[发明专利]一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法

权利要求书

1.一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将待测试风电齿轮箱安装在测试台上，一端与工装轴连接，另一端与刹车盘连接，刹车盘的另一端与轴连器连接，轴连器的另一端连接有扭矩仪，扭矩仪另一端连接有提供电力的电机，电机的另一端连接有编码器以及变频器；

S2：实测变扭矩时的风电齿轮箱高速轴相对于低速轴的相位偏转量，计算出工装轴在不同扭矩下的不同刚度；

S3：在不考虑风电齿轮箱阻尼时，因工装轴结构简单，可通过有限元精确计算工装轴的扭转刚度，将工装轴的扭转刚度带入串联弹簧模型中，计算得出风电齿轮箱的扭转刚度；

S4：考虑风电齿轮箱阻尼时，将S3中工装轴的扭转刚度以及此时风电齿轮箱阻尼带入Maxwell粘弹模型中，计算风电齿轮箱的扭转刚度；

S5：对风电齿轮箱阻尼进行测试，对变转速时，齿轮箱急停后的转速震荡衰减进行振动力学分析，根据衰减曲线，解析出风电齿轮箱的阻尼比；

S6：由于风电齿轮箱的扭转刚度与转速无关，风电齿轮箱的阻尼与施加载荷无关，可根据多自由度系统的多体动力学理论，计算得出风电齿轮箱在不同转速、不同扭矩下的扭振频率矩阵；

S7：根据变频的控制逻辑，对电机的施加的载荷进行等效线性化简化为简谐力，将S6得到的风电齿轮箱在不同转速、不同扭矩下的扭振频率矩阵进行修正；

S8：将刹车盘测得的转速波动和变频器给定的转速进行差值运算，并进行FFT变化，得出整体传动链的扭振频率；

S9：将整体传动链的扭振频率与电机的扭转刚度和联轴器的扭转刚度相结合，在不考虑阻尼的情况下，根据多体动力学理论和分析力学的计算方法，将风电齿轮箱从传动链中进行解耦，计算风电齿轮箱的扭振频率；

S10：运用S9中计算方法，计算出风电齿轮箱在不同转速下的扭振频率矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法，其特征在于：所述S2中相位偏转量通过检测刹车盘上盘车齿轮的通过频率来计算，所述盘车齿轮上的齿不少于90个。

3.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法，其特征在于：所述S2中变扭矩实测时，需要保持转速不变，以10％额定扭矩为一个载荷步，进行实测。

4.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法，其特征在于：所述S5中，变转速测试时，风电齿轮箱空转，以10％额定转速为一个载荷步，控制测试台加载电机掉电，进行振动衰减测试。

5.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法，其特征在于：所述S5中对风电齿轮箱阻尼测试时，采用大功率高扭矩的测试台进行测试，具体包括以下内容：

核算电机配置：在大兆瓦测试台搭建齿轮箱测试台位，电机额定扭矩要高于测试时齿轮箱扭矩的6倍；

核算变频器整流配置：核算整体传动链的传动惯量，根据测试台逻辑控制的相应时间，估算急停时间，如若能保持完全同步,则不用考虑变频器配置；若无法保持完全同步，则计算急停瞬时，驱动电机反应阶段的发电功率，配置PWM型式的整流器和能够改善发电电能质量的陷波器或滤波器，或者配置当量发热功率的发热和散热系统。

6.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法，其特征在于：所述S9中需要将风电齿轮箱从传动链中进行解耦，因此在风电齿轮箱输出端加装高精度码盘和高频转速测量设备，在风电齿轮箱输入端加装零位标记块和设备。

7.根据权利要求1所述的一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法，其特征在于：为了提高测试过程中转速精度，通过采用增量码盘的方式来提高采样频率和精度，具体包括：确认编码器的测量精度和变频器的转速控制精度，稳态转速波动控制在0.01％F.S。