專利名稱：風力發(fā)電機組試驗臺模擬加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬加載裝置，尤其是一種風力發(fā)電機組試驗臺模擬加載裝置。
背景技術(shù)：
隨著能源危機的不斷加劇，風力發(fā)電以其環(huán)保、可持續(xù)的特點成為解決能源危機的重要途徑。由于風力發(fā)電機組應(yīng)用環(huán)境的惡劣程度以及對機組長壽命、高可靠性和安全性的特殊要求，建立風力發(fā)電機組試驗臺，對風力發(fā)電機組的重要部件如齒輪箱、主軸、發(fā)電機等進行測試，對優(yōu)化產(chǎn)品性能、保障產(chǎn)品質(zhì)量有著非常重要的作用。由于風力發(fā)電機組實際運行工況復(fù)雜，主軸端部將受到徑向載荷、軸向載荷、彎矩及扭矩等空間6個自由度力和力矩的共同作用。因此，要保證風力發(fā)電機組試驗臺試驗結(jié)果的準確性，必須盡可能準確的模擬風力發(fā)電機組實際運行工況下的載荷。傳統(tǒng)的風力發(fā)電機組試驗臺大都只模擬風輪轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的繞主軸軸線的扭矩；專利CN101614615B針對直升機尾減速器的受力特點用三個液壓缸實現(xiàn)了 4個自由度的加載；專利CN201680969U使用 12個液壓缸對風力發(fā)電機組試驗臺進行加載，但徑向平面內(nèi)的四個液壓缸施加的力之間有約束關(guān)系，極大的增加了控制的難度，且液壓缸過多導(dǎo)致所占空間大、成本高。

發(fā)明內(nèi)容
針對風力發(fā)電機組載荷特點，本發(fā)明的目的旨在提供結(jié)構(gòu)簡單緊湊、容易控制的一種風力發(fā)電機組試驗臺模擬加載裝置。通過該裝置為風力發(fā)電機組試驗臺提供風力發(fā)電機組實際運行工況下的各種載荷。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明包括扭矩傳感器，加載軸，兩個加載軸承座，四個垂向雙作用油缸，兩個軸向雙作用油缸，兩根連桿；驅(qū)動軸通過單法蘭柔性聯(lián)軸器、扭矩傳感器、法蘭與加載軸和法蘭與風力發(fā)電機主軸法蘭連接；加載軸兩端分別通過加載軸承支撐在加載軸承座中，四個垂向雙作用油缸的一端分別與底座連接，四個垂向雙作用油缸的另一端兩個為一組，分別對稱連接在各自的加載軸承座圓周方向上xy平面內(nèi)的兩側(cè)；兩個軸向雙作用油缸的一端分別與底座連接，另一端分別對稱連接在近風力發(fā)電機主軸法蘭端加載軸承座圓周方向上xy 平面內(nèi)的兩側(cè)；兩根連桿的一端分別連接在底座上，另一端分別連接在兩個加載軸承座χζ 平面的下部。本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明可以模擬風力發(fā)電機組實際運行工況下六個自由度的各種載荷。2、在徑向平面內(nèi)僅布置一個方向的油缸，利用連桿將垂向力轉(zhuǎn)化為水平力，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，實現(xiàn)任意徑向力的加載，避免了 y、ζ兩個方向均布置油缸而產(chǎn)生的油缸力之間的約束問題，便于控制，減少了布置空間和成本。


圖1是風力發(fā)電機組實際運行工況載荷示意圖。圖2是本發(fā)明三維結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明剖面圖。圖4是徑向平面加載受力分析圖。圖中1-底座，2-垂向雙作用油缸，3-加載軸承座，4-軸向雙作用油缸， 5-加載軸，6-加載軸承座，7-風力發(fā)電機主軸法蘭，8-連桿，9-驅(qū)動軸，10-單法蘭柔性聯(lián)軸器，11-扭矩傳感器，12-法蘭，13-加載軸承，14-加載軸承，15-法蘭；
Fx -軸向力，F(xiàn)y -y方向徑向力，F(xiàn)z -Z方向徑向力，Mx -繞X軸扭矩，My -繞y軸彎矩，
Mz -繞ζ軸彎矩,F1 -左側(cè)油缸力，F(xiàn)1.-右側(cè)油缸力，I7link -連桿力，F(xiàn)resy -徑向y方向
反力，F(xiàn)resz -徑向ζ方向反力，La -軸線到兩側(cè)油缸距離，Llink -軸線所在水平面到連桿
的距離，Rfw -徑向反力,θ -徑向反力與y軸的夾角。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的描述。如圖ι所示，風力發(fā)電機組實際運行時，受到軸向力Fx、徑向力、繞X軸的
扭矩Mx、繞y軸和ζ軸的彎矩My和Mz六個自由度的載荷，因此，要保證風力發(fā)電機組試驗
臺試驗結(jié)果的準確性，必須對風力發(fā)電機組實際運行工況下的載荷進行模擬。本發(fā)明結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，本發(fā)明包括扭矩傳感器11，加載軸5，兩個加載軸承座3、6，四個垂向雙作用油缸2，兩個軸向雙作用油缸，兩根連桿8 ；驅(qū)動軸9通過單法蘭柔性聯(lián)軸器10、扭矩傳感器11、法蘭12與加載軸5和法蘭15與風力發(fā)電機主軸法蘭7連接； 加載軸5兩端分別通過加載軸承13、14支撐在加載軸承座3、6中，四個垂向雙作用油缸2 的一端分別與底座1連接，四個垂向雙作用油缸2的另一端兩個為一組，分別對稱連接在各自的加載軸承座3、6圓周方向上xy平面內(nèi)的兩側(cè)；兩個軸向雙作用油缸4的一端分別與底座1連接，另一端分別對稱連接在近風力發(fā)電機主軸法蘭7端加載軸承座3、6圓周方向上 xy平面內(nèi)的兩側(cè)；兩根連桿8的一端分別連接在底座1上，另一端分別連接在兩個加載軸承座3、6xz平面的下部。驅(qū)動軸9為模擬風輪轉(zhuǎn)動的驅(qū)動軸，單法蘭柔性聯(lián)軸器10防止加載器的負載力反傳遞至驅(qū)動端，扭矩傳感器11實現(xiàn)對驅(qū)動軸傳遞的扭矩的測量和控制，法蘭15通過風力發(fā)電機主軸法蘭7傳遞加載裝置的載荷和運動給風力發(fā)電機主軸，加載軸5上設(shè)有軸肩對加載軸承13進行軸向定位。垂向雙作用油缸2和軸向雙作用油缸4上均帶有傳感器，以方便控制；連接在同一加載軸承座3、6上的垂向油缸2和連桿8在同一徑向平面內(nèi)，方便計算和控制。 繞X軸扭矩~、由驅(qū)動軸9提供，扭矩大小可以通過扭矩傳感器11進行測量控制；
軸向力Fx和繞ζ軸彎矩Mz由兩個軸向雙作用油缸4提供力實現(xiàn)；繞y軸的彎矩^^由四個
-VAlJ
垂向雙作用油缸2提供力實現(xiàn)。 徑向力Fv、民由垂向雙作用油缸2和連桿8實現(xiàn)。實現(xiàn)原理如圖4所示，選取加載
J
軸承座6為研究對象，在yz平面內(nèi)進行分析，軸承座6受到左側(cè)垂向雙作用油缸2的力F!
、右側(cè)垂向雙作用油缸2的力Fr ’迮桿8的力Ftok，y方向加載軸5施加的徑向反力Fresy ,
ζ方向加載軸5施加的徑向反力Fresz ,設(shè)軸線到兩側(cè)垂向雙作用油缸2的距離La ,軸線所
在水平面到連桿8的距離為Llink ,則由力和力矩平衡可得下述三式
權(quán)利要求
1. 一種風力發(fā)電機組試驗臺模擬加載裝置，其特征在于包括扭矩傳感器，加載軸，兩個加載軸承座，四個垂向雙作用油缸，兩個軸向雙作用油缸，兩根連桿；驅(qū)動軸通過單法蘭柔性聯(lián)軸器、扭矩傳感器、法蘭與加載軸和法蘭與風力發(fā)電機主軸法蘭連接；加載軸兩端分別通過加載軸承支撐在加載軸承座中，四個垂向雙作用油缸的一端分別與底座連接，四個垂向雙作用油缸的另一端兩個為一組，分別對稱連接在各自的加載軸承座圓周方向上Xy 平面內(nèi)的兩側(cè)；兩個軸向雙作用油缸的一端分別與底座連接，另一端分別對稱連接在近風力發(fā)電機主軸法蘭端加載軸承座圓周方向上xy平面內(nèi)的兩側(cè)；兩根連桿的一端分別連接在底座上，另一端分別連接在兩個加載軸承座χζ平面的下部。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風力發(fā)電機組試驗臺模擬加載裝置。驅(qū)動軸通過單法蘭柔性聯(lián)軸器、扭矩傳感器、法蘭與加載軸和法蘭與風力發(fā)電機主軸法蘭連接；加載軸兩端分別支撐在軸承座中，四個垂向雙作用油缸一端與底座連接，四個垂向雙作用油缸的另一端分別對稱連接在各自的加載軸承座的兩側(cè)；兩個軸向雙作用油缸一端分別與底座連接，另一端分別連接在近風力發(fā)電機主軸法蘭端加載軸承座上；兩根連桿的一端連接在底座上，另一端連接在兩個加載軸承座的下部。本發(fā)明可以模擬風力發(fā)電機組實際運行工況下的各種載荷；在徑向平面內(nèi)僅布置一個方向的油缸，利用連桿將垂向力轉(zhuǎn)化為水平力，實現(xiàn)任意徑向力的加載，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，減少了布置空間和成本，便于控制。
文檔編號G01M15/02GK102156047SQ20111008368
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者嚴偉鑫, 周曉軍, 楊辰龍, 羅竹輝, 黎建軍 申請人:浙江大學(xué)