CN218628937U - 一种风力发电机大型轴承齿圈试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机大型轴承齿圈试验台，包括中心转轴总成、支撑组件、驱动机构、阻尼机构和数据采集存储控制模块；支撑组件包括支撑梁，支撑梁的一端设置在中心转轴总成上；驱动机构包括第一径向位移导轨和驱动组件，驱动组件可移动的设置在第一径向位移导轨上；阻尼机构包括第二径向位移导轨和阻尼组件，阻尼组件可移动的设置在第二径向位移导轨上；数据采集存储控制模块用于采集待测轴承的状态，并控制驱动机构施加驱动力，控制阻尼机构施加阻尼力。由此，本实用新型的风力发电机大型轴承齿圈试验台可对直径2‑6米的风力发电机大型轴承齿圈进行疲劳度试验。

Description

一种风力发电机大型轴承齿圈试验台

技术领域

本实用新型涉及风力发电机用大型轴承齿圈的测试领域，尤其涉及一种风力发电机大型轴承齿圈试验台。

背景技术

现在的风力发电机偏航、变桨轴承使用寿命长达20年，风力发电机组的偏航、变桨轴承应具有长寿命，低振动，低噪音，小的旋转力矩和高可靠性等基本性能，在实际应用中，其承载着交变和振动载荷的作用，故实际应用中风力发电机组偏航、变桨轴承的主要失效形式之一是齿磨损失效。齿磨损导致轴承齿和驱动齿配合间隙增大，造成轴承转动不平稳、震动增大；齿磨损严重时，甚至导致齿断裂，造成轴承失效。可以说齿是偏航、变桨轴承的最重要的零件。

现阶段由于受试验条件限制，生产过程难以对轴承齿进行可靠性测试，偏航、变桨轴承产品使用过程中齿磨损问题普遍存在。

因此，搭建一个针对风力发电机的大型轴承齿圈测试台，对轴承齿进行可靠性测试，能在投入市场之前进行测试，为改善材料性能和热处理加工工艺，提高偏航、变桨轴承齿耐磨性能和抗疲劳性能提供测试数据支撑。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种风力发电机用大型轴承齿圈试验台。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种风力发电机大型轴承齿圈试验台，包括中心转轴总成、支撑组件、驱动机构、阻尼机构和数据采集存储控制模块；

所述支撑组件包括至少3条支撑梁，支撑梁的一端设置在中心转轴总成上；支撑梁以中心转轴的轴线为中心，周向均匀布置，所述支撑梁上设有可沿支撑梁长度方向移动的锁紧夹具；所述支撑梁远离中心转轴的一端设有支撑腿，支撑腿的下方设有滚轮；

所述驱动机构包括第一径向位移导轨和驱动组件，所述驱动组件可移动的设置在所述第一径向位移导轨上，所述驱动组件的输出端设有驱动齿轮，驱动齿轮与待测轴承齿适配；所述第一径向位移导轨沿穿过中心转轴的直线方向延伸；

所述阻尼机构包括第二径向位移导轨和阻尼组件，所述阻尼组件可移动的设置在所述第二径向位移导轨上，所述阻尼组件的输出端设有阻尼齿轮，阻尼齿轮与待测轴承齿适配；所述第二径向位移导轨沿穿过中心转轴的直线方向延伸；

所述数据采集存储控制模块用于采集待测轴承的状态，并控制驱动机构施加驱动力，控制阻尼机构施加阻尼力。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

优选地，还包括对中定位机构，所述对中定位机构包括活动底座和刻于所述支撑梁上的刻度，所述活动底座通过丝杠丝母调节在支撑梁上的位置，活动底座上设有与待检测齿圈的螺丝安装孔所适配的螺纹孔。调节三角支撑座上的三个活动底座位于相同刻度处，则意味着固定设置在活动底座上的待测齿圈实现了对中。

优选地，所述驱动组件包括驱动件支撑架及设于所述驱动件支撑架上的驱动电机、减速机，所述驱动电机的输出端连接所述第一减速机的输入端，所述第一减速机的输出端设有驱动齿轮，所述驱动件支撑架可移动的设置在所述第一径向位移导轨上，在移动到设定位置后可锁死固定在第一径向位移导轨上。

优选地，所述阻尼组件包括阻尼件支撑架及设于所述阻尼件支撑架上的磁粉制动器、减速机，所述磁粉制动器的输出端连接所述第二减速机的输入端，所述第二减速机的输出端设有阻尼齿轮，所述阻尼件支撑架可移动的设置在所述第二径向位移导轨上，在移动到设定位置后可锁死固定在第二径向位移导轨上。

优选地，还包括润滑系统，所述润滑系统用于提供待测轴承齿真实运行过程中的润滑；用于给驱动齿轮与齿圈之间、阻尼齿轮与齿圈质检进行润滑。

优选地，所述支撑梁为3条，相邻呈120度夹角分布；

优选地，所述支撑梁上设有刻度，所述锁紧夹具可根据刻度要求调整位置；便于确认对待测轴承齿圈进行对中。

优选地，所述待测轴承的状态包括温度、振动，所述驱动机构提供的最大扭矩为200KN·m；

优选地，所述驱动机构驱动待测轴承做周期性摆动动作，摆动角度、周期、输出扭矩均通过所述数据采集存储控制模块控制。

优选地，所述风力发电机大型轴承齿圈试验台的使用方法如下：

S0、初始化，使驱动机构、阻尼机构调整至与待测齿圈无干涉的位置待命；

S1、将待测齿圈吊装放置到支撑梁上；

S2、利用对中定位机构使待测齿圈的中心与中心转轴的轴心重合，利用锁紧夹具夹紧待测齿圈；

S3、调整驱动机构，使驱动组件向待测齿圈移动，直至驱动组件的驱动齿轮与待测齿圈的内齿或外齿啮合；

S4、调整阻尼机构，使阻尼组件向待测齿圈移动，直至阻尼组件的阻尼齿轮与待测齿圈的内齿或外齿啮合；

S5、接入齿轮润滑泵、设置好温度传感器、振动传感器，为阻尼机构和驱动电机接入冷却系统；

S6、通过数据采集存储控制模块设置摆动角度、摆动周期、测试次数、驱动力矩、阻尼力矩，下达测试指令，开始测试；

S7、测试指令执行完毕后或者待测齿圈发生异常时，测试结束。

与现有技术相比，本方案具有如下技术效果：

本方案通过阻尼机构和驱动机构模拟风电用大型轴承齿轮实际运行中的摆动工况下的受力情况，可以实现对风电用大型轴承齿轮进行疲劳度测试，为风电用轴承生产环节的技术改进提供数据支撑。将驱动机构与阻尼机构设置在径向位移导轨上移动，从而可以使本方案适用于不同尺寸的轴承齿轮。

附图说明

图1为本实用新型的风力发电机大型轴承齿圈试验台的结构示意图；

图2为本实用新型的风力发电机大型轴承齿圈试验台的俯视结构示意图；

图3为本实用新型的风力发电机大型轴承齿圈试验台的支撑组件剖视结构示意图；

图4为为本实用新型的风力发电机大型轴承齿圈试验台支撑组件局部透视结构示意图。

1、中心转轴总成；

10、底座；11、中心驱动减速电机；12、第一伞齿轮；13、第二伞齿轮

14、第三伞齿轮；15、第四伞齿轮；16、轴套；17、旋转轴；18、托板；

2、支撑组件；

21、支撑梁；210、梁上导轨；211、丝杠丝母；22、锁紧夹具；221、上压板；222、活动底座；223、夹紧螺栓；224、锁紧螺母；225、下夹板；226、侧向锁紧螺栓；227、中间锁紧螺栓；23、支撑腿；24、滚轮；25、定位挡块；26、标尺；

3、驱动机构；

31、第一径向位移导轨；32、驱动组件；321、驱动件支撑架；322、驱动齿轮；323、驱动电机；324、第一减速机；

4、阻尼机构；

41、第二径向位移导轨；42、阻尼组件；421、阻尼件支撑架；422、磁粉制动器；423、第二减速机；424、阻尼齿轮；

5、数据采集存储控制模块；

6、待测齿圈；

61、安装孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

请参照图1-4所示，其为本实用新型的风力发电机大型轴承齿圈试验台的结构示意图。所述风力发电机大型轴承齿圈试验台包括中心转轴总成1、支撑组件2、驱动机构3、阻尼机构4、对中定位机构、润滑系统、冷却系统和数据采集存储控制模块5；

中心转轴总成1包括底座10，固定设置在底座10上的轴套16及转动设置于轴套16内的旋转轴17，还设有托板18，所述托板18与底座10固定连接，托板18上设有供旋转轴17穿过的孔，旋转轴17末端设有第一伞齿轮12。

所述支撑组件2包括3条支撑梁21，每条支撑梁21长度约4米，支撑梁21的一端设置在中心转轴总成1的托板18上；支撑梁21以中心转轴的轴线为中心，周向均匀布置，相邻支撑梁21之间的夹角为120度，3条支撑梁21内分别设有一根丝杠211，每根丝杠211靠近中心位置分别设有第二伞齿轮13、第三伞齿轮14和第四伞齿轮15，第二伞齿轮13、第三伞齿轮14、第四伞齿轮15分别与所述第一伞齿轮12啮合；每根丝杠211上设有一个定位挡块25，通过中心驱动减速电机11驱动第一伞齿轮12旋转，第一伞齿轮12的旋转带动第二伞齿轮13、第三伞齿轮14、第四伞齿轮15的旋转，进而带动每一根丝杠211旋转，从而可以调节定位挡块25在支撑梁21上的位置，实现大概的对中定位；所述支撑梁21上设有梁上导轨210，锁紧夹具22可移动的设置在梁上导轨210上，锁紧夹具22包括活动底座222、上压板221、下夹板225和若干螺栓螺母，使用时，将待测齿圈6置于活动底座222上，将上压板221置于与活动底座222适配的、待测齿圈6的上表面，将下夹板225置于与活动底座222适配的、支撑梁21下表面，上压板221上设有长槽孔，长槽孔可以适应不同尺寸的齿圈的安装孔61的变化，下夹板225上设有螺栓孔，利用至少两根夹紧螺栓223依次穿过上压板221、待测齿圈6、下夹板225，利用锁紧螺母224将齿圈固定在活动底座222上，进一步地，还可以在上压板221上设置侧向锁紧螺栓226，在夹紧螺栓223定位后，从侧面抵靠在夹紧螺栓223的头部，避免其在测试过程中松动，更进一步地，在夹紧螺栓223长度方向的中间位置增设中间锁紧螺栓227，中间锁紧螺栓227一端连接夹紧螺栓223，另一端拧入活动底座222侧壁的螺纹孔中，进一步确保夹紧螺栓223在整个测试过程中的稳定性；支撑梁21的侧面设有标尺26，可以方便的查看到活动底座222的位置，调节3个活动底座222至限位挡块处，再查看活动底座222所处的刻度位置，调整三个支撑梁21上的活动底座222位于对应支撑梁21上相同的刻度处，即实现了活动底座222的对中，进而实现了对待测齿圈6的定位对中。所述支撑梁21远离中心转轴的一端设有支撑腿23，支撑腿23的下方设有滚轮24；由此，本方案可以用于测量直径2-6米的大型轴承齿轮。

所述驱动机构3包括第一径向位移导轨31和驱动组件32，所述驱动组件32可移动的设置在所述第一径向位移导轨31上，所述驱动组件32的输出端设有驱动齿轮322，驱动齿轮322与待测轴承齿适配；所述驱动机构3提供的最大扭矩为200KN·m；所述第一径向位移导轨31沿穿过中心转轴的直线方向延伸；所述驱动组件32包括驱动件支撑架321及设于所述驱动件支撑架321上的驱动电机323(本例中为伺服电机)、第一减速机324，所述驱动电机323的输出端连接所述第一减速机324的输入端，所述第一减速机324的输出端设有驱动齿轮322，所述驱动件支撑架321可移动的设置在所述第一径向位移导轨31上，在移动到设定位置与齿圈啮合后，通过锁紧机构将驱动组件32锁死固定在第一径向位移导轨31上，进一步通过锁紧夹具22将待测齿圈6固定到支撑梁21上。若需要测试内齿圈，则预先将驱动机构3的驱动齿轮322移动到齿圈内侧，若需要测试的是外齿圈，则预先将驱动机构3的驱动齿轮322移动到齿圈外侧，待到将齿圈放置就位后，再相对于待测齿圈6移动即可实现驱动齿轮322与齿圈齿的啮合。

所述阻尼机构4包括第二径向位移导轨41和阻尼组件42，所述阻尼组件42可移动的设置在所述第二径向位移导轨41上，所述阻尼组件42的输出端设有阻尼齿轮424，阻尼齿轮424与待测轴承齿适配；所述第二径向位移导轨41沿穿过中心转轴的直线方向延伸；所述阻尼组件42包括阻尼件支撑架421及设于所述阻尼件支撑架421上的磁粉制动器422、第二减速机423，所述磁粉制动器422的输出端连接所述第二减速机423的输入端，所述第二减速机423的输出端设有阻尼齿轮424，所述阻尼件支撑架421可移动的设置在所述第二径向位移导轨41上，在移动到设定位置后可锁死固定在第二径向位移导轨41上，其与齿圈齿的啮合过程类似于驱动机构3，在此不再赘述。

所述数据采集存储控制模块5用于采集待测轴承的状态，具体地，包括6个温度传感器，6个振动传感器，一个转速传感器和一个扭矩传感器，温度传感器和振动传感器分别周向均布于待测齿圈6上，转速传感器设置在驱动机构3的输出轴处，通过测试驱动机构3输出轴的转速可以间接计算待测轴承齿圈的转速；扭矩传感器设置在驱动机构3的输出轴处，使驱动机构3的输出轴经扭矩传感器连接至驱动齿轮322，即可测得实际施加的扭矩值，数据采集存储控制模块5还电连接驱动电机323和磁粉制动器422，用于控制驱动机构3施加设定的驱动力，控制阻尼机构4施加设定的阻尼力。

S0、初始化，使驱动机构3、阻尼机构4调整至与待测齿圈6无干涉的位置待命；

S1、将待测齿圈6吊装放置到支撑梁21上；

S2、利用对中定位机构使待测齿圈6的中心与中心转轴的轴心重合，利用锁紧夹具22夹紧待测齿圈6；

S3、调整驱动机构3，使驱动组件32向待测齿圈6移动，直至驱动组件32的驱动齿轮322与待测齿圈6的内齿或外齿啮合，并具有适配的配合间隙，锁紧槽轨，使驱动组件32固定在第一径向移动导轨的具体位置上不再移动；

S4、调整阻尼机构4，使阻尼组件42向待测齿圈6移动，直至阻尼组件42的阻尼齿轮424与待测齿圈6的内齿或外齿啮合；并具有适配的配合间隙，锁紧槽轨，使阻尼组件42固定在第二径向移动导轨的具体位置上不再移动；

S5、接入齿轮润滑泵、设置好温度传感器、振动传感器，为阻尼机构4接入冷却系统；

S6、通过数据采集存储控制模块5设置摆动角度、摆动周期、测试次数、驱动力矩、阻尼力矩，下达测试指令，开始测试；

S7、测试指令执行完毕后或者待测齿圈6发生异常时，测试结束。

如，本例中，可以设置试验件周向摆角：0—10度，摆动周期：6—10s，通过数据采集存储控制模块5设置好具体的摆动角度、摆动周期、摆动次数之后，即可启动测试，直至整个测试程序执行完毕后检查齿的状态，统计测试过程中的温度、振动情况进行分析，为轴承的加工过程提供数据支撑。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风力发电机大型轴承齿圈试验台，其特征在于，包括中心转轴总成、支撑组件、驱动机构、阻尼机构和数据采集存储控制模块；

所述支撑组件包括至少3条支撑梁，支撑梁的一端设置在中心转轴总成上；支撑梁以中心转轴的轴线为中心，周向均匀布置，所述支撑梁上设有可沿支撑梁长度方向移动的锁紧夹具；所述支撑梁远离中心转轴的一端设有支撑腿，支撑腿的下方设有滚轮；

所述驱动机构包括第一径向位移导轨和驱动组件，所述驱动组件可移动的设置在所述第一径向位移导轨上，所述驱动组件的输出端设有驱动齿轮，驱动齿轮与待测轴承齿适配；所述第一径向位移导轨沿穿过中心转轴的直线方向延伸；

所述阻尼机构包括第二径向位移导轨和阻尼组件，所述阻尼组件可移动的设置在所述第二径向位移导轨上，所述阻尼组件的输出端设有阻尼齿轮，阻尼齿轮与待测轴承齿适配；所述第二径向位移导轨沿穿过中心转轴的直线方向延伸；

所述数据采集存储控制模块用于采集待测轴承的状态，并控制驱动机构施加驱动力，控制阻尼机构施加阻尼力。

2.根据权利要求1所述的风力发电机大型轴承齿圈试验台，其特征在于，还包括对中定位机构。

3.根据权利要求1所述的风力发电机大型轴承齿圈试验台，其特征在于，还包括润滑系统，所述润滑系统用于提供待测轴承齿真实运行过程中的润滑。

4.根据权利要求1所述的风力发电机大型轴承齿圈试验台，其特征在于，所述驱动组件包括驱动件支撑架及设于所述驱动件支撑架上的驱动电机、第一减速机，所述驱动电机的输出端连接所述第一减速机的输入端，所述第一减速机的输出端设有驱动齿轮，所述驱动件支撑架可移动的设置在所述第一径向位移导轨上，在移动到设定位置后可锁死固定在第一径向位移导轨上。

5.根据权利要求1所述的风力发电机大型轴承齿圈试验台，其特征在于，所述阻尼组件包括阻尼件支撑架及设于所述阻尼件支撑架上的磁粉制动器、第二减速机，所述磁粉制动器的输出端连接所述第二减速机的输入端，所述第二减速机的输出端设有阻尼齿轮，所述阻尼件支撑架可移动的设置在所述第二径向位移导轨上，在移动到设定位置后可锁死固定在第二径向位移导轨上。

6.根据权利要求1所述的风力发电机大型轴承齿圈试验台，其特征在于，所述支撑梁为3条。

7.根据权利要求1所述的风力发电机大型轴承齿圈试验台，其特征在于，所述支撑梁上设有刻度。

8.根据权利要求1所述的风力发电机大型轴承齿圈试验台，其特征在于，所述待测轴承的状态包括温度、振动，所述驱动机构提供的最大扭矩为200KN·m。

9.根据权利要求1所述的风力发电机大型轴承齿圈试验台，其特征在于，所述驱动机构驱动待测轴承做周期性摆动动作，摆动角度、周期、输出扭矩均通过所述数据采集存储控制模块控制。

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