专利名称：大功率齿轮疲劳强度试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于齿轮动力传动装置，涉及风力发电齿轮或其它大功率齿轮加载运 转疲劳试验装置，所述的大功率齿轮的功率为1000千瓦-3000千瓦。
背景技术：
风电齿轮箱，是风力发电机组中一个重要部件。由于风力发电机机组安装在高山、 荒野、海滩等风口处，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不便， 一旦出现故障，修复非常困难，故对其齿轮箱可靠性和使用寿命都提出了非常严格的要求。 因此，风电齿轮箱在进入总装之前，必须完成高速齿轮疲劳寿命试验。
发明内容本实用新型的提供一种大功率齿轮疲劳强度试验装置，本装置是一套封闭功率流 式齿轮疲劳试验装置，具有以下优点在系统运转时功率可以循环利用，驱动电机仅补偿系 统消耗的各摩擦损耗等，节省能源，制造和试验成本较低，特别适合于需要长期运转的齿轮 疲劳试验台。本实用新型的技术方案为大功率齿轮疲劳强度试验装置，由驱动电机、试验齿轮箱、陪试齿轮箱、弹性扭力 轴、扭矩加载器、扭矩传感器、联轴器、润滑系统、温度传感器、监控系统组成，陪试齿轮箱和 试验齿轮箱分别有高速端和低速端，其特征在于驱动电机通过联轴器与陪试齿轮箱的高 速轴端相连，陪试齿轮箱的高速轴的另一端与扭矩加载器相连，扭矩加载器与扭矩传感器 相连，扭矩传感器通过联轴器与试验齿轮箱的高速端相连，试验齿轮箱的低速端、陪试齿轮 箱的低速端之间通过弹性扭力轴和联轴器连接在一起；试验齿轮箱内安装的试验齿轮的两 端轴承处均安装温度传感器；润滑系统采用稀油集中润滑系统，在齿轮及每个轴承处均设 置润滑冷却油喷嘴；监控系统分别与扭矩传感器、温度传感器、润滑系统和扭矩加载器相 连；其中，高速端转速达1500r/min以上，低速端转速为630r/min。所述的扭矩加载器采用机械静态加载器，用液压千斤顶为加载动力源。使得加载 方便、可靠。所述的联轴器采用挠性联轴器的结构，并将挠性元件的材料橡皮改成尼龙棒，且 将尼龙棒的两端外圆加工出大圆弧，近似于腰鼓形。将被试齿轮安装在试验齿轮箱的高速端中，使用高速的驱动电机直接带动，无需 另外设计减速器增加成本；将扭矩加载器也放置在装置高速端，可以减小装置的加载扭矩； 将弹性扭力轴放置在低速端，以减小高速运转时产生的离心力造成较大甩动，影响装置运 转的平稳性，也节省了装置空间。扭矩加载器采用机械静态加载器，该装置结构简单紧凑，安装调整及维护均很方 便，并设计了加载后防反转打滑的止动块。传统的加载方法是在杠杆的一至两米处悬挂重 物，来得到装置需要的扭矩，当遇到大扭矩时，现场操作比较困难。本实验装置在加载时，将
3一个法兰盘装卡固定，将另一个法兰盘使用液压千斤顶进行施力旋转，然后观察装置内的 扭矩传感器扭矩读数，到了额定值时将两个法兰盘锁紧，装置即被施加了所需要的载荷。整 个加载过程非常方便、准确，省时省力。因为加工和装配必然存在一定的误差，所以各部件的连接部位需要一定的补偿， 以保证装置高速运转时的平稳性。本装置中的联轴器在设计中经过了反复的考虑，采用传 统设计中挠性联轴器的结构，但将其中使用的挠性元件橡皮改成了强度更高的尼龙棒，并 且将尼龙棒的两端外圆加工出大圆弧，近似于腰鼓形，如图3所示。这样更改的好处在于 第一是在内部加载时挠性元件变形小、强度高，第二是当两部件有轴向错位和偏斜时能自 动补偿。实践证明，该联轴器结构简单实用，保证了装置运转的平稳性。本装置中主要的检测元件是扭矩传感器，通过配套的扭矩显示仪，可以监测系统 静态及运转过程中的转速、扭矩和功率等参数，是采集试验数据的主要元件。因为整个装置长时间处在高速连续运转状态，而且内部扭矩达到一万牛米以上， 各个部件都承受着极端严峻的考验；运转时产生的摩擦功会产生极大的热量。如果没有可 靠的监控系统和润滑系统，整个试验装置将无法运转下去。本实用新型在试验齿轮的两端 轴承处均安装了温度传感器，连接温度显示仪，用来密切监控轴承温度(原理图中未示)。 润滑系统采用的是稀油集中润滑系统，在高速齿轮及每个轴承处均设置喷嘴直接喷油润滑 及散热。另外，在装置高速运转时，设计有专用的防护挡板，以防出现意外，飞物伤人。实践证明，该装置结构布局合理、安全可靠、运转稳定，检测参数准确，各部件强度 满足系统要求，顺利完成了 33天的加载连续运转试验，通过了中国船级社的质量认证。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的监控系统的连接示意图。图3为本实用新型的挠性联轴器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细的说明如图1、图2所示，本实用新型由驱动电机1、试验齿轮箱8、陪试齿轮箱3、弹性扭 力轴6、扭矩加载器5、扭矩传感器7、联轴器2、润滑系统、温度传感器、监控系统组成，陪试 齿轮箱3和试验齿轮箱8分别有高速端和低速端，驱动电机1通过联轴器2与陪试齿轮箱 3的高速轴端相连，陪试齿轮箱3的高速轴的另一端与扭矩加载器5相连，扭矩加载器5与 扭矩传感器7相连，扭矩传感器7通过联轴器2与试验齿轮箱8的高速端相连，试验齿轮箱 8的低速端、陪试齿轮箱3的低速端之间通过弹性扭力轴6和联轴器2连接在一起，试验齿 轮箱8内安装的试验齿轮10的两端轴承处均安装温度传感器，润滑系统采用稀油集中润 滑系统，在有齿轮及每个轴承处均设置润滑油喷嘴，监控系统分别与扭矩传感器、温度传感 器、润滑系统和扭矩加载器相连；其中，高速端转速达1500r/min以上，低速端转速为630r/ min。所述的扭矩加载器采用机械静态加载器，用液压千斤顶为加载动力源；使得加载方便、 可靠。所述的联轴器采用挠性联轴器的结构，并将挠性元件橡皮改成尼龙棒，且将尼龙棒的 两端外圆加工出大圆弧，近似于腰鼓形如图3所示。
4[0019]实际使用时，将被试齿轮安装在试验齿轮箱的高速端中，首先是给装置内部加载， 将加载的联轴器的一端法兰盘卡固在底座上，使之不能转动，然后将扳手套在另一个法兰 盘上，扳手的下部放置有一个液压千斤顶，逐渐升起液压千斤顶的滑柱，将扳手慢慢顶起， 带动法兰盘旋转，使装置内部受力，受力的大小以扭矩的形式反映在扭矩传感器上，当扭矩 传感器读数达到额定扭矩时停止加载，用螺钉将两法兰盘紧固，然后装入防反转的止动块。 整个装置即被加上了载荷。此时，取下开始时卡在法兰盘上的卡块，手动转动感觉正常后， 盖上防护罩，启动驱动电机，装置进入连续运转状态，疲劳试验开始。通过监控系统获取相 应参数。本实用新型是一套试验装置，在装置中装入风电齿轮箱内的高速齿轮，然后为装 置加上额定负荷，以每分钟1500转的速度，连续运转33天，使齿轮工作循环次数达到IO7以 上，检查被试齿轮齿面磨损情况。其主要目的，就是保证风力发电机组的稳定可靠运行。
权利要求大功率齿轮疲劳强度试验装置，由驱动电机、试验齿轮箱、陪试齿轮箱、弹性扭力轴、扭矩加载器、扭矩传感器、联轴器、润滑系统、温度传感器、监控系统组成，陪试齿轮箱和试验齿轮箱分别有高速端和低速端，其特征在于驱动电机通过联轴器与陪试齿轮箱的高速轴端相连，陪试齿轮箱的高速轴的另一端与扭矩加载器相连，扭矩加载器与扭矩传感器相连，扭矩传感器通过联轴器与试验齿轮箱的高速端相连，试验齿轮箱的低速端、陪试齿轮箱的低速端之间通过弹性扭力轴和联轴器连接在一起；试验齿轮箱内安装的试验齿轮的两端轴承处均安装温度传感器；润滑系统采用稀油集中润滑系统，在齿轮及每个轴承处均设置润滑冷却油喷嘴；监控系统分别与扭矩传感器、温度传感器、润滑系统和扭矩加载器相连；其中，高速端转速达1500r/min以上，低速端转速为630r/min。
2.根据权利要求1所述的大功率齿轮疲劳强度试验装置，其特征在于所述的扭矩加 载器采用机械静态加载器，用液压千斤顶为加载动力源。
3.根据权利要求1所述的大功率齿轮疲劳强度试验装置，其特征在于所述的联轴器 采用挠性联轴器的结构，并将挠性元件的材料橡皮改成尼龙棒，且将尼龙棒的两端外圆加 工出大圆弧，近似于腰鼓形。
专利摘要本实用新型涉及大功率齿轮疲劳强度试验装置，结构如下驱动电机通过联轴器与陪试齿轮箱的高速轴端相连，陪试齿轮箱的高速轴的另一端与扭矩加载器相连，扭矩加载器与扭矩传感器相连，扭矩传感器通过联轴器与试验齿轮箱的高速端相连，试验齿轮箱的低速端、陪试齿轮箱的低速端之间通过弹性扭力轴和联轴器连接在一起；试验齿轮箱内安装的试验齿轮的两端轴承处均安装温度传感器；润滑系统采用稀油集中润滑系统，在齿轮及每个轴承处均设置润滑冷却油喷嘴；监控系统分别与扭矩传感器、温度传感器、润滑系统和扭矩加载器相连。本实用新型结构布局合理、安全可靠、运转稳定，检测参数准确，各部件强度满足系统要求，顺利实现了多种加载连续运转试验，通过了中国船级社的质量认证。
文档编号G01N3/22GK201757732SQ20102024093
公开日2011年3月9日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者周贤泉, 梅富喜, 邱先斌 申请人:国营武汉长虹机械厂