一种风电主齿轮箱无应力安装方法与流程

本发明涉及风电齿轮箱制造技术，特别是一种风电主齿轮箱无应力安装方法。

背景技术：

风力发电设备制造安装技术和能力的不断提升，推动了整个风电行业的快速发展。随着行业发展，整机安装对零部件的安装调平要求也随之提升。如图1所示，风机主齿轮箱主要通过用于支撑主轴并固定在机架上的前轴承座1、后轴承座2的两个主轴承座安装固定，位于后轴承座后方的箱体上扭力臂4通过固定在机架上的弹性支撑组件3与机架连接。风机主齿轮箱安装的传统安装方法是在主轴前后轴承座2固定后，将弹性支撑组件3套在扭力臂4上，再通过塞尺测量弹性支撑组件与机架结合面间的间隙，并在间隙处设置相应厚度垫片，最后，通过安装螺栓将弹性支撑组件3与机架固定，以形成齿轮箱的最终安装高度。由于垫片厚度影响安装后的扭力臂是否存在安装应力，该应力在风机运行过程中将导致风机运行寿命降低。因此，理论上该安装应力为零是风电齿轮箱安装调平的最理想目标，优化传统的安装调平方法，消除扭力臂安装应力显得十分必要。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有风电齿轮箱安装调平过程中存在安装变形的隐患，提供一种风电主齿轮箱无应力安装方法，该方法通过至少两次的应力测试，并根据测试结果选择以零安装应力对应厚度的垫片进行安装和测试验证，达到风电主齿轮箱无应力安装目的。其过程简单明了，安装后齿轮箱扭力臂无安装应力集中隐患，可有效确保使用寿命。

为实现前述目的，本发明采用如下技术方案。

一种风电主齿轮箱无应力安装方法，该方法包括在扭力臂与箱体连接部的过渡圆弧处粘贴应变片；通过对应变片进行应力标定、齿轮箱试安装和应力测试，获得安装应力与垫片厚度关系；并按安装应力与垫片厚度关系选择零安装应力对应厚度的垫片进行安装和测试验证的步骤。

采用前述技术方案的本发明，通过在扭力臂与箱体连接部的过渡圆弧处粘贴应变片；对应变片进行应力标定，以获得扭力臂变形量与应力关系；再通过采用两次不同厚度垫片进行齿轮箱的试安装和应力测试，获得安装应力与垫片厚度的关系，进而得到零安装应力的垫片厚度，再选择零安装应力对应厚度的垫片进行安装和测试验证，从而实现风电主齿轮箱无应力安装目的。其过程简单明了，安装后齿轮箱扭力臂无安装应力集中隐患，可有效确保使用寿命。

优选的，安装应力与垫片厚度关系的获得包括以下步骤：

s1，初始应变量采集：在扭力臂与箱体连接处的过渡圆弧处粘贴应变片后，将应变片与应变采集设备连接，并在采集设备调试完成后，采集应变片的初始应变量；

s2，初次试安装应变量采集：检测悬挂在扭力臂上的弹性支撑组件底面与机架承载面间的间隙，根据测量结果，选择厚度不大于间隙值的垫片进行初次试安装固定，并利用应变采集设备采集初次安装应变量；

s3、应力标定：拆除弹性支撑组件的弹性垫使扭力臂呈自由悬伸状态，在扭力臂上端面与弹性支撑组件的框架相向面之间设置油缸，并利用油缸加载使扭力臂产生变形，再通过检测应变片获得单位变形量与油缸压力的对应关系曲线，以此关系曲线作为应变片单位应变量的应力标定曲线；

s4，初次试安装应力获得：依据应力标定结果获得初次安装应力；

s5，再次试安装应力获得：初次调整垫片厚度和初次安装应力值，基于应力标定曲线调整垫片厚度，并按调整后的垫片进行安装固定后，再根据再次试安装的应变量采集结果，计算再次试安装应力；

s6，垫片厚度与应力关系确定：构建垫片厚度与安装应力关联的平面坐标系，在该坐标系中将初次试安装应力值和再次试安装应力的两个点拟合在一条直线上，以获得安装应力与垫片厚度关系。

通过以上步骤可准确地获得安装应力与垫片厚度关系，且获得过程可操作性强，方便实际应用。

优选的，通过安装应力为零的对应垫片进行最终安装固定，之后，再进行安装应力测试，根据测试结果判断安装是否合格，合格，则结束；不合格，则再次调整垫片厚度后，继续进行安装和测试，直至安装合格为止。以可靠地实现无应力安装目的。

优选的，所述应变片采用在一个基底材料上设有两组应变片的组合应变片；其中，一组作为工作片，一组作为补偿片，且左右两侧的扭力臂上分别贴一所述组合应变片，通过组接桥路，进行全桥测试。一个应变片做为工作片，一个应变片做为补偿片，能很好抗干扰和提高测试灵敏度。

本发明的有益效果是，能够达到风电主齿轮箱无应力安装目的，且过程简单明了，安装后齿轮箱扭力臂无安装应力集中隐患，可有效确保使用寿命。

附图说明

图1是应用本发明方法的风机主齿轮箱结构示意轴测图。

图2是应变片粘贴位置示意图。

图3是应用本发明方法的风机主齿轮箱中扭力臂与弹性支撑组件的连接关系示意图。

图4是应用本发明方法的风机主齿轮箱中扭力臂部分的安装结构示意图。

图5是本发明中应力标定时油缸、扭力臂和弹性支撑组件的位置关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

参见图1，一种风电主齿轮箱无应力安装方法，该方法包括在扭力臂4与箱体连接部的过渡圆弧处粘贴应变片5；通过对应变片5进行应力标定、齿轮箱试安装和应力测试，获得安装应力与垫片厚度关系；并按安装应力与垫片厚度关系选择零安装应力对应厚度的垫片进行安装和测试验证的步骤。

该方法具体包括以下步骤：

第一步，作业准备：在扭力臂4与箱体连接部的过渡圆弧处粘贴应变片5，应变片的型号为bf350-3bb，该应变片在一个基底材料上具有两组应变片，一组作为工作片，一组作为补偿片；如图2所示，左侧和右侧的扭力臂4上分别贴一型号为bf350-3bb的应变片，并通过组接桥路，作为一个全桥测试；

第二步，初始应变量采集：将应变片5与应变采集设备连接，并在采集设备调试完成后，采集应变片5的初始应变量；

第三步，初次试安装应变量采集：检测悬挂在扭力臂4上的弹性支撑组件3底面与机架承载面间的间隙，根据测量结果，选择厚度不大于间隙值的垫片6进行初次试安装固定，并利用应变采集设备采集初次安装状态下的应变片5的应变量；

第四步、应力标定：拆除弹性支撑组件3的弹性垫使扭力臂呈自由悬伸状态，在扭力臂4上端面与弹性支撑组件3的框架相向面之间设置油缸7，并利用油缸7加载使扭力臂4产生变形，再通过检测应变片5的应变量，获得应变片5的单位变形量与油缸7压力的对应关系曲线，并以此关系曲线作为应变片5的单位应变量的应力标定曲线；

第五步，初次试安装应力获得：依据应力标定结果获得初次安装应力；

第六步，再次试安装应力获得：基于初次调整垫片6厚度和初次安装应力值关系，以及应力标定曲线调整垫片6厚度，并按调整后的垫片6进行安装固定后，再根据再次试安装的应变量采集结果，计算再次试安装应力；

第七步，垫片厚度与应力关系确定：构建垫片6厚度与安装应力关联的平面坐标系，在该坐标系中将初次试安装应力值和再次试安装应力的两个点拟合在一条直线上，以获得安装应力与垫片厚度关系；

第八步、安装固定与安装应力测试：按安装应力与垫片厚度关系，选择零安装应力对应厚度的垫片进行安装和测试验证；包括通过安装应力为零的对应垫片进行最终安装固定，之后，再进行安装应力测试，根据测试结果判断安装是否合格，合格，则结束；不合格，则再次调整垫片厚度后，继续进行安装和测试，直至安装合格为止。

其中，在初次试安装应变量采集的步骤中，参见图3、图4，初次试安装包括先将不含上横梁32的框架呈矩形三边框结构的部分按开口朝上的方向，在穿设有框架固定螺栓33和框架组合螺栓34的条件下，设在机架设定位置，然后吊装风电主齿轮箱就位，使扭力臂4悬伸在框架内部，测量扭力臂4上下端面分别与框架相向面之间的距离，根据测量结果并按设定值的预加压缩量，在对应空间内设置扭力臂4上方和下方的弹性垫31，之后，通过在三边框上设置上横梁32、框架组合螺栓34和相应螺母使弹性支撑组件3形成整体结构，并呈可上下浮动地悬挂在扭力臂4上；之后，按照初次试安装选择的垫片6，通过框架固定螺栓33和相应螺母将弹性支撑组件3固定连接在机架上。

在应力标定步骤中，参见图3、图5，拆除弹性支撑组件3的弹性垫31使扭力臂4呈自由悬伸状态，通过松开框架固定螺栓33和框架组合螺栓34上的相应螺母，以便框架的上横梁32具有设定的上下活动量，然后，再拆掉扭力臂4上方和下方的弹性垫31，使扭力臂4呈自由悬伸状态。

本方法中，扭力臂4与框架相向面之间的间隙可通过油标卡尺测量；弹性支撑组件3与机架之间的间隙可采用塞尺检测。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。