CN101419125A - 风电转盘轴承综合性能实验台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风电转盘轴承综合性能实验台，由底板(1)、下转接法兰筒(2)、动力总成(3)、风电转盘轴承(4)、上转接法兰筒(6)、加载盖(10)组成，下转接法兰筒(2)上连接至少一对风电转盘轴承(4)，且为两套同规格采取“背对背”安装方式的风电转盘轴承(4)；动力总成(3)上设有小齿轮(25)，小齿轮(25)与一对风电转盘轴承(4)中的一个或两个风电转盘轴承(4)的内圈或外圈传动齿啮合；风电转盘轴承(4)上方可拆卸连接上转接法兰筒(6)，加载盖(10)可拆卸连接于上转接法兰筒(6)上方。本发明结构紧凑，装配方便，可根据不同风电转盘轴承实现模块化调整，可同时实现轴向力、径向力和倾覆力矩的加载。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型轴承实验台，尤其是一种风电转盘轴承综合性能实验台。
背景技术
风电转盘轴承是一个巨型的内圈或外圈带传动齿的轴承，主要由内圈、外圈、滚动体、隔离块等组成，是风力发电机的关键部件。与普通的轴承相比，风电转盘轴承的受载状态更为复杂，一般都要承受轴向力Fa、径向力Fr、倾覆力矩M，并且这些载荷呈现交变状态，导致风电转盘轴承疲劳失效。近年来风力发电机装机容量迅猛增长，带动了风电变桨和偏航转盘轴承产业的发展，国内许多厂家纷纷投资变桨和偏航转盘轴承的生产，然而风电设备受载复杂，寿命和可靠性的要求极高，使许多风电转盘轴承产品的质量面临严峻的考验。
目前，国内外标准以及国外许多轴承制造厂家都有各自的轴承寿命计算公式，比较这些公式发现，这些公式都具有类似的形式，即修正系数乘以基本额定寿命，对于同一规格的轴承，其基本额定寿命是相同的，但是不同的标准或厂家对修正系数的处理却各不相同，因此修正系数从一定程度反映了每个厂家轴承的生产质量和轴承的使用工况，这些经修正后公式也被推广到风电转盘轴承的寿命预测和可靠性设计中。目前国内还没有风电转盘轴承厂家建立起适合自己产品的寿命计算公式，其主要原因在于公式修正系数的确立需要以大量实验和实际应用的统计数据为基础，而国内目前还没有能够对不同尺寸的风电转盘轴承进行复杂加载并采集相关信号的实验装备。
发明内容
本发明的目的在于提出一种可以对滚道中心直径为1800mm—2500mm风电转盘轴承进行综合性能实验的实验台，可以用于评估风电转盘轴承产品的制造质量，为建立风电转盘轴承寿命计算公式和选型公式提供实验数据。
本发明的技术方案是：
一种风电转盘轴承综合性能实验台，包括底板1、下转接法兰筒2、动力总成3、风电转盘轴承4、上转接法兰筒6和加载盖10，底板1上可拆卸连接下转接法兰筒2，下转接法兰筒2上可拆卸连接风电转盘轴承4，其特征是所述下转接法兰筒2上连接至少一对风电转盘轴承4；动力总成3上设有小齿轮25，小齿轮25与一对风电转盘轴承4中的一个或两个风电转盘轴承4的内圈或外圈传动齿啮合；风电转盘轴承4上方可拆卸连接上转接法兰筒6，加载盖10可拆卸连接于上转接法兰筒6上方。
所述风电转盘轴承4为一对或多对时，每对为两套同规格采取“背对背”安装方式的风电转盘轴承4，风电转盘轴承4与风电转盘轴承4之间紧密连接至少一个防螺栓干涉垫圈5。
所述底板1一端设有径向力加载架7，径向力加载架7上设有径向油缸托8，径向油缸托8与加载盖10之间设有径向加载油缸9。
所述底板1与加载盖10之间设有倾覆力矩加载油缸组11，倾覆力矩加载油缸组11至少由一对油缸组成。
所述底板1与加载盖10之间设有轴向力加载油缸组12，轴向力加载油缸组12至少由一对油缸组成。
所述底板1上设有限位立柱14，限位立柱14靠近加载盖10一端设有限位挡块13，限位挡块13与限位立柱14可拆卸连接。
所述动力总成3上设有液压马达20和联轴器22，联轴器22连接扭矩传感器24与液压马达20。
所述动力总成3上设有伺服电机15、丝杠电机安装座16、滚珠丝杠17、丝杠前安装座18、导轨19、动力总成溜板21和压板26，动力总成溜板21设于导轨19上并与滚珠丝杠17上的螺母连接，滚珠丝杠17由伺服电机15驱动，伺服电机15和滚珠丝杠17通过丝杠电机安装座16及丝杠前安装座18安装于底板1上，动力总成溜板21上设有压板26，导轨19位于动力总成溜板21与导轨19之间。
所述动力总成溜板21上设有扭矩传感器支架23，扭矩传感器支架23上设有扭矩传感器24。
本发明的有益效果是：
本发明可以在风电转盘轴承加载实验过程中实时监测风电转盘轴承回转阻力矩的变化情况、滚道磨损量的变化情况、润滑油温度的变化情况、滚动体和滚道接触振动变化情况，为风电转盘轴承的失效提供关键判据。同时还可以检测风电转盘轴承齿根应力，考察齿轮强度。本发明结构紧凑，装配方便，并可根据不同风电转盘轴承实现模块化调整，可同时实现轴向力、径向力和倾覆力矩的加载。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明动力总成的侧面剖视图；
图3为本发明动力总成的结构示意图。
图中：1、底板，2、下转接法兰筒，3、动力总成，4、风电转盘轴承，5、防螺栓干涉垫圈，6、上转接法兰筒，7、径向力加载架，8、径向油缸托，9、径向加载油缸，10、加载盖，11、倾覆力矩加载油缸组，12、轴向力加载油缸组，13、限位挡块，14、限位立柱，15、伺服电机，16、丝杠电机安装座，17、滚珠丝杠，18、丝杠前安装座，19、导轨，20、液压马达，21、动力总成溜板，22、联轴器，23、扭矩传感器支架，24、扭矩传感器，25、小齿轮，26、压板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
一种风电转盘轴承综合性能实验台，包括底板1、下转接法兰筒2、动力总成3、风电转盘轴承4、上转接法兰筒6和加载盖10，底板1上螺栓连接下转接法兰筒2，下转接法兰筒2上螺栓连接风电转盘轴承4，下转接法兰筒2上连接一对风电转盘轴承4，且为两套同规格采取“背对背”安装方式的风电转盘轴承4；动力总成3上设有小齿轮25，小齿轮25与一对风电转盘轴承4中的一个风电转盘轴承4的内圈或外圈传动齿啮合；风电转盘轴承4上方螺栓连接上转接法兰筒6，加载盖10螺栓连接于上转接法兰筒6上方。
风电转盘轴承4为一对，风电转盘轴承4与风电转盘轴承4之间紧密连接一个防螺栓干涉垫圈5；下转接法兰筒2、防螺栓干涉垫圈5和上转接法兰筒6的尺寸根据所加载的风电转盘轴承4的尺寸具体调整。
底板1一端设有径向力加载架7，径向力加载架7上设有径向油缸托8，径向油缸托8与加载盖10之间设有径向加载油缸9。
底板1与加载盖10之间设有倾覆力矩加载油缸组11，倾覆力矩加载油缸组11为一对油缸组成。
底板1与加载盖10之间设有轴向力加载油缸组12，轴向力加载油缸组12为一对油缸组成。
底板1上设有限位立柱14，限位立柱14靠近加载盖10一端设有限位挡块13，限位挡块13与限位立柱14可拆卸连接，其数量和形状根据实际情况调整。
动力总成3上设有伺服电机15、丝杠电机安装座16、滚珠丝杠17、丝杠前安装座18、导轨19、动力总成溜板21和压板26，动力总成溜板21设于导轨19上并与滚珠丝杠17上的螺母连接，滚珠丝杠17由伺服电机15驱动，伺服电机15和滚珠丝杠17通过丝杠电机安装座16及丝杠前安装座18安装于底板1上，动力总成溜板21上设有压板26，导轨19位于动力总成溜板21与导轨19之间。
如图2、图3，将液压马达20、扭矩传感器支架23用螺栓安装于动力总成溜板21，扭矩传感器24用螺栓与扭矩感器支架23固定连接，扭矩传感器24与液压马达20之间依靠联轴器22连接并传递动力。将动力总成溜板21支承于导轨19面上并于滚珠丝杠17的螺母连接，滚珠丝杠17由伺服电机15驱动，伺服电机15和滚珠丝杠17通过丝杠电机安装座16及丝杠前安装座18安装于底板1。每次实验前根据待测回转支承齿圈参数准备好小齿轮25，并将小齿轮25安装在联轴器22上。
如图1，在实验前根据待测风电转盘轴承4及下底板1和加载盖10安装孔尺寸分别准备好下转接法兰筒2和上转接法兰筒6。首先将待测风电转盘轴承4、防螺栓干涉垫圈5用螺栓连接作为一个整体，下转接法兰筒2的下排法兰和地板1用螺栓固定安装，下转接法兰筒2的上排法兰和风电转盘轴承4用螺栓固定安装，上转接法兰筒6的下排法兰和风电转盘轴承4用螺栓固定安装，上转接法兰筒6的上排法兰和加载盖10用螺栓固定安装，加载盖10安装固定后螺栓锁紧限位挡块13，倾覆力矩加载油缸组11、轴向力加载油缸组12分别通过销钉和地板1、加载盖10连接，径向加载油缸9通过销钉和径向加载架7、加载盖10连接。
实验时动力总成3在滚珠丝杠17的拖动下与回转支承4的齿圈啮合，驱动风电转盘轴承4和防螺栓干涉垫圈5一起转动，液压系统通过倾覆力矩加载油缸组11、轴向力加载油缸组12、径向力加载油缸9对风电转盘轴承分别施加倾覆力矩、轴向力、径向力。通过安装在实验台上的各种传感器采集信号。
本发明的工作方式为：
本发明采用液压方式加载，通过倾覆力矩加载油缸组11施加倾覆力矩，通过轴向力加载油缸组12施加轴向力，通过径向加载油缸9施加径向力，油缸施加力的大小通过液压系统调节。
实验时采用两套相同规格风电转盘轴承4同时实验，安装时采用“背对背”的形式，此时，一套位置在下的风电转盘轴承4上设有传动齿的一侧朝下安装，另一套位置在上的风电转盘轴承4上设有传动齿的一侧朝上安装，两套风电转盘轴承4设有传动齿的一侧彼此互不接触。如果有发生螺栓干涉的现象，在两套风电转盘轴承中间垫一防螺栓干涉垫圈5。两套风电转盘轴承分别通过下连接法兰筒2与底板1连接.通过上连接法兰筒6与加载盖10连接，上法兰筒和下法兰筒都有两排法兰，其中一排连接加载盖和底板，法兰尺寸不变，另一排法兰分别连接两个回转支承，法兰尺寸随实验风电转盘轴承规格改变，与风电转盘轴承安装孔尺寸相同，每次实验前根据不同的风电转盘轴承规格制造与其配合的法兰筒。
动力总成3主要由液压马达20、动力总成溜板21、联轴器22、扭矩传感器支架23、扭矩传感器24、小齿轮25、压板26组成。动力总成3由滚珠丝杠17拖动，可以沿导轨19滑动改变位置，适应不同规格风电转盘轴承驱动的位置要求，工作前通过压板26锁紧，固定位置。
实验时通过扭矩传感器24实时采集风电转盘轴承的阻力矩信号，通过安装在风电转盘轴承端面的位移传感器实时采集风电转盘轴承滚道磨损信号，通过安装在风电转盘轴承端面和圆周的加速度传感器实时采集风电转盘轴承振动信号，通过安装在注油孔的温度传感器实时采集润滑剂温度信号，通过贴在风电转盘轴承齿圈一个齿根的应变片采集齿根应力信号。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
Claims (9)
1、一种风电转盘轴承综合性能实验台，包括底板(1)、下转接法兰筒(2)、动力总成(3)、风电转盘轴承(4)、上转接法兰筒(6)和加载盖(10)，底板(1)上可拆卸连接下转接法兰筒(2)，下转接法兰筒(2)上可拆卸连接风电转盘轴承(4)，其特征是所述下转接法兰筒(2)上连接至少一对风电转盘轴承(4)；动力总成(3)上设有小齿轮(25)，小齿轮(25)与一对风电转盘轴承(4)中的一个或两个风电转盘轴承(4)的内圈或外圈传动齿啮合；风电转盘轴承(4)上方可拆卸连接上转接法兰筒(6)，加载盖(10)可拆卸连接于上转接法兰筒(6)上方。
2、根据权利要求1所述的风电转盘轴承综合性能实验台，其特征是所述风电转盘轴承(4)为一对或多对时，每对为两套同规格采取“背对背”安装方式的风电转盘轴承(4)，风电转盘轴承(4)与风电转盘轴承(4)之间紧密连接至少一个防螺栓干涉垫圈(5)。
3、根据权利要求1所述的风电转盘轴承综合性能实验台，其特征是所述底板(1)一端设有径向力加载架(7)，径向力加载架(7)上设有径向油缸托(8)，径向油缸托(8)与加载盖(10)之间设有径向加载油缸(9)。
4、根据权利要求1所述的风电转盘轴承综合性能实验台，其特征是所述底板(1)与加载盖(10)之间设有倾覆力矩加载油缸组(11)，倾覆力矩加载油缸组(11)至少由一对油缸组成。
5、根据权利要求1所述的风电转盘轴承综合性能实验台，其特征是所述底板(1)与加载盖(10)之间设有轴向力加载油缸组(12)，轴向力加载油缸组(12)至少由一对油缸组成。
6、根据权利要求1所述的风电转盘轴承综合性能实验台，其特征是所述底板(1)上设有限位立柱(14)，限位立柱(14)靠近加载盖(10)一端设有限位挡块(13)，限位挡块(13)与限位立柱(14)可拆卸连接。
7、根据权利要求1所述的风电转盘轴承综合性能实验台，其特征是所述动力总成(3)上设有液压马达(20)和联轴器(22)，联轴器(22)连接扭矩传感器(24)与液压马达(20)。
8、根据权利要求1所述的风电转盘轴承综合性能实验台，其特征是所述动力总成(3)上设有伺服电机(15)、丝杠电机安装座(16)、滚珠丝杠(17)、丝杠前安装座(18)、导轨(19)、动力总成溜板(21)和压板(26)，动力总成溜板(21)设于导轨(19)上并与滚珠丝杠(17)上的螺母连接，滚珠丝杠(17)由伺服电机(15)驱动，伺服电机(15)和滚珠丝杠(17)通过丝杠电机安装座(16)及丝杠前安装座(18)安装于底板(1)上，动力总成溜板(21)上设有压板(26)，导轨(19)位于动力总成溜板(21)与导轨(19)之间。
9、根据权利要求8所述的风电转盘轴承综合性能实验台，其特征是所述动力总成溜板(21)上设有扭矩传感器支架(23)，扭矩传感器支架(23)上设有扭矩传感器(24)。
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