专利名称：风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置的制作方法
技术领域：
风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置技术领域[0001]本实用新型涉及风力发电机组变桨轴承实验台，特别涉及一种风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置。
背景技术：
[0002]对于采用变桨距控制策略的风力发电机组，在额定风速以下时，机组尽可能地捕捉较多的风能，所以这时没有必要改变叶片迎风角度(桨距角)，此时的空气动力载荷通常比在额定风速之上时小，因此也没有必要通过改变桨距角来调节载荷；在额定风速以上时， 变桨距控制通过改变桨距角可以有效调节风力发电机组吸收功率及叶轮产生的载荷，使其不超出设计的限定值；其典型结构如图1所示，变桨距调节机构类似于起重机的回转环，轴承放置在叶片22与轮毂21之间，轴承内圈25与叶片22用螺栓固连在一起，轴承外圈M 固定在轮毂21上。通过驱动装置23驱动轴承内圈25转动，带动固连在轴承内圈25上的叶片22旋转来调节桨距角。[0003]由上述可知，在采用变桨距控制策略的风电机组工作时，驱动装置能否驱动轴承灵活转动对风电机组正常运转起着至关重要的作用。在实际工况下，驱动装置要想驱动轴承转动主要克服的阻力矩包括轴承工作摩擦力矩Mf和空气动力载荷中叶片承受的绕轴承轴向的旋转力矩Mz。叶片所承受的旋转力矩Mz，一般通过软件模拟风机运行的各个工况， 可以较准确的得到；轴承工作摩擦力矩根据轴承受载情况而变化，变桨轴承主要承受叶片传递的载荷，作用在轴承上表现为倾覆力矩Mxy、轴向力&和径向力Fxy。在大多数情况下设计人员都是通过将轴承所受的三个载荷等效到滚子对轨道的压力，选取合适的摩擦系数后计算轴承的摩擦力矩。但实际工作中，滚子在轨道中的受力及运动情况并不是那么理想化， 轴承运转中油膜厚度变化及轴承温度的变化对摩擦系数影响很大。所以通过经验公式计算所得数值与实际轴承工作摩擦力矩有一定差距。[0004]为了获得在各个工况载荷下更为准确的轴承摩擦力矩数值，以便选取合适的驱动力矩，达到顺利调节桨距角的动作，设计了此轴承摩擦力矩测量装置。发明内容[0005]本实用新型的目的在于提供一种风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置，其几乎能够完全模拟变桨轴承实际运行工况下的受载情况，所以测量结果比理论计算更接近准确值，测量过程方便简单。[0006]为达上述目的，本实用新型提供一种风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置， 其包括[0007]加载轴，沿ζ向的一侧与ζ向液压缸相连接，该加载轴沿y向分别与第一 y向液压缸和第二 1向液压缸相连接，该加载轴沿χ向分别与第一 Χ向液压缸和第二 χ向液压缸相连接；[0008]被测轴承，具有被测轴承内圈和被测轴承外圈，被测轴承外圈安装于加载轴沿ζ向的另一侧；[0009]应变环，其上贴有应变片；[0010]陪试轴承，具有陪试轴承内圈和陪试轴承外圈，所述陪试轴承内圈通过应变环与被测轴承内圈相连接；[0011]变桨驱动装置，与陪试轴承内圈相连接；[0012]机座，陪试轴承外圈固定于该机座上。[0013]所述的风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置，其中，所述加载轴沿ζ向的一侧通过ζ向液压缸与后支承座相连接。[0014]所述的风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置，其中，加载轴沿y向通过第一 y 向液压缸与第一底座连接，并沿y向通过第二 y向液压缸而与第二底座连接。[0015]所述的风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置，其中，所述变桨驱动装置安装于该机座内。[0016]本实用新型的有益效果是在工作过程中，通过调节液压缸的出力，经加载轴的传递，调节加载在被测轴承上的载荷，陪试轴承内圈、应变环和被测轴承内圈一起转动，这三个结构形成一个统一的旋转梁，驱动装置驱动旋转梁旋转，通过检测中间应变环的扭转变形来获得实际运行情况中变桨轴承摩擦力矩数值。该测量装置几乎完全模拟了变桨轴承实际运行工况下的受载情况，所以测量结果比理论计算更接近准确值，测量过程方便简单。[0017]在此需要补充说明，变桨轴承实际工作中，是通过轴承内圈与叶片相连，轴承外圈固定。所以轴承所受载荷是由叶片作用在轴承内圈上的，而本实用新型的被测轴承外圈与加载轴相连接，载荷通过加载轴作用在被测轴承外圈，被测轴承内圈固定。由于力的作用是相互的，所以本实用新型中被测轴承与实际工作中的轴承所受载荷大小相同，那么在此受载方式下，被测轴承摩擦力矩也就与实际工况中相符。


[0018]图1为典型的调浆装置示意图；[0019]图2为轴承工作摩擦力矩测量装置的示意图；[0020]图3为图2中A部分的放大图；[0021]图4为模型简化后的示意图。[0022]附图标记说明1-机座；2-陪试轴承；21-陪试轴承内圈；22-陪试轴承外圈； 3-应变环；4-被测轴承；41-被测轴承内圈；42-被测轴承外圈；5-第一χ向液压缸；6-加载轴；7-第二 χ向液压缸；8-z向液压缸；9-后支承座；10-底座；11-第二 y向液压缸；12-底座；13-第一 y向液压缸；14-变桨驱动装置；91-轮毂；92-叶片；93-驱动装置；94-轴承外圈；95-轴承内圈。
具体实施方式
[0023]有关本实用新型为达到上述的使用目的与功效及所采用的技术手段，现举出较佳可行的实施例，并配合附图所示，详述如下[0024]如图2和图3所示，分别为轴承工作摩擦力矩测量装置的示意图以及局部放大图。 其中，所述的风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置包括有被测轴承4、陪试轴承2、应变环3、加载轴6、液压缸(5、7、8、11、13)、变桨驱动装置14、机座1以及底座(10、1幻等装置。[0025]所述的机座1依次通过陪试轴承2、应变环3、被测轴承4而与加载轴6相连接。具体如图3所示，所述被测轴承4的被测轴承内圈41通过应变环3而与陪试轴承2的陪试轴承内圈21相连接，被测轴承4的被测轴承外圈42与加载轴6相连接。[0026]所述变桨驱动装置14安装于机座1内并与陪试轴承内圈21相连接，陪试轴承外圈固定于机座1上，变桨驱动装置14驱动陪试轴承内圈21转动，这样陪试轴承内圈21带动应变环3和被测轴承内圈41 一起转动。[0027]所述被测轴承4安装于加载轴6沿ζ向的一侧，所述加载轴6沿ζ向的另一侧通过ζ向液压缸8而与后支承座9相连接。所述加载轴6沿y向通过第一 y向液压缸13而与第一底座12连接，并沿y向通过第二 y向液压缸11而与第二底座10连接。此外，所述加载轴还沿χ向分别与第一 χ向液压缸5和第二 χ向液压缸7相连接。[0028]液压加载系统工作方式为，第一 χ向液压缸5和第二 χ向液压缸7模拟被测轴承 4受到的χ向力h和y向力矩My，第一 y向液压缸13和第二 y向液压缸11模拟被测轴承受到的y向力Fy和χ向力矩Μχ，ζ向液压缸8模拟被测轴承4受到的ζ向力内。变桨驱动装置14驱动被测轴承4按照一定的方向和角速度转动，其中χ向力h和y向力Fy合成被测轴承4所受的径向力!^y ；其中χ向力矩Mx和y向力矩My合成被测轴承4所受的倾覆力矩Mxy ；ζ向力！^为被测轴承4所受到的轴向力。[0029]液压加载系统通过多点加载作用在加载轴上，加载轴传递载荷，最终使被测轴承4 所受载荷模拟实际工况下的倾覆力矩、轴向力和径向力。陪试轴承内圈21、应变环3和被测轴承内圈41 一起转动，这三个结构形成一个统一的旋转梁，而这个旋转梁在驱动扭矩Mu 驱动旋转的过程中要克服陪试轴承摩擦力矩Mfl和被测轴承摩擦阻力距Mf2，模型简化后如图4所示。分析梁的受扭发现，在陪试轴承摩擦力矩Mfl和被测轴承摩擦阻力距Mf2之间这段梁的扭转变形全部由被测轴承摩擦阻力距Mf2作用得到，由图2的A局部放大可以看出， 上述扭转段对应测量装置中的应变环3。贴在应变环上的应变片可以详细记录被测轴承摩擦力矩Mf2的变化。[0030]综上所述，本实用新型提出一种适用于风力发电机组的变桨轴承工作摩擦力矩测量装置，通过本实用新型可以测得变桨轴承在各个工况载荷下的较为真实摩擦力矩值。本实用新型的测量装置配置一套液压加载系统，通过不同位置的液压缸协同动作来真实模拟变桨轴承在实际工作中多种工况下所承受的倾覆力矩、轴向力和径向力。另有一套测量系统，包括应变环、应变片等装置，用于测量记录在不同载荷下轴承的摩擦力矩数值。[0031]本实用新型的有益效果是在工作过程中，通过调节液压缸的出力，经加载轴的传递，不断调节加载在被测轴承上的载荷，驱动装置驱动旋转梁旋转，通过检测中间应变环的扭转变形来获得实际运行情况中变桨轴承摩擦力矩数值。该测量装置几乎完全模拟了变桨轴承实际运行工况下的受载情况，所以测量结果比理论计算更接近准确值，测量过程方便简单。[0032]在此需要补充说明，变桨轴承实际工作中，是通过轴承内圈与叶片相连，轴承外圈固定。所以轴承所受载荷是由叶片作用在轴承内圈上的，而本实用新型的被测轴承外圈与加载轴相连接，载荷通过加载轴作用在被测轴承外圈，被测轴承内圈固定。由于力的作用是相互的，所以本实用新型中被测轴承与实际工作中的轴承所受载荷大小相同，那么在此受载方式下，被测轴承摩擦力矩也就与实际工况中相符。[0033] 以上对本实用新型的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置，其特征在于，包括加载轴，沿Z向的一侧与Z向液压缸相连接，该加载轴沿y向分别与第一 y向液压缸和第二 y向液压缸相连接，该加载轴沿χ向分别与第一 χ向液压缸和第二 χ向液压缸相连接；被测轴承，具有被测轴承内圈和被测轴承外圈，被测轴承外圈安装于加载轴沿ζ向的另一侧；应变环，其上贴有应变片；陪试轴承，具有陪试轴承内圈和陪试轴承外圈，所述陪试轴承内圈通过应变环与被测轴承内圈相连接；变桨驱动装置，与陪试轴承内圈相连接；机座，陪试轴承外圈固定于该机座上。
2.根据权利要求1所述的风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置，其特征在于，所述加载轴沿ζ向的一侧通过ζ向液压缸与后支承座相连接。
3.根据权利要求1所述的风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置，其特征在于，加载轴沿y向通过第一 y向液压缸与第一底座连接，并沿y向通过第二 y向液压缸而与第二底座连接。
4.根据权利要求1所述的风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置，其特征在于，所述变桨驱动装置安装于该机座内。
专利摘要本实用新型提供一种风电机组变桨轴承工作摩擦力矩测量装置，包括加载轴，沿z向的一侧与z向液压缸相连接，该加载轴沿y向分别与第一y向液压缸和第二y向液压缸相连接，该加载轴沿x向分别与第一x向液压缸和第二x向液压缸相连接；被测轴承，具有被测轴承内圈和被测轴承外圈，被测轴承外圈安装于加载轴沿z向的另一侧；应变环，其上贴有应变片；陪试轴承，具有陪试轴承内圈和陪试轴承外圈，所述陪试轴承内圈通过应变环与被测轴承内圈相连接；变桨驱动装置，与陪试轴承内圈相连接；机座，陪试轴承外圈固定于该机座上。本实用新型几乎能够完全模拟变桨轴承实际运行工况下的受载情况，所以测量结果比理论计算更接近准确值，测量过程方便简单。
文档编号G01L3/00GK202329890SQ201120498398
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者丁建军, 刘作辉, 樊猛, 汪晓, 马文勇 申请人:华锐风电科技(集团)股份有限公司