[发明专利]一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置

说明书

一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，其加载盘内可转动地穿套有主轴，加载盘的左侧面施加左端轴向加载缸组，右侧面施加右端轴向加载缸组，外环面施加径向加载缸组，左端轴向加载缸组、右端轴向加载缸组、径向加载缸组由分布在加载盘的左侧面、右侧面、外环面的等间隔周向布置的多个点位的液压缸阵列构成，每个点位的液压缸阵列包括一个由电液比例换向阀控制的加载缸和N‑1个由普通开关换向阀控制的加载缸，由计算机控制系统控制电液比例换向阀的开度和N‑1个普通开关换向阀的加载接入数目，便可在每个点位得到范围内的任意加载力。可避免采用大型液压缸带来的制作成本增加、系统响应变慢、系统动态性能变差的问题。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，特别涉及一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置。

背景技术

风能作为一种新兴的可再生绿色能源，具有可观的储量和清洁可再生性，对其开发利用是解决能源危机的重要途径之一。由于风力发电机一般安装在气候恶劣的高山，荒郊和海上，风机传动链需要长期承受不稳定的风速和风向所造成的载荷，并由此导致齿轮箱齿轮损伤、主轴轴承失效等故障。这些问题严重影响机组的寿命，并加大风机的维护维修成本。因而建设能够完整模拟风机运行工况的大型多自由度载荷加载装置，可为提高风机可靠性、改善风机受力的相关设计提供参考，具有重要意义。

目前，国内大多数的模拟风机载荷装置都仅限于模拟M_x方向的扭矩载荷，无法全面模拟风机的全面受载情况。公告号为CN102636367B发明专利给出了一种模拟风机多自由度载荷的加载装置，能有效地模拟风机的全面受载情况。但针对大功率级的风机，其所受的载荷都比较大，若是根据该发明专利(CN 102636367 B)所给的方案，需要专门定制大型加载缸，对应的液压系统也要做相应调整，如需采用大流量比例阀并增加泵站的液压泵数量，这将增加加载装置制作成本，而且，大型加载缸将导致系统的响应变慢，系统的动态性能变差。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，无需采用大型加载缸以及与大型加载缸配合的液压系统，避免了制作成本增加、使系统响应变慢、使系统动态性能变差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种模拟大功率级风机五自由度载荷的加载装置，包括加载盘，所述加载盘内通过轴承可转动地穿套有主轴，所述加载盘的左侧面沿轴向设置有左端轴向加载缸组，加载盘的右侧面沿轴向设置有右端轴向加载缸组，加载盘的外环面沿径向设置有径向加载缸组，所述左端轴向加载缸组、右端轴向加载缸组、径向加载缸组对应由分布在加载盘的左侧面、右侧面、外环面的等间隔周向布置的多个点位的液压缸阵列构成，每个点位布置有一个液压缸阵列，每个液压缸阵列由N个加载缸构成，其包括一个由电液比例换向阀控制的加载缸和N-1个分别由普通开关换向阀控制的加载缸，定义每个加载缸最大输出加载力为F_a，由电液比例换向阀控制的加载缸的加载力为F₀，每个由普通开关换向阀控制的加载缸的加载力为F_i，则F₀∈[0，F_a]，F_i∈{0，F_a}，于是每个点位的液压缸阵列的输出总加载力为根据实际情况通过计算机控制系统控制所述电液比例换向阀的开度和N-1个普通开关换向阀的加载接入数目，便可在每个点位得到[0，N×F_a]范围内的任意加载力；

每个点位的液压缸阵列的所有加载缸的前端共同连接一球面加载块，通过球面加载块对位于加载盘上的球面承载台施加载荷。