CN106644465B - 风电齿轮箱的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风电齿轮箱试验装置，包括电动机、陪试齿轮箱、主试齿轮箱、发电机、齿轮箱低速轴联轴器、第一齿轮箱高速轴联轴器、第二齿轮箱高速轴联轴器、齿轮箱试验平台、陪试齿轮箱支架、主试齿轮箱支架以及控制和采集系统，陪试齿轮箱通过扭矩法兰连接在陪试齿轮箱支架上，主试齿轮箱支架包括通用支架及设置在通用支架上的扭矩臂支撑，扭矩臂支撑与主试齿轮箱的扭矩臂连接。本发明的风电齿轮箱的试验装置可以适用于不同规格的风电齿轮箱的试验。

Description

风电齿轮箱的试验装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风电齿轮箱的试验装置。

背景技术

目前，风电齿轮箱的试验装置是采用背靠背的连接布局方式。试验设备主要由电动机、陪试齿轮箱、主试齿轮箱、发电机、齿轮箱低速轴联轴器、齿轮箱高速轴联轴器、齿轮箱试验平台、支撑和连接工装以及控制和采集系统组成。试验时利用电动机作为动力源，通过高速轴联轴器带动陪试齿轮箱，陪试齿轮箱与主试齿轮箱的低速端采用鼓形齿联轴器连接，通过对发电机端的加载，实现主试齿轮箱负载试验的目的。为了尽可能的降低试验装置对齿轮箱运行参数，尤其是振动的影响，需要使用一套稳定的支撑工装支撑主试齿轮箱和陪试齿轮箱，并确保工装牢固固定在试验平台上。

目前，风电齿轮箱的规格小至几百千瓦，大至几兆瓦，而即使是相同或相近规格，也因用于不同的风机而有着不同的结构。通过主轴安装位置可分为主轴内置式和主轴外置式；通过与风机的连接方式可分为扭矩臂连接、扭矩法兰连接和侧向支撑连接等。由于结构的不同，需要有不同的连接方式和连接工装使之安装在试验平台上。所以，目前现有的风电齿轮箱试验装置都是针对单独一种规格的齿轮箱设计制造的，对于不同规格的齿轮箱需配备一套试验装置。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种可适用于不同规格的风电齿轮箱的试验装置。

为实现上述目的，本发明提出的一种风电齿轮箱试验装置，包括电动机、陪试齿轮箱、主试齿轮箱、发电机、齿轮箱低速轴联轴器、第一齿轮箱高速轴联轴器、第二齿轮箱高速轴联轴器、齿轮箱试验平台、陪试齿轮箱支架、主试齿轮箱支架以及控制和采集系统，电动机与陪试齿轮箱高速端通过第一齿轮箱高速轴联轴器连接，陪试齿轮箱低速端与主试齿轮箱低速端通过齿轮箱低速轴联轴器连接，主试齿轮箱高速端与发电机通过第二齿轮箱高速轴联轴器连接，陪试齿轮箱支架和主试齿轮箱支架设置在齿轮箱试验平台上，陪试齿轮箱通过扭矩法兰连接在陪试齿轮箱支架上，主试齿轮箱支架包括通用支架及设置在通用支架上的一对扭矩臂支撑，一对扭矩臂支撑分别与主试齿轮箱的两扭矩臂连接。

进一步地，所述扭矩臂支撑包括上支撑和下支撑，所述主试齿轮箱的扭矩臂两端连接上支撑和下支撑之间。

进一步地，所述主试齿轮箱支架上设置过渡支撑部件，所述过渡支撑部件包括法兰连接部、及与法兰连接部连接的扭矩臂连接部，法兰连接部与主试齿轮箱的扭矩法兰连接，扭矩臂连接部设置在主试齿轮箱支架的通用支架上。

进一步地，所述陪试齿轮箱支架包括半圆形的上支架、半圆形的下支架及减震部件，所述上支架和下支架包围在陪试齿轮箱的一级齿圈上连接成圆并与陪试齿轮箱扭矩法兰通过数根连接螺栓并列连接，所述减震部件设置在所述上支架和下支架与所述陪试齿轮箱扭矩法兰连接处的每根连接螺栓内侧，每个减震部件包括两半，分别设置在陪试齿轮箱扭矩法兰的两侧通过所述连接螺栓压在所述陪试齿轮箱扭矩法兰的两侧。

进一步地，所述电动机通过一对第一支撑滑轨安装在第一方箱上，所述发电机通过一对第二支撑滑轨安装在第二方箱上，所述第一方箱和第二方箱安装在地轨上。

进一步地，所述第一支撑滑轨上设置有T型槽，所述电动机通过底部设置的滑动部件可在所述第一支撑滑轨上左右移动，所述第一方箱上设置有前后方向的T型槽，所述第一支撑滑轨通过底部设置的滑动部件可在所述第一方箱上前后移动；所述第二支撑滑轨上设置有T型槽，所述发电机通过底部设置的滑动部件可在所述第二支撑滑轨上左右移动，所述第二方箱上设置有前后方向的T型槽，所述第二支撑滑轨通过底部设置的滑动部件可在所述第二方箱上前后移动。

进一步地，所述陪试齿轮箱高速轴与第一齿轮箱高速轴联轴器之间连接第一高速轴连接套，主试齿轮箱高速轴与第二齿轮箱高速轴联轴器之间连接第二高速轴连接套。

进一步地，所述第一高速轴连接套的尺寸与陪试齿轮箱高速轴的接口尺寸匹配，所述第二高速轴连接套的尺寸与主试齿轮箱高速轴的接口尺寸匹配。

进一步地，所述齿轮箱低速轴联轴器根据所述主试齿轮箱的功率大小不同，可使用一个小型联轴器、或使用半个大型联轴器和一个鼓形齿连接轴、或使用一个大型联轴器。

本发明提供的风电齿轮箱试验装置，通过调整齿轮箱支架，使不同连接方式的齿轮箱最终都能以扭矩臂连接的方式安装到试验平台上，以很小的成本满足了不同规格的齿轮箱的试验要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的主试齿轮箱支架结构示意图；

图3为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的主试齿轮箱和扭矩臂结构示意图；

图4为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的主试齿轮箱支架的扭矩臂支撑结构示意图；

图5为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的扭矩臂支撑和扭矩臂连接的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的主试齿轮箱与过渡支撑部件连接的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的过渡支撑部件的主视图；

图8为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的过渡支撑部件的左视图；

图9为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的陪试齿轮箱支架的主视图；

图10为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的陪试齿轮箱支架的左视图；

图11为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的陪试齿轮箱支架与陪试齿轮箱连接的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的陪试齿轮箱支架设置减震部件的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置连接高速轴连接套的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的主试齿轮箱与陪试齿轮箱之间连接小型联轴器的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的主试齿轮箱与陪试齿轮箱之间连接大型联轴器的结构示意图；

图16为本发明实施例提供的风电齿轮箱试验装置的主试齿轮箱与陪试齿轮箱之间连接半个大型联轴器和一个鼓形齿连接轴的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例就本发明的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，本发明提出一种风电齿轮箱试验装置，包括电动机1、陪试齿轮箱2、主试齿轮箱3、发电机4、齿轮箱低速轴联轴器5、第一齿轮箱高速轴联轴器6、第二齿轮箱高速轴联轴器10、齿轮箱试验平台7、陪试齿轮箱支架8、主试齿轮箱支架9以及控制和采集系统，电动机1与陪试齿轮箱2高速端通过第一齿轮箱高速轴联轴器6连接，陪试齿轮箱2低速端与主试齿轮箱3低速端通过齿轮箱低速轴联轴器5连接，主试齿轮箱3高速端与发电机4通过第二齿轮箱高速轴联轴器10连接，陪试齿轮箱支架8和主试齿轮箱支架9均安装在齿轮箱试验平台7上，陪试齿轮箱支架8和主试齿轮箱支架9下的齿轮箱试验平台7保持相同的高度，齿轮箱试验平台7按标准位置固定在地轨20上。陪试齿轮箱2通过扭矩法兰连接在陪试齿轮箱支架8上。

其中，电动机1通过一对第一支撑滑轨11安装在第一方箱12上，发电机4通过一对第二支撑滑轨21安装在第二方箱22上，第一方箱12和第二方箱22安装在地轨20上。

第一支撑滑轨11上设置有T型槽，电动机1通过底部设置的滑动部件可在第一支撑滑轨11上左右移动，第一方箱12上也设置有前后方向的T型槽，第一支撑滑轨11通过底部设置的滑动部件可在第一方箱12上前后移动。其中，电动机1和第一支撑滑轨11底部的滑动部件，可以是与T型槽匹配的并能在T型槽内移动的滑动块，也可以是与T型槽匹配的滑轮。通过移动电动机1和移动第一支撑滑轨11，可以实现电动机1的前后左右移动，从而使电动机1移动到预定的位置。第二支撑滑轨21上设置有T型槽，发电机4通过底部设置的滑动部件可在第二支撑滑轨21上左右移动，第二方箱22上设置有前后方向的T型槽，第二支撑滑轨21通过底部设置的滑动部件可在第二方箱22上前后移动。其中，发电机4和第二支撑滑轨21底部的滑动部件，可以是与T型槽匹配的并能在T型槽内移动的滑动块，也可以是与T型槽匹配的滑轮。通过移动发电机4和移动第二支撑滑轨21，可以实现发电机4的前后左右移动，从而使发电机4移动到预定的位置。

参见图2，对于扭矩臂连接结构的主试齿轮箱3，主试齿轮箱支架9包括通用支架17及设置在通用支架17上的一对扭矩臂支撑18，一对扭矩臂支撑18分别与主试齿轮箱3的两个扭矩臂31连接。

参见图3，对于扭矩臂连接结构的主试齿轮箱3设置有扭矩臂31，并且，每个主试齿轮箱3设置有两个扭矩臂31。参见图4，每个扭矩臂支撑18包括上支撑181和下支撑182，上支撑181和下支撑182连接在一起后，上支撑181和下支撑182之间会形成两个与扭矩臂31的两臂直径相同的圆孔。参见图5，扭矩臂31的两臂连接在上支撑181和下支撑182之间的圆孔内，上支撑181和下支撑182之间通过四根螺栓连接，从而将扭矩臂31固定在上支撑181和下支撑182之间。由于每个主试齿轮箱3有两个扭矩臂31，需要两套扭矩臂支撑18。每个扭矩臂支撑18的下支撑182底部设置有个四个螺纹孔，使用螺栓将下支撑182与通用支架17连接。扭矩臂支撑18的规格大小与主试齿轮箱3的大小相匹配，由于主试齿轮箱3的大小不同，这样安装在相同高度的齿轮箱试验平台7上的主试齿轮箱3和陪试齿轮箱2的高度是不同的，因此通过使用相应规格的扭矩臂支撑18可将不同高度的主试齿轮箱3的低速端轴线与陪试齿轮箱2低速端轴线调整到同一高度，从而实现了本发明提供的风电齿轮箱试验装置可对不同大小规格的主试齿轮箱3进行试验。

参见图6，对于不是扭矩臂连接结构的主试齿轮箱3，如扭矩法兰连接结构的主试齿轮箱3，需要在主试齿轮箱支架9上安装一个过渡支撑部件13，将主试齿轮箱3的扭矩法兰连接结构过渡为扭矩臂连接结构。参见图7和图8，过渡支撑部件13包括半圆形的法兰连接部131、及与法兰连接部131连接的扭矩臂连接部132，法兰连接部131上设置有与主试齿轮箱3的扭矩法兰上的安装孔相对应的螺纹孔133，法兰连接部131与主试齿轮箱3的扭矩法兰通过螺栓并列连接一起，而扭矩臂连接部132则与主试齿轮箱支架9的通用支架17连接在一起，从而实现了非扭矩臂连接结构的主试齿轮箱3与主试齿轮箱支架9的连接，从而实现了本发明提供的风电齿轮箱试验装置可对与风机的不同连接方式的主试齿轮箱3进行试验。

参见图9和图10，陪试齿轮箱支架8包括半圆形的上支架14、半圆形的下支架15及减震部件16，上支架14和下支架15半圆形的环上设置有与陪试齿轮箱2的扭矩法兰28上的连接孔位置匹配的螺纹孔，且下支架15的底板上设置有通孔，下支架15可通过螺栓固定在齿轮箱试验平台7上。上支架14和下支架15的连接处设置有螺纹孔，上支架14和下支架15连接在一起可形成一个与陪试齿轮箱2的一级齿圈27外径相等的圆。参见图11，上支架14和下支架15包围在陪试齿轮箱2的一级齿圈27上，在上支架14和下支架15的连接处通过螺栓连接在一起。上支架14和下支架15连接成的圆与陪试齿轮箱2扭矩法兰28通过连接螺栓30并列连接在一起。参见图12，为了将陪试齿轮箱支架8、陪试齿轮箱2的扭矩法兰28和连接螺栓30相互隔离而达到减震的作用，陪试齿轮箱支架8上还设置有减震部件16，减震部件16设置在上支架14和下支架15与陪试齿轮箱2的扭矩法兰28连接处的每一根的连接螺栓30内侧，每个减震部件16包括两半，分别安装在陪试齿轮箱2的扭矩法兰28两侧，并通过连接螺栓30压在陪试齿轮箱2扭矩法兰28的两侧，从而达到将陪试齿轮箱支架8、扭矩法兰28和连接螺栓30相互隔离开来，达到减震的目的。

参见图13，陪试齿轮箱2高速轴与第一齿轮箱高速轴联轴器6之间连接第一高速轴连接套19，主试齿轮箱3高速轴与第二齿轮箱高速轴联轴器10之间连接第二高速轴连接套29。由于不同型号的陪试齿轮箱2和主试齿轮箱3的高速端的高速轴接口尺寸大小有所不同，因此，根据陪试齿轮箱2高速端的高速轴的实际接口尺寸选择合适的第一高速轴连接套19，即第一高速轴连接套19的尺寸与陪试齿轮箱2高速轴的接口尺寸匹配，从而将不同型号的陪试齿轮箱2与第一齿轮箱高速轴联轴器6连接。根据主试齿轮箱3高速端的高速轴的实际接口尺寸选择合适的第二高速轴连接套29，即第二高速轴连接套29的尺寸与主试齿轮箱3高速轴的接口尺寸匹配，从而将不同型号的主试齿轮箱3与第二齿轮箱高速轴联轴器10连接。

齿轮箱低速轴联轴器5共有两种类型的联轴器：一个大型联轴器24和一个小型联轴器23。在使用时，根据主试齿轮箱3的功率不同，可将两种联轴器进行相互搭配。可使用一个小型联轴器23、或使用半个大型联轴器24和一个鼓形齿连接轴25、或使用一个大型联轴器24。参见图14，主试齿轮箱3功率很小，就直接使用小型联轴器23将主试齿轮箱3与陪试齿轮箱2的低速端连接。参见图15，主试齿轮箱3功率很大，就直接使用大型联轴器24将主试齿轮箱3与陪试齿轮箱2的低速端连接。参见图16，对于部分功率适中而接口尺寸又与大型联轴器24不太适合的主试齿轮箱3，则将大型联轴器24拆成两半，一半大型联轴器24与陪试齿轮箱2的低速轴连接，而另一半大型联轴器24则使用一个鼓形齿连接轴25代替联轴器与主试齿轮箱3低速端连接。

应当说明的是，本发明的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种风电齿轮箱试验装置，其特征在于，包括电动机(1)、陪试齿轮箱(2)、主试齿轮箱(3)、发电机(4)、齿轮箱低速轴联轴器(5)、第一齿轮箱高速轴联轴器(6)、第二齿轮箱高速轴联轴器(10)、齿轮箱试验平台(7)、陪试齿轮箱支架(8)、主试齿轮箱支架(9)以及控制和采集系统，电动机(1)与陪试齿轮箱(2)高速端通过第一齿轮箱高速轴联轴器(6)连接，陪试齿轮箱(2)低速端与主试齿轮箱(3)低速端通过齿轮箱低速轴联轴器(5)连接，主试齿轮箱(3)高速端与发电机(4)通过第二齿轮箱高速轴联轴器(10)连接，陪试齿轮箱支架(8)和主试齿轮箱支架(9)设置在齿轮箱试验平台(7)上，陪试齿轮箱(2)通过扭矩法兰连接在陪试齿轮箱支架(8)上，主试齿轮箱支架(9)包括通用支架(17)及设置在通用支架(17)上的一对扭矩臂支撑(18)，一对扭矩臂支撑(18)分别与主试齿轮箱(3)的两个扭矩臂连接；

所述扭矩臂支撑(18)与所述通用支架(17)可拆卸连接，且所述扭矩臂支撑(18)的规格与所述主试齿轮箱(3)的规格相匹配；

所述主试齿轮箱支架(9)上设置过渡支撑部件(13)，所述过渡支撑部件(13)包括法兰连接部(131)、及与法兰连接部(131)连接的扭矩臂连接部(132)，法兰连接部(131)与主试齿轮箱(3)的扭矩法兰连接，扭矩臂连接部(132)设置在主试齿轮箱支架(9)的通用支架(17)上。

2.根据权利要求1所述的风电齿轮箱试验装置，其特征在于，所述扭矩臂支撑(18)包括上支撑(181)和下支撑(182)，所述主试齿轮箱(3)的扭矩臂两端连接上支撑(181)和下支撑(182)之间。

3.根据权利要求1所述的风电齿轮箱试验装置，其特征在于，所述陪试齿轮箱支架(8)包括半圆形的上支架(14)、半圆形的下支架(15)及减震部件(16)，所述上支架(14)和下支架(15)包围在陪试齿轮箱(2)的一级齿圈上连接成圆并与陪试齿轮箱(2)扭矩法兰通过数根连接螺栓并列连接，所述减震部件(16)设置在所述上支架(14)和下支架(15)与所述陪试齿轮箱(2)扭矩法兰连接处的每根连接螺栓内侧，每个减震部件(16)包括两半，分别设置在陪试齿轮箱(2)扭矩法兰的两侧通过所述连接螺栓压在所述陪试齿轮箱(2)扭矩法兰的两侧。

4.根据权利要求1所述的风电齿轮箱试验装置，其特征在于，所述电动机(1)通过一对第一支撑滑轨(11)安装在第一方箱(12)上，所述发电机(4)通过一对第二支撑滑轨(21)安装在第二方箱(22)上，所述第一方箱(12)和第二方箱(22)安装在地轨(20)上。

5.根据权利要求4所述的风电齿轮箱试验装置，其特征在于，所述第一支撑滑轨(11)上设置有T型槽，所述电动机(1)通过底部设置的滑动部件可在所述第一支撑滑轨(11)上左右移动，所述第一方箱(12)上设置有前后方向的T型槽，所述第一支撑滑轨(11)通过底部设置的滑动部件可在所述第一方箱(12)上前后移动；所述第二支撑滑轨(21)上设置有T型槽，所述发电机(4)通过底部设置的滑动部件可在所述第二支撑滑轨(21)上左右移动，所述第二方箱(22)上设置有前后方向的T型槽，所述第二支撑滑轨(21)通过底部设置的滑动部件可在所述第二方箱(22)上前后移动。

6.根据权利要求1所述的风电齿轮箱试验装置，其特征在于，所述陪试齿轮箱(2)高速轴与第一齿轮箱高速轴联轴器(6)之间连接第一高速轴连接套(19)，主试齿轮箱(3)高速轴与第二齿轮箱高速轴联轴器(10)之间连接第二高速轴连接套(29)。

7.根据权利要求6所述的风电齿轮箱试验装置，其特征在于，所述第一高速轴连接套(19)的尺寸与陪试齿轮箱(2)高速轴的接口尺寸匹配，所述第二高速轴连接套(29)的尺寸与主试齿轮箱(3)高速轴的接口尺寸匹配。

8.根据权利要求1所述的风电齿轮箱试验装置，其特征在于，所述齿轮箱低速轴联轴器(5)根据所述主试齿轮箱(3)的功率大小不同，可使用一个小型联轴器(23)、或使用半个大型联轴器(24)和一个鼓形齿连接轴(25)、或使用一个大型联轴器(24)。