[发明专利]风力发电机组试验台模拟加载装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟加载装置，尤其是一种风力发电机组试验台模拟加载装置。

背景技术

随着能源危机的不断加剧，风力发电以其环保、可持续的特点成为解决能源危机的重要途径。由于风力发电机组应用环境的恶劣程度以及对机组长寿命、高可靠性和安全性的特殊要求，建立风力发电机组试验台，对风力发电机组的重要部件如齿轮箱、主轴、发电机等进行测试，对优化产品性能、保障产品质量有着非常重要的作用。

由于风力发电机组实际运行工况复杂，主轴端部将受到径向载荷、轴向载荷、弯矩及扭矩等空间6个自由度力和力矩的共同作用。因此，要保证风力发电机组试验台试验结果的准确性，必须尽可能准确的模拟风力发电机组实际运行工况下的载荷。传统的风力发电机组试验台大都只模拟风轮转动产生的绕主轴轴线的扭矩；专利CN101614615B针对直升机尾减速器的受力特点用三个液压缸实现了4个自由度的加载；专利CN201680969U使用12个液压缸对风力发电机组试验台进行加载，但径向平面内的四个液压缸施加的力之间有约束关系，极大的增加了控制的难度，且液压缸过多导致所占空间大、成本高。

发明内容

针对风力发电机组载荷特点，本发明的目的旨在提供结构简单紧凑、容易控制的一种风力发电机组试验台模拟加载装置。通过该装置为风力发电机组试验台提供风力发电机组实际运行工况下的各种载荷。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括扭矩传感器，加载轴，两个加载轴承座，四个垂向双作用油缸，两个轴向双作用油缸，两根连杆；驱动轴通过单法兰柔性联轴器、扭矩传感器、法兰与加载轴和法兰与风力发电机主轴法兰连接；加载轴两端分别通过加载轴承支撑在加载轴承座中，四个垂向双作用油缸的一端分别与底座连接，四个垂向双作用油缸的另一端两个为一组，分别对称连接在各自的加载轴承座圆周方向上xy平面内的两侧；两个轴向双作用油缸的一端分别与底座连接，另一端分别对称连接在近风力发电机主轴法兰端加载轴承座圆周方向上xy平面内的两侧；两根连杆的一端分别连接在底座上，另一端分别连接在两个加载轴承座xz平面的下部。

本发明的有益效果是：

1、本发明可以模拟风力发电机组实际运行工况下六个自由度的各种载荷。

2、在径向平面内仅布置一个方向的油缸，利用连杆将垂向力转化为水平力，结构简单紧凑，实现任意径向力的加载，避免了y、z两个方向均布置油缸而产生的油缸力之间的约束问题，便于控制，减少了布置空间和成本。

附图说明

图1是风力发电机组实际运行工况载荷示意图。

图2是本发明三维结构图。

图3是本发明剖面图。

图4是径向平面加载受力分析图。

图中：1-底座，2-垂向双作用油缸，3-加载轴承座，4-轴向双作用油缸，5-加载轴，6-加载轴承座，7-风力发电机主轴法兰，8-连杆，9-驱动轴，10-单法兰柔性联轴器，11-扭矩传感器，12-法兰，13-加载轴承，14-加载轴承，15-法兰；                                                -轴向力，-y方向径向力，-z方向径向力，-绕x轴扭矩，-绕y轴弯矩，-绕z轴弯矩，-左侧油缸力，-右侧油缸力，-连杆力，-径向y方向反力，-径向z方向反力，-轴线到两侧油缸距离，-轴线所在水平面到连杆的距离，-径向反力，-径向反力与y轴的夹角。

具体实施方式

以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的描述。

如图1所示，风力发电机组实际运行时，受到轴向力、径向力和、绕x轴的扭矩、绕y轴和z轴的弯矩和六个自由度的载荷，因此，要保证风力发电机组试验台试验结果的准确性，必须对风力发电机组实际运行工况下的载荷进行模拟。

本发明结构如图2、图3所示，本发明包括扭矩传感器11，加载轴5，两个加载轴承座3、6，四个垂向双作用油缸2，两个轴向双作用油缸，两根连杆8；驱动轴9通过单法兰柔性联轴器10、扭矩传感器11、法兰12与加载轴5和法兰15与风力发电机主轴法兰7连接；加载轴5两端分别通过加载轴承13、14支撑在加载轴承座3、6中，四个垂向双作用油缸2的一端分别与底座1连接，四个垂向双作用油缸2的另一端两个为一组，分别对称连接在各自的加载轴承座3、6圆周方向上xy平面内的两侧；两个轴向双作用油缸4的一端分别与底座1连接，另一端分别对称连接在近风力发电机主轴法兰7端加载轴承座3、6圆周方向上xy平面内的两侧；两根连杆8的一端分别连接在底座1上，另一端分别连接在两个加载轴承座3、6xz平面的下部。