CN113155461B - 一种风电主轴轴承试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风电主轴轴承试验台，包括加载架，油缸部，工装部和驱动部。本发明公布的试验台在轴承径向和轴向方向上各圆形分布18个油缸，油缸每三个为一组施加载荷，可以在不同位置施加大小不同的载荷，实现力的无级变换加载，这些载荷组成轴承实际运行时承受的载荷，可以十分真实的模拟轴承的实际工况；试验台同时安装了变桨轴承和主轴轴承，更换驱动部分可以进行两种轴承的实验。本发明可以真实的模拟轴承负载且可以对两种风电轴承进行实验，解决了国内现有轴承试验台不能真实的模拟轴承实际载荷和不能同时检测风电主轴轴承和变桨轴承的问题；对我国风机轴承的技术发展具有十分重要的意义。

Description

一种风电主轴轴承试验台

技术领域

本发明涉及大型风电轴承性能的测试装置领域，具体为一种可以真实模拟轴承实际受力且能够对风电变桨和主轴轴承两种轴承进行实验的风电轴承试验台。

背景技术

风电轴承是风力发电机的核心部件，随着科技的发展，时代的进步，风机的使用越来越多，风电轴承的需求量也与日俱增。

现如今风电偏航和变桨轴承都已经实现国产化但制造技术总体落后于国外，主轴轴承还主要依赖进口，通过设计完善合理的检测设备对企业设计轴承进行检测，可以帮助有关企业及时发现问题，改进产品，进而促进我国风电行业的健康发展。

然而国内目前现有的风电轴承试验台只是简单的将风电轴承所受的力分为径向力、轴向力和倾覆力矩，并不能真实的反应轴承实际所受载荷。设计者设计轴承试验台时只考虑一种轴承的受载，结构单一，不能进行多种轴承的实验，造成了结构的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种风电主轴轴承试验台，可以真实的模拟轴承实际载荷，并且更换驱动部分后可以对风机的变桨和主轴轴承两种轴承进行实验。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种风电主轴轴承试验台，其特征在于，包括加载架1、油缸部2、工装部3和驱动部4；所述油缸部2设置在所述工装部3上，所述工装部3设置在所述加载架1内，所述驱动部4与所述工装部3相连接。

所述加载架1分为上加载架16和下加载架12，所述上加载架16和所述下加载架12由螺栓固定连接形成完整的所述加载架1；所述加载架1上设有安装孔以便所述油缸部2固定，所述油缸部2贯穿于所述加载架1的油缸放置孔161；所述加载架1通过螺栓固定在地基上。

所述油缸部2分为径向油缸13和轴向油缸15，各18个；所述径向油缸13呈圆周分布固定在所述加载架1的径向圆环面上；所述轴向油缸15呈圆环型分布固定在所述加载架1轴向圆面上。

所述工装部3包括加载过渡盘14、变桨轴承17、主轴10、主轴轴承18、锥套19、螺母20和轴承座11；所述径向油缸13缸组中分布于加载架1下部的三个油缸的缸杆在初始位置即顶住加载过渡盘14，用以抵消工装部3部分重力；所述加载过渡盘14轴向方向圆周布置油缸耳座141，用以安装所述轴向油缸15的缸杆151；所述变桨轴承17的外圈与所述加载过渡盘14通过变桨轴承17外圈安装孔和所述加载过渡盘14上的安装孔连接形成整体；所述变桨轴承17内圈与所述主轴10通过所述变桨轴承17内圈上的安装孔与所述主轴10上的安装孔连接形成整体；所述主轴轴承18内圈侧部与所述主轴10轴肩贴合，用来传递轴向力；所述主轴轴承18内圈通过锥套19和螺母20固定在所述主轴10上，确保驱动时主轴轴承18内圈和主轴10之间不会发生相对滑动；所述主轴轴承18外圈与所述轴承座11过盈配合，所述轴承座11用螺栓固定在加载架上1；试验台运行时，所述变桨轴承17内圈、主轴10和主轴轴承18内圈转动，工装部3其余部分固定不动。

所述驱动部4包括端盖9、齿轮箱8、驱动电机7、齿轮箱架6和导轨5；所述齿轮箱8通过齿轮箱伸出轴81以花键形式与主轴10相连；所述端盖9套在齿轮箱伸出轴81上与所述主轴10通过螺栓紧密连接；所述齿轮箱8为两个行星轮齿轮箱组合箱；所述电机7与所述齿轮箱8是集成机构，电机伸出轴是所述齿轮箱8第一级的太阳轮；所述齿轮箱架6上端通过螺栓与所述齿轮箱8连接，以承受所述驱动部4重量，下端连接所述导轨5；所述导轨5的滑块部分51连接所述齿轮箱架6，使所述驱动部4整体可直线前后移动。

本发明的有益效果是：

本发明公布试验台在轴承径向和轴向方向上各圆形分布18个油缸，油缸每三个为一组施加载荷，可以在不同位置施加大小不同的载荷，实现力的无级变换加载,真实的模拟风机的实际受载情况；本发明公布实验台同时安装两种轴承，更换驱动部分后可以对两种轴承进行实验，大大节约了成本和时间。

附图说明

图1为本发明风电主轴轴承试验台整体结构示意图；

图2为本发明风电主轴轴承试验台按分类拆分的结构示意图；

图3为本发明风电主轴轴承试验台部分拆分结构示意图；

图4为本发明风电主轴轴承试验台加载架拆分结构示意图；

图5为本发明风电主轴轴承试验台部分结构示意图；

图6为本发明风电主轴轴承试验台中的油缸结构示意图；

图7为本发明风电主轴轴承试验台中的工装部结构示意图之一；

图8为本发明风电主轴轴承试验台中的工装部结构示意图之二；

图9为本发明风电主轴轴承试验台中的驱动部结构示意图；

图中：1、加载架；2、油缸部；3、工装部；4、驱动部；5、导轨；51、滑块部分；6、齿轮箱架；7、驱动电机；8、齿轮箱；81、齿轮箱伸出轴；9、端盖；10、主轴；11、轴承座；12、下加载架；13、径向油缸；14、加载过渡盘；141、油缸耳座；15、轴向油缸；151、缸杆；16、上加载架；161、油缸放置孔；17、变桨轴承；18、主轴轴承；19、锥套；20、螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1-图3所示，本发明包括加载架1、油缸部2、工装部3和驱动部4四部分组成。

结合图4-图9，对4个部分的结构形式、位置关系及装配关系进行详细说明。

如图4所示，加载架1也可以称为基座，它既是固定液压缸的部件也是最主要的承力部件。为了实现轴承的安装，加载架1可以打开，分为两个部分，上加载架16和下加载架12。

加载架1受油缸的相互作用力，主要为径向和轴向载荷，然而加载架1轴向尺寸较小，容易发生形变，所以在加载架1轴向方向设置了加强筋以增强加载架1轴向受力能力。同时加载架1上设置伸出横板以供轴承座16安装固定。

如图5-图6所示，油缸部2分为径向油缸13和轴向油缸15，各有18个。为了安装方便和节省材料，径向油缸13和轴向油缸15都选取带法兰的油缸，这些油缸通过法兰与螺栓安装在加载架1上。为了固定加载过渡盘14防止其随变桨轴承17转动，轴向油缸15的缸杆固定在加载过渡盘14上。为了抵消加载过渡盘14的重力，径向油缸13缸组中设置在加载架1底部的三油缸的缸杆在初始位置即顶住加载过渡盘14，其余径向油缸13皆在初始状态下与加载过渡盘14无接触。

如图7-图8所示，工装部3包括加载过渡盘14、变桨轴承17、主轴10、主轴轴承18锥套19螺母20和轴承座11。安装时先用螺栓将变桨轴承17外圈安装在加载过渡盘14上，随后将变桨轴承17内圈安装在主轴10上。安装主轴轴承18时先将轴承座11的内圈与主轴轴承18外圈过盈配合，随后将轴承座11固定在加载架1上，此时主轴轴承18内圈侧部与主轴10的轴肩贴合。轴肩尺寸接近且小于主轴轴承18内圈最大尺寸，这样轴向力只传递到主轴轴承18内圈上。为了保证驱动时主轴轴承18内圈和主轴10之间不会发生相对滑动，将主轴轴承18内圈通过锥套19和螺母20固定在主轴10上。主轴10尾部设有花键槽和螺纹孔，以便齿轮箱8和端盖9的安装。

如图9所示，驱动部4包括端盖9、齿轮箱8、驱动电机7、齿轮箱架6和导轨5。齿轮箱8为两个行星轮齿轮箱的组合，电机7和两个行星轮齿轮箱为集成机构，电机7轴为第一级行星轮齿轮箱的太阳轮，第一级行星轮齿轮箱的行星轮为第二级行星轮齿轮箱的太阳轮。齿轮箱8通过齿轮箱8伸出轴以花键形式与主轴10相连，端盖9套在齿轮箱8伸出轴上与主轴10通过螺栓紧密连接。齿轮箱架6上端通过螺栓与齿轮箱8连接，承受驱动部3重量。为了不影响装配，齿轮箱架6下端连接导轨5。导轨5的滑块部分连接齿轮箱架6，使驱动部4整体可做直线往复运动，安装时驱动部4远离试验台主体，待主体安装完毕后，再将驱动部4通过滑轨5移动到主轴10对应位置配合安装。

作为一种可能的实施方式，本实施例试验台工作时，加载过渡盘14与变桨轴承17外圈固连，并且变桨轴承17与加载过渡盘14连接时只外圈与加载过渡盘17有接触，内圈无任何接触，故内圈可自由转动。径向油缸13和轴向油缸15的力作用到加载过渡盘14上，加载过渡盘14再将力传到变桨轴承17外圈上实现变桨轴承的加载。电机7带动齿轮箱8，齿轮箱8带动主轴10，主轴10带动变桨轴承17内圈转动，实现变桨轴承17的驱动。

作为一种可能的实施方式，本实施例试验台工作时，主轴轴承18外圈与轴承座11内圈过盈配合在一起，轴承座11固定在加载架1上，此时主轴轴承18内圈侧部与主轴10轴肩贴合。主轴轴承18内圈用锥套19和螺母20紧密连接在主轴10上，防止驱动时发生滑动。径向油缸13和轴向油缸15的力作用到加载过渡盘14上，再通过变桨轴承17将力传递到主轴10上。主轴10通过轴肩将轴向油缸15的力传递到主轴轴承18内圈。主轴轴承18内圈与主轴10紧密连接，主轴10受到的径向油缸13的力传递到主轴轴承18内圈，从而实现主轴轴承18的加载。电机7带动齿轮箱8，齿轮箱8带动主轴10，主轴10靠摩擦力带动主轴轴承18内圈转动，从而实现主轴轴承18的驱动。

轴承座11与主轴轴承18过盈配合安装时，先将轴承座11加热，再将主轴轴承18放入，可以减少安装难度。

本发明能够真实的模拟轴承受载情况且能够对两种轴承进行实验，对我国风电轴承技术的发展具有重要的意义。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明新型精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种风电主轴轴承试验台，其特征在于，包括加载架(1)、油缸部(2)、工装部(3)和驱动部(4)；所述油缸部(2)设置在所述工装部(3)上，所述工装部(3)设置在所述加载架(1)内，所述驱动部(4)与所述工装部(3)相连接；所述加载架(1)分为上加载架(16)和下加载架(12)，所述上加载架(16)和所述下加载架(12)由螺栓固定连接形成完整的所述加载架(1)；所述加载架(1)上设有安装孔以便所述油缸部(2)固定，所述油缸部(2)贯穿于所述加载架(1)的油缸放置孔(161)；所述加载架(1)通过螺栓固定在地基上；

所述油缸部(2)分为径向油缸(13)和轴向油缸(15)，各18个；所述径向油缸(13)呈圆周分布固定在所述加载架(1)的径向圆环面上；所述轴向油缸(15)呈圆环型分布固定在所述加载架(1)轴向圆面上；

所述工装部(3)包括加载过渡盘(14)、变桨轴承(17)、主轴(10)、主轴轴承(18)、锥套(19)、螺母(20)和轴承座(11)；所述径向油缸(13)缸组中分布于加载架(1)下部的三个油缸的缸杆在初始位置即顶住加载过渡盘(14)，用以抵消工装部(3)部分重力；所述加载过渡盘(14)轴向方向圆周布置油缸耳座(141)，用以安装所述轴向油缸(15)的缸杆(151)；所述变桨轴承(17)的外圈与所述加载过渡盘(14)通过变桨轴承(17)外圈的安装孔和所述加载过渡盘(14)上的安装孔连接形成整体；所述变桨轴承(17)内圈与所述主轴(10)通过所述变桨轴承(17)内圈上的安装孔与所述主轴(10)上的安装孔连接形成整体；所述主轴轴承(18)内圈侧部与所述主轴(10)轴肩贴合，用来传递轴向力；所述主轴轴承(18)内圈通过锥套(19)和螺母(20)固定在所述主轴(10)上，确保驱动时主轴轴承(18)内圈和主轴(10)之间不会发生相对滑动；所述主轴轴承(18)外圈与所述轴承座(11)过盈配合，所述轴承座(11)用螺栓固定在加载架(1)上；试验台运行时，所述变桨轴承(17)内圈、所述主轴(10)和所述主轴轴承(18)的内圈转动，所述工装部(3)其余部分固定不动；

所述驱动部(4)包括端盖(9)、齿轮箱(8)、驱动电机(7)、齿轮箱架(6)和导轨(5)；所述齿轮箱(8)通过齿轮箱伸出轴(81)以花键形式与主轴(10)相连；所述端盖(9)套在齿轮箱伸出轴(81)上与所述主轴(10)通过螺栓紧密连接；所述齿轮箱(8)为两个行星轮齿轮箱组合箱；所述电机(7)与所述齿轮箱(8)是集成机构，电机伸出轴是所述齿轮箱(8)第一级的太阳轮；所述齿轮箱架(6)上端通过螺栓与所述齿轮箱(8)连接，以承受所述驱动部(4)重量，下端连接所述导轨(5)；所述导轨(5)的滑块部分(51)连接所述齿轮箱架(6)，使所述驱动部(4)整体可直线前后移动。

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