CN209961480U - 一种齿轮箱振动检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种齿轮箱振动检测装置，属于风电齿轮箱技术领域。本实用新型所提供的齿轮箱振动检测装置包括齿轮箱、检测机构和数据采集处理机构。通过设置利用第一检测机构、第二检测机构和第三检测机构能够在齿轮箱运转时分别检测高速轴、低速轴和扭力臂的振动数据，利用数据采集处理机构能够获取振动数据并对振动数据进行处理，从而能够提前获取高速轴、低速轴和扭力臂的振动情况。且由于高速轴、低速轴和扭力臂是齿轮箱运行过程中的主要振动源，通过检测高速轴、低速轴和扭力臂的振动情况能够精确地掌握齿轮箱整体的振动情况，检测精度较高。

Description

一种齿轮箱振动检测装置

技术领域

本实用新型涉及风电齿轮箱技术领域，尤其涉及一种齿轮箱振动检测装置。

背景技术

由于煤炭等不可再生能源的枯竭及火力发电等造成的空气污染，使得风力发电技术快速发展，风力发电装置是利用风力发电技术实现发电的主要装备。齿轮箱是风力发电装置的重要组成部件，齿轮箱在运行过程中的振动程度是影响风力发电装置使用寿命和可靠性的重要因素。当齿轮箱在空中运行过程中振动较大时，极易造成齿轮啮合失效、轴承失效以及断齿等问题，从而严重影响齿轮箱的正常运转。

因此急需一种齿轮箱振动检测装置能够提前将齿轮箱在运行过程中的振动情况反映出来，以便使操作人员及时获取齿轮箱的振动情况是否在规定范围之内，并及时对振动情况不在规定范围内的齿轮箱进行调试，避免不合格的齿轮箱被安装至风力发电装置上，进而避免风力发电装置在空中运行过程中发生故障导致的维修成本增大。但是现有的齿轮箱振动检测装置不仅检测精度较低，且无法实现提前检测，无法满足客户的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种齿轮箱振动检测装置，不仅检测精度高，且能够提前检测齿轮箱的振动情况，有利于降低齿轮箱在空中运行过程中的故障率和维修成本。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种齿轮箱振动检测装置，所述齿轮箱包括箱体、高速轴、低速轴和扭力臂，所述高速轴和所述低速轴均设置在所述箱体内，所述扭力臂设置在所述箱体上，所述齿轮箱振动检测装置包括：

多个检测机构，多个所述检测机构包括第一检测机构、第二检测机构和第三检测机构，所述齿轮箱被配置为运转时，所述第一检测机构用于检测所述高速轴的振动数据，所述第二检测机构用于检测所述低速轴的振动数据，所述第三检测机构用于检测所述扭力臂的振动数据；

数据采集处理机构，所述数据采集处理机构与所述检测机构电连接，用于获取振动数据并对振动数据进行处理。

作为优选，所述箱体上设置有高速轴测振点，所述第一检测机构设置在所述高速轴测振点上；

所述箱体上设置有低速轴测振点，所述第二检测机构设置在所述低速轴测振点上；

所述扭力臂上设置有扭力臂测振点，所述第三检测机构设置在所述扭力臂测振点上。

作为优选，所述检测机构包括检测主体、连接头和触头，所述连接头设置在所述检测主体上，所述触头设置在所述连接头上；

所述高速轴测振点、所述低速轴测振点和所述扭力臂测振点处均设置有连接孔，所述连接头设置在所述连接孔内，所述触头与所述连接孔的内壁抵接。

作为优选，所述检测机构还包括伸缩机构，所述伸缩机构设置在所述连接头和所述触头之间。

作为优选，所述检测机构还包括开关，所述开关用于控制所述伸缩机构伸长、保持和收缩。

作为优选，所述检测机构还包括接线头，所述接线头设置在所述检测主体上，并与所述数据采集处理机构连接。

作为优选，所述接线头包括X向接线头、Y向接线头和Z向接线头，分别用于传输振动数据的X向数据、Y向数据和Z向数据。

作为优选，所述连接头为螺柱，所述连接孔为螺纹孔。

作为优选，所述检测机构为加速度传感器，所述振动数据为加速度；

或者所述检测机构为速度传感器，所述振动数据为速度。

作为优选，所述齿轮箱包括相对设置的主试齿轮箱和陪试齿轮箱，所述主试齿轮箱内设置有主试齿轮箱高速轴和主试齿轮箱低速轴，所述陪试齿轮箱内设置有陪试齿轮箱高速轴和陪试齿轮箱低速轴，所述主试齿轮箱低速轴与所述陪试齿轮箱低速轴传动连接；

所述第一检测机构、所述第二检测机构和所述第三检测机构的数量均为多个，所述主试齿轮箱和所述陪试齿轮箱被配置为同步运转时，多个所述第一检测机构分别用于检测所述主试齿轮箱高速轴和所述陪试齿轮箱高速轴的振动数据，多个所述第二检测机构分别用于检测所述主试齿轮箱低速轴和所述陪试齿轮箱低速轴的振动数据，多个所述第三检测机构分别用于检测所述主试齿轮箱的主试齿轮箱扭力臂和所述陪试齿轮箱的陪试齿轮箱扭力臂的振动数据。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种齿轮箱振动检测装置，该齿轮箱振动检测装置通过利用第一检测机构、第二检测机构和第三检测机构能够在齿轮箱运转时分别检测高速轴、低速轴和扭力臂的振动数据，利用数据采集处理机构能够获取振动数据并对振动数据进行处理，从而能够在齿轮箱安装至风力发电装置前提前获取高速轴、低速轴和扭力臂的振动情况。且由于高速轴、低速轴和扭力臂是齿轮箱运行过程中的主要振动源，通过检测高速轴、低速轴和扭力臂的振动情况能够精确地反应齿轮箱整体的振动情况，检测精度较高。

附图说明

图1是本实用新型所提供的风力发电装置的结构示意图；

图2是本实用新型所提供的齿轮箱振动检测装置的结构示意图；

图3是本实用新型所提供的检测机构的轴测图；

图4是本实用新型所提供的检测机构的后视图；

图5是本实用新型所提供的触头和伸缩杆的结构示意图；

图6是本实用新型所提供的扭力臂、振动数据采集器和终端处理器的接线图。

图中：

100、齿轮箱；200、基座；300、风力发电机塔座；400、机箱；500、旋转毂和叶片校正装置；600、旋转叶片；700、电力供电系统；800、配电装置和管理系统；900、发电机；

110、主试齿轮箱；120、陪试齿轮箱；

1、驱动机构；2、箱体；21、高速轴测振点；22、低速轴测振点；

3、高速轴；4、低速轴；

5、扭力臂；51、扭力臂测振点；52、扭力臂左耳接线；53、扭力臂右耳接线；

6、检测机构；61、检测主体；62、接线头；63、连接头；64、开关；65、触头；66、伸缩机构；

7、试验台底座；8、第一联轴器；9、第二联轴器；10、振动数据采集器；11、终端处理器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例提供了一种齿轮箱振动检测装置，该齿轮箱振动检测装置能够模拟齿轮箱的运行环境，提前对齿轮箱在运行过程中的振动情况进行检测，以避免振动不合格的齿轮箱被直接投入使用。具体地，该齿轮箱振动检测装置可以提前对风力发电装置中的风电齿轮箱进行检测。如图1所示，该风力发电装置包括齿轮箱100、基座200、风力发电机塔座300、机箱400、旋转毂和叶片校正装置500、旋转叶片600、电力供电系统700、配电装置和管理系统800和发电机900。风力发电装置为现有技术，其各部件的连接关系以及位置，在此不做赘述。

如图2所示，该齿轮箱振动检测装置包括试验台底座7、驱动机构1、多个检测机构6和数据采集处理机构，齿轮箱100和驱动机构1均设置在试验台底座7上。其中，驱动机构1与齿轮箱100传动连接，用于驱动齿轮箱100运转，以模拟齿轮箱100在风力发电装置中的运行情况。在本实施例中，驱动机构1为电机，电机的电机轴直接与齿轮箱100的输入轴连接，从而驱动齿轮箱100运转。除了直接驱动外，也可以采用间接驱动的方法，在电机的电机轴和齿轮箱100的输入轴之间设置传动机构，利用电机驱动传动机构，传动机构驱动齿轮箱100，从而实现齿轮箱100的运转。

齿轮箱100包括箱体2、高速轴3、低速轴4和扭力臂5，高速轴3和低速轴4均设置在箱体2内，高速轴3和低速轴4上均设置有齿轮，齿轮啮合实现高速轴3和低速轴4之间的传动，扭力臂5设置在箱体2上。在本实施例中，作为驱动机构1的电机与高速轴3传动连接，具体地，电机的电机轴和高速轴3之间利用第一联轴器8实现连接。可选地，第一联轴器8为刚性联轴器。

多个检测机构6具体包括第一检测机构、第二检测机构和第三检测机构，第一检测机构用于检测高速轴3的振动数据，第二检测机构用于检测低速轴4的振动数据，第三检测机构用于检测扭力臂5的振动数据。第一检测机构、第二检测机构和第三检测机构的数量可以为一个、两个或者更多个。在本实施例中，如图2所示，对于一个齿轮箱100，第一检测机构的数量为一个，第二检测机构的数量为一个，第三检测机构的数量为两个，分别设置在扭力臂5的两端。

在检测高速轴3的振动数据时，可以将第一检测机构直接设置在高速轴3上。但是由于惯性的存在，当高速轴3高速转动时，可能会出现设置在高速轴3上的第一检测机构被甩出的现象。为了避免上述情况的出现，在本实施例中，在箱体2上设置高速轴测振点21，并将第一检测机构设置在高速轴测振点21上。由于高速轴3与箱体2连接，高速轴3的振动能够传递至箱体2上，所以将第一检测机构设置在箱体2上的高速轴测振点21上同样能够获得高速轴3的振动情况。需要注意的是，高速轴测振点21需要经量靠近高速轴3，以提高检测精度。同理，在箱体2上还设置有低速轴测振点22，并将第二检测机构设置在低速轴测振点22上，低速轴测振点22需经量靠近低速轴4设置。在扭力臂5上设置有扭力臂测振点51，第三检测机构设置在扭力臂测振点51上。

进一步地，选择采用传感器作为检测机构6，例如加速度传感器或者速度传感器。当检测机构6为加速度传感器时，获得的振动数据为加速度；当检测机构6为速度传感器时，获得的振动数据为速度。如果采用速度传感器，还需要对获取的速度进行处理变成加速度，因此优选地，在本实施例中，采用加速度传感器，加速度传感器灵敏度数值为50mV/g，在此灵敏度下的加速度传感器动态范围大、频率范围宽、线性度好、稳定性高、更加贴合实际试验和工作情况。

进一步地，如图3至图5，检测机构6包括检测主体61、连接头63、接线头62、触头65和开关64。连接头63设置在检测主体61上，用于与箱体2或者扭力臂5连接。具体地，在箱体2上的高速轴测振点21和低速轴测振点22处，以及扭力臂5上的扭力臂测振点51上均设置有连接孔，连接头63能够连接在连接孔内，从而实现检测机构6与箱体2或者扭力臂5的连接。

可选地，为了提高连接强度，可以采用螺柱作为连接头63，螺纹孔作为连接孔，从而使连接头63螺纹连接在连接孔内。在本实施例中，螺纹孔的直径为6mm，螺柱的螺纹副采用M6×2LH-6H/5g6g，从而保证检测机构6能够与箱体2或者扭力臂5充分接触，进而保证连接强度。

触头65设置在连接头63上，当连接头63进入连接孔内时，触头65能够与连接孔的内壁抵接，从而获取箱体2上高速轴测振点21和低速轴测振点22处以及扭力臂5上的扭力臂测振点51处的振动情况。进一步地，为了控制触头65进入箱体2或者扭力臂5内的深度，从而提高触头65与箱体2或者扭力臂5的接触面积，进而提供检测精度，该检测机构6还包括伸缩机构66，伸缩机构66为伸缩杆，伸缩杆设置在触头65和连接头63之间，用来改变触头65的位置。具体地，连接头63上设置有容置孔，伸缩杆位于容置孔内，伸缩杆的一端与容置孔的底部连接，另一端与触头65连接。当伸缩杆伸长时，触头65能够从容置孔内伸出进入连接孔，并与连接孔的内壁抵接；当检测完毕后，伸缩杆缩回，触头65进入容置孔内。如此设置不仅能够使触头65与箱体2或者扭力臂5充分接触，也能够保护触头65，避免触头65受损。

开关64设置在检测主体61上，检测主体61内嵌有单片机，单片机内携带有控制程序，单片机与伸缩杆以及开关64均电连接，通过开关64和单片机能够控制伸缩杆的伸长、保持和收缩。具体地，当首次按下开关64后，伸缩杆能够以0.1m/s的速度从连接头63中向前伸出，直至接触到连接孔的内壁；然后，伸缩杆自动停止伸长进入保持状态，从而保证触头65和箱体2或者扭力臂5充分接触，以保证获取的振动数据的准确性；待检测完毕后，再次按下开关64，伸缩杆能够收缩，使触头65回缩至连接头63内。

为了将触头65获取的振动数据传递给采集处理机构，该检测机构6还包括接线头62。接线头62设置在检测主体61上，并与数据采集处理机构连接。以扭力臂5为例，如图6所示，扭力臂5上的第三检测机构的接线头62通过扭力臂左耳接线52和扭力臂右耳接线53与采集处理机构连接，以传输第三检测机构获取的扭力臂5的振动数据。

进一步地，如图3和图4所示，接线头62包括X向接线头、Y向接线头和Z向接线头，用于将获取的振动数据分解得到X向数据、Y向数据和Z向数据进行传输。当振动数据为加速度时，X向数据、Y向数据和Z向数据分别为X向加速度、Y向加速度和Z向加速度；当振动数据为速度时，X向数据、Y向数据和Z向数据分别为X向速度、Y向速度和Z向速度。

如图2和图6所示，采集处理机构包括振动数据采集器10和终端处理器11，振动数据采集器10用于实现对X向数据、Y向数据和Z向数据的采集，并传输给终端处理器11。终端处理器11根据设定好的程序对振动数据进行处理，以便检测人员按照GB和ISO标准对得到的振动数据进行分析，来判断齿轮箱是不是处于稳定状态。在本实施例中，终端处理器11可以为电脑。振动数据采集器10和终端处理器11均为现有技术，在此不再赘述。

进一步地，为了提高检测效率，如图2所示，该齿轮箱振动检测装置的试验台底座7上同时设置有两个结构相同的齿轮箱100和两个结构相同的驱动机构1，两个齿轮箱100分别为相对设置的主试齿轮箱110和陪试齿轮箱120，两个驱动机构1分别为主试齿轮箱电机和陪试齿轮箱电机。

具体地，设置在主试齿轮箱110的箱体2内的高速轴3为主试齿轮箱高速轴，低速轴4为主试齿轮箱低速轴，设置在主试齿轮箱110的箱体2上的扭力臂5为主试齿轮箱扭力臂。设置在陪试齿轮箱120的箱体2内的高速轴3为陪试齿轮箱高速轴，低速轴4为陪试齿轮箱低速轴，设置在陪试齿轮箱120的箱体2上的扭力臂5为陪试齿轮箱120扭力臂5。主试齿轮箱高速轴、主试齿轮箱低速轴、陪试齿轮箱高速轴和陪试齿轮箱低速轴上各设置有一检测机构，主试齿轮箱扭力臂和陪试齿轮箱120扭力臂5上各设置有两个检测机构6。

主试齿轮箱电机与主试齿轮箱高速轴传动连接，陪试齿轮箱电机与陪试齿轮箱高速轴传动连接，主试齿轮箱低速轴与陪试齿轮箱低速轴通过第二联轴器9传动连接，从而实现主试齿轮箱110和陪试齿轮箱120的联动。当主试齿轮箱电机或者陪试齿轮箱电机单独工作时，主试齿轮箱110和陪试齿轮箱120能够同步运行，以同时对主试齿轮箱110和陪试齿轮箱120的振动情况进行检测，检测效率较高。

在本实施例中，该齿轮箱振动检测装置通过设置驱动机构1能够驱动齿轮箱100运转，从而能够模拟齿轮箱100的运行状态。通过利用第一检测机构、第二检测机构和第三检测机构分别检测高速轴3、低速轴4和扭力臂5的振动数据，利用数据采集处理机构能够获取振动数据并对振动数据进行处理，从而能够在齿轮箱安装至风力发电装置前提前获取高速轴3、低速轴4和扭力臂5的振动情况。

且由于高速轴3、低速轴4和扭力臂5是齿轮箱运行过程中的主要振动源，通过检测高速轴3、低速轴4和扭力臂5的振动情况能够精确地反应齿轮箱整体的振动情况，不仅能够将振动数据采集准确率提高20％，还能够大大提高振动数据的可分析性，使得操作人员能够及时对产生故障的齿轮箱做出反应，降低齿轮箱在空中运行过程中产生轴承失效、断齿等风险，有利于降低维修成本。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿轮箱振动检测装置，所述齿轮箱(100)包括箱体(2)、高速轴(3)、低速轴(4)和扭力臂(5)，所述高速轴(3)和所述低速轴(4)均设置在所述箱体(2)内，所述扭力臂(5)设置在所述箱体(2)上；

其特征在于，所述齿轮箱振动检测装置包括：

多个检测机构(6)，多个所述检测机构(6)包括第一检测机构、第二检测机构和第三检测机构，所述齿轮箱(100)被配置为运转时，所述第一检测机构用于检测所述高速轴(3)的振动数据，所述第二检测机构用于检测所述低速轴(4)的振动数据，所述第三检测机构用于检测所述扭力臂(5)的振动数据；

数据采集处理机构，所述数据采集处理机构与所述检测机构(6)电连接，用于获取振动数据并对振动数据进行处理。

2.根据权利要求1所述的齿轮箱振动检测装置，其特征在于，

所述箱体(2)上设置有高速轴测振点(21)，所述第一检测机构设置在所述高速轴测振点(21)上；

所述箱体(2)上设置有低速轴测振点(22)，所述第二检测机构设置在所述低速轴测振点(22)上；

所述扭力臂(5)上设置有扭力臂测振点(51)，所述第三检测机构设置在所述扭力臂测振点(51)上。

3.根据权利要求2所述的齿轮箱振动检测装置，其特征在于，

所述检测机构(6)包括检测主体(61)、连接头(63)和触头(65)，所述连接头(63)设置在所述检测主体(61)上，所述触头(65)设置在所述连接头(63)上；

所述高速轴测振点(21)、所述低速轴测振点(22)和所述扭力臂测振点(51)处均设置有连接孔，所述连接头(63)设置在所述连接孔内，所述触头(65)与所述连接孔的内壁抵接。

4.根据权利要求3所述的齿轮箱振动检测装置，其特征在于，

所述检测机构(6)还包括伸缩机构(66)，所述伸缩机构(66)设置在所述连接头(63)和所述触头(65)之间。

5.根据权利要求4所述的齿轮箱振动检测装置，其特征在于，

所述检测机构(6)还包括开关(64)，所述开关(64)用于控制所述伸缩机构(66)伸长、保持和收缩。

6.根据权利要求3所述的齿轮箱振动检测装置，其特征在于，

所述检测机构(6)还包括接线头(62)，所述接线头(62)设置在所述检测主体(61)上，并与所述数据采集处理机构连接。

7.根据权利要求6所述的齿轮箱振动检测装置，其特征在于，

所述接线头(62)包括X向接线头、Y向接线头和Z向接线头，分别用于传输振动数据的X向数据、Y向数据和Z向数据。

8.根据权利要求3所述的齿轮箱振动检测装置，其特征在于，

所述连接头(63)为螺柱，所述连接孔为螺纹孔。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的齿轮箱振动检测装置，其特征在于，

所述检测机构(6)为加速度传感器，所述振动数据为加速度；

或者所述检测机构(6)为速度传感器，所述振动数据为速度。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的齿轮箱振动检测装置，其特征在于，

所述齿轮箱(100)包括相对设置的主试齿轮箱(110)和陪试齿轮箱(120)，所述主试齿轮箱(110)内设置有主试齿轮箱高速轴和主试齿轮箱低速轴，所述陪试齿轮箱(120)内设置有陪试齿轮箱高速轴和陪试齿轮箱低速轴，所述主试齿轮箱低速轴与所述陪试齿轮箱低速轴传动连接；

所述第一检测机构、所述第二检测机构和所述第三检测机构的数量均为多个，所述主试齿轮箱(110)和所述陪试齿轮箱(120)被配置为同步运转时，多个所述第一检测机构分别用于检测所述主试齿轮箱高速轴和所述陪试齿轮箱高速轴的振动数据，多个所述第二检测机构分别用于检测所述主试齿轮箱低速轴和所述陪试齿轮箱低速轴的振动数据，多个所述第三检测机构分别用于检测所述主试齿轮箱(110)的主试齿轮箱扭力臂和所述陪试齿轮箱(120)的陪试齿轮箱扭力臂的振动数据。

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