CN201488848U - 回转支承扭矩测试机 - Google Patents

Abstract

本实用新型的回转支承扭矩测试机，包括台面、高支撑件、定位销、外支撑腿、内支撑腿、低支撑件、液压升降机构、液压泵、驱动拨销、驱动臂、转轴、减速机构、驱动动力源、位置传感器、扭矩传感器、控制器、计算机，台面上有高、低支撑件，高支撑件上设置T型槽，槽内有定位销，低支撑件上设置T型槽，槽内有液压升降机构，驱动动力源一端和控制器相连，另一端与减速机构相连，减速机构、转轴、驱动臂、驱动拨销依次相连，位置传感器、扭矩传感器和计算机相连。本实用新型通过传感器实时检测轴承在运动过程中位置和扭矩，经计算机处理，可测试出轴承在任意位置启动力矩、摩擦力矩，测试结果准确，提高风力发电设备装机成功率，节约时间和成本。

Description

回转支承扭矩测试机

[技术领域]

本实用新型涉及机械领域的轴承测试，尤其涉及一种用于风力发电回转支承装配和装配后的启动力矩及摩擦力矩检测、游隙检测的回转支承扭矩测试机。

[背景技术]

风电产业的快速增长，为风电设备的发展提供了强有力的保障。近10年来，我国大型风电机组制造业从零起步，目前已初具规模。国家更出台了一些具体的产业化扶持政策，其中提出风电设备国产化率要达到70％以上，不满足设备国产化率要求的风电场不允许建设。在这一政策引导下，国内一些大型企业纷纷进军风电设备行业，2006年从事风电设备制造的企业已达30家，2007年又有一大批企业进入其中。风电设备的国产化率也不断提高，2004年为25％，2005年将近30％，2006年为40％，“十一五”末有望达到70％以上。

每台风力发电机组中最少需要的回转支承装量：偏航轴承1套，变桨轴承3套。由于风电轴承(偏航轴承、变桨轴承)的受力情况复杂，而且轴承承受的冲击和振动比较大，因此，要求轴承既能承受冲击，又能承受较大载荷。风力发电机主机寿命要求20年，轴承安装的成本较大，每次拆装需要花费数十万元的费用，因此要求偏航、变桨轴承寿命也要达到20年。风力发电机可能工作在极寒冷的地区，环境温度低至-40℃左右，轴承的工作温度低至-20℃左右，轴承在低温条件下必须能够承受大的冲击载荷。偏航、变桨轴承在游隙(轴承游隙又称为轴承间隙，是指轴承在未安装于轴或轴承箱时，将其内圈或外圈的一方固定，然后对未被固定的一方做径向或轴向移动时的移动量。)方面有特殊的要求。相对于偏航轴承，变桨轴承的冲击载荷比较大，风吹到叶片上震动也大，所以要求变桨轴承的游隙应为零游隙或者稍微的负游隙值，这样在震动的情况下可减小轴承的微动磨损。偏航轴承要求为小游隙值。

到目前为止，变桨轴承和偏航轴承的一次装机成功率极低，经常需要返修，返修率几乎达70％以上，最主要的原因是目前还没有完全成熟的技术数据可供参考，同时也没有合适的模拟试验机可以进行轴承装配后的综合测试。现有技术中对变桨轴承和偏航轴承的综合测试比较通行的方法是测试轴承装配后的游隙、启动力矩、摩擦力矩。目前的测试方法有两种，第一种方法是靠装配工人的手感来确定，这种方法有人为因素在内，会造成测试结果的不准确；第二种方法是使用拉力计检测出运动时的拉力，再通过计算的方法来确定启动力矩、摩擦力矩，很难测试出轴承在任意位置的启动力矩、摩擦力矩，不能真实地反映同批次产品的装配质量，无法保证同批次产品装配质量的一致性。

[实用新型内容]

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种回转支承扭矩测试机，其具有使用方便、性能稳定，连续测量，测试结果精度高的特点。

本实用新型提供的回转支承扭矩测试机，包括台面、高支撑件、定位销、外支撑腿、内支撑腿、低支撑件、液压升降机构、液压泵、驱动拨销、驱动臂、转轴、减速机构、驱动动力源、位置传感器、扭矩传感器、控制器、计算机，其中外支撑腿与内支撑腿位于台面下方，将台面支撑固定，在台面上设置有高支撑件和低支撑件，高支撑件上设置有T型槽，在高支撑件的T型槽内设置可沿T型槽移动定位销，低支撑件上设置有T型槽，在低支撑件的T形槽内设置有可沿T型槽移动的液压升降机构，液压泵和液压升降机构相连，液压升降机构的上端面低于高支撑件的上端面的位置，驱动动力源和减速机构设置在台面下方的中央位置，驱动动力源一端和控制器相联，另一端与减速机构相连，减速机构与转轴相连，转轴与驱动臂相连，驱动臂设置为可伸缩，驱动臂与驱动拨销相连，扭矩传感器固定在转轴上，位置传感器固定在驱动臂上，位置传感器、扭矩传感器和计算机相连。

所述的高支撑件设置为N件，3≤N≤10。

所述的低支撑件设置为M件，3≤M≤6。

所述的液压泵设置为手动泵或电动泵之一。

所述的驱动动力源为液压马达、普通三相电机、变频电机或伺服电机的其中之一。

所述的位置传感器采用分离式编码器或内置式编码器两种的安装形式之一。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：本实用新型是通过传感器实时检测轴承在运动过程中的位置和扭矩，再由计算机通过专用软件对测出的数据进行处理并将相应的数据进行保存，可测试出轴承在任意位置的启动力矩、摩擦力矩，测试结果准确，提高了在风力发电设备上的一次装机成功率。本实用新型性能稳定，操作简单方便，提高工作效率，节约时间和成本。

[附图说明]

图1为本实用新型回转支承扭矩测试机的结构示意图；

图2为图1中的台面俯视图；

图3为本实用新型力矩测试结果的360°圆周波形形式的位置-扭矩图；

图4为本实用新型力矩测试结果的直角波形形式的位置-扭矩图。

[具体实施方式]

为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的回转支承扭矩测试机，其具体实施方式、结构、特征及其功效，说明如后。

如图1所示，为本实用新型回转支承扭矩测试机的结构示意图，包括：台面28、高支撑件5、定位销34(参见图2)、外支撑腿27、内支撑腿29、低支撑件26、液压升降机构23、液压泵(图未示)、驱动拨销6、驱动臂9、转轴16、减速机构30、驱动动力源33、位置传感器10、扭矩传感器18、控制器1、计算机4。其中台面28、高支撑件5、外支撑腿27和内支撑腿29组成支撑***，外支撑腿27与内支撑腿29位于台面下方，将台面28支撑固定，在台面28上设置有高支撑件5和低支撑件26。高支撑件5用于支撑待装、待测回转支承轴承，高支撑件5上设置有T型槽，在高支撑件5的T型槽内设置可沿T型槽移动定位销34，该定位销34可沿T型槽将不同直径的回转支承轴承固定在高支撑件5上，高支撑件5的T型槽为定位销34调整固定位置提供向导作用。低支撑件26、液压升降机构23和液压泵组成游隙检测***，低支撑件26设置在台面28上，该低支撑件26上设置有T型槽，在低支撑件26的T形槽内设置有可沿T型槽移动的液压升降机构23，该液压升降机构23可以沿着低支撑件26的T型槽进行位置调整，以适应不同直径的回转支承轴承，液压泵和液压升降机构23相连，提供液压升降机构23的动力。在不进行游隙检测时，液压升降机构23的上端面低于高支撑件5的上端面的位置。液压升降机构23中设置有活塞。

驱动拨销6、驱动臂9、转轴16、减速机构30和驱动动力源33组成驱动***，驱动动力源33和减速机构30设置在台面28下方的中央位置，驱动动力源33是整台设备的动力来源，驱动动力源33与控制器1相连，控制器1为驱动动力源33的动力开关，通过安装在其操作面板上的按钮、旋钮进行启动、停止、旋转方向和速度的控制。驱动动力源33一端和控制器相联，另一端与减速机构30相连，减速机构30与转轴16相连，转轴16与驱动臂9相连，驱动臂9设置为可伸缩，方便轴承放置装配与测试，驱动臂9与驱动拨销6相连。驱动动力源33在控制器1的控制下产生运动，该运动经减速机构30进行减速增力后，带动转轴16及安装在其上的驱动臂9旋转，经由驱动拨销6带动待测的回转支承轴承中未固定的圈进行圆周旋转运动。位置传感器10和扭矩传感器18组成力矩检测***，扭矩传感器18固定在转轴16上，位置传感器10固定在驱动臂9上；位置传感器10可采用分离式编码器或内置式编码器两种的安装形式之一，用于检测出驱动臂9当时所处的位置；扭矩传感器18用于检测旋转运动中的扭矩值，扭矩传感器18和位置传感器10将采集相应的扭矩值和位置信号传递给计算机4，由计算机4中处理***进行数据处理，形成回转支承轴承运行时的位置-扭矩图，位置-扭矩图的输出方式可以有三种形式：如图3所示的360°圆周波形形式的位置-扭矩图；如图4所示的直角波形形式的位置-扭矩图；如表1所示的表格输出形式。图3中直接可以获得回转支承轴承的运行轨迹以及对应位置和扭矩；图4中可以用鼠标点击直接读取各位置的坐标值，即位置和扭矩值。

控制器1给驱动动力源33、扭矩传感器18、位置传感器10、计算机、液压泵供电。

本实用新型实施例的高支撑件5设置为N件，3≤N≤10，可以保证平稳安全地支撑待测回转支承轴承；低支撑件26设置为M件，3≤M≤6；液压泵可设置为手动泵或电动泵之一；驱动动力源33可以是液压马达、普通三相电机、变频电机或伺服电机之一，使用者可根据自身需要进行选择。

本实用新型测量位置和扭矩时的工作原理是：用定位销34将待测回转支承轴承固定在高支撑件5上，由控制器1控制驱动动力源33产生运动，驱动动力源33产生的运动经减速机构30进行减速增力后，该运动会带动转轴16及安装在其上的驱动臂9旋转，经由驱动拨销6带动待测的回转支承轴承中未固定的圈进行圆周旋转运动，控制器1同时给计算机、扭矩传感器18和位置传感器10提供工作电源。扭矩传感器18和位置传感器10分别实时地检测出回转支承轴承当前所处的位置和实际产生的扭矩值，并将结果传递给计算机4，由计算机4中处理***进行数据处理存储，形成回转支承轴承运行时的位置-扭矩图，获得轴承在任意位置的启动力矩、摩擦力矩，进而判断该回转支承轴承扭矩是否符合要求。

本实用新型对待测回转支承轴承进行游隙检测时，回转支承轴承的内圈或外圈被定位销34固定在高支撑件5上，在回转支承轴承的内、外圈皆设置千分尺或千分表，将液压升降机构23调整至回转支承轴承未被固定的内圈或外圈下，在液压泵的作用下，液压升降机构23中的活塞(图未示)伸出，顶动轴承中未固定的圈上升，当固定圈也被带动上升时，读出内、外圈千分尺或千分表的度数，获得轴承内、外圈向上移动的距离，将未固定圈读数减去固定圈读数，就为该轴承的游隙值，进而判断该回转支承轴游隙值是否符合要求。

表1

角度(°)	扭矩(Nm)	角度(°)	扭矩(Nm)	角度(°)	扭矩(Nm)
						360	214	240.4688	439	120.3516	83
350.8594	449	230.2734	358	110.0391	662
						340.5469	246	220.0195	354	100.7227	426
330	350	210.8203	150	90.46875	378
						320.9766	372	200.5664	368	80.27344	432
310.8398	217	190.2539	178	71.01563	643
						300.6445	372	180.9961	381	60.76172	293
290.4492	189	170.6836	247	50.50781	229
						280.2539	191	160.3711	164	40.19531	341
270.0586	112	150.0586	460	30.99609	217
						260.918	476	140.8594	283	20.74219	246
250.7227	362	130.6055	290	10.48828	244

本实用新型是通过传感器实时检测轴承在运动过程中的位置和扭矩，再由计算机中处理***对测出的数据进行处理并将相应的数据进行保存，该数据可以作为对应产品的技术资料之一随产品转移，从而达到同型号产品装配后的游隙、启动力矩、摩擦力矩做到严格一致，以便提高在风力发电设备上的一次装机成功率，方便工作人员使用，节约了成本和时间。

本实用新型是通过传感器实时检测轴承在运动过程中的位置和扭矩，再由计算机通过专用软件对测出的数据进行处理并将相应的数据进行保存，可测试出轴承在任意位置的启动力矩、摩擦力矩，测试结果准确，提高了在风力发电设备上的一次装机成功率。本实用新型性能稳定，操作简单方便，提高工作效率，节约时间和成本。

通过使用本实用新型，可提高风力发电变桨轴承和偏航轴承的一次装机成功率，减少返工装机的成本，而且本实用新型与计算机连接使用，工作人员操作方便简单，可提高工作效率，节省时间和成本，并能测试出轴承在任意位置的启动力矩、摩擦力矩，测试结果准确，性能稳定，能真实地反映出同批次产品的装配质量，保证了同批次产品装配质量的一致性。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述，但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.回转支承扭矩测试机，其特征在于，包括台面、高支撑件、定位销、外支撑腿、内支撑腿、低支撑件、液压升降机构、液压泵、驱动拨销、驱动臂、转轴、减速机构、驱动动力源、位置传感器、扭矩传感器、控制器、计算机，其中外支撑腿与内支撑腿位于台面下方，将台面支撑固定，在台面上设置有高支撑件和低支撑件，高支撑件上设置有T型槽，在高支撑件的T型槽内设置可沿T型槽移动定位销，低支撑件上设置有T型槽，在低支撑件的T形槽内设置有可沿T型槽移动的液压升降机构，液压泵和液压升降机构相连，液压升降机构的上端面低于高支撑件的上端面的位置，驱动动力源和减速机构设置在台面下方的中央位置，驱动动力源一端和控制器相联，另一端与减速机构相连，减速机构与转轴相连，转轴与驱动臂相连，驱动臂设置为可伸缩，驱动臂与驱动拨销相连，扭矩传感器固定在转轴上，位置传感器固定在驱动臂上，位置传感器、扭矩传感器和计算机相连。

2.如权利要求1所述的回转支承扭矩测试机，其特征在于，所述的高支撑件设置为N件，3≤N≤10。

3.如权利要求2所述的回转支承扭矩测试机，其特征在于，所述的低支撑件设置为M件，3≤M≤6。

4.如权利要求3所述的回转支承扭矩测试机，其特征在于，所述的液压泵设置为手动泵或电动泵之一。

5.如权利要求4所述的回转支承扭矩测试机，其特征在于，所述的驱动动力源为液压马达、普通三相电机、变频电机或伺服电机的其中之一。

6.如权利要求5所述的回转支承扭矩测试机，其特征在于，所述的位置传感器采用分离式编码器或内置式编码器两种的安装形式之一。

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