CN103323232B - 风力发电机联轴器打滑力矩标定试验台及标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电机联轴器打滑力矩标定试验台及标定方法，特别适合在风力发电机联轴器的开发和出厂时模拟实际工作环境进行打滑力矩标定试验。本发明的试验台主要由台架、底板、扭矩加载机构、扭矩输出检测机构、液压系统、计算机控制系统组成；试验时首先在试验台上安装好风力发电机联轴器，启动液压摆动油缸，通过扭矩加载机构向风力发电机联轴器加载，经扭矩输出检测机构将载荷作用在拉压力传感器上，间接检测得到传动扭矩；当风力发电机联轴器的力矩限制器打滑时，计算机控制系统监控到扭矩——角度曲线上扭矩发生突变，该扭矩则是风力发电机联轴器的打滑力矩。本发明同样适用于其他类型的联轴器或传动轴的打滑力矩标定。

Description

风力发电机联轴器打滑力矩标定试验台及标定方法

技术领域

本发明涉及一种风力发电机联轴器打滑力矩标定试验台及标定方法，特别适合在风力发电机联轴器的开发和出厂时模拟实际工作环境进行打滑力矩标定试验。

背景技术

风力发电机依靠风力驱动螺旋浆旋转，经齿轮变速箱增速，通过风力发电机联轴器连接齿轮变速箱的输出轴和发电机转子转轴，将风能转化为电能。当风力发电机传动扭矩超过其极限时，通过风机发电机联轴器上的力矩限制器打滑，保护其不被损坏。在风力发电机联轴器的开发和出厂时均需要对打滑力矩进行标定，以满足风力发电机系统稳定运转要求。目前使用的风力发电机联轴器打滑力矩标定试验台及标定方法存在的问题是：1、采用直线液压油缸驱动，油缸后端与底座铰接，油缸活塞杆与摆动块铰接，摆动块固定在风电发电机联轴器输入端，从而把油缸活塞杆的往复直线运动变为联轴器的往复摆动，这种方法的不足是机构较为复杂，与风力发电机联轴器的实际驱动状态不一致，同时试验时振动很大；2、风力发电机联轴器输出端的扭矩检测装置采用大型扭矩传感器，价格较高；3、试验时通过在力矩限制器上划线，观察是否错位来判断力矩限制器打滑，这样会造成试验判断滞后，打滑力矩标定误差较大。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种风力发电机联轴器打滑力矩标定试验台及标定方法，它适合在风力发电机联轴器的开发和出厂时模拟实际工作环境进行打滑力矩标定试验。试验时首先在试验台上安装好风力发电机联轴器，启动液压摆动油缸，通过扭矩加载机构向风力发电机联轴器加载，经扭矩输出检测机构将载荷作用在拉压力传感器上，间接检测得到传动扭矩；当风力发电机联轴器的力矩限制器打滑时，计算机控制系统监控到扭矩——角度曲线上扭矩发生突变，该扭矩则是风力发电机联轴器的打滑力矩。

本发明的风力发电机联轴器打滑力矩标定试验台主要由台架、底板、扭矩加载机构、扭矩输出检测机构、液压系统、计算机控制系统组成；底板、扭矩加载机构、扭矩输出检测机构、液压系统、计算机控制系统均安装、固定在台架上。

台架采用型钢焊接框架，表面安装钢板门，为了试验台的防锈和美观，试验台表面作喷漆处理。

底板是一块厚钢板，固定在台架上；底板上表面中间有一道纵向贯穿的平键槽，平键装入平键槽中并用螺栓固定，平键槽两侧各有一道纵向贯穿的T型槽，T型螺栓装入T型槽中。

扭矩加载机构主要由加载支座、液压摆动油缸、编码器、加载夹具法兰、联轴器输入轴法兰组成；加载支座通过底板上表面中间纵向放置的平键定位，套在底板上表面两侧T型槽中的T型螺栓中，用螺母固定；液压摆动油缸固定在加载支座上，编码器定子固定在液压摆动油缸缸体后端，编码器转子固定在液压摆动油缸摆动轴后端；加载夹具法兰套入液压摆动油缸摆动输出轴，在加载夹具法兰表面直径方向的平键槽中装入平键，用螺栓固定在液压摆动油缸摆动输出轴上；联轴器输入轴法兰通过平键和加载夹具法兰定位连接，用螺栓固定。

扭矩输出检测机构主要由扭矩检测支座、轴承座、滚珠轴承、轴承衬套、轴承端盖、联轴器输出轴法兰、输出夹具法兰、扭矩检测法兰轴、扭矩杠杆、关节轴承、螺纹连接头、拉压力传感器、测扭固定块组成；扭矩检测支座通过底板上表面中间纵向放置的平键定位，套在底板上表面两侧T型槽中的T型螺栓中，用螺母固定；轴承座固定在扭矩检测支座上，扭矩检测法兰轴套入两个滚珠轴承中，并用挡圈限位，滚珠轴承和轴承衬套装入轴承座和轴承端盖中；输出夹具法兰套入扭矩检测法兰轴，在输出夹具法兰表面直径方向的平键槽中装入平键，用螺栓固定在扭矩检测法兰轴上；联轴器输出轴法兰通过平键和输出夹具法兰定位连接，用螺栓固定；扭矩杠杆通过平键和扭矩检测法兰轴定位连接，用螺栓固定；拉压力传感器两侧安装螺纹连接头，连接上、下关节轴承，上关节轴承固定在扭矩杠杆的末端，下关节轴承固定在测扭固定块上，测扭固定块固定在扭矩检测支座上。

液压系统主要由油箱、吸油过滤器、油泵、电动机、单向阀、压力表、溢流阀、蓄能器、三位四通电磁阀、回油过滤器、液压摆动油缸组成；油泵的进油管与吸油过滤器连接，吸油过滤器通过油管与油箱相通，油泵的出油管与单向阀连接，油泵通过联轴器与电动机连接；单向阀的出油管与溢流阀、压力表、蓄能器、三位四通电磁阀的P口连接；溢流阀的出油管与油箱相通；三位四通电磁阀的T口通过油管经回油过滤器与油箱相通，三位四通电磁阀的A口、B口通过油管与液压摆动油缸连接。

液压系统中蓄能器用于储存多余的压力油液，并在需要时释放出来供给系统，稳定液压摆动油缸的流量和压力；在短时间需要大流量时，由蓄能器与泵同时供油，并可使液压摆动油缸长时间保压，避免压力干扰和脉动冲击。

计算机控制系统主要由低压电器、按钮、工控机、显示器、键盘、鼠标组成；低压电器装在试验台内部的电控柜内，按钮、工控机、显示器、键盘、鼠标安装在试验台台架上；通过键盘、鼠标、显示器、工控机完成试验参数的设定和调整，发出控制命令，同时监控风力发电机联轴器打滑力矩标定试验数据。

风力发电机联轴器打滑力矩标定方法如下：

① 调整扭矩加载机构和扭矩输出检测机构同轴，并使两者的轴向间距与风力发电机联轴器长度相当，通过螺母把加载支座和扭矩检测支座紧固在底板上；把风力发电机联轴器的输入端套在联轴器输入轴法兰上，风力发电机联轴器的输出端套在联轴器输出轴法兰上，按规定的紧固力矩用力矩扳手紧固风力发电机联轴器输入端和输出端的每一个紧固螺栓，在试验台上安装固定风力发电机联轴器。

② 启动油泵，把液压力调定到大于风力发电机联轴器打滑力矩所需的液压力；控制三位四通电磁阀动作到左位或右位，使液压摆动油缸沿顺时针或逆时针方向加载；通过加载夹具法兰、联轴器输入轴法兰、风力发电机联轴器、联轴器输出轴法兰、输出夹具法兰、扭矩检测法兰轴把扭矩载荷传递到扭矩杠杆上，经关节轴承、螺纹连接头在拉压力传感器上施加拉压力；通过计算机控制系统检测编码器的摆动角度，以及拉压力传感器的拉压力，将拉压力传感器的拉压力与拉压力传感器相对风力发电机联轴器轴心的力臂相乘，则可以间接检测得到液压摆动油缸加载到风力发电机联轴器上的扭矩。

③ 在角度——扭矩坐标系上实时绘制曲线；在加载过程中，当风力发电机联轴器的力矩限制器打滑时，计算机控制系统监控到扭矩——角度曲线上扭矩发生突变，该扭矩则是风力发电机联轴器的打滑力矩。

④ 进行不同型号的风力发电机联轴器打滑力矩标定试验时，根据尺寸不同，需更换联轴器输入轴法兰、联轴器输出轴法兰。

本发明克服了现有的试验台的不足，具有结构简单、调整方便、工作稳定、人机互动性好等特点。适合在风力发电机联轴器的开发和出厂时模拟实际工作环境进行打滑力矩标定试验。为企业开发、试验和提高风力发电机联轴器的性能提供了有力的支持，具有很好的应用价值。本发明同样适用于其他类型的联轴器或传动轴的打滑力矩标定。

附图说明

图1是本发明试验台的整体三维效果图

图2是本发明试验台的主体机构三维效果图

图3是本发明试验台的主体机构三维剖视效果图

图4是本发明试验台的液压原理图

图5是本发明试验台作风力发电机联轴器打滑力矩标定试验时的扭矩——角度曲线图

具体实施方式

本发明的风力发电机联轴器打滑力矩标定试验台主要由台架、底板、扭矩加载机构、扭矩输出检测机构、液压系统、计算机控制系统组成；底板、扭矩加载机构、扭矩输出检测机构、液压系统、计算机控制系统均安装、固定在台架上。

参见图1，台架采用型钢焊接框架1，表面安装钢板门2，为了试验台的防锈和美观，试验台表面作喷漆处理。

参见图2，底板7是一块厚钢板，固定在台架上；底板上表面中间有一道纵向贯穿的平键槽，平键装入平键槽中并用螺栓固定，平键槽两侧各有一道纵向贯穿的T型槽，T型螺栓装入T型槽中。

参见图2、3，扭矩加载机构主要由加载支座8、液压摆动油缸9、编码器17、加载夹具法兰19、联轴器输入轴法兰18组成；加载支座8通过底板7上表面中间纵向放置的平键定位，套在底板上表面两侧T型槽中的T型螺栓中，用螺母固定；液压摆动油缸9固定在加载支座8上，编码器17定子固定在液压摆动油缸9缸体后端，编码器17转子固定在液压摆动油缸9摆动轴后端；加载夹具法兰19套入液压摆动油缸9摆动输出轴，在加载夹具法兰19表面直径方向的平键槽中装入平键，用螺栓固定在液压摆动油缸9摆动输出轴上；联轴器输入轴法兰18通过平键和加载夹具法兰19定位连接，用螺栓固定。

参见图2、3，扭矩输出检测机构主要由扭矩检测支座16、轴承座26、滚珠轴承24、轴承衬套25、轴承端盖22、联轴器输出轴法兰20、输出夹具法兰21、扭矩检测法兰轴23、扭矩杠杆11、关节轴承14、螺纹连接头13、拉压力传感器12、测扭固定块15组成；扭矩检测支座16由底板7通过表面中间纵向放置的平键定位，套在底板7上表面两侧T型槽中的T型螺栓中，用螺母固定；轴承座26固定在扭矩检测支座16上，扭矩检测法兰轴23套入两个滚珠轴承24中，并用挡圈限位，滚珠轴承24和轴承衬套25装入轴承座26和轴承端盖22中；输出夹具法兰21套入扭矩检测法兰轴23，在输出夹具法兰21表面直径方向的平键槽中装入平键，用螺栓固定在扭矩检测法兰轴23上；联轴器输出轴法兰20通过平键和输出夹具法兰21定位连接，用螺栓固定；扭矩杠杆11通过平键和扭矩检测法兰轴23定位连接，用螺栓固定；拉压力传感器12两侧安装螺纹连接头13，连接上、下关节轴承14，上关节轴承14固定在扭矩杠杆11的末端，下关节轴承14固定在测扭固定块15上，测扭固定块15固定在扭矩检测支座16上。

参见图4，液压系统主要由油箱27、吸油过滤器37、油泵36、电动机29、单向阀35、压力表34、溢流阀30、蓄能器33、三位四通电磁阀31、回油过滤器28、液压摆动油缸32组成；油泵36的进油管与吸油过滤器37连接，吸油过滤器37通过油管与油箱27相通，油泵36的出油管与单向阀35连接，油泵36通过联轴器与电动机29连接；单向阀35的出油管与溢流阀30、压力表34、蓄能器33、三位四通电磁阀31的P口连接；溢流阀30的出油管与油箱27相通；三位四通电磁阀31的T口通过油管经回油过滤器28与油箱相通，三位四通电磁阀31的A口、B口通过油管与液压摆动油缸32连接。

液压系统中蓄能器33用于储存多余的压力油液，并在需要时释放出来供给系统，稳定液压摆动油缸32的流量和压力；在短时间需要大流量时，由蓄能器33与油泵36同时供油，并可使液压摆动油缸32长时间保压，避免压力干扰和脉动冲击。

计算机控制系统主要由低压电器、按钮4、工控机6、显示器3、键盘5、鼠标组成；低压电器装在试验台内部的电控柜内，按钮4、工控机6、显示器3、键盘5、鼠标安装在试验台台架上；通过键盘5、鼠标、显示器3、工控机6完成试验参数的设定和调整，发出控制命令，同时监控风力发电机联轴器10打滑力矩标定试验数据。

风力发电机联轴器10打滑力矩标定方法如下：

① 调整扭矩加载机构和扭矩输出检测机构同轴，并使两者的轴向间距与风力发电机联轴器10长度相当，通过螺母把加载支座8和扭矩检测支座16紧固在底板7上；把风力发电机联轴器10的输入端套在联轴器输入轴法兰18上，风力发电机联轴器10的输出端套在联轴器输出轴法兰20上，按规定的紧固力矩用力矩扳手紧固风力发电机联轴器10输入端和输出端的每一个紧固螺栓，在试验台上安装固定风力发电机联轴器10。

② 启动油泵36，把液压力调定到大于风力发电机联轴器10打滑力矩所需的液压力；控制三位四通电磁阀31动作到左位或右位，使液压摆动油缸32沿顺时针或逆时针方向加载；通过加载夹具法兰19、联轴器输入轴法兰18、风力发电机联轴器10、联轴器输出轴法兰20、输出夹具法兰21、扭矩检测法兰轴23把扭矩载荷传递到扭矩杠杆11上，经关节轴承14、螺纹连接头13在拉压力传感器12上施加拉压力；通过计算机控制系统检测编码器17的摆动角度，以及拉压力传感器12的拉压力；将拉压力传感器12的拉压力与拉压力传感器12相对风力发电机联轴器10轴心的力臂相乘，则可以间接检测得到液压摆动油缸32加载到风力发电机联轴器10上的扭矩。

③ 参加图5，在角度——扭矩坐标系上实时绘制曲线；在加载过程中，当风力发电机联轴器10的力矩限制器打滑时，计算机控制系统监控到扭矩——角度曲线上扭矩发生突变，如图5中的38点，该点的扭矩值14000Nm则是风力发电机联轴器10的打滑力矩。

④ 进行不同型号的风力发电机联轴器10打滑力矩标定试验时，根据尺寸不同，需更换联轴器输入轴法兰18、联轴器输出轴法兰20。

Claims (1)

1.风力发电机联轴器打滑力矩标定试验台，主要由台架、底板、扭矩加载机构、扭矩输出检测机构、液压系统、计算机控制系统组成；其特征是底板、扭矩加载机构、扭矩输出检测机构、液压系统、计算机控制系统均安装、固定在台架上；扭矩加载机构主要由加载支座、液压摆动油缸、编码器、加载夹具法兰、联轴器输入轴法兰组成；加载支座通过底板上表面中间纵向放置的平键定位，套在底板上表面两侧T型槽中的T型螺栓中，用螺母固定；液压摆动油缸固定在加载支座上，编码器定子固定在液压摆动油缸缸体后端，编码器转子固定在液压摆动油缸摆动轴后端；加载夹具法兰套入液压摆动油缸摆动输出轴，在加载夹具法兰表面直径方向的平键槽中装入平键，用螺栓固定在液压摆动油缸摆动输出轴上；联轴器输入轴法兰通过平键和加载夹具法兰定位连接，用螺栓固定；扭矩输出检测机构主要由扭矩检测支座、轴承座、滚珠轴承、轴承衬套、轴承端盖、联轴器输出轴法兰、输出夹具法兰、扭矩检测法兰轴、扭矩杠杆、关节轴承、螺纹连接头、拉压力传感器、测扭固定块组成；扭矩检测支座通过底板上表面中间纵向放置的平键定位，套在底板上表面两侧T型槽中的T型螺栓中，用螺母固定；轴承座固定在扭矩检测支座上，扭矩检测法兰轴套入两个滚珠轴承中，并用挡圈限位，滚珠轴承和轴承衬套装入轴承座和轴承端盖中；输出夹具法兰套入扭矩检测法兰轴，在输出夹具法兰表面直径方向的平键槽中装入平键，用螺栓固定在扭矩检测法兰轴上；联轴器输出轴法兰通过平键和输出夹具法兰定位连接，用螺栓固定；扭矩杠杆通过平键和扭矩检测法兰轴定位连接，用螺栓固定；拉压力传感器两侧安装螺纹连接头，连接上、下关节轴承，上关节轴承固定在扭矩杠杆的末端，下关节轴承固定在测扭固定块上，测扭固定块固定在扭矩检测支座上。