另两个载荷加载器5分布在下侧载荷加载器5的两侧且与安装架1的底板11相连， 用于提供相同大小的同向液压力，在模拟风况时可提供Z方向上的力，在非加载工况下，也 可对加载回转轴2进行支撑。因此，载荷加载器5的布置，可以为风力发电机组提供五个自 由度载荷，实现风力发电机组的全方位测试，在其它实施例中，也可以根据需要对载荷加载 器5的数量及布置方式进行调整。
[0028] 本实施例中，上侧的载荷加载器5和下侧的载荷加载器5与竖板12的夹角不相 等；左侧的载荷加载器5与右侧的载荷加载器5与竖板12的夹角不相等，因此可以通过各 载荷加载器5的不同方向的液压力实现各自由度的力与力矩。因此在模拟某给定的五自由 度载荷时，可以反推出各载荷加载器5所需加载的液压力，其中正值为推力，负值为拉力。
[0029] 在实际进行风机风况试验时，根据载荷的理论计算，可以计算得到某一时刻风机 在某一特定工况下的受载情况，而风机传动链受载的载荷也往往以轮毂中心载荷的形式 给出，从而可以得到风机静止轮毂中心的理论载荷，理论载荷共包括六自由度载荷，分别为 Fx、Fy、Fz、My、Mz、Mx，其中Mx为用于发电的扭转载荷，由旋转组件3 (拖动侧试验机）提 供，将加载回转轴2固定于被测风机输入法兰端，利用高强度紧固件进行刚性连接，此时则 可通过液压油缸51压力的控制实现载荷的模拟。
[0030] 若载荷加载器5的0点与被测风机理论的轮毂中心重合，则可以直接将理论的轮 毂中心载荷作为目标载荷进行加载；若加载器〇点与理论轮毂中心不一致，则可通过经典 的理论力学公式进行等效。
[0031] 确定好目标五自由度载荷后，通过控制各液压油缸51的实际加压压力实现载荷 等效。
[0032] 在进行模拟加载过程中，五自由度载荷的实现方式如下：
[0034] 其中Fx、Fy、Fz、M y、Mz为模拟风电机组静止轮毂中心载荷。F 6~F i。参数分别为各 载荷加载器5对轴承组件4所施加的液压压力，r6~r i。为加载半径，角度分别为各加载器 5与轴承组件4剖面的夹角。其中F6为图2所示左侧载荷加载器5提供的液压力，r 6为其 加载半径，α为其加载角；F7为图2所示上侧载荷加载器5提供的液压力，r 7为其加载半 径，γ为其加载角；FS为图2所示右侧载荷加载器5提供的液压力，r 8为其加载半径，β为 其加载角；F9为图2所示下部左右两个载荷加载器5分别提供的平行截面的液压力；F i。为 图2所示下部中间一个载荷加载器5提供的液压压力，Γι。为其加载半径，δ为其加载角；G 为轴承组件4的重力。
[0035] 在做结构设计时，使各载荷加载器5受力点在同一个圆周上，其作用力臂即可简 化为r6= r 7= r s= r 1Q= r。在各双向液压油缸51压力为正值时，表现为推力，为负值时 表现为拉力。表现推力时，由于油缸无杆腔加压，液压力Pl =F/S1 ;表现为拉力时，油缸有 杆腔加压，液压力P2 = FAS1+S2)。由于风机载荷主要由风引起，因此其载荷较少出现量值 上的突变，从而可以通过液压控制实现载荷变化的模拟。根据数据转化所得到的加载作用 力，通过统一的加载控制器，同时控制各液压加载器与拖动侧电动机的输出，即可完整的实 现风机所受设计载荷的风况模拟。
[0036] 以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例， 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护 范围。
【主权项】
1. 一种风力发电机组风况载荷模拟器，其特征在于，包括安装架（I)、加载回转轴（2) 和旋转组件（3)，所述加载回转轴（2)安装在所述安装架（1)上，所述加载回转轴（2)的一 端与风力发电机组的输入轴相连，另一端与旋转组件（3)相连，所述加载回转轴（2)上套设 有轴承组件（4)，所述安装架（1)上安装有多个用于向轴承组件（4)的外圆周上施加压力的 载荷加载器（5)。2. 根据权利要求1所述的风力发电机组风况载荷模拟器，其特征在于，所述轴承组件 (4)包括两个面对面安装的圆锥滚子轴承（41)。3. 根据权利要求2所述的风力发电机组风况载荷模拟器，其特征在于，所述轴承组件 (4) 固定安装在一轴承座（42)内，所述载荷加载器（5)包括伸缩杆（52)和液压油缸（51)， 所述液压油缸（51)转动设置在安装架（1)上，所述伸缩杆（52)的活动端转动设置在所述 轴承座（42)上。4. 根据权利要求3所述的风力发电机组风况载荷模拟器，其特征在于，所述安装架（1) 包括水平设置的底板（11)以及垂直设置的竖板（12)，所述底板（11)与竖板（12)相连，所 述竖板（12)上开设有供加载回转轴（2)穿过的安装孔，所述加载回转轴（2)安装在所述安 装孔内。5. 根据权利要求4所述的风力发电机组风况载荷模拟器，其特征在于，所述载荷加载 器（5)共六个，其中四个载荷加载器（5)均匀分布在轴承组件（4)的上侧、下侧、左侧和右 侧，且与所述安装架（1)的竖板（12)相连，另两个载荷加载器（5)分布在下侧载荷加载器 (5) 的两侧且与安装架⑴的底板（11)相连。6. 根据权利要求5所述的风力发电机组风况载荷模拟器，其特征在于，上侧的载荷加 载器（5)和下侧的载荷加载器（5)与竖板（12)的夹角不相等；左侧的载荷加载器（5)与右 侧的载荷加载器（5)与竖板（12)的夹角不相等。7. 根据权利要求3所述的风力发电机组风况载荷模拟器，其特征在于，两个圆锥滚子 轴承（41)的作用点均位于加载回转轴⑵的轴线上的O点。8. 根据权利要求7所述的风力发电机组风况载荷模拟器，其特征在于，所述伸缩杆 (52)与所述轴承座（42)的转动点均位于O点所在的垂直于加载回转轴（2)轴线的平面A 内。
【专利摘要】本发明公开了一种风力发电机组风况载荷模拟器，包括安装架、加载回转轴和旋转组件，所述加载回转轴安装在所述安装架上，所述加载回转轴的一端与风力发电机组的输入轴相连，另一端与旋转组件相连，所述加载回转轴上套设有轴承组件，所述安装架上安装有多个用于向轴承组件的外圆周上施加压力的载荷加载器。本发明的风力发电机组风况载荷模拟器具有结构简单、可提供各个自由度载荷以及测试精准可靠等优点。
【IPC分类】G09B23/18
【公开号】CN105185206
【申请号】CN201510622578
【发明人】梁宪峰, 熊维军, 申亮, 欧惠宇, 韩德海, 胡鹏, 陈亚楠, 何辉, 王洪波
【申请人】南车株洲电力机车研究所有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月25日