)均固定在主基礎(chǔ)板上，主基礎(chǔ)板下方設(shè)有液壓加載機(jī)構(gòu)II，液壓加載機(jī)構(gòu)II采用六支腿的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每條支腿均由一個(gè)液壓泵、液壓缸組成，液壓控制器分別與液壓加載機(jī)構(gòu)II的六條支腿結(jié)構(gòu)相連。
[0011]上述風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置中，所述無(wú)線檢測(cè)裝置包括轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器1、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器I1、振動(dòng)傳感器1、振動(dòng)傳感器I1、振動(dòng)傳感器II1、溫度傳感器、無(wú)線發(fā)射器和若干個(gè)應(yīng)力應(yīng)變傳感器，所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器I置于原動(dòng)機(jī)和減速箱之間，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器II置于傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的主軸上，振動(dòng)傳感器1、振動(dòng)傳感器I1、振動(dòng)傳感器III分別安裝在滾子軸承1、滾子軸承I1、行星齒輪增速箱上，滾子軸承1、滾子軸承I1、行星齒輪增速箱上均設(shè)有噪聲傳感器，溫度傳感器安裝在行星齒輪增速箱內(nèi)，若干個(gè)應(yīng)力應(yīng)變傳感器置于行星齒輪增速箱輪齒根部，所有的傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到無(wú)線發(fā)射器，由無(wú)線發(fā)射器發(fā)出。
[0012]上述風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置中，所述疲勞與故障診斷系統(tǒng)包括無(wú)線接收裝置和計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)分別與無(wú)線接收裝置、載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相連，無(wú)線接收裝置接收來(lái)自無(wú)線發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)，并將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理與分析，獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無(wú)故障主軸運(yùn)行不同載荷下的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。
[0013]上述風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置中，所述減速箱與主軸之間通過聯(lián)軸器I連接，所述聯(lián)軸器I采用金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器中的膜片聯(lián)軸器。
[0014]上述風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置中，所述主軸與行星齒輪增速箱之間通過聯(lián)軸器II連接。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
1、本發(fā)明將風(fēng)電機(jī)組實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為傳動(dòng)鏈地面測(cè)試平臺(tái)施加載荷，采用高頻大功率的液壓加載機(jī)構(gòu)協(xié)同加載策略，可以將扭矩、軸向力、徑向力等載荷按照預(yù)定的規(guī)律同時(shí)施加在傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的主軸上，用以模擬不同工況下風(fēng)電機(jī)組的真實(shí)載荷，為風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況性能測(cè)試、疲勞壽命預(yù)估及故障機(jī)理研究提供前提條件；
2、本發(fā)明在傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的主軸、軸承、行星齒輪增速箱敏感位置布置光纖光柵傳感器，采用先進(jìn)的無(wú)線信號(hào)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)封閉旋轉(zhuǎn)部件應(yīng)力應(yīng)變、溫度、振動(dòng)等信息采集與傳輸;
3、本發(fā)明基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的六自由度運(yùn)動(dòng)及其與載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，可以真實(shí)模擬風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行工況，能夠把握其疲勞破壞和故障演化的動(dòng)態(tài)變化過程；
4、本發(fā)明的疲勞與故障診斷系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)載荷計(jì)算、疲勞壽命預(yù)估和故障智能診斷，能為開發(fā)風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供理論和技術(shù)支持；
5、本發(fā)明可以用于風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況動(dòng)態(tài)行為監(jiān)測(cè)、傳動(dòng)鏈整機(jī)疲勞加速實(shí)驗(yàn)、典型故障振動(dòng)機(jī)理研究，還可以應(yīng)用于新型風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈的產(chǎn)品定型實(shí)驗(yàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明行星齒輪增速箱內(nèi)傳感器的布置位置示意圖，其中黑色小塊為傳感器布置位置。
[0019]圖中:1_變頻器I，2-原動(dòng)機(jī)，3-減速箱，4-聯(lián)軸器I，5_液壓缸I，6_液壓缸II，7-液壓缸III，8-振動(dòng)傳感器I，9_滾子軸承I，10-滾子軸承II，11-振動(dòng)傳感器II，12-聯(lián)軸器II，13-振動(dòng)傳感器III，14-行星齒輪增速箱，15-發(fā)電機(jī)；16-基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，17-無(wú)線接收裝置，18-載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，19-計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括動(dòng)力源系統(tǒng)、協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)鏈系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)15、基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)16、載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)18、無(wú)線檢測(cè)裝置、疲勞與故障診斷系統(tǒng)。
[0022]傳動(dòng)鏈系統(tǒng)包括主軸、軸承、行星齒輪增速箱14，主軸、行星齒輪增速箱14、發(fā)電機(jī)15依次連接，主軸與行星齒輪增速箱14之間通過聯(lián)軸器II 12連接，軸承包括滾子軸承I 9和滾子軸承II 10,滾子軸承I 9采用雙排調(diào)心球面滾子軸承,將其置于風(fēng)輪一側(cè)作為懸臂梁，使之承受加載荷上施加的徑向載荷和軸向載荷；滾子軸承II 10采用短圓柱滾子軸承，只承受徑向載荷，可以軸向浮動(dòng)；所述行星齒輪增速箱14采用多級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，行星齒輪增速箱14包括1-2級(jí)行星輪系和I級(jí)斜齒輪/直齒輪，輪齒根部、行星系桿和軸及軸承敏感部件布置傳感器。
[0023]所述動(dòng)力源系統(tǒng)包括變頻器I 1、原動(dòng)機(jī)2和減速箱3，變頻器I 1、原動(dòng)機(jī)2和減速箱3依次連接，減速箱3與傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的主軸連接，原動(dòng)機(jī)2輸出動(dòng)力拖動(dòng)減速箱3運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過減速箱3降速，達(dá)到增大轉(zhuǎn)矩的作用，模擬風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；所述減速箱3與主軸之間通過聯(lián)軸器I 4連接，為了避免動(dòng)力源系統(tǒng)和基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)16對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的損壞，所述聯(lián)軸器I 4采用金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器中的膜片聯(lián)軸器。
[0024]所述協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)包括加載盤、液壓加載機(jī)構(gòu)I和加載控制器，液壓加載機(jī)構(gòu)I包括液壓缸I 5、液壓缸II 6、液壓缸III 7，加載控制器與液壓加載機(jī)構(gòu)I相連，加載控制器輸出控制液壓加載機(jī)構(gòu)I的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，真實(shí)模擬風(fēng)電機(jī)組典型工況載荷；所述加載盤安裝在主軸上，加載盤兩端面和側(cè)面均開有螺紋連接孔，液壓加載機(jī)構(gòu)I布置在加載盤兩端面及側(cè)面，三個(gè)液壓缸采用空間三維立體布置實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三個(gè)方向的力加載，通過加載控制器傳遞的軸向和徑向協(xié)同載荷譜進(jìn)行油缸作動(dòng)，模擬傳動(dòng)鏈承受的軸向和徑向載荷。
[0025]所述基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)16用于模擬傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的載荷及運(yùn)動(dòng)情況，其包括主基礎(chǔ)板、液壓加載機(jī)構(gòu)II及液壓控制器，所述軸承、行星齒輪增速箱14、發(fā)電機(jī)15均固定在主基礎(chǔ)板上，主基礎(chǔ)板下方設(shè)有液壓加載機(jī)構(gòu)II，液壓加載機(jī)構(gòu)II采用六支腿的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每條支腿均由一個(gè)液壓泵、液壓缸組成，支腿采用液壓機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)大型傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制，液壓控制器分別與液壓加載機(jī)構(gòu)II的六條支腿結(jié)構(gòu)相連。基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)16能夠?qū)崿F(xiàn)六自由度運(yùn)動(dòng)，用以模擬機(jī)艙隨塔架頂部運(yùn)動(dòng)情況，由于在實(shí)際工作條件下，風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈基礎(chǔ)隨塔架頂部的運(yùn)動(dòng)與傳動(dòng)鏈隨的載荷是相互影響的，因此其運(yùn)動(dòng)控制與軸向和徑向載荷也存在耦合關(guān)系，通過液壓控制器進(jìn)行對(duì)應(yīng)載荷情況下的運(yùn)動(dòng)控制；同時(shí)，基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)6°左右的小角度傾斜模擬實(shí)際機(jī)艙的傾斜安裝狀態(tài)，可以通過實(shí)驗(yàn)理清傾斜安裝傳動(dòng)鏈的動(dòng)態(tài)特性，以便更好真實(shí)的反映實(shí)際情況對(duì)故障特征的影響。
[0026]所述無(wú)線檢測(cè)裝置包括轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器1、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器I1、振動(dòng)傳感器I 8、振動(dòng)傳感器II 11、振動(dòng)傳感器III13、溫度傳感器、無(wú)線發(fā)射器和若干個(gè)應(yīng)力應(yīng)變傳感器，所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器I置于原動(dòng)機(jī)2和減速箱3之間，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器II置于傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的主軸上，振動(dòng)傳感器I 8、振動(dòng)傳感器II 11、振動(dòng)傳感器III13分別安裝在滾子軸承I 9、滾子軸承II 10、行星齒輪增速箱14上，滾子軸承I 9、滾子軸承II 10、行星齒輪增速箱14上均設(shè)有噪聲傳感器，溫度傳感器安裝在行星齒輪增速箱14內(nèi)，若干個(gè)應(yīng)力應(yīng)變傳感器置于行星齒輪增速箱14輪齒根部，所有的傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到無(wú)線發(fā)射器，由無(wú)線發(fā)射器發(fā)出。
[0027]所述疲勞與故障診斷系統(tǒng)包括無(wú)線接收裝置17和計(jì)算機(jī)19，計(jì)算機(jī)19分別與無(wú)線接收裝置17、載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)18相連，無(wú)線接收裝置17接收來(lái)自無(wú)線發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)，并將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)19，計(jì)算機(jī)19對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理與分析，能夠進(jìn)行相應(yīng)的載荷和運(yùn)動(dòng)計(jì)算，用于控制協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)和基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)16;計(jì)算機(jī)19根據(jù)接收到的應(yīng)力應(yīng)變、溫度動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行疲勞損傷計(jì)算和疲勞壽命預(yù)測(cè)；計(jì)算機(jī)19根據(jù)接收到的振動(dòng)、噪聲信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)處理和故障診斷，掌握其振動(dòng)特性，識(shí)別其故障類型。。
[0028]本發(fā)明能夠進(jìn)行疲勞加速實(shí)驗(yàn)和故障診斷機(jī)理實(shí)驗(yàn)，疲勞加速實(shí)驗(yàn):基本傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)損傷等效原則，通過大型風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈系統(tǒng)疲勞壽命加速試驗(yàn)的等效轉(zhuǎn)換方法，將相應(yīng)的載荷譜通過協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)施加給風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈系統(tǒng)，開展疲勞加速試驗(yàn)；并監(jiān)測(cè)敏感位置應(yīng)力應(yīng)變動(dòng)態(tài)變化情況，實(shí)時(shí)掌握疲勞裂紋等深化過程。
[0029]故障診斷機(jī)理實(shí)驗(yàn):通過更換故障件，如主軸裂紋、齒輪斷齒等故障件，通過電動(dòng)機(jī)減速箱3調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)2轉(zhuǎn)速與扭矩，通過計(jì)算機(jī)19、載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)18進(jìn)行協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)和基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)16的控制，模擬實(shí)際風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和振動(dòng)傳感器將捕獲的數(shù)組不同信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)19，由計(jì)算機(jī)19對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理與分析，獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無(wú)故障主軸運(yùn)行不同載荷下狀態(tài)信息數(shù)據(jù)；當(dāng)模擬主軸為故障主軸時(shí)，同樣的方法，輸入與無(wú)故障主軸數(shù)組等同載荷，利用傳感器將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)19 ;利用以上步驟獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)系統(tǒng)主軸故障及診斷信息。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置，其特征在于:包括動(dòng)力源系統(tǒng)、協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)鏈系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、無(wú)線檢測(cè)裝置、疲勞與故障診斷系統(tǒng)，傳動(dòng)鏈系統(tǒng)包括主軸、軸承、行星齒輪增速箱，動(dòng)力源系統(tǒng)與主軸相連，主軸、行星齒輪增速箱、發(fā)電機(jī)依次連接，所述協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)安裝在主軸上，采集傳動(dòng)鏈承受的軸向和徑向載荷信號(hào)并送入載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，所述軸承、行星齒輪增速箱、發(fā)電機(jī)固定在基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相連，所述無(wú)線檢測(cè)裝置分別與傳動(dòng)鏈系統(tǒng)、疲勞與故障診斷系統(tǒng)相連，疲勞與故障診斷系統(tǒng)與載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置，其特征在于:所述動(dòng)力源系統(tǒng)包括變頻器1、原動(dòng)機(jī)和減速箱，變頻器1、原動(dòng)機(jī)和減速箱依次連接，減速箱與傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的主軸連接。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置，其特征在于:所述協(xié)調(diào)加載機(jī)構(gòu)包括加載盤、液壓加載機(jī)構(gòu)I和加載控制器，所述加載盤安裝在主軸上，加載盤兩端面和側(cè)面均開有螺紋連接孔，液壓加載機(jī)構(gòu)I布置在加載盤兩端面及側(cè)面，加載控制器與液壓加載機(jī)構(gòu)I相連。
4.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置，其特征在于:所述傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的軸承包括滾子軸承I和滾子軸承II，滾子軸承I采用雙排調(diào)心球面滾子軸承，滾子軸承II采用短圓柱滾子軸承，所述行星齒輪增速箱采用多級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求4所述的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置，其特征在于:所述基礎(chǔ)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主基礎(chǔ)板、液壓加載機(jī)構(gòu)II及液壓控制器，所述軸承、行星齒輪增速箱、發(fā)電機(jī)均固定在主基礎(chǔ)板上，主基礎(chǔ)板下方設(shè)有液壓加載機(jī)構(gòu)II，液壓加載機(jī)構(gòu)II采用六支腿的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每條支腿均由一個(gè)液壓泵、液壓缸組成，液壓控制器分別與液壓加載機(jī)構(gòu)II的六條支腿結(jié)構(gòu)相連。
6.如權(quán)利要求5所述的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置，其特征在于:所述無(wú)線檢測(cè)裝置包括轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器1、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器I1、振動(dòng)傳感器1、振動(dòng)傳感器I1、振動(dòng)傳感器II1、溫度傳感器、無(wú)線發(fā)射器和若干個(gè)應(yīng)力應(yīng)變傳感器，所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器I置于原動(dòng)機(jī)和減速箱之間，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器II置于傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的主軸上，振動(dòng)傳感器1、振動(dòng)傳感器I1、振動(dòng)傳感器III分別安裝在滾子軸承1、滾子軸承I1、行星齒輪增速箱上，滾子軸承1、滾子軸承I1、行星齒輪增速箱上均設(shè)有噪聲傳感器，溫度傳感器安裝在行星齒輪增速箱內(nèi)，若干個(gè)應(yīng)力應(yīng)變傳感器置于行星齒輪增速箱輪齒根部，所有的傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到無(wú)線發(fā)射器，由無(wú)線發(fā)射器發(fā)出。
7.如權(quán)利要求6所述的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置，其特征在于:所述疲勞與故障診斷系統(tǒng)包括無(wú)線接收裝置和計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)分別與無(wú)線接收裝置、載荷與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相連，無(wú)線接收裝置接收來(lái)自無(wú)線發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)，并將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理與分析，獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無(wú)故障主軸運(yùn)行不同載荷下的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置，其特征在于:所述減速箱與主軸之間通過聯(lián)軸器I連接，所述聯(lián)軸器I采用金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器中的膜片聯(lián)軸器。
9.如權(quán)利要求7所述的風(fēng)電機(jī)組傳動(dòng)鏈全工況測(cè)試模擬裝置，其特征在于:所述主軸與行星齒輪增速箱之間通過聯(lián)軸器II連接。
【文檔編號(hào)】G01M13/02GK103983454SQ201410224519
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】沈意平, 唐世浩, 戴巨川, 李學(xué)軍, 賓光富, 蔣勉, 賀賽坪 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)