專利名稱：一種剛?cè)狁詈现蔚目s尺度風(fēng)電設(shè)備傳動鏈仿真試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雙饋式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的齒輪傳動鏈的試驗(yàn)裝置，具體涉及一種剛?cè)狁詈现蔚目s尺度風(fēng)電設(shè)備傳動鏈仿真試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
確保長服役周期下高可靠性既是當(dāng)代世界風(fēng)電裝備發(fā)展的方向，也是對風(fēng)電裝備傳動鏈的設(shè)計(jì)、制造及運(yùn)行技術(shù)的重大挑戰(zhàn)。統(tǒng)計(jì)表明，風(fēng)電傳動鏈上關(guān)鍵機(jī)械零部件的失效故障是影響風(fēng)電系統(tǒng)可靠性的重大問題，亟待解決；近年來國際國內(nèi)在關(guān)鍵零部件損傷失效機(jī)理、零部件的精度-性能一體化分析等方面開展了一系列的基礎(chǔ)研究工作，對風(fēng)電 齒輪箱系統(tǒng)的先進(jìn)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行技術(shù)的研究與發(fā)展具有重要的意義。對于這些研究開發(fā)工作而言，開展風(fēng)電傳動鏈的仿真運(yùn)行試驗(yàn)工作是一項(xiàng)不可或缺的基礎(chǔ)性技術(shù)工作，這就對風(fēng)電傳動鏈試驗(yàn)裝置提出了迫切的需求。開發(fā)建造全尺寸、全功率的大型兆瓦級風(fēng)電傳動鏈裝置不僅尺寸大(十多米)、結(jié)構(gòu)重(近百噸)，而且設(shè)計(jì)開發(fā)成本高昂、運(yùn)行維護(hù)也過于困難。因此，建設(shè)風(fēng)電傳動鏈的小型縮尺度的試驗(yàn)裝置已成為開展風(fēng)電設(shè)備“設(shè)計(jì)-制造-運(yùn)行” 一體化研究工作的重要試驗(yàn)設(shè)施。目前，針對風(fēng)電傳動鏈系統(tǒng)開展較多的是齒輪箱系統(tǒng)的試驗(yàn)工作。試驗(yàn)裝置的主要結(jié)構(gòu)原理如圖I所示，由包括一個(gè)基礎(chǔ)安裝臺架I、一臺電動機(jī)2、電動機(jī)剛性安裝裝置3、電動機(jī)-齒輪箱剛性連接部件4 (包括一個(gè)減速機(jī)構(gòu))、主齒輪箱5、主齒輪箱剛性安裝裝置6、主齒輪箱-陪試齒輪箱的剛性連接裝置7、陪試齒輪箱8、陪試齒輪箱的剛性安裝裝置9等構(gòu)成。其中電動機(jī)2模擬了風(fēng)機(jī)輸入風(fēng)輪的動態(tài)載荷；由電動機(jī)2通過剛性連接機(jī)構(gòu)4來驅(qū)動主齒輪箱5，陪試齒輪箱8作為主齒輪箱的負(fù)載；主齒輪箱的輸入運(yùn)動模擬了風(fēng)力發(fā)電增速箱的輸入要求，從而整個(gè)系統(tǒng)用以開展風(fēng)電齒輪箱的性能仿真實(shí)驗(yàn)研究工作?，F(xiàn)有技術(shù)下，設(shè)備整體性能存在著顯著的不足I)實(shí)際風(fēng)電系統(tǒng)中的風(fēng)輪在高空中受到交變風(fēng)載的影響，其所具有的載荷特征、動態(tài)特性等，并不能通過在基礎(chǔ)臺架上剛性安裝的電動機(jī)模擬出來。2)能開展基本的風(fēng)電齒輪箱性能試驗(yàn)，但是作為風(fēng)電主傳動鏈的關(guān)鍵組件、對風(fēng)電齒輪箱的安裝及運(yùn)動有較大影響的主傳動軸系統(tǒng)的作用被忽略了。3)未能反映出實(shí)際風(fēng)機(jī)齒輪箱的彈性支撐技術(shù)狀態(tài)。4)整體的裝配形式、運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)特性與實(shí)際高空中齒輪箱的運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)差距過大，使得模擬試驗(yàn)的結(jié)果對風(fēng)電齒輪箱的技術(shù)研究指導(dǎo)意義降低。5)主要用于進(jìn)行風(fēng)機(jī)齒輪箱而非整體傳動鏈的運(yùn)行試驗(yàn)研究。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種剛?cè)狁詈现蔚目s尺度風(fēng)電設(shè)備傳動鏈仿真試驗(yàn)裝置，該裝置有針對性的對主傳動鏈關(guān)鍵組件采用了縮尺度重建，并采用剛?cè)狁詈系倪B接、支撐方式，較完整的模擬了實(shí)際高空安裝的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備傳動鏈的運(yùn)行狀態(tài)；一方面，大幅消除了傳統(tǒng)上采用剛性安裝、定位的風(fēng)電齒輪箱試驗(yàn)裝置產(chǎn)生的運(yùn)行失真結(jié)果，同時(shí)，也能夠更完整的進(jìn)行整機(jī)主傳動鏈的原理結(jié)構(gòu)的運(yùn)行模擬試驗(yàn)；試驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確，從而更真實(shí)地模擬出風(fēng)機(jī)傳動鏈上的載荷、運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)特性，以及這些因素對傳動鏈可靠性的作用和影響，能夠?yàn)殡p饋式風(fēng)電傳動鏈的原理試驗(yàn)、可靠性分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等提供更準(zhǔn)確、可靠的試驗(yàn)依據(jù)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種剛?cè)狁詈现蔚目s尺度風(fēng)電設(shè)備傳動鏈仿真試驗(yàn)裝置，包括依次相互連接并固定在基礎(chǔ)臺架10上的電動機(jī)11、主傳動軸14、主齒輪箱18和陪試齒輪箱20，其特征在于在電動機(jī)11和主齒輪箱18間連接有主傳動軸14，所述電動機(jī)11通過剛性連接件13和主傳動軸14連接，主傳動軸14通過主軸-主齒輪箱剛性連接件16和主齒輪箱18連接。所述電動機(jī)11通過兩個(gè)彈性支撐件12固定在基礎(chǔ)臺架10上，所述主齒輪箱18通過兩個(gè)彈性支撐體17固定在基礎(chǔ)臺架10上，所述陪試齒輪箱20通過彈性件21固定在基礎(chǔ)臺架10上，所述主傳動軸14通過主軸基座15固定在基礎(chǔ)臺架10上，所述主齒輪箱18·通過剛性聯(lián)軸件19和陪試齒輪箱20連接。所述剛性連接件13還包括一個(gè)減速機(jī)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是I、本實(shí)用新型的主要回轉(zhuǎn)系由電動機(jī)11、主傳動軸14、主齒輪箱18、陪試齒輪箱20組成；在電動機(jī)11和主齒輪箱18間連接有主傳動軸14，所述電動機(jī)11通過剛性連接部件13和主傳動軸14連接，主傳動軸14通過主軸-主齒輪箱剛性連接部件16和主齒輪箱18連接；主傳動軸14通過雙向的剛性連接實(shí)現(xiàn)了對電動機(jī)11和主齒輪箱18的安裝定位，更準(zhǔn)確的反映了風(fēng)電主傳動結(jié)構(gòu)的裝配方式。2、由于電動機(jī)11和主齒輪箱18均采用了雙彈性支撐部件，這樣采用雙軸承精密安裝的主軸系統(tǒng)就發(fā)揮了對作為載荷發(fā)生源的電動機(jī)和傳動鏈核心的齒輪增速箱的定位基準(zhǔn)的作用。因此，這種剛?cè)狁詈系难b配連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式更精準(zhǔn)的模擬了風(fēng)輪組件在空中的柔性安裝和主齒輪箱的三點(diǎn)支撐方式，較大地消除了傳統(tǒng)試驗(yàn)裝置上的全緊固裝配對模擬風(fēng)機(jī)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性的不利影響，使結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)更為真實(shí)。從而使試驗(yàn)較真實(shí)地模擬出高空風(fēng)載對傳動鏈的動力學(xué)作用和影響，為風(fēng)電傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和開發(fā)給出更科學(xué)可靠的試驗(yàn)依據(jù)。3、陪試齒輪箱20通過輸入端的剛性連接件與主齒輪箱18裝配，通過雙彈性支撐件完成了在基礎(chǔ)臺架上的安裝，采用這種剛?cè)狁詈系陌惭b形態(tài)，能夠效地反映出實(shí)際傳動鏈負(fù)載結(jié)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性?？傊?，本實(shí)用新型裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)電設(shè)備主傳動鏈的運(yùn)行過程仿真，并通過剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對作為傳動鏈核心的回轉(zhuǎn)系組件(電動機(jī)、主傳動軸、主齒輪箱、陪試齒輪箱等)的近真實(shí)安裝模擬，進(jìn)一步，通過測量裝置的配置可以獲得交變載荷下風(fēng)機(jī)組件的振動特性、零件的損傷失效歷程等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，且本實(shí)用新型裝置比現(xiàn)有的風(fēng)電齒輪箱全功率試驗(yàn)裝置的尺寸、重量等要小很多，費(fèi)效比顯著提升。

圖I是現(xiàn)有的風(fēng)電齒輪箱地面試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例基于剛?cè)狁詈戏绞降膫鲃渔溠b配、支撐結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖I所示，現(xiàn)有的風(fēng)電齒輪箱地面試驗(yàn)裝置包括基礎(chǔ)安裝臺架1，電動機(jī)2，電動機(jī)2通過電動機(jī)剛性安裝裝置3固定在基礎(chǔ)安裝臺架I上，并通過電動機(jī)-齒輪箱剛性連接部件4和主齒輪箱5連接，主齒輪箱5通過主齒輪箱剛性安裝裝置6固定在基礎(chǔ)安裝臺架I上，并通過主齒輪箱-陪試齒輪箱的剛性連接裝置7和陪試齒輪箱8，陪試齒輪箱8通過陪試齒輪箱的剛性安裝裝置9固定在基礎(chǔ)安裝臺架I上。如圖2和圖3所示，本實(shí)用新型是一種剛?cè)狁詈现蔚目s尺度風(fēng)電設(shè)備傳動鏈仿真試驗(yàn)裝置，以基礎(chǔ)臺架10為整個(gè)系統(tǒng)的安裝固定基礎(chǔ)，電動機(jī)11通過兩個(gè)彈性支撐件12 固定在基礎(chǔ)臺架10上，并通過剛性連接件13和主傳動軸14連接，主傳動軸14通過主軸基座15固定在基礎(chǔ)臺架10上，并通過主軸-主齒輪箱剛性連接件16和主齒輪箱18連接，主齒輪箱18通過兩個(gè)彈性支撐體17固定在基礎(chǔ)臺架10上，并通過剛性聯(lián)軸件19和陪試齒輪箱20連接，陪試齒輪箱20通過彈性件21固定在基礎(chǔ)臺架10上。優(yōu)選的，所述剛性連接件13還包括一個(gè)減速機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型的工作原理為電動機(jī)11通過剛性連接件13傳遞運(yùn)動及載荷到主傳動軸14上，主傳動軸14通過主軸-主齒輪箱剛性連接件16將運(yùn)動及載荷傳遞到主齒輪箱18上，最后主齒輪箱18通過剛性聯(lián)軸件19帶動模擬負(fù)載的陪試齒輪箱20轉(zhuǎn)動。對照圖I、圖2、圖3可知，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)I、由于在電動機(jī)11和主齒輪箱18間連接有主傳動軸14，主傳動軸14通過雙向的剛性連接實(shí)現(xiàn)了對電動機(jī)11和主齒輪箱18的安裝定位，更準(zhǔn)確的反映了風(fēng)電主傳動結(jié)構(gòu)的裝配方式。2、由于電動機(jī)11、主齒輪箱18和陪試齒輪箱20均采用了雙彈性支撐部件，這樣采用雙軸承精密安裝的主軸系統(tǒng)就發(fā)揮了對作為載荷發(fā)生源的電動機(jī)和傳動鏈核心的齒輪增速箱的定位基準(zhǔn)的作用。因此，這種剛?cè)狁詈系难b配連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式更精準(zhǔn)的模擬了風(fēng)輪組件在空中的柔性安裝和主齒輪箱的三點(diǎn)支撐方式，較大地消除了傳統(tǒng)試驗(yàn)裝置上的全緊固裝配對模擬風(fēng)機(jī)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性的不利影響，使結(jié)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)更為真實(shí)。從而使試驗(yàn)較真實(shí)地模擬出高空風(fēng)載對傳動鏈的動力學(xué)作用和影響，為風(fēng)電傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和開發(fā)給出更科學(xué)可靠的試驗(yàn)依據(jù)。本實(shí)用新型裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對風(fēng)電設(shè)備主傳動鏈的運(yùn)行過程仿真，并通過剛?cè)狁詈辖Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了對作為傳動鏈核心的回轉(zhuǎn)系組件(電動機(jī)、主傳動軸、主齒輪箱、陪試齒輪箱等)的近真實(shí)安裝模擬，進(jìn)一步，通過測量裝置的配置可以獲得交變載荷下風(fēng)機(jī)組件的振動特性、零件的損傷失效歷程等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，且本實(shí)用新型裝置比現(xiàn)有的風(fēng)電齒輪箱全功率試驗(yàn)裝置的尺寸、重量等要小很多，費(fèi)效比顯著提升。
權(quán)利要求1.一種剛?cè)狁詈现蔚目s尺度風(fēng)電設(shè)備傳動鏈仿真試驗(yàn)裝置，包括依次相互連接并固定在基礎(chǔ)臺架(10 )上的電動機(jī)(11)、主傳動軸(14 )、主齒輪箱(18 )和陪試齒輪箱(20 )，其特征在于在電動機(jī)(11)和主齒輪箱(18)間連接有主傳動軸(14)，所述電動機(jī)(11)通過剛性連接件(13)和主傳動軸(14)連接，主傳動軸(14)通過主軸-主齒輪箱剛性連接件(16)和主齒輪箱(18)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的剛?cè)狁詈现蔚目s尺度風(fēng)電設(shè)備傳動鏈仿真試驗(yàn)裝置，其特征在于所述電動機(jī)(11)通過兩個(gè)彈性支撐件(12)固定在基礎(chǔ)臺架(10)上，所述主齒輪箱(18)通過兩個(gè)彈性支撐體(17)固定在基礎(chǔ)臺架(10)上，所述陪試齒輪箱(20)通過彈性件(21)固定在基礎(chǔ)臺架(10 )上，所述主傳動軸(14 )通過主軸基座(15 )固定在基礎(chǔ)臺架(10 )上，所述主齒輪箱(18)通過剛性聯(lián)軸件(19)和陪試齒輪箱(20)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的剛?cè)狁詈现蔚目s尺度風(fēng)電設(shè)備傳動鏈仿真試驗(yàn)裝置，其特征在于所述剛性連接件(13)還包括一個(gè)減速機(jī)構(gòu)。
專利摘要剛?cè)狁詈现蔚目s尺度風(fēng)電設(shè)備傳動鏈仿真試驗(yàn)裝置，包括依次相互連接的電動機(jī)、主傳動軸、主齒輪箱和陪試齒輪箱，在電動機(jī)和主齒輪箱間連接有主傳動軸，電動機(jī)通過剛性連接件和主傳動軸連接，主傳動軸通過主軸-主齒輪箱剛性連接件和主齒輪箱連接；電動機(jī)通過兩個(gè)彈性支撐件固定在基礎(chǔ)臺架上，主齒輪箱通過兩個(gè)彈性支撐體固定在基礎(chǔ)臺架上，陪試齒輪箱通過彈性件固定在基礎(chǔ)臺架上，主傳動軸通過主軸基座固定在基礎(chǔ)臺架上，主齒輪箱通過剛性聯(lián)軸件和陪試齒輪箱連接；該裝置有針對性的對風(fēng)電設(shè)備主傳動鏈關(guān)鍵組件進(jìn)行了縮尺度重建，并采用剛?cè)狁詈系倪B接、支撐方式，較完整的模擬了高空安裝的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備主傳動鏈的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。
文檔編號G01M13/02GK202770627SQ20122034771
公開日2013年3月6日 申請日期2012年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月17日
發(fā)明者王輝 申請人:清華大學(xué)