基于风电齿轮箱工况模拟的故障诊断试验台制造技术

一种基于风电齿轮箱工况模拟的故障诊断试验台，驱动电机安装在基座台架一端，齿轮箱传动装置包括二级行星减速齿轮箱、二级行星增速齿轮箱、单级平行轴齿轮箱，二级行星减速齿轮箱的高速轴与驱动电机的输出轴传动连接，二级行星减速齿轮箱的低速轴与二级行星增速齿轮箱的低速轴通过膜片式联轴器连接，行星齿轮箱的高速轴通过联轴器与单级平行轴齿轮箱的低速轴连接，扭矩转速仪的一端通过联轴器与单级平行轴齿轮箱的高速轴连接，扭矩转速仪的另一端与负载模拟电机的转动轴连接；工况模拟加载模块包括轴向液压缸支承、轴向液压加载缸、径向液压缸支承、径向液压加载缸和偏心块激振器。本实用新型专利技术有效模拟风电齿轮箱工况、故障信息数据可靠。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于风电齿轮箱工况模拟的故障诊断试验台，驱动电机安装在基座台架一端，齿轮箱传动装置包括二级行星减速齿轮箱、二级行星增速齿轮箱、单级平行轴齿轮箱，二级行星减速齿轮箱的高速轴与驱动电机的输出轴传动连接，二级行星减速齿轮箱的低速轴与二级行星增速齿轮箱的低速轴通过膜片式联轴器连接，行星齿轮箱的高速轴通过联轴器与单级平行轴齿轮箱的低速轴连接，扭矩转速仪的一端通过联轴器与单级平行轴齿轮箱的高速轴连接，扭矩转速仪的另一端与负载模拟电机的转动轴连接；工况模拟加载模块包括轴向液压缸支承、轴向液压加载缸、径向液压缸支承、径向液压加载缸和偏心块激振器。本技术有效模拟风电齿轮箱工况、故障信息数据可靠。【专利说明】基于风电齿轮箱工况模拟的故障诊断试验台
本技术涉及一种齿轮箱工况模拟的故障诊断试验台，尤其是一种基于风电齿轮箱工况模拟的故障诊断试验台。
技术介绍
风电齿轮箱是位于风叶轮和发电机之间用于传递机械能的传动装置，它将分叶轮输入的低转速机械能转化为用于发电机发电的高转速机械能，由于风电机组一般安装在海岛、海面、荒漠等风力资源丰富的野外，且距离地面或者海面几十米甚至上百米，因此其维护工作不便且维修费用高昂，且风电齿轮箱与一般工业齿轮箱相比，其受到不规则、强阵风的作用，承受的动态载荷很高，因此对其运行过程中进行的实时状态监测和机械故障诊断可以有效在故障出现的早期及时发现，并采取相应措施，避免造成齿轮箱进一步的损坏而导致更严重的损失。传统的旋转机械故障诊断试验装置往往只注重对机械设备故障源的模拟，如对齿轮箱某一齿轮进行齿破坏或者对轴承滚动体滚道切割，采取上述方式模拟的故障信号信噪比较高，只需通过较为简单的信号处理方法如快速傅里叶变换即可进行故障诊断的判定，但风电齿轮箱长期运行在冲击变载荷的工况下，且受到不规则、强阵风的作用，一些与齿轮箱故障无关的扰动信号也被作为有效信号采集，导致了故障信号的信噪比很低，无法用常规的故障诊断方法对其进行分析，而理论上提出了新方法往往又无法通过一个真实有效的模拟环境来进行验证，因此需要一种真实工况模拟的试验台来模拟风电齿轮箱实际运行的工况，即在一个较为真实的风电齿轮箱运行工况平台上进行风电齿轮箱故障诊断方法的研究。
技术实现思路
为了克服现有的旋转机械故障诊断试验方式的无法有效模拟风电齿轮箱工况、故障信息数据可靠性较差的不足，本技术提供一种有效模拟风电齿轮箱工况、故障信息数据可靠的基于风电齿轮箱工况模拟的故障诊断试验台。本技术解决其技术问题采用的技术方案是:一种基于风电齿轮箱工况模拟的故障诊断试验台，包括基座台架、驱动电机、齿轮箱传动装置、工况模拟加载模块、扭矩转速仪和负载模拟电机，所述驱动电机安装在基座台架一端，所述齿轮箱传动装置包括二级行星减速齿轮箱、二级行星增速齿轮箱、单级平行轴齿轮箱，所述二级行星减速齿轮箱的高速轴与所述驱动电机的输出轴传动连接，所述二级行星减速齿轮箱的低速轴与所述二级行星增速齿轮箱的低速轴通过膜片式联轴器连接，所述行星齿轮箱的高速轴通过联轴器与所述单级平行轴齿轮箱的低速轴连接，所述扭矩转速仪的一端通过联轴器与所述单级平行轴齿轮箱的高速轴连接，所述扭矩转速仪的另一端通过联轴器与所述负载模拟电机的转动轴连接；所述工况模拟加载模块包括轴向液压缸支承、轴向液压加载缸、径向液压缸支承、径向液压加载缸、偏心块激振器，所述轴向液压缸支承安装在所述基座台架上，所述轴向液压加载缸一端铰接在所述轴向液压缸支承上，另一端通过一个L型加载块铰接在所述单级平行轴齿轮箱的一侧吊装耳环上，所述径向液压缸支承安装在所述基座台架上，所述径向液压加载缸一端铰接在所述径向液压缸支承上，另一端铰接在所述单级平行轴齿轮箱的另一侧吊装耳环上，所述偏心块激振器的底座固定在所述台架上，所述偏心块激振器一侧与所述二级行星增速齿轮箱的底座通过螺栓连接，另一侧与所述单级平行轴齿轮箱的底座通过螺栓连接。进一步，所述故障诊断试验台还包括惯量模拟装置，所述惯量模拟装置包括离合器、T型支架、飞轮轴、飞轮和飞轮轴支承，所述T型支架安装在所述基座台架上，所述离合器安装在所述T型支架上，所述离合器输入端与所述驱动电机的输出轴连接，所述飞轮轴支承安装在所述基座台架上，所述飞轮主轴安装在所述飞轮轴支承的轴承上，所述离合器输出端与飞轮主轴的一端连接，所述飞轮同轴心安装在所述飞轮主轴上，所述二级行星减速齿轮箱的高速轴与所述飞轮主轴的另一端通过联轴器连接。更进一步，所述惯量模拟装置还包括磁粉制动器、电磁吸合器、方形磁钢，所述磁粉制动器安装在所述基座台架上，所述磁粉制动器输出轴安装有第一同步带轮，所述飞轮主轴上安装有第二同步带轮，所述第一同步带轮通过同步带与第二同步带轮联动，所述方向磁钢固定在所述飞轮侧面外缘，所述电磁吸合器位于所述飞轮的一侧，通过支架安装在基座台架上，所述电磁吸合器的安装高度与于所述飞轮的旋转中心轴高度一致。再进一步，所述偏心块激振器振动主体可沿其水平转轴倾斜并与竖直方向呈一倾角，倾角范围为0°?45°。优选的，所述基座台架上加工有两条填充有吸振材料的凹形隔振槽，第一凹形隔振槽位于所述二级行星减速齿轮箱与所述二级行星增速齿轮箱之间，第二凹形隔振槽位于所述单级平行轴齿轮箱与所述扭矩转速仪之间。优选的，所述试验台还包括数据采集系统，所述数据采集系统包括加速度传感器、钼热电阻、位移传感器、光电编码器、数据采集卡、工控机，所述加速度传感器的数量为三个，第一加速度传感器安装于所述二级行星增速齿轮箱壳体顶部，第二加速度传感器安装于所述单级平行轴齿轮箱的壳体顶部，第三加速度传感器安装于所述飞轮轴支承顶部，所述光电编码器安装于所述扭矩转速仪内部，所述钼热电阻数量为两个，第一钼热电阻安装于所述二级行星增速齿轮箱的油槽中，第二钼热电阻安装于所述单级平行轴齿轮箱的油槽中，所述位移传感器为激光位移传感器，数量为两个，安装于所述单级平行轴齿轮箱输出轴的同一竖直平面内，第一位移传感器安装于所述单级平行轴齿轮箱输出轴的竖直端，第二位移传感器安装于所述单级平行轴齿轮箱输出轴的水平端，所述加速度传感器、热电阻、位移传感器与所述数据采集卡连接，所述数据采集卡与所述工控机连接。所述试验台还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括包括三相电源整流模块、直流母线、第一变频控制器、第二变频控制器，所述三相电源整流模块与所述直流母线连接，所述直流母线与所述第一变频控制器、第二变频控制器连接，所述第一变频控制器与所述驱动电机连接，所述第二变频控制器与所述负载模拟电机连接，所述第一变频控制器与第二变频控制器的通信端口通过工业现场总线与所述工控机连接。本技术的技术构思为:采用二级行星增速齿轮箱和单级平行轴齿轮箱级联结构模拟风电齿轮箱结构，通过磁粉制动器实现对传动链旋转圆周的切向冲击，通过电磁吸合器对方形磁钢的吸合作用实现对旋转轴的径向冲击，采用液压装置完成对齿轮箱的轴、径向加载，利用偏心块激振器实现对齿轮箱底座的振荡激振，提供一个模拟风电齿轮箱真实运行的平台，研究在模拟真实工况条件下采集到风电齿轮箱各种信号特别是振动信号所表现出的机械状态，通过电封闭技术实现试验过程的能量循环，保证试验台处于长期连续运行状态。本技术的有益效果主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于风电齿轮箱工况模拟的故障诊断试验台，其特征在于：包括基座台架、驱动电机、齿轮箱传动装置、工况模拟加载模块、扭矩转速仪和负载模拟电机，所述驱动电机安装在基座台架一端，所述齿轮箱传动装置包括二级行星减速齿轮箱、二级行星增速齿轮箱、单级平行轴齿轮箱，所述二级行星减速齿轮箱的高速轴与所述驱动电机的输出轴传动连接，所述二级行星减速齿轮箱的低速轴与所述二级行星增速齿轮箱的低速轴通过膜片式联轴器连接，所述行星齿轮箱的高速轴通过联轴器与所述单级平行轴齿轮箱的低速轴连接，所述扭矩转速仪的一端通过联轴器与所述单级平行轴齿轮箱的高速轴连接，所述扭矩转速仪的另一端通过联轴器与所述负载模拟电机的转动轴连接；所述工况模拟加载模块包括轴向液压缸支承、轴向液压加载缸、径向液压缸支承、径向液压加载缸和偏心块激振器，所述轴向液压缸支承安装在所述基座台架上，所述轴向液压加载缸一端铰接在所述轴向液压缸支承上，另一端通过一个L型加载块铰接在所述单级平行轴齿轮箱的一侧吊装耳环上，所述径向液压缸支承安装在所述基座台架上，所述径向液压加载缸一端铰接在所述径向液压缸支承上，另一端铰接在所述单级平行轴齿轮箱的另一侧吊装耳环上，所述偏心块激振器的底座固定在所述台架上，所述偏心块激振器一侧与所述二级行星增速齿轮箱的底座通过螺栓连接，另一侧与所述单级平行轴齿轮箱的底座通过螺栓连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林晨阳，傅雷，龚韵秋，郭远晶，周晓军，魏燕定，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：