申请/专利权人：明阳智慧能源集团股份公司

申请日：2019-07-11

公开（公告）日：2024-03-26

公开（公告）号：CN110398387B

主分类号：G01M99/00

分类号：G01M99/00;G01M15/00;G01M13/04;G01M13/027

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.26#授权;2019.11.26#实质审查的生效;2019.11.01#公开

摘要：本发明涉及风力发电机组加载测试的技术领域，尤其是指一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，包括固定工装、载荷传递机构、液压加载装置和转矩加载装置；所述固定工装用于固定支撑试验台被测机构；所述载荷传递机构套装于试验台被测机构的外围；所述液压加载装置有多组，该多组液压加载装置以载荷传递机构的中心为圆心呈对称结构布置于载荷传递机构的外圈上；所述转矩加载装置有多个，该多个转矩加载装置以载荷传递机构的中心为圆心环向均布于载荷传递机构的下方，且该多个转矩加载装置均通过各自顶部的齿轮与载荷传递机构底部的齿圈啮合传动。本发明实现了试验台对偏航系统或变桨系统进行六自由度的加载测试。

主权项：1.一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，其特征在于：包括固定工装、载荷传递机构、液压加载装置和转矩加载装置；所述固定工装用于固定支撑试验台被测机构，其顶部形成有与试验台被测机构相匹配的安装位，所述试验台被测机构通过紧固件安装在安装位上，所述固定工装的底部固定在地面上；所述载荷传递机构套装于试验台被测机构的外围，且其内侧与试验台被测机构相连接，其外侧承受来自于液压加载装置的载荷，其底部同轴安装有用于连接转矩加载装置的齿圈，通过该载荷传递机构将载荷传递至试验台被测机构上；所述液压加载装置有多组，该多组液压加载装置以载荷传递机构的中心为圆心呈对称结构布置于载荷传递机构的外圈上，每组液压加载装置包括用于对载荷传递机构产生轴向载荷及倾覆力矩载荷的轴向液压加载装置和用于对载荷传递机构产生径向载荷的径向液压加载装置，所述轴向液压加载装置有两个，该两个轴向液压加载装置分别滑动接触加载于载荷传递机构外圈上位于同一轴线的上、下两侧，所述径向液压加载装置滑动接触加载于载荷传递机构的外侧面上，通过调整处于不同位置的轴向液压加载装置和径向液压加载装置，实现五自由度的载荷加载；所述转矩加载装置有多个，该多个转矩加载装置以载荷传递机构的中心为圆心环向均布于载荷传递机构的下方，且该多个转矩加载装置均通过各自顶部的齿轮与载荷传递机构底部的齿圈啮合传动，并将转矩和转速施加到载荷传递机构上产生转矩载荷同时保证转矩传递均匀平稳，由转矩加载装置、轴向液压加载装置和径向液压加载装置共同实现六自由度的加载。

全文数据：一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台技术领域本发明涉及风力发电机组加载测试的技术领域，尤其是指一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台。背景技术随着风力发电机组的发展，对偏航系统和变桨系统的质量可靠性要求越来越高，对于偏航系统或变桨系统的加载测试显得迫在眉睫。由于偏航系统或变桨系统带有回转支撑的轴承，在实际工作情况下所受载荷也来自各个方向，因此对偏航系统或变桨系统进行完整的力载荷测试，应包括六自由度的力加载，既Fx，Fy，Fz，Mx，My，Mz六种载荷的加载。目前只有对偏航轴承或变桨轴承进行加载测试的试验台，而对于偏航系统或变桨系统进行加载测试试验台几乎没有。由于对于单个部件的测试往往难以发现问题，为提高质量可靠性，需要将单个部件整合到系统里共同进行测试，这样才能提高系统的质量可靠性。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，实现对偏航系统或变桨系统进行六自由度的加载测试，包括Fx，Fy，Fz，Mx，My，Mz的静态和动态加载，满足对偏航系统或变桨系统的加载测试要求。为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，包括固定工装、载荷传递机构、液压加载装置和转矩加载装置；所述固定工装用于固定支撑试验台被测机构，其顶部形成有与试验台被测机构相匹配的安装位，所述试验台被测机构通过紧固件安装在安装位上，所述固定工装的底部固定在地面上；所述载荷传递机构套装于试验台被测机构的外围，且其内侧与试验台被测机构相连接，其外侧承受来自于液压加载装置的载荷，其底部同轴安装有用于连接转矩加载装置的齿圈，通过该载荷传递机构将载荷传递至试验台被测机构上；所述液压加载装置有多组，该多组液压加载装置以载荷传递机构的中心为圆心呈对称结构布置于载荷传递机构的外圈上，每组液压加载装置包括用于对载荷传递机构产生轴向载荷及倾覆力矩载荷的轴向液压加载装置和用于对载荷传递机构产生径向载荷的径向液压加载装置，所述轴向液压加载装置有两个，该两个轴向液压加载装置分别滑动接触加载于载荷传递机构外圈上位于同一轴线的上、下两侧，所述径向液压加载装置滑动接触加载于载荷传递机构的外侧面上，通过调整处于不同位置的轴向液压加载装置和径向液压加载装置，实现五自由度的载荷加载；所述转矩加载装置有多个，该多个转矩加载装置以载荷传递机构的中心为圆心环向均布于载荷传递机构的下方，且该多个转矩加载装置均通过各自顶部的齿轮与载荷传递机构底部的齿圈啮合传动，并将转矩和转速施加到载荷传递机构上产生转矩载荷同时保证转矩传递均匀平稳，由转矩加载装置、轴向液压加载装置和径向液压加载装置共同实现六自由度的加载。进一步，所述固定工装整体呈圆筒状结构，其外周面上环向均布有多个筋板加强结构，其底部的钢板与铸铁平台通过螺栓相连接后固定在地面上。进一步，所述载荷传递机构整体为环状结构，包括用于直接承受载荷的载荷传递工装及用于向试验台被测机构直接传递载荷的转接法兰，所述载荷传递工装套装于转接法兰的外侧，即所述转接法兰的内侧与试验台被测机构相连接，其外侧与载荷传递工装的内侧相连接，所述载荷传递工装的外圈直接承受来自于轴向液压加载装置和径向液压加载装置的载荷，其底部位于外侧和内侧之间安装有同轴的齿圈，该齿圈与多个转矩加载装置的齿轮啮合传动，通过转接法兰将载荷最终传递至试验台被测机构上。进一步，所述转接法兰上环向均布有多个筋板加强结构，同时通过更换不同尺寸的转接法兰和固定工装，能够兼容不同的偏航或变桨系统。进一步，所述载荷传递工装与轴向液压加载装置和径向液压加载装置相接触的面均为低摩擦力接触面。进一步，所述转矩加载装置为电机加齿轮箱，所述电机通过变频器控制转速和转矩，所述齿轮箱输出轴的齿轮与齿圈相啮合。进一步，所述轴向液压加载装置的动力源为液压缸，所述轴向液压加载装置的滑靴结构与载荷传递机构的载荷传递工装的低摩擦力接触面相接触，所述液压缸推动滑靴结构，通过该滑靴结构将载荷作用在载荷传递工装上。进一步，所述径向液压加载装置的动力源为液压缸，所述径向液压加载装置的滑靴结构与载荷传递机构的载荷传递工装的低摩擦力接触面相接触，所述液压缸推动滑靴结构，通过该滑靴结构将载荷作用在载荷传递工装上。进一步，所述液压加载装置固定在混凝土立柱上，所述混凝土立柱固定于地面上，且该混凝土立柱内部预埋有钢结构预埋件，用于定位安装液压加载装置的液压缸。本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本发明能够实现六自由度加载，转矩加载装置产生转矩的一个自由度，加上分布在周围的轴向液压加载装置和径向液压加载装置通过组合产生轴向力、倾覆力矩和径向力等五个自由度组合，整合起来共能产生六个自由度的载荷，同时由于滑靴结构与低摩擦力接触面在加载时能产生滑动，使液压加载装置在加载使不会受到载荷传递工装旋转产生的影响，持续同方向输出载荷。2、本发明的应用广泛，兼容性强，即同样的试验台，只需要更换固定工装和转接法兰，即可对不同的偏航系统和变桨系统进行测试，拥有高兼容性。3、本发明由于各受力点的位置都已明确，在实际测试中通过受力分析即可计算出偏航系统或变桨系统在该试验台上所受到的各方向载荷数值，便于试验台控制和测量。附图说明图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的固定工装的结构示意图。图3为本发明的载荷传递工装的结构示意图。图4为本发明的转接法兰的结构示意图。图5为本发明的转矩加载装置的结构示意图。图6为本发明的混凝土立柱和液压加载装置连接的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。如图1至图6所示，本实施例所述的风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，能够针对偏航系统和变桨系统进行测试，包括固定工装1、载荷传递机构、液压加载装置、混凝土立柱6、转矩加载装置8；所述固定工装1用于固定支撑试验台被测机构7，本实施例的固定工装1整体呈圆筒状结构，同时可根据试验台被测机构7的具体情况变更为不同形状，固定工装1底部的钢板与铸铁平台通过螺栓相连接后固定在地面上，其外周面上环向均布有多个筋板加强结构，其顶部形成有与试验台被测机构7相匹配的安装位11，所述试验台被测机构7通过紧固件安装在安装位11上，可测试的部件包括如偏航系统的偏航制动盘、偏航制动器、偏航轴承、偏航底座、偏航驱动等，变桨系统的变桨轴承、变桨驱动、变桨控制柜等；所述载荷传递机构整体为环状结构，并套装于试验台被测机构7的外围，包括用于直接承受载荷的载荷传递工装2及用于向试验台被测机构7传递载荷的转接法兰3，所述载荷传递工装2套装于转接法兰3的外侧，即所述转接法兰3的内侧与试验台被测机构7相连接更换不同的转接法兰3可兼容测试不同尺寸或不同类型的试验台被测机构7，转接法兰3的外侧与载荷传递工装2的内侧相连接，载荷传递工装2的外圈直接承受来自于液压加载装置的载荷，载荷传递工装2的底部位于外侧和内侧之间安装有同轴的齿圈21，该齿圈21与转矩加载装置8顶部的齿轮81啮合传动，通过转接法兰3将载荷最终传递至试验台被测机构7上，同时在转接法兰3上环向均布有多个筋板加强结构，能够承受较大的载荷；所述液压加载装置有四组，该四组液压加载装置以载荷传递机构的中心为圆心呈对称结构布置于载荷传递工装2的外圈上，且每组液压加载装置固定在一个混凝土立柱6上，所述混凝土立柱6固定于地面上所述混凝土立柱6材料采用预应力混凝土，用于提高抗裂性能和刚度，其内部预埋有钢构件，通过钢构件与液压加载装置配合，保证了安装精度要求，每组液压加载装置包括用于对载荷传递工装2产生轴向载荷及倾覆力矩载荷的轴向液压加载装置4和用于对载荷传递工装2产生径向载荷的径向液压加载装置5，所述轴向液压加载装置4有两个，该两个轴向液压加载装置4分别滑动接触加载于载荷传递工装2外圈上位于同一轴线的上、下两侧，实现轴向上两个相对方向的加载，其中，所述载荷传递工装2与轴向液压加载装置4相接触的面均为低摩擦力接触面，所述轴向液压加载装置4的动力源为液压缸，所述液压缸推动轴向液压加载装置4的滑靴结构，通过该滑靴结构将载荷作用在载荷传递工装2上，同时滑靴结构与载荷传递工装2的低摩擦力接触面相接触，并附有润滑油脂，保证了载荷传递工装2旋转时与滑靴结构发生相对滑动，不会影响轴向液压加载装置4正常工作，所述径向液压加载装置5滑动接触加载于载荷传递工装2的外侧面上，通过位于同一径向上的两个径向液压加载装置5力加载的组合，实现对载荷传递工装2产生径向载荷，其中，所述载荷传递工装2与径向液压加载装置5相接触的面为低摩擦力接触面，所述径向液压加载装置5的动力源为液压缸，所述液压缸推动径向液压加载装置5的滑靴结构，通过该滑靴结构将载荷作用在载荷传递工装2上，同时滑靴结构与载荷传递工装2的低摩擦力接触面相接触，并附有润滑油脂，保证了载荷传递工装2旋转时与滑靴结构发生相对滑动，不会影响径向液压加载装置5正常工作；所述转矩加载装置8有12个，该12个转矩加载装置8以载荷传递工装2的中心为圆心环向均布于载荷传递工装2的下方，所述转矩加载装置8包括有电机和齿轮箱，所述电机通过变频器控制转速和转矩，所述齿轮箱输出轴设有齿轮81，12个转矩加载装置8均通过各自顶部的齿轮81与载荷传递工装2底部的齿圈21啮合传动，通过将转矩和转速施加到载荷传递工装2上产生转矩载荷同时保证转矩传递均匀平稳，由转矩加载装置8、轴向液压加载装置4和径向液压加载装置5共同实现六自由度的加载。假设轴向液压加载装置4和径向液压加载装置5对载荷传递工装2的受力点距离试验台被测机构7的中心点距离为6.5m，每个轴向液压加载装置4和径向液压加载装置5的最大输出力为3000kN，转矩加载装置8的输出转矩为150kNm，载荷传递工装2的齿圈21分度圆直径为8976mm，转矩加载装置8分度圆直径为330mm，通过力学受力分析可得：单一最大轴向载荷为12000kN，单一最大倾覆载荷力矩载荷为55200kNm，单一最大径向力载荷为4242kN，单一最大转矩载荷为48960kNm，满足风力发电机组试验台加载性能的要求，复合载荷数值可通过力学分析得出，这里不详细列出。以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，其特征在于：包括固定工装、载荷传递机构、液压加载装置和转矩加载装置；所述固定工装用于固定支撑试验台被测机构，其顶部形成有与试验台被测机构相匹配的安装位，所述试验台被测机构通过紧固件安装在安装位上，所述固定工装的底部固定在地面上；所述载荷传递机构套装于试验台被测机构的外围，且其内侧与试验台被测机构相连接，其外侧承受来自于液压加载装置的载荷，其底部同轴安装有用于连接转矩加载装置的齿圈，通过该载荷传递机构将载荷传递至试验台被测机构上；所述液压加载装置有多组，该多组液压加载装置以载荷传递机构的中心为圆心呈对称结构布置于载荷传递机构的外圈上，每组液压加载装置包括用于对载荷传递机构产生轴向载荷及倾覆力矩载荷的轴向液压加载装置和用于对载荷传递机构产生径向载荷的径向液压加载装置，所述轴向液压加载装置有两个，该两个轴向液压加载装置分别滑动接触加载于载荷传递机构外圈上位于同一轴线的上、下两侧，所述径向液压加载装置滑动接触加载于载荷传递机构的外侧面上，通过调整处于不同位置的轴向液压加载装置和径向液压加载装置，实现五自由度的载荷加载；所述转矩加载装置有多个，该多个转矩加载装置以载荷传递机构的中心为圆心环向均布于载荷传递机构的下方，且该多个转矩加载装置均通过各自顶部的齿轮与载荷传递机构底部的齿圈啮合传动，并将转矩和转速施加到载荷传递机构上产生转矩载荷同时保证转矩传递均匀平稳，由转矩加载装置、轴向液压加载装置和径向液压加载装置共同实现六自由度的加载。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，其特征在于：所述固定工装整体呈圆筒状结构，其外周面上环向均布有多个筋板加强结构，其底部的钢板与铸铁平台通过螺栓相连接后固定在地面上。3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，其特征在于：所述载荷传递机构整体为环状结构，包括用于直接承受载荷的载荷传递工装及用于向试验台被测机构传递载荷的转接法兰，所述载荷传递工装套装于转接法兰的外侧，即所述转接法兰的内侧与试验台被测机构相连接，其外侧与载荷传递工装的内侧相连接，所述载荷传递工装的外圈直接承受来自于轴向液压加载装置和径向液压加载装置的载荷，其底部位于外侧和内侧之间安装有同轴的齿圈，该齿圈与多个转矩加载装置的齿轮啮合传动，通过转接法兰将载荷最终传递至试验台被测机构上。4.根据权利要求3所述的一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，其特征在于：所述转接法兰上环向均布有多个筋板加强结构。5.根据权利要求3所述的一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，其特征在于：所述载荷传递工装与轴向液压加载装置和径向液压加载装置相接触的面均为低摩擦力接触面。6.根据权利要求1所述的一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，其特征在于：所述转矩加载装置为电机加齿轮箱，所述电机通过变频器控制转速和转矩，所述齿轮箱输出轴的齿轮与齿圈相啮合。7.根据权利要求1或5所述的一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，其特征在于：所述轴向液压加载装置的动力源为液压缸，所述轴向液压加载装置的滑靴结构与载荷传递机构的载荷传递工装的低摩擦力接触面相接触，所述液压缸推动滑靴结构，通过该滑靴结构将载荷作用在载荷传递工装上。8.根据权利要求1或5所述的一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，其特征在于：所述径向液压加载装置的动力源为液压缸，所述径向液压加载装置的滑靴结构与载荷传递机构的载荷传递工装的低摩擦力接触面相接触，所述液压缸推动滑靴结构，通过该滑靴结构将载荷作用在载荷传递工装上。9.根据权利要求1所述的一种风力发电机组偏航与变桨系统六自由度加载试验台，其特征在于：所述液压加载装置固定在混凝土立柱上，所述混凝土立柱固定于地面上，且该混凝土立柱内部预埋有钢结构预埋件，用于定位安装液压加载装置的液压缸。

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