大功率齒輪疲勞強度試驗裝置的製作方法
2023-06-09 16:07:46
專利名稱：大功率齒輪疲勞強度試驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於齒輪動力傳動裝置，涉及風力發電齒輪或其它大功率齒輪加載運 轉疲勞試驗裝置，所述的大功率齒輪的功率為1000千瓦-3000千瓦。
背景技術：
風電齒輪箱，是風力發電機組中一個重要部件。由於風力發電機機組安裝在高山、 荒野、海灘等風口處，常年經受酷暑嚴寒和極端溫差的影響，加之所處自然環境交通不便， 一旦出現故障，修復非常困難，故對其齒輪箱可靠性和使用壽命都提出了非常嚴格的要求。 因此，風電齒輪箱在進入總裝之前，必須完成高速齒輪疲勞壽命試驗。
發明內容本實用新型的提供一種大功率齒輪疲勞強度試驗裝置，本裝置是一套封閉功率流 式齒輪疲勞試驗裝置，具有以下優點在系統運轉時功率可以循環利用，驅動電機僅補償系 統消耗的各摩擦損耗等，節省能源，製造和試驗成本較低，特別適合於需要長期運轉的齒輪 疲勞試驗臺。本實用新型的技術方案為大功率齒輪疲勞強度試驗裝置，由驅動電機、試驗齒輪箱、陪試齒輪箱、彈性扭力 軸、扭矩加載器、扭矩傳感器、聯軸器、潤滑系統、溫度傳感器、監控系統組成，陪試齒輪箱和 試驗齒輪箱分別有高速端和低速端，其特徵在於驅動電機通過聯軸器與陪試齒輪箱的高 速軸端相連，陪試齒輪箱的高速軸的另一端與扭矩加載器相連，扭矩加載器與扭矩傳感器 相連，扭矩傳感器通過聯軸器與試驗齒輪箱的高速端相連，試驗齒輪箱的低速端、陪試齒輪 箱的低速端之間通過彈性扭力軸和聯軸器連接在一起；試驗齒輪箱內安裝的試驗齒輪的兩 端軸承處均安裝溫度傳感器；潤滑系統採用稀油集中潤滑系統，在齒輪及每個軸承處均設 置潤滑冷卻油噴嘴；監控系統分別與扭矩傳感器、溫度傳感器、潤滑系統和扭矩加載器相 連；其中，高速端轉速達1500r/min以上，低速端轉速為630r/min。所述的扭矩加載器採用機械靜態加載器，用液壓千斤頂為加載動力源。使得加載 方便、可靠。所述的聯軸器採用撓性聯軸器的結構，並將撓性元件的材料橡皮改成尼龍棒，且 將尼龍棒的兩端外圓加工出大圓弧，近似於腰鼓形。將被試齒輪安裝在試驗齒輪箱的高速端中，使用高速的驅動電機直接帶動，無需 另外設計減速器增加成本；將扭矩加載器也放置在裝置高速端，可以減小裝置的加載扭矩； 將彈性扭力軸放置在低速端，以減小高速運轉時產生的離心力造成較大甩動，影響裝置運 轉的平穩性，也節省了裝置空間。扭矩加載器採用機械靜態加載器，該裝置結構簡單緊湊，安裝調整及維護均很方 便，並設計了加載後防反轉打滑的止動塊。傳統的加載方法是在槓桿的一至兩米處懸掛重 物，來得到裝置需要的扭矩，當遇到大扭矩時，現場操作比較困難。本實驗裝置在加載時，將
3一個法蘭盤裝卡固定，將另一個法蘭盤使用液壓千斤頂進行施力旋轉，然後觀察裝置內的 扭矩傳感器扭矩讀數，到了額定值時將兩個法蘭盤鎖緊，裝置即被施加了所需要的載荷。整 個加載過程非常方便、準確，省時省力。因為加工和裝配必然存在一定的誤差，所以各部件的連接部位需要一定的補償， 以保證裝置高速運轉時的平穩性。本裝置中的聯軸器在設計中經過了反覆的考慮，採用傳 統設計中撓性聯軸器的結構，但將其中使用的撓性元件橡皮改成了強度更高的尼龍棒，並 且將尼龍棒的兩端外圓加工出大圓弧，近似於腰鼓形，如圖3所示。這樣更改的好處在於 第一是在內部加載時撓性元件變形小、強度高，第二是當兩部件有軸向錯位和偏斜時能自 動補償。實踐證明，該聯軸器結構簡單實用，保證了裝置運轉的平穩性。本裝置中主要的檢測元件是扭矩傳感器，通過配套的扭矩顯示儀，可以監測系統 靜態及運轉過程中的轉速、扭矩和功率等參數，是採集試驗數據的主要元件。因為整個裝置長時間處在高速連續運轉狀態，而且內部扭矩達到一萬牛米以上， 各個部件都承受著極端嚴峻的考驗；運轉時產生的摩擦功會產生極大的熱量。如果沒有可 靠的監控系統和潤滑系統，整個試驗裝置將無法運轉下去。本實用新型在試驗齒輪的兩端 軸承處均安裝了溫度傳感器，連接溫度顯示儀，用來密切監控軸承溫度(原理圖中未示)。 潤滑系統採用的是稀油集中潤滑系統，在高速齒輪及每個軸承處均設置噴嘴直接噴油潤滑 及散熱。另外，在裝置高速運轉時，設計有專用的防護擋板，以防出現意外，飛物傷人。實踐證明，該裝置結構布局合理、安全可靠、運轉穩定，檢測參數準確，各部件強度 滿足系統要求，順利完成了 33天的加載連續運轉試驗，通過了中國船級社的質量認證。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的監控系統的連接示意圖。圖3為本實用新型的撓性聯軸器的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細的說明如圖1、圖2所示，本實用新型由驅動電機1、試驗齒輪箱8、陪試齒輪箱3、彈性扭 力軸6、扭矩加載器5、扭矩傳感器7、聯軸器2、潤滑系統、溫度傳感器、監控系統組成，陪試 齒輪箱3和試驗齒輪箱8分別有高速端和低速端，驅動電機1通過聯軸器2與陪試齒輪箱 3的高速軸端相連，陪試齒輪箱3的高速軸的另一端與扭矩加載器5相連，扭矩加載器5與 扭矩傳感器7相連，扭矩傳感器7通過聯軸器2與試驗齒輪箱8的高速端相連，試驗齒輪箱 8的低速端、陪試齒輪箱3的低速端之間通過彈性扭力軸6和聯軸器2連接在一起，試驗齒 輪箱8內安裝的試驗齒輪10的兩端軸承處均安裝溫度傳感器，潤滑系統採用稀油集中潤 滑系統，在有齒輪及每個軸承處均設置潤滑油噴嘴，監控系統分別與扭矩傳感器、溫度傳感 器、潤滑系統和扭矩加載器相連；其中，高速端轉速達1500r/min以上，低速端轉速為630r/ min。所述的扭矩加載器採用機械靜態加載器，用液壓千斤頂為加載動力源；使得加載方便、 可靠。所述的聯軸器採用撓性聯軸器的結構，並將撓性元件橡皮改成尼龍棒，且將尼龍棒的 兩端外圓加工出大圓弧，近似於腰鼓形如圖3所示。
4[0019]實際使用時，將被試齒輪安裝在試驗齒輪箱的高速端中，首先是給裝置內部加載， 將加載的聯軸器的一端法蘭盤卡固在底座上，使之不能轉動，然後將扳手套在另一個法蘭 盤上，扳手的下部放置有一個液壓千斤頂，逐漸升起液壓千斤頂的滑柱，將扳手慢慢頂起， 帶動法蘭盤旋轉，使裝置內部受力，受力的大小以扭矩的形式反映在扭矩傳感器上，當扭矩 傳感器讀數達到額定扭矩時停止加載，用螺釘將兩法蘭盤緊固，然後裝入防反轉的止動塊。 整個裝置即被加上了載荷。此時，取下開始時卡在法蘭盤上的卡塊，手動轉動感覺正常後， 蓋上防護罩，啟動驅動電機，裝置進入連續運轉狀態，疲勞試驗開始。通過監控系統獲取相 應參數。本實用新型是一套試驗裝置，在裝置中裝入風電齒輪箱內的高速齒輪，然後為裝 置加上額定負荷，以每分鐘1500轉的速度，連續運轉33天，使齒輪工作循環次數達到IO7以 上，檢查被試齒輪齒面磨損情況。其主要目的，就是保證風力發電機組的穩定可靠運行。
權利要求大功率齒輪疲勞強度試驗裝置，由驅動電機、試驗齒輪箱、陪試齒輪箱、彈性扭力軸、扭矩加載器、扭矩傳感器、聯軸器、潤滑系統、溫度傳感器、監控系統組成，陪試齒輪箱和試驗齒輪箱分別有高速端和低速端，其特徵在於驅動電機通過聯軸器與陪試齒輪箱的高速軸端相連，陪試齒輪箱的高速軸的另一端與扭矩加載器相連，扭矩加載器與扭矩傳感器相連，扭矩傳感器通過聯軸器與試驗齒輪箱的高速端相連，試驗齒輪箱的低速端、陪試齒輪箱的低速端之間通過彈性扭力軸和聯軸器連接在一起；試驗齒輪箱內安裝的試驗齒輪的兩端軸承處均安裝溫度傳感器；潤滑系統採用稀油集中潤滑系統，在齒輪及每個軸承處均設置潤滑冷卻油噴嘴；監控系統分別與扭矩傳感器、溫度傳感器、潤滑系統和扭矩加載器相連；其中，高速端轉速達1500r/min以上，低速端轉速為630r/min。
2.根據權利要求1所述的大功率齒輪疲勞強度試驗裝置，其特徵在於所述的扭矩加 載器採用機械靜態加載器，用液壓千斤頂為加載動力源。
3.根據權利要求1所述的大功率齒輪疲勞強度試驗裝置，其特徵在於所述的聯軸器 採用撓性聯軸器的結構，並將撓性元件的材料橡皮改成尼龍棒，且將尼龍棒的兩端外圓加 工出大圓弧，近似於腰鼓形。
專利摘要本實用新型涉及大功率齒輪疲勞強度試驗裝置，結構如下驅動電機通過聯軸器與陪試齒輪箱的高速軸端相連，陪試齒輪箱的高速軸的另一端與扭矩加載器相連，扭矩加載器與扭矩傳感器相連，扭矩傳感器通過聯軸器與試驗齒輪箱的高速端相連，試驗齒輪箱的低速端、陪試齒輪箱的低速端之間通過彈性扭力軸和聯軸器連接在一起；試驗齒輪箱內安裝的試驗齒輪的兩端軸承處均安裝溫度傳感器；潤滑系統採用稀油集中潤滑系統，在齒輪及每個軸承處均設置潤滑冷卻油噴嘴；監控系統分別與扭矩傳感器、溫度傳感器、潤滑系統和扭矩加載器相連。本實用新型結構布局合理、安全可靠、運轉穩定，檢測參數準確，各部件強度滿足系統要求，順利實現了多種加載連續運轉試驗，通過了中國船級社的質量認證。
文檔編號G01N3/22GK201757732SQ20102024093
公開日2011年3月9日 申請日期2010年6月23日 優先權日2010年6月23日
發明者周賢泉, 梅富喜, 邱先斌 申請人:國營武漢長虹機械廠