兆瓦级风力发电变桨轴承摩擦力矩数控试验机制造技术

兆瓦级风力发电变桨轴承摩擦力矩数控试验机。被测轴承外圈固定于机架；设一根主轴，一端固定于轴承内圈，另一端装有由径向和轴向加载油缸分别加压的径向和轴向加载机构，设装有扭矩传感器的变频电机，驱动小齿轮与被测轴承内圈啮合，形成加载和传动系统。试验机按受力分析和摸拟加载原理确定，合理可靠，且结构简单、尺寸小。由工业计算机、液压控制元件、油缸、返馈元件等构成的闭环数控系统，实现全程监控、采集数据、分析、处理后，以数字和图形双重输出；所加载荷大小、方向、变化周期准确，输出加载和摩擦力矩曲线直观，测试过程自动化程度高。也可手动配合调节。任一处有故障均自动显示停机。为轴承上风电机组提供数据支持，确保装机后满足测试要求。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

Numerical control testing machine for bearing torque of megawatt variable pitch blade of wind power generation

Numerical control testing machine for bearing torque of megawatt variable pitch blade of wind power generation. The measured bearing outer ring is fixed on the machine frame; a shaft, one end is fixed on the inner ring of the bearing, the other end is respectively pressurized by the radial and axial load cylinder radial and axial loading mechanism, a variable frequency motor with torque sensor, drive pinion and the measured bearing inner meshing, loading form and transmission system. According to the determined test machine, analysis and simulation principle of loading force is reasonable and reliable, and has simple structure and small size. A closed loop control system of industrial computer, hydraulic control components, hydraulic cylinder, feedback component, process monitoring, data collection, analysis, processing, and output to double digital graphics; the load size, direction, change cycle accuracy, output load and friction torque curve, high degree of automation testing process. Can also be manually adjusted. Any malfunction can be automatically displayed and stopped. Provide data support for bearing wind turbine, ensure after installation to meet test requirements.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及大容量风力发电变桨轴承摩擦力矩试验机，属转矩测试类(G01L)和结构部件测试类(G01M)。(二)
技术介绍
风力发电作为清洁可再生能源项目，是国务院重点发展的十六个重大技术 项目之一，而风力发电机组变桨轴承是风力发电机上的重要部件，要求承载 能力大，高的可靠性，测试寿命长达二十年，同时其安装维修条件非常苛刻(高空l 0 o多米)。国家立项风力发电机组变桨轴承必须实现国内替代进口，扭转一直依靠进口的局面，国内众多轴承供货商风起云涌纷纷立项研发 风力发电变桨轴承项目。而轴承性能及其可靠性多是直接上风力发电机组试用，这样产生的费用和潜在风险都是很大的。国内有厂家曾试制1.5M风力发 电变桨轴承试验机一台，但结构复杂、尺寸过长、占地过多，拆装时间达四个 多小时，而且主要是以机械测试为核心，其操作不方便，测试结果准确性也有待 考虑。基于此，研发先进的兆瓦级风电机组变桨轴承数控试验机是很有必要。(三)
技术实现思路
本技术提出的兆瓦级风力发电机组变桨轴承摩擦力矩数控试验机，目 的之一是通过对兆瓦级风电机组变桨轴承加载后的摩擦力矩测试，为风电机 组变桨轴承上风电机组提供数据支持，从而减少安装成本，降低轴承采、供 双方风险，确保装机后满足测试要求。目的之二是提供的试验机结构简单、尺 寸小、可靠、控制方便、准确。本技术采用的技术方案如下兆瓦级风力发电变桨轴承摩擦力矩数控试验机，包括支撑件、加载系统、 传动系统，其特征是A. 被测轴承2，通过轴承外圈2.1固定在设置的支撑件机架1上；B. 所述加载系统如下设一根主轴4， 一端通过连接件3或直接与轴承内 圈2.2连接固定，另一端装有由径向加载油缸8加压的径向加载机构5，该处 主轴4端头上装有由轴向加载油缸7加压的轴向加载机构6;由此形成液压径 向加载系统和液压轴向加载系统；C. 所述传动系统包括驱动变频电机12的变频驱动机构、输出轴12.1上装 的扭矩传感器13、输出轴12.1末端装设与被测轴承2内圈2.2上内齿2.3相 啮合的小齿轮2.4;D. 设置由工业计算机14.1控制的包括传动系统、液压径向加载系统和液压 轴向加载系统的闭环数控系统14。上述试验机的各配套装置选择的主要技术参数如下① 驱动变频电机12:功率3.0KW"^P，减速比1/139.47，输出转速0 10rpm;② 径向油缸8: 额定工作压力25MPa，输出力0 250吨；③ 轴向油缸7: 额定工作压力25MPa，输出力0 士20吨；④ 径向舰8动力Wra8.1 鹏7JKW，繊l術min; ,向油缸7动力源ffi^7.1 功率4服W,繊l術min; ⑥摩擦力矩T2测试范围0 5000N.m。上述试验机具体结构、闭环数控系统、液压系统等,在以下结合附图详细 说明。本技术有益效果1) 本试验机被测轴承和小齿轮等传动件是按风电真实结构制作；加载系 统是对风力变桨轴承受力分析后，摸拟加载原理基础上设计的，由此试验机 结构型式、传动系统和加载系统选择合理；且只需一根主轴，Lo仅选2.5m, 结构简单，尺寸小。其受力分析和模拟加载原理如下A. 变桨轴承受力分析见图6，变桨轴承的外圈2.1与风电机组的轮毂连接， 其内圈2.2与风电机组的桨叶2.6连接，即变桨轴承是桨叶和轮毂之间的旋转 连接件，也是实现桨叶的旋转和固定的重要部件。机组运行时，变桨减速电 机2.5带动小齿轮2.4和变桨轴承内齿2.3啮合，按照电控系统的设定进行变 桨动作，调整桨叶的迎风角度，从而调节风机功率，实现风机运行过程中对 风能最大程度的利用，变桨轴承工作时在±55° 30'的范围内往复摆动。由 此变桨轴承在工作中主要载荷为风力作用在桨叶上产生的倾覆力矩、径向、 轴向分力及桨叶自重产生的轴向载荷(循环拉压作用)。所有载荷都是直接作 用在变桨轴承内圈2，2上。图7中fl是作用在桨叶2.6上的风力(KN); f2是 桨叶的自重(KN); L是桨叶的长度(迈)。B. 模拟加载原理模拟变桨轴承承受由风力作用在桨叶上产生的倾覆力矩、 径向、轴向分力和桨叶自重产生的轴向分力，将30多米长的桨叶力臂縮减为 2.5m的主轴4，即在距离被测轴承轴向中心2.5m处设置产生倾覆力矩及径向分 力的可调整的径向力油缸8;在主轴的端部安装产生往复运动的轴向力油缸7。 图8中Fl是径向油缸8的输出力；F2是轴向油缸7的输出力；2.5m是径向力 作用点与被测轴承轴向中心的距离Lo(见图1)。2) 釆用含工业计算机的闭环数控系统。工业计算机实行全程监控、采集数 据，以数字和图形双重输出，测试过程自动化程度高。工业计算机闭环控制， 也可进行手动调节，以保证所加载荷大小、方向、变化周期能准确达到测试 要求。经工业计算机采集、分析、处理的数据准确、可靠，尽量避免了人为 因素影响，输出的加载曲线和摩擦力矩曲线相当直观。3) 本装置的故障报警设置完善，各个关键的故障点联锁控制，任何一处 有故障报警都会自动停机并显示故障点。4) 液压传动工作平稳，易与电气配合实现自动化。附图说明 图l本技术试验机结构总图 图2本技术闭环数控系统和液压系统框图图3径向加载机构5结构示意图图4轴向加载机构6结构示意图图5连锁控制故障报警装置15示意图图6变桨轴承2和相连的风电机组部分构件示意图图7变桨轴承2在运行中所受外部载荷力学模型简化图图8本技术试验机模拟加载的简化力学模型图具体实施方式 本实施例兆瓦级风电变桨轴承摩擦力矩数控试验机的结构如下见图l，用连接件1.1将被测风电变桨轴承2轴承外圈2.1紧固在机架1竖 直平板面上。(风电机组变桨轴承2轴承外圈2.1可同时见图6)。机架由两L 板固定在底板10上形成。加载系统如下形成主轴4为空心锥形管， 一端是 大口径管带法兰盘4.2，用螺钉4.1固定于连接件3，连接件3用螺钉3.1固定 在轴承内圈2.2上，主轴4另一端装有由径向加载油缸8加压的液压径向加载 机构5，该处主轴4端头装有由轴向加载油缸7加压的轴向加载机构6。径向 加载油缸8和轴向加载油缸7通过支架均固定支撑在底板9上。传动系统有 驱动变频电机U和减速器组成变频驱动机构，其输出轴12.1上装有扭矩传感 器13，输出轴12.1末端装有小齿轮2.4,它与被测轴承2内圈2.2上内齿2.3 相啮合(可同时见图6)。机架1开有中心孔以便输出轴12.1安装时穿过。该处 设置机械滑台11支撑放置变频电机12等。见图2,闭环数控系统14如下形成:设工业计算机14.1，其信号端口 Ai 和A2分别接液压控制元件8.2和7.2，这里液压控制元件选为电磁换向阀8.2 和7.2,它接收计算机的电信号功率放大后转换为压力、流量等液压信号，两 电磁换向阀分别与径向加载油缸8和轴向加载油缸7进液管路连通，控制油缸 压力、流量和方向等。见图l、图3，径向加载机构5直接放于径向加载油缸 8上，油缸8通过与油缸活塞连接的执行机构8.4向径向加载机构5和主轴4 施加径向压力Fi。见图1、图4，轴向加载油缸7通过轴向加载机构6向主轴4 施加轴向压力F2。见图2，径向和轴向加载机构5和6上装有返馈元件8.3和 7.3，其电信号端分别接工业计算机端口 Bi和B2;返馈元件内包括有检测器 (本文档来自技高网...

【技术保护点】
兆瓦级风力发电变桨轴承摩擦力矩数控试验机，包括支撑件、加载系统、传动系统，其特征是　Ａ．被测轴承（２），通过轴承外圈（２．１）固定在设置的支撑件机架（１）上；　Ｂ．所述加载系统如下：设一根主轴（４），一端通过连接件（３）或直接与轴承内圈（２．２）连接固定，另一端装有由径向加载油缸（８）加压的径向加载机构（５），该处主轴（４）端头装有由轴向加载油缸（７）加压的轴向加载机构（６）；由此形成液压径向加载系统和液压轴向加载系统；　Ｃ．所述传动系统包括驱动变频电机（１２）的变频驱动机构、变频电机输出轴（１２．１）上装的扭矩传感器（１３）、输出轴（１２．１）末端装与被测轴承内圈（２．２）上内齿（２．３）相啮合的小齿轮（２．４）；　Ｄ．设置由工业计算机（１４．１）控制的包括传动系统、液压径向加载系统和液压轴向加载系统的闭环数控系统（１４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：文鉴恒，
申请(专利权)人：文鉴恒，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]