CN106568370A - 一种风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，用于与塞尺配合进行测量作业，包括水平基板，水平基板的中部设有凸出的测量校准件，测量时水平基板搭设固定在相邻两个轮齿的齿顶面上并使测量校准件伸入相邻两个轮齿之间的齿间距内，测量校准件的一侧面与一个轮齿的齿面接触，测量校准件对称的另一侧面与另一个轮齿的齿面之间形成测量间距、以使塞尺塞入该测量间距内进行测量。本发明还公开了一种基于上述测量装置的测量方法。本发明结构简单紧凑、容易制作、操作方便快捷、测量精度高、能极大提高测量工作效率。

Description

一种风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置及测量方法

技术领域

本发明主要涉及到风电技术领域，具体涉及一种风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置和一种测量方法。

背景技术

电动啮合传动是目前风力发电机组主流的变桨/偏航方式之一，其工作原理为：电机驱动减速箱，通过减速箱与回转支承齿轮的啮合，旋转驱动与回转支承紧固联接的机舱/叶片，从而实现风力发电机组的变桨/偏航功能。齿轮啮合会导致回转支承齿轮磨损，如何有效检测回转支承齿轮齿厚磨损情况，是风力发电机组关键部件控制策略优化、润滑策略优化及降低关键维护更换成本的关键。

现有风力发电机组回转支承齿轮齿厚的检测方法主要有两种：一是靠模法。靠模法是采用黏土、油泥、胶泥等可塑材料，在材料软化可塑状态，将材料附着在回转支承内圈（或外圈）齿轮外表，在一定条件或一定时间后材料固化获得齿轮外表靠模，然后采用专用仪器测量齿轮齿厚的方法。二是直接测量法。直接测量法是采用齿厚游标卡尺对回转支承齿轮齿厚进行直接测量，其工作原理为：采用齿高尺定位齿轮的齿高、通过测量齿厚尺尺框间距，获得齿轮齿厚数据。但存在以下技术问题：

一、靠模法：

1、靠模数量多，难以操作：以一个25台2MW风力发电机组的风电场为例，如需对一台风力发电机组4个回转支承齿轮（3个变桨+1偏航）的齿厚数据进行摸底，仅对2%的齿轮进行靠模处理，则每台风力发电机组至少需要14个齿轮靠模，单个风电场靠模数量将达350个；

2、不能直接获得检测结果：风电场或风力发电机组生产商一般均不具备齿轮靠模专用分析仪器，须将靠模邮至回转支承厂商分析处理。

3、成本高：采用黏土、油泥、胶泥等可塑材料，在一定条件或一定时间后固化获得齿轮外表靠模，所需材料、人力、鉴定分析、时间成本均较高，不适用于风电场回转支承齿轮齿厚磨损摸底测量。

二、直接测量法：

1、测量数据的准确度受人为操作影响大：采用齿厚游标卡尺对回转支承齿轮齿厚进行测量，须在同时保证齿高尺垂直于齿顶面、齿厚尺平行于回转支承安装面的情况下完成齿厚尺油标的“对焦”及读数；细微角度偏差、读数偏差均对测量结果影响大。根据工程测量经验，受风机空间结构、能见度、测量者操作规范性、熟练度等影响，不同测量人员对同一齿轮齿厚测量、读数结果偏差大；而若均采用同一测量人员进行测量，测量结果将不能进行有效对比。

2、时间成本高。以测量风力发电机组变桨回转支承齿轮齿厚为例（如图1所示），受风力发电机组叶轮空间结构影响，测量人员仅在竖直侧变桨回转支承处（叶片A），可有效进行齿轮齿厚测量规范操作，测量数据准确度相对较高；其他两侧叶片（叶片B、叶片C）由于无良好测量支点，测量人员难以在同时保证齿高尺垂直于齿顶面、齿厚尺平行于回转支承安装面的情况下完成齿厚尺油标的“对焦”及读数；由此为保证测量数据准确度，测量人员须重复撤离风轮→打开风轮锁→转动风轮→锁定风轮→进入风轮→回转支承齿轮齿厚测量（竖直侧）的动作，无关动作多，且受风电场不定风资源影响，耗时不可控、效率低。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于：针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单紧凑、容易制作、操作方便快捷、测量精度高、能极大提高工作效率的风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置和一种基于该装置的测量方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，用于与塞尺配合进行测量作业，包括水平基板，所述水平基板的中部设有凸出的测量校准件，测量时所述水平基板搭设固定在相邻两个轮齿的齿顶面上并使测量校准件伸入相邻两个轮齿之间的齿间距内，所述测量校准件的一侧面与一个轮齿的齿面接触，所述测量校准件对称的另一侧面与另一个轮齿的齿面之间形成测量间距、以使塞尺塞入该测量间距内进行测量。

作为本发明的进一步改进，所述测量校准件为一球形件，优选为钢球。

作为本发明的进一步改进，所述水平基板的中部设有固定杆，所述测量校准件通过固定杆安装于水平基板上，所述测量校准件上设有固定孔用于使固定杆的前端插入以进行可拆卸连接。

作为本发明的进一步改进，所述固定杆的前端设有螺纹部用于与测量校准件螺纹连接。

作为本发明的进一步改进，所述固定杆为螺杆，所述水平基板上设有通孔，所述螺杆穿过通孔后与测量校准件固定连接，所述螺杆尾端的螺头与水平基板之间穿设有多个高度调节垫片以用于调节测量校准件伸入齿间距内的深度。

作为本发明的进一步改进，多个所述高度调节垫片的厚度各不相同。

作为本发明的进一步改进，所述水平基板上设有两个以上的磁性件，两个以上的所述磁性件设于水平基板同一侧面的左右两端用于作业时将水平基板磁吸固定在相邻两个轮齿的齿顶面上。

本发明还提供一种基于上述风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置的测量方法，步骤如下：

A）先将水平基板搭设固定在相邻两个轮齿的齿顶面上并使测量校准件伸入相邻两个轮齿之间的齿间距内；

B）然后移动水平基板，使测量校准件的一侧面与一个轮齿的齿面接触，此时测量校准件对称的另一侧面与另一个轮齿的齿面之间会形成测量间距；

C）将塞尺塞入该测量间距内进行测量，根据该测量结果算出该相邻两个轮齿的齿面磨损程度。

作为本发明的进一步改进，步骤A）中，当被测量的回转支承齿轮的齿轮模数或者齿轮间距发生变化时，可将现有测量校准件从水平基板上拆下，并更换其他相适应尺寸的测量校准件后，再进行后续测量作业。

作为本发明的进一步改进，步骤A）中，当被测量的回转支承齿轮的齿轮模数或者齿轮间距发生变化时，可通过调整测量校准件与水平基板之间的距离、以实现调整测量校准件伸入齿间距的深度，然后再进行后续测量作业。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明的风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，结构简单紧凑，容易制作。通过和塞尺配合测量，即可获得磨损齿轮的齿厚及磨损量；同时，通过对比不同时间、同一齿轮齿面与测量校准件的间距，可获得齿轮齿厚磨损速率。以上测量作业轻松、高效，在保证极高精度的同时，可以极大提高测量的工作效率、降低人工成本，测量人员在无需调整叶片转动的前提下，可一次性完成三个变桨回转支承齿轮测量工作，相对现有测量技术具有意想不到的技术效果。并且，本装置适用性广，能够适用于不同齿轮模数或齿轮间距的回转支承齿轮齿厚测量。

（2）本发明的风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，球形的测量校准件不论和齿面接触，还是和塞尺接触，其都是一个接触点，而非一个接触面。点接触能进一步保证测量的精准度，能避免面接触可能存在的操作误差。

（3）本发明的风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，适用性广，既可以通过更换不同尺寸的测量校准件，又能够通过灵活调节测量校准件伸入齿间距内的深度，来满足不同齿轮模数或齿轮间距的回转支承齿轮齿厚测量需求。

（4）本发明的测量方法，轻松、高效，在保证极高精度的同时，可以极大提高测量的工作效率、降低人工成本，相对现有测量方法具有意想不到的技术效果。

附图说明

图1是风力发电机组的局部结构原理示意图。

图2是本发明的测量装置和塞尺配合测量时的原理示意图。

图3是本发明的测量装置的爆炸结构原理示意图。

图4是图2中D处的放大结构原理示意图。

图5是图2中D处的俯视结构原理示意图。

图6是本发明的测量装置和塞尺配合时的局部结构原理示意图。

图例说明：

1、塞尺；2、水平基板；21、通孔；3、测量校准件；31、固定孔；4、固定杆；5、高度调节垫片；6、磁性件。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

如图2至图6所示，本发明提供一种风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，用于与塞尺1配合进行测量作业（塞尺1为现有技术中常用的间距测量工具），包括水平基板2，水平基板2的中部设有凸出的测量校准件3，测量时水平基板2搭设固定在相邻两个轮齿的齿顶面上并使测量校准件3伸入相邻两个轮齿之间的齿间距内，测量校准件3的一侧面与一个轮齿的齿面接触，测量校准件3对称的另一侧面与另一个轮齿的齿面之间形成测量间距、以使塞尺1塞入该测量间距内进行测量。本发明的测量装置结构简单紧凑，容易制作。测量时操作人员只需先将水平基板2搭设固定在相邻两个轮齿的齿顶面上（这一固定过程既可以用手按住进行固定，也可以使用下述的磁性件进行磁吸固定）。固定的同时，使测量校准件3的一侧面与一个轮齿的齿面接触，此时测量校准件3对称的另一侧面势必会与另一个轮齿的齿面之间形成测量间距，然后利用塞尺1塞入该测量间距内进行测量，通过对比标准齿轮/磨损齿轮齿面与测量校准件3的间距，可获得磨损齿轮的齿厚及磨损量；同时，通过对比不同时间、同一齿轮齿面与测量校准件3的间距，可获得齿轮齿厚磨损速率。以上测量作业轻松、高效，在保证极高精度的同时，可以极大提高测量的工作效率、降低人工成本，测量人员在无需调整叶片转动的前提下，可一次性完成三个变桨回转支承齿轮测量工作，相对现有测量技术具有意想不到的技术效果。并且，本装置适用性广，能够适用于不同齿轮模数或齿轮间距的回转支承齿轮齿厚测量。

如图3、图5所示，进一步，在较佳实施例中，测量校准件3为一球形件，优选为钢球。球形的测量校准件3不论和齿面接触，还是和塞尺1接触，其都是一个接触点，而非一个接触面。点接触能进一步保证测量的精准度，能避免面接触可能存在的操作误差。同时，如图1、图2所示，不论水平基板2固定在两个齿顶面上时是呈水平状，还是具备一定的倾斜角度，球形的测量校准件3都能够自适应，其与齿面、塞尺1的接触点都不会改变，这进一步保证了操作的便利性和测量的精度要求。球形的测量校准件3可以由多种材料制成，但优选为钢球，因为钢球不但易于制作而且耐磨损，能够有效保证测量的精准性。

如图3、图5所示，进一步，在较佳实施例中，水平基板2的中部设有固定杆4，测量校准件3通过固定杆4安装于水平基板2上，测量校准件3上设有固定孔31用于使固定杆4的前端插入以进行可拆卸连接。固定杆4可以使测量校准件3保证合适的伸入量、便于齿轮齿厚测量。固定杆4可以是直接焊接固定在水平基板2上，也可以是如下述的通过通孔穿插后再固定。测量校准件3和固定杆4可拆卸连接，使得当测量校准件3发生磨损时，可以更换新的测量校准件3，以有效保证测量的精准性。同时，当被测量的回转支承齿轮模数或齿轮间距发生较大变化时，可以更换不同尺寸的测量校准件3，进一步便于本测量装置适用不同齿轮模数或齿轮间距的回转支承齿轮齿厚测量。

如图3所示，进一步，在较佳实施例中，固定杆4的前端设有螺纹部用于与测量校准件3螺纹连接。螺纹连接使得两者之间的固定效果更好，测量校准件3在多次重复的测量作业时不易掉落。当然，除了螺纹连接外，还可以使固定杆4与测量校准件3插销固定配合等，都应属于本发明的保护范围。

如图3、图5所示，进一步，在较佳实施例中，固定杆4为螺杆，水平基板2上设有通孔21，螺杆穿过通孔21后与测量校准件3固定连接，螺杆尾端的螺头与水平基板2之间穿设有多个高度调节垫片5以用于调节测量校准件3伸入齿间距内的深度。当被测量的回转支承齿轮模数或齿轮间距发生较大变化时，操作人员可以增减适当数量的高度调节垫片5，以调节测量校准件3凸出于水平基板2的高度，也即调节测量校准件3伸入齿间距内的深度，进一步方便本发明的测量装置适用不同齿轮模数或齿轮间距的回转支承齿轮齿厚测量。

如图3所示，进一步，在较佳实施例中，多个高度调节垫片5的厚度各不相同。这可以实现测量校准件3伸入齿间距内深度的精密的微调，能进一步使得测量校准件3处于最合适的位置，进一步保证不同齿轮模数或齿轮间距的回转支承齿轮齿厚测量时的测量精度。

如图3至图6所示，进一步，在较佳实施例中，水平基板2上设有两个以上的磁性件6，两个以上的磁性件6设于水平基板2同一侧面的左右两端用于作业时将水平基板2磁吸固定在相邻两个轮齿的齿顶面上。通过这样的特殊设置，一是进一步便于操作，测量时操作人员不用手扶着水平基板2，通过磁性件6即可将水平基板2牢牢的磁吸固定在相邻两个轮齿的齿顶面上，更加节省人力，操作更加轻松快捷。二是如图4、图6所示，不论水平基板2固定在两个齿顶面上时是呈水平状，还是具备一定的倾斜角度，只需调整磁性件6在水平基板2上的位置，都可以将水平基板2牢牢的磁吸固定在齿顶面上。

如图2至图6所示，本发明还提供一种基于上述风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置的测量方法，步骤如下：

A）先将水平基板2搭设固定在相邻两个轮齿的齿顶面上并使测量校准件3伸入相邻两个轮齿之间的齿间距内；

B）然后移动水平基板2，使测量校准件3的一侧面与一个轮齿的齿面接触，此时测量校准件3对称的另一侧面与另一个轮齿的齿面之间会形成测量间距；

C）将塞尺1塞入该测量间距内进行测量，根据该测量结果算出该相邻两个轮齿的齿面磨损程度。即可获得磨损齿轮的齿厚、磨损量、磨损速率。

该测量方法，轻松、高效，在保证极高精度的同时，可以极大提高测量的工作效率、降低人工成本，相对现有测量方法具有意想不到的技术效果。

进一步，在较佳实施例中，步骤A）中，当被测量的回转支承齿轮的齿轮模数或者齿轮间距发生变化时，可将现有测量校准件3从水平基板2上拆下，并更换其他相适应尺寸的测量校准件3后，再进行后续测量作业，以适用不同齿轮模数或齿轮间距的回转支承齿轮齿厚测量。

进一步，在较佳实施例中，步骤A）中，当被测量的回转支承齿轮的齿轮模数或者齿轮间距发生变化时，可通过调整测量校准件3与水平基板2之间的距离、以实现调整测量校准件3伸入齿间距的深度，然后再进行后续测量作业，以适用不同齿轮模数或齿轮间距的回转支承齿轮齿厚测量。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，用于与塞尺（1）配合进行测量作业，其特征在于，包括水平基板（2），所述水平基板（2）的中部设有凸出的测量校准件（3），测量时所述水平基板（2）搭设固定在相邻两个轮齿的齿顶面上并使测量校准件（3）伸入相邻两个轮齿之间的齿间距内，所述测量校准件（3）的一侧面与一个轮齿的齿面接触，所述测量校准件（3）对称的另一侧面与另一个轮齿的齿面之间形成测量间距、以使塞尺（1）塞入该测量间距内进行测量。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，其特征在于，所述测量校准件（3）为一球形件，优选为钢球。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，其特征在于，所述水平基板（2）的中部设有固定杆（4），所述测量校准件（3）通过固定杆（4）安装于水平基板（2）上，所述测量校准件（3）上设有固定孔（31）用于使固定杆（4）的前端插入以进行可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，其特征在于，所述固定杆（4）的前端设有螺纹部用于与测量校准件（3）螺纹连接。

5.根据权利要求3所述的风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，其特征在于，所述固定杆（4）为螺杆，所述水平基板（2）上设有通孔（21），所述螺杆穿过通孔（21）后与测量校准件（3）固定连接，所述螺杆尾端的螺头与水平基板（2）之间穿设有多个高度调节垫片（5）以用于调节测量校准件（3）伸入齿间距内的深度。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，其特征在于，多个所述高度调节垫片（5）的厚度各不相同。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置，其特征在于，所述水平基板（2）上设有两个以上的磁性件（6），两个以上的所述磁性件（6）设于水平基板（2）同一侧面的左右两端用于作业时将水平基板（2）磁吸固定在相邻两个轮齿的齿顶面上。

8.一种基于权利要求1至7中任意一项所述风力发电机组回转支承齿轮齿厚测量装置的测量方法，其特征在于，步骤如下：

A）先将水平基板（2）搭设固定在相邻两个轮齿的齿顶面上并使测量校准件（3）伸入相邻两个轮齿之间的齿间距内；

B）然后移动水平基板（2），使测量校准件（3）的一侧面与一个轮齿的齿面接触，此时测量校准件（3）对称的另一侧面与另一个轮齿的齿面之间会形成测量间距；

C）将塞尺（1）塞入该测量间距内进行测量，根据该测量结果算出该相邻两个轮齿的齿面磨损程度。

9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，步骤A）中，当被测量的回转支承齿轮的齿轮模数或者齿轮间距发生变化时，可将现有测量校准件（3）从水平基板（2）上拆下，并更换其他相适应尺寸的测量校准件（3）后，再进行后续测量作业。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，步骤A）中，当被测量的回转支承齿轮的齿轮模数或者齿轮间距发生变化时，可通过调整测量校准件（3）与水平基板（2）之间的距离、以实现调整测量校准件（3）伸入齿间距的深度，然后再进行后续测量作业。