CN115077897B - 用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，其包括疲劳试验单元以及设置于箱体外侧的盐雾喷雾单元、电气控制单元和液压控制单元，疲劳试验单元中摆动装置设于箱体的一侧，且驱动装置、张紧轮以及固定链轮均通过轮轴支撑设于箱体上，齿形带的第一端绕过张紧轮以及驱动装置中的驱动轮通过压板与链条的第一端连接，链条的第二端分别与固定链轮以及摆动链轮啮合传动且通过压板与齿形带的第二端连接。本发明模拟了盐雾环境，可以对齿形带进行盐雾试验，同时有利于揭示齿形带自身运动状态、盐雾浓度、温度、湿度与载荷变化等单一或者多种耦合因素对齿形带疲劳寿命的影响规律，可以对齿形带的疲劳状态和使用寿命进行检验。

Description

用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置

技术领域

本发明属于疲劳试验技术领域，特别涉及一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置。

背景技术

齿形带传动因其具有缓冲减震及准确的传动比等优点被广泛应用于风力发电机的变桨系统，但由于风机变桨齿形带运动具有高度随机性，尤其是海上风力发电机所处环境呈现盐雾浓度及温度与湿度动态变化的复杂工况，实现复杂工况下风机变桨系统齿形带疲劳寿命预测成为亟待解决的行业难题。

为此，本发明依据现有风机变桨系统齿形带的传动布局及其典型工况，设计了一种具有盐雾浓度、温度、湿度与载荷调节功能的风机变桨系统齿形带动态盐雾疲劳试验装置。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，模拟了盐雾环境，可以对齿形带进行动态齿形带盐雾试验，还可以兼顾对齿形带进行静态齿形带盐雾试验，有利于揭示齿形带自身运动状态、盐雾浓度、温度、湿度与载荷变化等单一或者多种耦合因素对齿形带疲劳寿命的影响规律，有利于对齿形带的疲劳状态和使用寿命进行检验，具有简单实用，操作性强，实用范围广等优点。

本发明采用的技术方案是一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，其包括疲劳试验单元、盐雾喷雾单元、电气控制单元和液压控制单元，所述疲劳试验单元包括箱体、箱盖、驱动装置、张紧轮、固定链轮、摆动链轮、摆动装置、齿形带、链条和压板，所述摆动装置设于所述箱体的一侧，且所述摆动装置包括摆动链轮轴、滑块、摆动只扣、螺栓拉杆、主拉杆、主拉杆套筒、杠杆和液压缸，所述摆动链轮轴上设有所述摆动链轮，且所述摆动链轮轴的两端均设有所述滑块，所述摆动只扣设于所述箱体上，且所述摆动只扣上设有摆动链轮端盖，所述摆动链轮端盖与所述摆动只扣共同组成滑动轮滑槽，所述滑块滑动设于所述滑动轮滑槽中，所述摆动链轮轴的两侧设有侧拉杆，且所述侧拉杆的第一端与所述摆动链轮轴连接，所述侧拉杆的第二端与所述螺栓拉杆连接，且所述螺栓拉杆与所述主拉杆的第一端连接，所述主拉杆的第二端穿过主拉杆套筒通过拉力传感器与所述杠杆转动连接，且所述主拉杆套筒设于所述箱体上，所述箱体上设有杠杆支座和液压缸支座，所述杠杆的第一端与所述杠杆支座转动连接，且所述液压缸的第一端与所述液压缸支座转动连接，所述液压缸的第二端与所述杠杆的第二端转动连接，所述箱盖位于所述箱体的顶端，且所述驱动装置、张紧轮以及固定链轮均通过轮轴支撑设于所述箱体上，所述齿形带的第一端绕过所述张紧轮以及所述驱动装置中的驱动轮通过所述压板与所述链条的第一端连接，所述链条的第二端分别与所述固定链轮以及所述摆动链轮啮合传动且通过所述压板与所述齿形带的第二端连接；所述盐雾喷雾单元、电气控制单元以及液压控制单元均设于所述箱体的外侧，且所述盐雾喷雾单元包括盐雾控制装置、盐雾喷发器、温度传感器和保温装置，所述盐雾控制装置设于所述箱体外，且所述盐雾喷发器和温度传感器均位于所述箱体固定连接，所述盐雾喷发器设于所述驱动轮的下方，且所述盐雾喷发器位于所述张紧轮的右侧，且所述温度传感器设于所述盐雾喷发器与所述张紧轮之间，所述保温装置设于所述箱体上，且所述保温装置位于所述摆动链轮的下方。

进一步地，所述电气控制单元设于所述箱体的一侧，且所述电气控制单元包括可编程逻辑控制器、拉力传感器和拉力传感器显示器，所述可编程逻辑控制器和拉力传感器显示器设于所述箱体外侧，且所述可编程逻辑控制器位于所述盐雾控制装置的右侧，所述拉力传感器显示器设于所述盐雾控制装置上，所述拉力传感器设于所述主拉杆上，且所述拉力传感器的第一端与所述主拉杆固定连接，所述拉力传感器的第二端通过销轴与所述杠杆转动连接。

进一步地，所述液压控制单元设于所述箱体的一侧，且所述液压控制单元包括液压箱、液压泵、液压阀、冷却器和液压管，所述液压泵位于所述液压箱上端的一侧，所述冷却器位于所述液压泵前端，所述液压阀设于所述液压箱的侧面且靠近所述液压泵，且所述液压阀分别与所述液压泵以及所述冷却器相连接，所述液压管末端与所述液压缸相连接，通过控制所述液压阀，进而实现对所述液压缸不同运动状态的控制。

进一步地，所述驱动装置包括驱动轮、驱动轮轴、减速器、左端盖、左套筒、右端盖、右套筒和伺服电机，所述驱动轮设于所述驱动轮轴上，所述驱动轮轴的第一端和第二端分别设有左轴承和右轴承，且所述驱动轮轴的第二端穿过所述箱体通过减速器与所述伺服电机的输出轴连接，所述左轴承上设有所述左套筒，所述左端盖设于所述左套筒的一侧，且所述左端盖与所述箱体固定连接，所述右轴承上设有所述右套筒，所述右端盖设于所述右套筒的一侧，且所述右端盖与所述箱体固定连接。

优选地，所述压板包括下压板、齿形带上压板、链条上压板和压板螺栓，所述齿形带上压板和链条上压板均通过所述压板螺栓设于所述下压板上，且所述齿形带上压板的底面设有齿形凹槽，所述齿形凹槽与所述齿形带的一端啮合连接，所述链条上压板的底面设有半圆形凹槽，且所述半圆形凹槽与所述链条啮合连接。

优选地，所述箱体上还设有观察口和保温箱安装板，所述观察口位于所述驱动轮的右侧，且所述观察口处设有观察口安装板，所述保温箱安装板设于所述保温装置的一侧，且所述保温箱安装板位于所述摆动链轮的下方。

优选地，所述驱动轮位于所述张紧轮的右侧，所述固定链轮和摆动链轮分别位于所述箱体的两侧，且所述固定链轮位于所述驱动轮的右侧，所述摆动链轮位于所述张紧轮的左侧，且所述驱动轮、张紧轮、固定链轮以及摆动链轮的中心轴线均平行。

本发明的特点和有益效果是：

1、本发明提供的一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，依据现有风机变桨系统中齿形带传动布局对疲劳试验单元进行设计，确保了试验装置中齿形带的运动状态与实际工况等效一致。

2、本发明提供的一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，采用齿形带与链条相结合的方法，将齿形带与链条的两端通过压板连接，在试验过程中仅需要安装或者更换部分齿形带，便可以完成试验，不仅有利于不同规格型号齿形带的更换，还可以降低试验成本。

3、本发明提供的一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，在箱体的一侧设置摆动装置，通过控制液压缸伸出端的伸缩量，可以带动摆动链轮轴沿滑动轮滑槽移动，有利于通过摆动链轮轴的移动，对齿形带施加不同大小的载荷，可以模拟不同的载荷，对齿形带的疲劳寿命进行测试，有利于提高试验装置的适用性。

4、本发明提供的一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，通过设置盐雾喷雾单元，其中盐雾喷发器可以喷发盐雾，用于模拟大气中由含盐微小液滴所构成的盐雾弥散环境功能，同时温度传感器及保温装置可以实时检测箱体内的试验温度及湿度等信息，同时电气控制单元可以控制驱动轮正反转，实现对齿形带一部分进行快速弯曲模拟，提高试验效率。

5、本发明提供的一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，模拟了盐雾环境，可以对齿形带进行动态齿形带盐雾试验，还可以兼顾对齿形带进行静态齿形带盐雾试验，有利于揭示齿形带自身运动状态、盐雾浓度、温度、湿度与载荷变化等单一或者多种耦合因素对齿形带疲劳寿命的影响规律，有利于对齿形带的疲劳状态和使用寿命进行检验，具有简单实用，操作性强，实用范围广等优点。

附图说明

图1是本发明用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置的整体结构示意图；

图2是本发明的疲劳试验单元结构示意图；

图3是本发明的摆动装置结构示意图；

图4是本发明的摆动装置部分结构示意图；

图5是本发明的驱动装置结构示意图；

图6是本发明的驱动装置部分结构示意图；

图7是本发明的压板结构示意图；

图8是本发明的盐雾喷雾单元布置图；

图9是本发明的盐雾喷雾单元结构示意图；

图10是本发明的电气控制单元结构示意图；

图11是本发明的液压控制单元结构示意图。

主要附图标记：

疲劳试验单元100；箱体101；箱盖102；驱动轮103；驱动轮轴1031；减速器1032；左端盖1033；左套筒1034；右端盖1035；右套筒1036；左轴承1037；右轴承1038；张紧轮104；固定链轮105；摆动链轮106；摆动装置107；摆动链轮轴1071；滑块1072；摆动只扣1073；摆动链轮端盖1074；侧拉杆1075；螺栓拉杆1076；主拉杆1077；主拉杆套筒1078；杠杆1079；杠杆支座10710；销轴10711；液压缸支座10712；齿形带108；链条109；压板110；下压板1101；齿形带上压板1102；链条上压板1103；压板螺栓1104；观察口安装板111；保温箱安装板112；盐雾喷雾单元200；盐雾控制装置201；盐雾喷发器202；温度传感器203；保温装置204；电气控制单元300；可编程逻辑控制器301；伺服电机302；拉力传感器303；拉力传感器显示器304；液压控制单元400；液压泵401；液压阀402；冷却器403；液压管404；液压缸405。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，如图1所示，其包括疲劳试验单元100、盐雾喷雾单元200、电气控制单元300和液压控制单元400。

如图2～图4所示，疲劳试验单元100包括箱体101、箱盖102、驱动装置、张紧轮104、固定链轮105、摆动链轮106、摆动装置107、齿形带108、链条109和压板110，摆动装置107设于箱体101的一侧，且摆动装置107包括摆动链轮轴1071、滑块1072、摆动只扣1073、螺栓拉杆1076、主拉杆1077、主拉杆套筒1078、杠杆1079和液压缸，摆动链轮轴1071上设有摆动链轮106，且摆动链轮轴1071的两端均设有滑块1072，摆动只扣1073设于箱体101上，且摆动只扣1073上设有摆动链轮端盖1074，摆动链轮端盖1074与摆动只扣1073共同组成滑动轮滑槽，滑块1072滑动设于滑动轮滑槽中，摆动链轮轴1071的两侧设有侧拉杆1075，且侧拉杆1075的第一端与摆动链轮轴1071连接，侧拉杆1075的第二端与螺栓拉杆1076连接，且螺栓拉杆1076与主拉杆1077的第一端连接，主拉杆1077的第二端穿过主拉杆套筒1078通过拉力传感器303与杠杆1079转动连接，且主拉杆套筒1078设于箱体101上，箱体101上设有杠杆支座10710和液压缸支座10712，杠杆1079的第一端与杠杆支座10710转动连接，且液压缸405的第一端与液压缸支座10712转动连接，液压缸405的第二端与杠杆1079的第二端转动连接，液压缸405运动控制杠杆1079绕杠杆支座10710转动，杠杆1079带动拉力传感器303移动，且拉力传感器303带动主拉杆1077摆动，而主拉杆带动侧拉杆1075摆动，继而带动摆动链轮轴1071沿滑动轮滑槽摆动。箱盖102位于箱体101的顶端，且驱动装置、张紧轮104以及固定链轮105均通过轮轴支撑设于箱体101上，齿形带108的第一端绕过张紧轮104以及驱动装置中的驱动轮103通过压板110与链条109的第一端连接，链条109的第二端分别与固定链轮105以及摆动链轮106啮合传动且通过压板110与齿形带108的第二端连接。

如图2所示，箱体101上还设有观察口和保温箱安装板112，观察口位于驱动轮103的右侧，且观察口处设有观察口安装板111，保温箱安装板112设于保温装置204的一侧，且保温箱安装板112位于摆动链轮106的下方。

如图2所示，驱动轮103位于张紧轮104的右侧，固定链轮105和摆动链轮106分别位于箱体101的两侧，且固定链轮105位于驱动轮103的右侧，摆动链轮106位于张紧轮104的左侧，且驱动轮103、张紧轮104、固定链轮105以及摆动链轮106的中心轴线均平行。

如图5和图6所示，驱动装置包括驱动轮103、驱动轮轴1031、减速器1032、左端盖1033、左套筒1034、右端盖1035、右套筒1036和伺服电机302，驱动轮103设于驱动轮轴1031上，驱动轮轴1031的第一端和第二端分别设有左轴承1037和右轴承1038，且驱动轮轴1031的第二端穿过箱体101通过减速器1032与伺服电机302的输出轴连接，左轴承1037上设有左套筒1034，左端盖1033设于左套筒1034的一侧，且左端盖1033与箱体101固定连接，右轴承1038上设有右套筒1036，右端盖1035设于右套筒1036的一侧，且右端盖1035与箱体101固定连接。

如图7所示，压板110包括下压板1101、齿形带上压板1102、链条上压板1103和压板螺栓1104，齿形带上压板1102和链条上压板1103均通过压板螺栓1104设于下压板1101上，且齿形带上压板1102的底面设有齿形凹槽，齿形凹槽与齿形带108的一端啮合连接，链条上压板1103的底面设有半圆形凹槽，且半圆形凹槽与链条109啮合连接。

如图8和图9所示，盐雾喷雾单元200设于箱体101的外侧，且盐雾喷雾单元200包括盐雾控制装置201、盐雾喷发器202、温度传感器203和保温装置204，盐雾控制装置201设于箱体101外，且盐雾喷发器202和温度传感器203均位于箱体101固定连接，盐雾喷发器202设于驱动轮103的下方，且盐雾喷发器202位于张紧轮104的右侧，且温度传感器203设于盐雾喷发器202与张紧轮104之间，保温装置204设于箱体101上，且保温装置204位于摆动链轮106的下方。其中盐雾控制装置201能调节盐雾喷发器202的盐雾喷发量，温度传感器203用于检测疲劳试验单元100内的试验温度，将温度信号反馈到盐雾控制装置201中，保温装置204用于保障疲劳试验单元100内试验温度。

如图10所示，电气控制单元300设于箱体101的外侧，且电气控制单元300包括可编程逻辑控制器301、拉力传感器303和拉力传感器显示器304，可编程逻辑控制器301和拉力传感器显示器304设于箱体101外侧，且可编程逻辑控制器301位于盐雾控制装置201的右侧，拉力传感器显示器304设于盐雾控制装置201上，拉力传感器303设于主拉杆1077上，且拉力传感器303的第一端与主拉杆1077固定连接，拉力传感器303的第二端通过销轴10711与杠杆1079转动连接。电气控制单元300能实现对伺服电机302的反馈控制，实现驱动轮103正反转，且拉力传感器303将力信号反馈到电气控制单元300，电气控制单元300控制液压控制单元400的压力、流量、方向以实现液压缸405不同运动状态，进而实现对摆动链轮106摆动状态的控制。

如图11所示，液压控制单元400设于箱体101的一侧，且液压控制单元400包括液压箱、液压泵401、液压阀402、冷却器403和液压管404，液压泵401位于液压箱上端的一侧，冷却器403位于液压泵401前端，液压阀402设于液压箱的侧面且靠近液压泵401，且液压阀402分别与液压泵401以及冷却器403相连接，液压管404末端与液压缸405相连接，通过控制液压阀402，进而实现对液压缸405不同运动状态的控制。

本发明的具体操作步骤如下：

如图1～图11所示，本发明的一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，在具体工作过程中，首先通过电气控制单元300控制伺服电机302带动驱动轮103转动，进而带动齿形带108在驱动轮103往复运动，通过控制伺服电机302可以控制调节齿形带108的往复速度以及往复位移，待疲劳试验单元100运行平稳后，开启液压控制单元400，通过控制液压缸405的伸缩运动，继而通过杠杆1079带动摆动链轮106沿滑动轮滑槽循环往复运动，进而实现对疲劳试验单元100中齿形带108的张力载荷施加，与此同时，开启盐雾喷雾单元200，通过盐雾控制装置201保障箱体101内部的盐雾坏境，同时实时记录相关疲劳试验数据。

本发明模拟了盐雾环境，可以对齿形带进行动态齿形带盐雾试验，还可以兼顾对齿形带进行静态齿形带盐雾试验，有利于揭示齿形带自身运动状态、盐雾浓度、温度、湿度与载荷变化等单一或者多种耦合因素对齿形带疲劳寿命的影响规律，有利于对齿形带的疲劳状态和使用寿命进行检验，具有简单实用，操作性强，实用范围广等优点。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，其特征在于，其包括疲劳试验单元、盐雾喷雾单元、电气控制单元和液压控制单元，

所述疲劳试验单元包括箱体、箱盖、驱动装置、张紧轮、固定链轮、摆动链轮、摆动装置、齿形带、链条和压板，所述摆动装置设于所述箱体的一侧，且所述摆动装置包括摆动链轮轴、滑块、摆动只扣、螺栓拉杆、主拉杆、主拉杆套筒、杠杆和液压缸，所述摆动链轮轴上设有所述摆动链轮，且所述摆动链轮轴的两端均设有所述滑块，所述摆动只扣设于所述箱体上，且所述摆动只扣上设有摆动链轮端盖，所述摆动链轮端盖与所述摆动只扣共同组成滑动轮滑槽，所述滑块滑动设于所述滑动轮滑槽中，所述摆动链轮轴的两侧设有侧拉杆，且所述侧拉杆的第一端与所述摆动链轮轴连接，所述侧拉杆的第二端与所述螺栓拉杆连接，且所述螺栓拉杆与所述主拉杆的第一端连接，所述主拉杆的第二端穿过主拉杆套筒通过拉力传感器与所述杠杆转动连接，且所述主拉杆套筒设于所述箱体上，所述箱体上设有杠杆支座和液压缸支座，所述杠杆的第一端与所述杠杆支座转动连接，且所述液压缸的第一端与所述液压缸支座转动连接，所述液压缸的第二端与所述杠杆的第二端转动连接，所述箱盖位于所述箱体的顶端，且所述驱动装置、张紧轮以及固定链轮均通过轮轴支撑设于所述箱体上，所述齿形带的第一端绕过所述张紧轮以及所述驱动装置中的驱动轮通过所述压板与所述链条的第一端连接，所述链条的第二端分别与所述固定链轮以及所述摆动链轮啮合传动且通过所述压板与所述齿形带的第二端连接；

所述盐雾喷雾单元、电气控制单元以及液压控制单元均设于所述箱体的外侧，且所述盐雾喷雾单元包括盐雾控制装置、盐雾喷发器、温度传感器和保温装置，所述盐雾控制装置设于所述箱体外，且所述盐雾喷发器和温度传感器均位于所述箱体固定连接，所述盐雾喷发器设于所述驱动轮的下方，且所述盐雾喷发器位于所述张紧轮的右侧，且所述温度传感器设于所述盐雾喷发器与所述张紧轮之间，所述保温装置设于所述箱体上，且所述保温装置位于所述摆动链轮的下方；

所述液压控制单元设于所述箱体的一侧，且所述液压控制单元包括液压箱、液压泵、液压阀、冷却器和液压管，所述液压泵位于所述液压箱上端的一侧，所述冷却器位于所述液压泵前端，所述液压阀设于所述液压箱的侧面且靠近所述液压泵，且所述液压阀分别与所述液压泵以及所述冷却器相连接，所述液压管末端与所述液压缸相连接，通过控制所述液压阀，进而实现对所述液压缸不同运动状态的控制；

对齿形带施加不同大小的载荷，可以模拟不同的载荷。

2.根据权利要求1所述的用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，其特征在于，所述电气控制单元设于所述箱体的一侧，且所述电气控制单元包括可编程逻辑控制器、拉力传感器和拉力传感器显示器，所述可编程逻辑控制器和拉力传感器显示器设于所述箱体外侧，且所述可编程逻辑控制器位于所述盐雾控制装置的右侧，所述拉力传感器显示器设于所述盐雾控制装置上，所述拉力传感器设于所述主拉杆上，且所述拉力传感器的第一端与所述主拉杆固定连接，所述拉力传感器的第二端通过销轴与所述杠杆转动连接。

3.根据权利要求1所述的用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，其特征在于，所述驱动装置包括驱动轮、驱动轮轴、减速器、左端盖、左套筒、右端盖、右套筒和伺服电机，所述驱动轮设于所述驱动轮轴上，所述驱动轮轴的第一端和第二端分别设有左轴承和右轴承，且所述驱动轮轴的第二端穿过所述箱体通过减速器与所述伺服电机的输出轴连接，所述左轴承上设有所述左套筒，所述左端盖设于所述左套筒的一侧，且所述左端盖与所述箱体固定连接，所述右轴承上设有所述右套筒，所述右端盖设于所述右套筒的一侧，且所述右端盖与所述箱体固定连接。

4.根据权利要求1所述的用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，其特征在于，所述压板包括下压板、齿形带上压板、链条上压板和压板螺栓，所述齿形带上压板和链条上压板均通过所述压板螺栓设于所述下压板上，且所述齿形带上压板的底面设有齿形凹槽，所述齿形凹槽与所述齿形带的一端啮合连接，所述链条上压板的底面设有半圆形凹槽，且所述半圆形凹槽与所述链条啮合连接。

5.根据权利要求1所述的用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，其特征在于，所述箱体上还设有观察口和保温箱安装板，所述观察口位于所述驱动轮的右侧，且所述观察口处设有观察口安装板，所述保温箱安装板设于所述保温装置的一侧，且所述保温箱安装板位于所述摆动链轮的下方。

6.根据权利要求1所述的用于盐雾环境下的齿形带动态疲劳试验装置，其特征在于，所述驱动轮位于所述张紧轮的右侧，所述固定链轮和摆动链轮分别位于所述箱体的两侧，且所述固定链轮位于所述驱动轮的右侧，所述摆动链轮位于所述张紧轮的左侧，且所述驱动轮、张紧轮、固定链轮以及摆动链轮的中心轴线均平行。