CN210322110U - 一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其属于传动领域，齿轮箱输出轴力矩在线监测装置包括应变片、信号放大器、信号接收器和控制器，应变片设置于齿轮箱的输出轴上，信号放大器设置于所述输出轴的端部，所述信号放大器与所述应变片之间电连接；信号接收器设置于轮毂上且与所述信号放大器正对设置，所述信号放大器与所述信号接收器之间无线通讯连接；控制器与所述信号接收器电连接。当输出轴因承受扭矩而产生扭转形变时，应变片能够实时采集信号并通过信号放大器传输至信号接收器，进一步地由信号接收器传输至控制器，进而能够实现对输出轴所受的力矩的实时监测。可以更准确、及时监测到齿轮箱的载荷，进而指导齿轮箱的设计。
Description
技术领域
本实用新型涉及传动领域，尤其涉及一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置。
背景技术
齿轮箱在诸多领域有所应用，风力发电机组使用的偏航齿轮箱或变桨齿轮箱功能类似，大都是将电机的扭矩传递到偏航轴承或者变桨轴承，使机舱或桨叶绕回转轴线转动，直到机舱或桨叶达到了控制系统要求的位置。
目前常见的变桨齿轮箱，如图1至图3所示，变桨轴承10布置在叶片20与轮毂30之间。变桨轴承10的外圈101与轮毂30用螺栓固连，变桨轴承10的内圈102与叶片20采用双头螺柱连接。变桨齿轮箱的箱体40通过法兰结构50采用螺栓固定于轮毂30上。变桨齿轮箱由电机60驱动，电机60通过驱动箱体40内部的传动组件带动输出轴70转动，输出轴70上设置的输出齿轮80与变桨轴承10的内圈102上自带的轮齿啮合，进而驱动变桨轴承10的内圈102转动，从而实现对叶片20位置的自由调整。
偏航齿轮箱或变桨齿轮箱(无特别指明情况下，下文均简称为齿轮箱)，工况复杂多变，受到气流影响，齿轮箱实际承受的载荷具有不确定性。现有的扭矩监测数据，多来自于电机的控制系统，所采集的扭矩数值来自于电机。输出轴作为偏航与变桨系统中最为直接的承载部件，由于齿轮箱的传递效率、内部轮系存在的间隙等因素，作用于输出轴上的载荷，尤其是瞬时波动载荷，不能得到准确测量，直接影响到偏航与变桨系统(含偏航、变桨齿轮箱)的结构设计，从而影响成本及可靠性。设计强度过度富余会导致浪费，带来成本的增加，设计强度过小则承载能力不足易产生结构失效。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，以解决现有技术中存在的输出轴上的载荷不能得到准确测量的技术问题。
如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：
一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，包括：
应变片，设置于齿轮箱的输出轴上；
信号放大器，设置于所述输出轴的端部，所述信号放大器与所述应变片之间电连接；
信号接收器，设置于轮毂上且与所述信号放大器正对设置，所述信号放大器与所述信号接收器之间无线通讯连接；
控制器，与所述信号接收器电连接。
其中，所述信号放大器与所述应变片之间通过导线连接，所述输出轴上开设有穿线孔，所述导线穿设于所述穿线孔内。
其中，所述穿线孔包括相互连通的第一孔和第二孔，所述第一孔沿所述输出轴的轴向设置，所述第一孔和所述第二孔之间的夹角为钝角。
其中，所述输出轴上于所述第一孔远离所述第二孔的一端设置有凹槽，所述信号放大器嵌入所述凹槽内。
其中，所述凹槽内设置有支架，所述信号放大器与所述支架固定连接。
其中，所述穿线孔内于所述导线的周围填充密封胶。
其中，所述信号放大器具有无线电天线，所述无线电天线与所述信号接收器之间无线通讯连接。
其中，所述信号接收器通过数据传输线缆与所述控制器之间电连接。
其中，所述齿轮箱包括端盖，所述输出轴穿出所述端盖与输出齿轮连接，所述应变片设置于所述输出轴的外表面上且位于所述端盖的内侧。
其中，所述端盖与所述输出轴之间设置有骨架油封。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提出的齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，通过将应变片设置于齿轮箱的输出轴上，当输出轴因承受扭矩而产生扭转形变时，应变片能够实时采集信号并通过信号放大器传输至信号接收器，进一步地由信号接收器传输至控制器，进而能够实现对输出轴所受的力矩的实时监测。借助齿轮箱与轮毂之间的连接关系，将信号放大器设置于输出轴的端部，便于与设置于输出轴上的应变片电连接；信号接收器设置于轮毂上且与信号放大器正对设置，便于进行信号接收，可以更准确、及时监测到齿轮箱的载荷，进而指导齿轮箱的设计，避免因设计强度过度富余带来的浪费，也可避免承载能力不足产生结构失效，从而使风电机组更智能、可靠性及经济性更佳。
附图说明
图1是现有的变桨齿轮箱的示意图一；
图2是图1的A处的放大图；
图3是现有的变桨齿轮箱的示意图二；
图4是本实用新型实施例提供的齿轮箱输出轴力矩在线监测装置的示意图；
图5是图4的B处的放大图；
图6是图4的C处的放大图。
图1-图3中：
10、变桨轴承；101、外圈；102、内圈；20、叶片；30、轮毂；40、箱体；50、法兰结构；60、电机；70、输出轴；80、输出齿轮。
图4-图6中：
11、应变片；12、信号放大器；13、信号接收器；14、导线；15、支架；16、数据传输线缆；
21、输出轴；22、轮毂；23、穿线孔；231、第一孔；232、第二孔；24、输出齿轮；25、骨架油封。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
参见图4至图6，本实用新型实施例提供一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，用于监测输出轴21所受的力矩。齿轮箱输出轴力矩在线监测装置包括应变片11、信号放大器12、信号接收器13和控制器，应变片11设置于齿轮箱的输出轴21上，信号放大器12设置于输出轴21的端部，信号放大器12与应变片11之间电连接；信号接收器13设置于轮毂22上且与信号放大器12正对设置，信号放大器12与信号接收器13之间无线通讯连接；控制器与信号接收器13电连接。
通过将应变片11设置于齿轮箱的输出轴21上，当输出轴21因承受扭矩而产生扭转形变时，应变片11能够实时采集信号并通过信号放大器12传输至信号接收器13，进一步地由信号接收器13传输至控制器，进而能够实现对输出轴21所受的力矩的实时监测。
借助齿轮箱与轮毂22之间的连接关系，将信号放大器12设置于输出轴21的端部，便于与设置于输出轴21上的应变片11电连接；信号接收器13设置于轮毂22上且与信号放大器12正对设置，便于进行信号接收，可以更准确、及时监测到齿轮箱的载荷，进而指导齿轮箱的设计，避免因设计强度过度富余带来的浪费，也可避免承载能力不足产生结构失效，从而使风电机组更智能、可靠性及经济性更佳。
齿轮箱包括端盖，输出轴21穿出端盖与输出齿轮24连接，应变片11设置于输出轴21的外表面上且位于端盖的内侧，以对应变片11进行保护。
端盖上开设有中心孔，输出轴21穿过中心孔，在中心孔内于输出轴21上套设有轴承，轴承起到支撑输出轴21的作用。在中心孔内，端盖与输出轴21之间设置有骨架油封25，骨架油封25起到密封和防尘作用。在本实施例中，应变片11位于骨架油封25与轴承之间。通过使用骨架油封25，使应变片11所处的空间无润滑油，避免齿轮箱内部的润滑油对应变片11产生腐蚀或影响精度。
信号放大器12与应变片11之间通过导线14连接，输出轴21上开设有穿线孔23，导线14穿设于穿线孔23内。穿线孔23的设置，充分利用了输出轴21上的空间，防止导线14外露带来的误碰、缠绕问题。
穿线孔23内于导线14的周围填充密封胶，一方面起到密封作用，另一方面对导线14进行定位，防止导线14与输出轴21内部之间的摩擦磨损。
在本实施例中，由于应变片11设置于输出轴21的外周面上，信号放大器12设置于输出轴21的端部，穿线孔23包括相互连通的第一孔231和第二孔232，第一孔231沿输出轴21的轴向设置，第一孔231和第二孔232之间的夹角为钝角，便于导线14穿设。加工穿线孔23后，去除穿线孔23内的毛刺及锐棱，以免伤害导线14。
输出轴21上于第一孔231远离第二孔232的一端设置有凹槽，信号放大器12嵌入凹槽内。凹槽的设置，充分利用输出轴21上的空间，对信号放大器12起到保护作用。为了对信号放大器12进行定位，凹槽内设置有支架15，信号放大器12与支架15固定连接。
信号放大器12具有无线电天线，无线电天线与信号接收器13之间无线通讯连接。信号放大器12设置在输出轴21上，信号接收器13设置在轮毂22上，信号放大器12与信号接收器13之间间隔设置，由于无线电天线，能够将信号放大器12的信号传输至信号接收器13。为了保证信号收发顺畅，信号放大器12的轴线和信号接收器13的轴线均与输出轴21的轴线重合。
信号接收器13通过数据传输线缆16与控制器之间电连接。信号接收器13将接收到的信号通过数据传输线缆16传递至控制器，控制器能够将监测的数据在显示屏上示出，以实现扭矩的可视化监测。
在此，对应变片11、信号放大器12、信号接收器13和控制器之间的信号传输原理不作赘述，可参考现有技术。
以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其特征在于，包括：
应变片(11)，设置于齿轮箱的输出轴(21)上；
信号放大器(12)，设置于所述输出轴(21)的端部，所述信号放大器(12)与所述应变片(11)之间电连接；
信号接收器(13)，设置于轮毂(22)上且与所述信号放大器(12)正对设置，所述信号放大器(12)与所述信号接收器(13)之间无线通讯连接；
控制器，与所述信号接收器(13)电连接。
2.根据权利要求1所述的齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其特征在于，所述信号放大器(12)与所述应变片(11)之间通过导线(14)连接，所述输出轴(21)上开设有穿线孔(23)，所述导线(14)穿设于所述穿线孔(23)内。
3.根据权利要求2所述的齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其特征在于，所述穿线孔(23)包括相互连通的第一孔(231)和第二孔(232)，所述第一孔(231)沿所述输出轴(21)的轴向设置，所述第一孔(231)和所述第二孔(232)之间的夹角为钝角。
4.根据权利要求3所述的齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其特征在于，所述输出轴(21)上于所述第一孔(231)远离所述第二孔(232)的一端设置有凹槽，所述信号放大器(12)嵌入所述凹槽内。
5.根据权利要求4所述的齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其特征在于，所述凹槽内设置有支架(15)，所述信号放大器(12)与所述支架(15)固定连接。
6.根据权利要求2所述的齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其特征在于，所述穿线孔(23)内于所述导线(14)的周围填充密封胶。
7.根据权利要求1所述的齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其特征在于，所述信号放大器(12)具有无线电天线，所述无线电天线与所述信号接收器(13)之间无线通讯连接。
8.根据权利要求1所述的齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其特征在于，所述信号接收器(13)通过数据传输线缆(16)与所述控制器之间电连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其特征在于，所述齿轮箱包括端盖，所述输出轴(21)穿出所述端盖与输出齿轮(24)连接，所述应变片(11)设置于所述输出轴(21)的外表面上且位于所述端盖的内侧。
10.根据权利要求9所述的齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其特征在于，所述端盖与所述输出轴(21)之间设置有骨架油封(25)。
Priority Applications (1)
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| CN201921736021.4U CN210322110U (zh) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | 一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110595654A (zh) * | 2019-10-16 | 2019-12-20 | 南京高速齿轮制造有限公司 | 一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置 |
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2019
- 2019-10-16 CN CN201921736021.4U patent/CN210322110U/zh active Active
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