一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置制造方法及图纸

一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，其加载盘内可转动地穿套有主轴，加载盘的左侧面施加左端轴向加载缸组，右侧面施加右端轴向加载缸组，外环面施加径向加载缸组，左端轴向加载缸组、右端轴向加载缸组、径向加载缸组由分布在加载盘的左侧面、右侧面、外环面的等间隔周向布置的多个点位的液压缸阵列构成，每个点位的液压缸阵列包括一个由电液比例换向阀控制的加载缸和N‑1个由普通开关换向阀控制的加载缸，由计算机控制系统控制电液比例换向阀的开度和N‑1个普通开关换向阀的加载接入数目，便可在每个点位得到

【技术实现步骤摘要】
一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置
本专利技术属于风力发电
，特别涉及一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置。
技术介绍
风能作为一种新兴的可再生绿色能源，具有可观的储量和清洁可再生性，对其开发利用是解决能源危机的重要途径之一。由于风力发电机一般安装在气候恶劣的高山，荒郊和海上，风机传动链需要长期承受不稳定的风速和风向所造成的载荷，并由此导致齿轮箱齿轮损伤、主轴轴承失效等故障。这些问题严重影响机组的寿命，并加大风机的维护维修成本。因而建设能够完整模拟风机运行工况的大型多自由度载荷加载装置，可为提高风机可靠性、改善风机受力的相关设计提供参考，具有重要意义。目前，国内大多数的模拟风机载荷装置都仅限于模拟Mx方向的扭矩载荷，无法全面模拟风机的全面受载情况。公告号为CN102636367B专利技术专利给出了一种模拟风机多自由度载荷的加载装置，能有效地模拟风机的全面受载情况。但针对大功率级的风机，其所受的载荷都比较大，若是根据该专利技术专利（CN102636367B）所给的方案，需要专门定制大型加载缸，对应的液压系统也要做相应调整，如需采用大流量比例阀并增加泵站的液压泵数量，这将增加加载装置制作成本，而且，大型加载缸将导致系统的响应变慢，系统的动态性能变差。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，无需采用大型加载缸以及与大型加载缸配合的液压系统，避免了制作成本增加、使系统响应变慢、使系统动态性能变差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，包括加载盘，所述加载盘内通过轴承可转动地穿套有主轴，所述加载盘的左侧面沿轴向施加有左端轴向加载缸组，加载盘的右侧面沿轴向施加有右端轴向加载缸组，加载盘的外环面沿径向施加有径向加载缸组，所述左端轴向加载缸组、右端轴向加载缸组、径向加载缸组对应由分布在加载盘的左侧面、右侧面、外环面的等间隔周向布置的多个点位的液压缸阵列构成，每个点位布置有一个液压缸阵列，每个液压缸阵列由N2的N个加载缸构成，其包括一个由电液比例换向阀控制的加载缸和N-1个分别由普通开关换向阀控制的加载缸，定义每个加载缸最大输出加载力为Fa，由电液比例换向阀控制的加载缸的加载力为F0，每个由普通开关换向阀控制的加载缸的加载力为Fi，则，，于是每个点位的液压缸阵列的输出总加载力为，根据实际情况通过计算机控制系统控制所述电液比例换向阀的开度和N-1个普通开关换向阀的加载接入数目，便可在每个点位得到范围内的任意加载力；每个点位的液压缸阵列的所有加载缸的前端共同连接一球面加载块，通过球面加载块对位于加载盘上的球面承载台施加载荷。通过计算机控制系统控制液压加载回路的电液比例换向阀的开度和N-1个普通开关换向阀的加载接入数目以控制左端轴向加载缸、右端轴向加载缸、径向加载缸的加载力，同时加载力传递给加载盘，进而通过轴承将加载力传递到主轴上，通过各加载力的组合完成风机五自由度载荷Fx，Fy，Fz，My，Mz的加载。作为优选，所述加载盘的左侧面、右侧面、外环面均沿周向等间隔布置有八个点位，每个点位的液压缸阵列的N个加载缸绕各自点位中心沿周向等间隔布置。进一步地，所述加载装置还包括与所述外壳体固接的固定架，固定架内设有N个供导力块滑行的滑槽，导力块的后端开设容纳弹簧的凹槽，弹簧的前端与导力块相抵，弹簧的后端与加载缸的活塞杆相抵，固定架内N个滑槽的位置与N个加载缸对应，各个导力块的前端与所述球面加载块抵触连接；于是，每个加载缸的活塞杆均通过弹簧和导力块将加载力传递到球面加载块，最后通过球面加载块与球面承载台的配合将液压缸阵列的输出总加载力作用到加载盘上。进一步地，每个点位的液压加载回路包括给电液比例换向阀控制的加载缸供油的第一液压回路、以及给每个普通开关换向阀控制的加载缸供油的第二液压回路，所述第一液压回路包括油箱、泵、高压过滤器、单向阀、电液比例换向阀、液压锁、加载缸、回油过滤器、温度调节器，所述高压过滤器的出口连接有溢流阀，所述电液比例换向阀的进口和出口连接有限压式定压差进口减压型压力补偿器，所述电液比例换向阀的入口还连接有压力继电器，当油压过高时压力继电器动作使报警系统报警，所述电液比例换向阀为包含加载与卸荷状态的三位四通换向阀，所述加载缸的进油管路连接温度压力传感器，加载缸的加载力通过温度压力传感器检测温度和压力以获得，其检测结果反馈回所述计算机控制系统；所述第二液压回路包括油箱、泵、高压过滤器、单向阀、普通开关换向阀、液压锁、加载缸回油过滤器，温度调节器，所述普通开关换向阀为包含加载与卸荷状态的三位四通换向阀；所述液压锁由互为液控连接的两个液控单向阀构成，当电液比例换向阀或普通开关换向阀失电时，液压锁处于两个液控单向阀均锁定状态，可以实现第一液压回路和第二液压回路的保压。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，可以全面、准确、快速地模拟大功率风机的受载情况，由于每个点位采用多个液压缸替代原本的大型加载缸，可避免专门制造大型加载缸以及配合的液压系统所带来的成本增加的问题，并且不会使系统响应变慢以及使系统动态性能变差；2、本专利技术一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置的每个点位的液压缸阵列，通过仅使用一个电液比例换向阀和需要数目的普通开关换向阀便可以使液压缸阵列的总输出加载力在一个大范围内连续变化，可减少电液比例换向阀的使用数量，降低制造成本。附图说明图1为本专利技术的风机六自由度载荷的坐标图。图2为驱动机构、五自由度载荷加载装置、风机的总体连接结构图。图3为本专利技术一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置实施例的沿主轴轴向的剖视图。图4为图3中沿主轴横截面的剖视图。图5为本专利技术实施例的加载盘每个点位的液压缸阵列的加载结构图。图6为本专利技术实施例的加载盘每个点位的液压加载回路的结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。相反，本专利技术涵盖任何依本专利技术精髓所作的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为使公众对本专利技术有更好的了解，在下文的实施例中，详尽描述了一些特定的细节部分，这些特定的细节部分并不会限制本专利技术的保护范围。参照图1-6：一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，包括位于外壳体内的加载盘2.3，所述加载盘2.3内通过轴承可转动地穿套有主轴2.7，左端轴向加载缸组穿过外壳体沿轴向施加在所述加载盘2.3的左侧面，右端轴向加载缸组穿过外壳体沿轴向施加在加载盘2.3的右侧面，径向加载缸组穿过外壳体沿径向施加在加载盘2.3的外环面，所述左端轴向加载缸组、右端轴向加载缸组、径向加载缸组对应由分布在加载盘2.3的左侧面、右侧面、外环面的等间隔周向布置的八个点位的液压缸阵列2.1构成，每个点位布置有一个液压缸阵列2.1，本实施例中，每个液压缸阵列2.1由N2的N个加载缸5.1构成，此N个加载缸5.1绕各自点位中心沿周向等间隔布置，其包括一个由电液比例换向阀控制的加载缸5.1和N-1个分别由普通开关换向阀控制的加载缸5.1，定义本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，包括加载盘，所述加载盘内通过轴承可转动地穿套有主轴，其特征在于：所述加载盘的左侧面沿轴向施加有左端轴向加载缸组，加载盘的右侧面沿轴向施加有右端轴向加载缸组，加载盘的外环面沿径向施加有径向加载缸组，所述左端轴向加载缸组、右端轴向加载缸组、径向加载缸组对应由分布在加载盘的左侧面、右侧面、外环面的等间隔周向布置的多个点位的液压缸阵列构成，每个点位布置有一个液压缸阵列，每个液压缸阵列由N2的N个加载缸构成，其包括一个由电液比例换向阀控制的加载缸和N‑1个分别由普通开关换向阀控制的加载缸，定义每个加载缸最大输出加载力为F

【技术特征摘要】
1.一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，包括加载盘，所述加载盘内通过轴承可转动地穿套有主轴，其特征在于：所述加载盘的左侧面沿轴向施加有左端轴向加载缸组，加载盘的右侧面沿轴向施加有右端轴向加载缸组，加载盘的外环面沿径向施加有径向加载缸组，所述左端轴向加载缸组、右端轴向加载缸组、径向加载缸组对应由分布在加载盘的左侧面、右侧面、外环面的等间隔周向布置的多个点位的液压缸阵列构成，每个点位布置有一个液压缸阵列，每个液压缸阵列由N2的N个加载缸构成，其包括一个由电液比例换向阀控制的加载缸和N-1个分别由普通开关换向阀控制的加载缸，定义每个加载缸最大输出加载力为Fa，由电液比例换向阀控制的加载缸的加载力为F0，每个由普通开关换向阀控制的加载缸的加载力为Fi，则，，于是每个点位的液压缸阵列的输出总加载力为，根据实际情况通过计算机控制系统控制所述电液比例换向阀的开度和N-1个普通开关换向阀的加载接入数目，便可在每个点位得到范围内的任意加载力；每个点位的液压缸阵列的所有加载缸的前端共同连接一球面加载块，通过球面加载块对位于加载盘上的球面承载台施加载荷。2.如权利要求1所述的模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，其特征在于：所述加载盘的左侧面、右侧面、外环面均沿周向等间隔布置有八个点位，每个点位的液压缸阵列的N个加载缸绕各自点位中心沿周向等间隔布置。3.如权利要求1所述的模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，其特征在于：所述加载装置还包括与外壳体固接的固定架，固定架内设有N个供导力块滑行的滑槽，导力块的后端开设容纳弹簧的凹槽，弹簧的前端与导力块相抵，弹簧的后端与加载缸的活塞杆相抵，固定架内N个滑槽的位置与N个加载缸对应，各个导力块的前端与所述球面加载块抵触连接；于是，每个加载缸的活塞杆均通过弹簧和导力块将加载力传递到球面加载块，最后通过球面加载块与球面承载台的配合将液压缸阵列的输出总加载力作用到加...

【专利技术属性】
技术研发人员：林勇刚，黄培炜，李伟，刘宏伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33