风电齿轮箱加载试验装置及其试验方法与流程

本发明涉及一种齿轮箱加载试验验证的工装设备，尤其涉及一种风电齿轮箱的加载试验装置及其试验方法。

背景技术：

风电齿轮箱出厂前都需要经过加载试验验证，通常情况下都是两台齿轮箱背靠背安装来实现相互加载，背靠背安装时两台齿轮箱的低速轴相互连接。现有的一种技术方案中低速轴处完全没有支撑，其缺点是齿轮箱在低速级的支撑刚度较风电机组上的支撑刚度削弱，可能会导致风电齿轮箱加载试验传动链振动过大或出现异常共振情况，影响到风电齿轮箱加载试验结果。现有的另一种技术方案中低速轴处安装有轴承装置，但其支撑位置通常与风电机组上主轴轴承支撑位置不一致，另外,该方案必须选用与风电机组主轴轴承尺寸相当的较大轴承，成本较高，安装拆卸也比较困难。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种能够模拟风电机组主轴轴承支撑刚度、安装拆卸方便的风电齿轮箱加载试验装置。

本发明的第二目的在于提供一种能够模拟风电机组主轴轴承支撑刚度、操作方便的风电齿轮箱加载试验方法。

实现本发明第一目的的技术方案是： 一种风电齿轮箱加载试验装置，包括驱动电机、第一万向联轴节、陪试齿轮箱、第一低速连接轴、第二低速连接轴、主试齿轮箱、第二万向联轴节和加载电机,所述驱动电机通过第一万向联轴节与陪试齿轮箱的高速端连接，陪试齿轮箱的低速端与第一低速连接轴连接，所述第二低速连接轴与主试齿轮箱的低速端连接，主试齿轮箱的高速端通过第二万向联轴节与加载电机连接，所述第一低速连接轴和第二低速连接轴的自由端分别具有第一大法兰和第二大法兰，第一大法兰和第二大法兰传动连接，所述第一大法兰和第二大法兰的左右两侧下方均设有支撑滚筒组件，支撑滚筒组件与第一大法兰和第二大法兰的外圆表面相抵。

所述支撑滚筒组件包括滚动轴、尼龙滚筒、轴承座、轴承、底座、主加载螺栓、轴承座紧固螺栓和轴承座辅助定位螺栓，所述轴承座有两个，且通过轴承座紧固螺栓安装在底座上，轴承座中装有轴承，所述滚动轴的两端分别转动支撑在轴承中，所述尼龙滚筒套装在滚动轴上，所述主加载螺栓径向拧在底座上，且能与轴承座相抵，所述轴承座辅助定位螺栓轴向拧在底座上，且能与轴承座相抵。

所述支撑滚筒组件的尼龙滚筒与第一大法兰和第二大法兰的外圆表面相抵。

所述支撑滚筒组件还包括挡板、轴承盖板、骨架油封和轴用弹性挡圈，所述挡板固定在滚动轴上且与尼龙滚筒相抵，轴承盖板固定在轴承座上且与轴承两端相抵，所述骨架油封安装在轴承盖板与滚动轴之间，所述轴用弹性挡圈在滚动轴上且与轴承两端相抵。

所述第一大法兰和第二大法兰通过销传动连接。

所述陪试齿轮箱的低速端通过第一锁紧盘与第一低速连接轴连接，所述主试齿轮箱的低速端通过第二锁紧盘与第二低速连接轴连接。

实现本发明第二目的的技术方案是：一种采用上述装置的风电齿轮箱加载试验方法，包括以下步骤：首先将两个支撑滚筒组件分别放置在第一低速连接轴的第一大法兰、第二低速连接轴的第二大法兰的左右两侧下方，并将两个支撑滚筒组件的底座紧固在试验平台上，然后通过主加载螺栓推动轴承座在底座上移动，从而推动尼龙滚筒与第一大法兰和第二大法兰的外圆表面相抵，对第一大法兰和第二大法兰进行预加载，再通过轴承座紧固螺栓和轴承座辅助定位螺栓将轴承座固定在底座上。

技术效果：本发明通过支撑滚筒组件对第一大法兰和第二大法兰进行预加载，试验过程中第一大法兰和第二大法兰的外圆与支撑滚筒组件之间纯滚运动，能够模拟风电机组主轴轴承在竖直方向上的支撑刚度，使风电齿轮箱加载试验中的支撑方式与真实情况比较一致，避免在缺少主轴轴承支撑方式下加载试验传动链振动过大或异常共振的情况，得到的加载试验数据可靠，且安装拆卸方便，连接安全可靠，能满足各种加载试验工况需求。

附图说明

以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1 是本发明的风电齿轮箱加载试验装置的结构示意图；

图2是图1中的低速连接轴端的三维视图；

图3 是图1中的支撑滚筒组件的结构示意图；

图4 是图3的俯视图；

图5 是图3的三维视图；

图6是低速连接轴的受力原理图。

具体实施方式

如图1、2、3、4、5所示，本发明的一种风电齿轮箱加载试验装置，包括驱动电机1、第一万向联轴节2、陪试齿轮箱3、第一低速连接轴5、第二低速连接轴7、主试齿轮箱9、第二万向联轴节10和加载电机11,所述驱动电机1通过第一万向联轴节2与陪试齿轮箱3的高速端连接，陪试齿轮箱3的低速端与第一低速连接轴5连接，所述第二低速连接轴7与主试齿轮箱9的低速端连接，主试齿轮箱9的高速端通过第二万向联轴节10与加载电机11连接，所述第一低速连接轴5和第二低速连接轴7的自由端分别具有第一大法兰5-1和第二大法兰7-1，第一大法兰5-1和第二大法兰7-1传动连接，所述第一大法兰5-1和第二大法兰7-1的左右两侧下方均设有支撑滚筒组件6，支撑滚筒组件6与第一大法兰5-1和第二大法兰7-1的外圆表面相抵。

如图3、4、5所示，所述支撑滚筒组件6包括滚动轴6-1、尼龙滚筒6-2、轴承座6-4、轴承6-6、底座6-9、主加载螺栓6-10、轴承座紧固螺栓6-11和轴承座辅助定位螺栓6-12，所述轴承座6-4有两个，且通过轴承座紧固螺栓6-11安装在底座6-9上，轴承座6-4中装有轴承6-6，所述滚动轴6-1的两端分别转动支撑在轴承6-6中，所述尼龙滚筒6-2套装在滚动轴6-1上，所述主加载螺栓6-10径向拧在底座6-9上，且能与轴承座6-4相抵，所述轴承座辅助定位螺栓6-12轴向拧在底座6-9上，且能与轴承座6-4相抵。

如图2、3所示，所述支撑滚筒组件6的尼龙滚筒6-2与第一大法兰5-1和第二大法兰7-1的外圆表面相抵。

如图3所示，所述支撑滚筒组件6还包括挡板6-3、轴承盖板6-5、骨架油封6-7和轴用弹性挡圈6-8，所述挡板6-3固定在滚动轴6-1上且与尼龙滚筒6-2相抵，轴承盖板6-5固定在轴承座6-4上且与轴承6-6两端相抵，所述骨架油封6-7安装在轴承盖板6-5与滚动轴6-1之间，所述轴用弹性挡圈6-8在滚动轴6-1上且与轴承6-6两端相抵。

如图2所示，所述第一大法兰5-1和第二大法兰7-1通过销12传动连接。

如图1所示，所述陪试齿轮箱3的低速端通过第一锁紧盘4与第一低速连接轴5连接，所述主试齿轮箱9的低速端通过第二锁紧盘8与第二低速连接轴7连接。

如图1、2、3、4、5所示，本发明的一种风电齿轮箱加载试验方法，包括以下步骤：首先将两个支撑滚筒组件6分别放置在第一低速连接轴5的第一大法兰5-1、第二低速连接轴7的第二大法兰7-1的左右两侧下方，并将两个支撑滚筒组件6的底座6-9紧固在试验平台上，然后通过主加载螺栓6-10推动轴承座6-4在底座6-9上移动，从而推动尼龙滚筒6-2与第一大法兰5-1和第二大法兰7-1的外圆表面相抵，对第一大法兰5-1和第二大法兰7-1进行预加载，再通过轴承座紧固螺栓6-11和轴承座辅助定位螺栓6-12将轴承座6-4固定在底座6-9上。

如图6所示，第一大法兰5-1和第二大法兰7-1的外圆半径为R，支撑滚筒组件6上的尼龙滚筒6-2（见图2）的外圆半径为r，第一大法兰5-1和第二大法兰7-1与尼龙滚筒6-2的中心高为H，F1和F2分别为两侧滚筒组件6上主加载螺栓6-10上施加的预紧力，且F1=F2=F，则第一大法兰5-1和第二大法兰7-1的外圆竖直方向支撑的力为：F3=F1*tanа+F2*tanа=2F*tanа，其中а满足公式sinа=H/(R+r)。