[发明专利]一种风电锁紧盘扭矩测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种风电锁紧盘扭矩测试装置，其特征是：包括测试支架(1)、传动轴套(2)、传动主轴(3)、应变传感器(4)、数据采集装置(5)、计算机(6)、风电锁紧盘(7)；传动轴套(2)固定设置在测试支架(1)上；传动主轴(3)为空心轴，其设置在传动轴套(2)内孔中；应变传感器(4)设置有m个，其固定设置在传动主轴(3)的内孔中；数据采集装置(5)与m个应变传感器(4)电性连接，计算机(6)与数据采集装置(5)电性连接；风电锁紧盘(7)包括锁紧盘外环(7.1)、锁紧盘内环(7.2)，锁紧盘外环(7.1)、锁紧盘内环(7.2)之间通过环锥面过盈连接；风电锁紧盘(7)设置在传动轴套(2)的外圆周上，通过锁紧盘外环(7.1)、锁紧盘内环(7.2)之间的过盈连接变形与传动轴套(2)固定连接；

m个应变传感器(4)平均分为n组，每组应变传感器(4)数量为m/n个；n组应变传感器(4)沿传动主轴(3)轴线均布设置在风电锁紧盘(7)的宽度范围内；

每组应变传感器(4)绕传动主轴(3)轴线均布固定设置在传动主轴(3)的内孔壁上。

2.根据权利要求1所述风电锁紧盘扭矩测试装置，其特征是：传动主轴(3)固定设置在测试支架(1)上。

3.根据权利要求1或2所述风电锁紧盘扭矩测试装置，其特征是：按照n组应变传感器(4)设置顺序，后一组应变传感器(4)相对前一组应变传感器(4)其相位角增加180/m度。

4.基于权利要求1风电锁紧盘扭矩测试装置的风电锁紧盘扭矩测试方法，其特征是：测量风电锁紧盘(7)锁紧后在传动主轴(3)内孔中设置的应变传感器(4)的应变值Y，根据应变值Y计算得到传动轴套(2)与传动主轴(3)之间的正压力N，再根据正压力N计算得到传动轴套(2)与传动主轴(3)之间可传递的最大扭矩Mt；

最大扭矩Mt的计算公式为：

Mt＝μ*N*R

其中Mt为传动轴套(2)与传动主轴(3)正压力N作用下可传递的最大扭矩；其中μ为传动轴套(2)与传动主轴(3)之间静摩擦系数，其由传动轴套(2)、传动主轴(3)结合面加工状态决定，具体数值为经验值；其中N为传动轴套(2)与传动主轴(3)之间的正压力，其由风电锁紧盘(7)、传动轴套(2)、传动主轴(3)结构参数及材料性能参数决定；其中R为传动轴套(2)与传动主轴(3)结合面的回转半径；

传动轴套(2)与传动主轴(3)之间正压力N的计算公式为：

N＝f₀^-1(K,Y)X

其中K由传动主轴(3)结构参数及材料性能参数确定；X为修正系数；

公式N＝f₀^-1(K,Y)X实际意义为：根据厚壁圆筒理论的应力应变计算公式N₀＝f₀^-1(K,Y₀)，用实际测得的应变值Y代入Y₀，对计算结果修正后得到的传动轴套(2)与传动主轴(3)之间的正压力N；其中Y₀为理论应变值；其中N₀为根据理论应变值Y₀计算得到的传动轴套(2)与传动主轴(3)之间的理论正压力；

修正系数X获得的方法为：

S1、在计算机中建立风电锁紧盘(7)、传动轴套(2)、传动主轴(3)的三维模型，将三维模型及相关材料的性能参数输入计算机，通过风电锁紧盘(7)、传动轴套(2)、传动主轴(3)有限元模型，模拟计算出传动主轴(3)内孔应变Y₁；

S2、对相同结构参数及材料性能参数的风电锁紧盘(7)、传动轴套(2)、传动主轴(3)实物进行实验得到传动主轴(3)内孔应变Y；将有限元模型模拟计算出的传动主轴(3)内孔应变Y₁与实验测得的传动主轴(3)内孔应变Y进行比对，根据比对的差异修正有限元模型，修正后有限元模型模拟计算出的传动主轴(3)内孔应变Y₁与实验测得的传动主轴(3)内孔应变Y的差值绝对值小于设定误差；

S3、利用修正后的有限元模型再次模拟计算出传动轴套(2)与传动主轴(3)之间的正压力N₁以及传动主轴(3)内孔应变Y₁，将传动主轴(3)内孔应变Y₁代入公式N₀＝f₀^-1(K,Y₀)，计算得到传动轴套(2)与传动主轴(3)之间的正压力N’；利用N’、N₁计算得到修正系数X₁，修正系数X₁计算公式为X₁＝N^’/N₁*X₁；

S4、采用多组不同风电锁紧盘(7)、传动轴套(2)、传动主轴(3)结构参数及材料性能参数，重复S1至S3的步骤，得到若干修正系数X₁、X₂、X₃、......X_n，最后利用公式X＝∑_j＝1ⁿ＝X_j/n计算得到修正系数X。