本實用新型專利技術(shù)公開了一種風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)，包括風動力模擬單元、主軸、模擬葉片、多自由度風載模擬單元及發(fā)電機阻力模擬單元；所述的風動力模擬單元與主軸的一端連接，主軸的另一端與發(fā)電機阻力單元連接；所述的模擬葉片固定安裝在主軸上；所述的多自由度風載模擬單元用于將軸向和/或徑向載荷加載在主軸上。本實用新型專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，安裝和維護方便，成本低；本實用新型專利技術(shù)能模擬不同風載下的風電機組傳動鏈所受的各種徑向力、軸向力和扭矩；而且能模擬整個風電機組傳動鏈在各種工作狀況下的動力學特性，能夠?qū)︼L電機組進行實驗研究，為風電機組的設(shè)計提供有力的技術(shù)支持。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于風電
，特別是涉及一種風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
風力發(fā)電概念已深入人心，風力發(fā)電在所有用電中的比例也日益增加，在風力發(fā)電機組所有故障中，傳動鏈的故障占主導地位，其維修成本也異常高，主要包括發(fā)電機組增速齒輪箱故障，其中故障停機源于高速級輸出軸兩端軸承(簡稱高速軸承)的過早失效。高速軸承居高不下的故障率表明實際運行中高速軸承真實動載遠高于設(shè)計值，現(xiàn)場振動測試與故障分析表明齒輪箱高速軸與發(fā)電機主軸之間的變載作用力是造成高速軸承動載增大的主要原因。根據(jù)傳動鏈結(jié)構(gòu)特點，發(fā)電機組葉片由風能傳過來的軸向和徑向載荷以及轉(zhuǎn)矩是研究發(fā)電機組傳動鏈動力學特性的主要關(guān)注對象。也是造成軸系動態(tài)不平衡的本質(zhì)原因。同時，柔性聯(lián)軸器將產(chǎn)生較大變形與載荷來補償軸系不對中，這也將激勵起風電機組的各種動力學特性的變化。因此，模擬風電機組傳動鏈獨特的結(jié)構(gòu)特點和復雜的外載特性，開展實驗研究風載、主軸、聯(lián)接和增速齒輪等關(guān)鍵特征參數(shù)對傳動鏈軸系動力學特性的影響，這對于風電機組傳動鏈軸系的研究和設(shè)計具有重要的意義。公開號為CN104535353A的技術(shù)專利批露了一種傾斜安裝角度可調(diào)的風電組動力學特性模擬實驗裝置，該裝置采用驅(qū)動系統(tǒng)、模擬風輪系統(tǒng)、齒輪箱傳動系統(tǒng)、發(fā)電機系統(tǒng)、負載水泵、水平固定工作平臺和傾斜角度可調(diào)工作平臺等組成，能夠?qū)Σ煌瑑A斜角度和機艙部分不同支撐剛度下風電機組的運行狀態(tài)和動力學特性進行模擬，但該專利不能模擬實際風場對發(fā)電機組的不同軸向力以及其作用方向的影響，也不能模擬實際風場對發(fā)電機組的不同徑向力以及其作用方向的影響。公開號為CN105464908A的技術(shù)專利批露了風電機組齒輪箱彈性支撐結(jié)構(gòu)及彈性體更換方法。該專利包括底板，橫梁以及支撐立柱，機架、底板、支撐立柱，活動板，螺栓等組成，實現(xiàn)了齒輪箱彈性支撐更換時不需要斷開聯(lián)軸器等功能，該技術(shù)專利并未涉發(fā)電機組傳動鏈在多自由度風載的影響下所做的模擬。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低的風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)。本技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)，包括風動力模擬單元、主軸、模擬葉片、多自由度風載模擬單元及發(fā)電機阻力模擬單元；所述的風動力模擬單元的輸出端與主軸的一端連接，主軸的另一端與發(fā)電機阻力單元連接；所述的模擬葉片固定安裝在主軸上；所述的多自由度風載模擬單元用于將軸向載荷和徑向載荷加載在主軸上。上述的風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)中，所述的風動力模擬單元包括電機、電機安裝座、行星減速機、行星減速機安裝座；電機安裝在電機安裝座上，行星減速機安裝在行星減速機安裝座上，電機與行星減速機連接，行星減速機與主軸的一端連接。上述的風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)中，所述的多自由度風載模擬單元包括徑向油缸固定圈、油缸作用環(huán)、圓錐滾子軸承、風載模擬片、軸向油缸固定圈、徑向油缸及軸向油缸；所述的風載模擬片固定安裝在主軸上，油缸作用環(huán)通過圓錐滾子軸承安裝在風載模擬片上，所述的徑向油缸固定圈(501)固定安裝在地面上，與油缸作用環(huán)位于同一平面內(nèi)；所述的徑向油缸固定圈的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有燕尾槽，徑向油缸的一端安裝在燕尾槽內(nèi)；另一端朝向油缸作用環(huán)；所述的軸向油缸固定圈固定安裝在地面上，與油缸作用環(huán)平行，軸向油缸固定圈朝向油缸作用環(huán)的端面上設(shè)有環(huán)形燕尾槽，軸向油缸的一端安裝在軸向油缸固定圈的燕尾槽內(nèi)；另一端朝向油缸作用環(huán)。上述的風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)中，所述的風動力模擬單元通過萬向聯(lián)軸節(jié)與主軸的一端連接；主軸的另一端與行星增速機的輸入軸連接；行星增速機的輸出軸通過柔性聯(lián)軸器與發(fā)電機阻力模擬單元連接。上述的風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)中，所述的主軸通過支撐軸承組件支撐；支撐軸承組件包括軸承、軸承座和軸承座固定架；所述的軸承安裝在軸承座內(nèi)，軸承座安裝在軸承座固定架上。上述的風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)中，所述的發(fā)電機阻力模擬單元包括電磁力矩器和電磁力矩器架，電磁力矩器通過電磁力矩器架安裝在地面上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果是：本技術(shù)采用風動力模擬單元、萬向聯(lián)軸器、模擬葉片、主軸、多自由度風載模擬單元、支撐軸承組件、行星增速機、柔性聯(lián)軸器、發(fā)電機阻力模擬單元聯(lián)合控制，來模擬不同風載作用下發(fā)電機組傳動鏈動力學特性及其運行狀況，為研究和設(shè)計風電機組傳動鏈提供科學試驗，也能為教學提供試驗平臺。本技術(shù)具有如下有益效果：1）本技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，安裝和維護方便，成本低。2）本技術(shù)能模擬不同風載下的風電機組傳動鏈所受的各種徑向力、軸向力和扭矩；能模擬不同發(fā)電機在運行狀態(tài)下對傳動鏈系反作用的影響；而且能模擬整個風電機組傳動鏈在各種工作狀況下的動力學特性，能夠?qū)︼L電機組進行實驗研究，為風電機組的設(shè)計提供有力的技術(shù)支持。附圖說明圖1為本技術(shù)的風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本技術(shù)的風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)的多自由度風載模擬單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖中所示標記如下：1—風動力模擬單元、2—萬向聯(lián)軸器、3—模擬葉片、4—主軸、5—多自由度風載模擬單元、6—支撐軸承組件、7—行星增速機組件、8—柔性聯(lián)軸器、9—發(fā)電機阻力模擬單元、101-—電機、102—電機安裝座、103—行星減速機、104—行星減速機安裝座、501—徑向油缸固定圈、502—油缸作用環(huán)、503—圓錐滾子軸承、504—風載模擬片、505—軸向油缸固定圈、506—油路塊、507—回油過濾器Ⅱ、508—油泵Ⅱ、509—吸油過濾器Ⅱ、510—回油過濾器Ⅰ、511—油泵Ⅰ、512—吸油過濾器Ⅰ、513—油箱、514—電磁換向閥Ⅰ、515—壓力調(diào)節(jié)閥Ⅰ、516—電磁換向閥Ⅱ、517—壓力調(diào)節(jié)閥Ⅱ、518—軸向油缸、519—徑向油缸、601—軸承座、602—軸承、603—軸承座固定架、701—行星增速機架、702—行星增速機、901—電磁力矩器、902—電磁力矩器架。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本技術(shù)作進一步的說明。本技術(shù)的核心是提供風電機組傳動鏈軸系在多自由度風載下的動力學模擬系統(tǒng)，通過對風電機組傳動鏈加載不同的扭矩、軸向力、徑向力分析傳動鏈軸系的動力學特性。該系統(tǒng)可以用來作科學試驗用，也可以作教學試驗使用。為了使本
的人員更好地理解本技術(shù)的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖1、附圖2及具體實施方法對本技術(shù)作進一步的詳細說明。如圖1所示，本技術(shù)的風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)包括風動力模擬單元1、萬向聯(lián)軸節(jié)2、模擬葉片3、主軸4、多自由度風載模擬單元5、支撐軸承組件6、行星增速機組件7、柔性聯(lián)軸器8及發(fā)電機阻力模擬單元9；所述的風動力模擬單元1包括電機101、電機安裝座102、行星減速機103、行星減速機安裝座104，電機101安裝在電機安裝座102上，行星減速機103安裝在行星減速機安裝座104上，電機101與行星減速機103連接，行星減速機103通過萬向聯(lián)軸節(jié)2與主軸4的一端連接。支撐軸承組件6包括軸承602、軸承座601和軸承座固定架603；所述的軸承602安裝在軸承座601內(nèi)，軸承座601安裝在軸承座固定架603上。支撐軸承組件6用于支撐主本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)，包括風動力模擬單元(1)、模擬葉片(3)、主軸(4)、多自由度風載模擬單元(5)、發(fā)電機阻力模擬單元(9)；其特征在于：風動力模擬單元(1)的輸出端與主軸(4)的一端相連，主軸(4)的另一端與發(fā)電機阻力模擬單元(9)連接；所述的模擬葉片(3)固定安裝在主軸(4)上；所述的多自由度風載模擬單元(5)用于將軸向載荷和徑向載荷加載在主軸（4）上。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)，包括風動力模擬單元(1)、模擬葉片(3)、主軸(4)、多自由度風載模擬單元(5)、發(fā)電機阻力模擬單元(9)；其特征在于：風動力模擬單元(1)的輸出端與主軸(4)的一端相連，主軸(4)的另一端與發(fā)電機阻力模擬單元(9)連接；所述的模擬葉片(3)固定安裝在主軸(4)上；所述的多自由度風載模擬單元(5)用于將軸向載荷和徑向載荷加載在主軸（4）上。2.根據(jù)權(quán)利要求１所述的風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述的風動力模擬單元(1)包括電機(101)、電機安裝座(102)、行星減速機(103)、行星減速機安裝座(104)，電機(101)安裝在電機安裝座(102)上，行星減速機(103)安裝在行星減速機安裝座(104)上，電機(101)與行星減速機(103)連接，行星減速機(103)與主軸（4）的一端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求１所述的風載發(fā)電機組傳動鏈力學特性模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述的多自由度風載模擬單元(5)包括徑向油缸固定圈(501)、油缸作用環(huán)(502)、圓錐滾子軸承(503)、風載模擬片(504)、軸向油缸固定圈(505)、徑向油缸（519）及軸向油缸（518）；所述的風載模擬片(504)固定安裝在主軸（4）上，油缸作用環(huán)(502)通過圓錐滾子軸承(503) 安裝在風載模擬片(504)上，所述的徑向油缸固定圈(501)固定安裝...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈意平，李學軍，王送來，王廣斌，賓光富，郭帥平，
申請(專利權(quán))人：湖南科技大學，
類型：新型
國別省市：湖南;43
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