一种风机变桨控制试验台的制作方法

本实用新型涉及一种风机变桨控制试验台，属于风力发电技术领域。

背景技术：

风机变桨控制试验台，是风力发电风机变桨控制系统的检测试验设备，用于模拟风力发电风机变桨的实际运行控制，测试、验证变桨控制系统的运行性能，为变桨控制系统的开发设计、升级改进提供最直接、最可靠的测试依据。

随着绿色新能源发展的迫切需要，对确保风机运行的高效性与可靠性提出了越来越高的要求，因此改进、优化试验测试平台，最大限度体现风机运行机构的一致性，直观显现控制过程的状态变化，一直是检测试验设备设计努力的方向。其次，由于试验设备受其应用的限制，通常都是单件小批生产，因此，结构简单、优良的通用加工工艺性、低成本也是不断改进的需要。第三，小型化。风力发电设备一个突出的特点就是大型，作为检测试验设备通常是放在实验室环境的，因此小型化亦是需迫切解决的问题之一。

目前行业的变桨控制试验台，采用的设计方案主要有：1.直接用风机构件搭建或直接用风机产品；2.用与风机外齿回转支承齿数相同或相近的内齿回转支承；3.采用转换机构，转化变桨的旋转运动为直线运动，同时减小体积与重量。

上述方案存在以下问题：1、传动机构的一致性差；2、缺少负载测试功能；3、结构复杂，成本高；4、方案1和2无法实现小型化，方案3可实现小型化，但是控制过程显现不直观。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种风机变桨控制试验台，解决了背景技术中披露的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种风机变桨控制试验台，包括机架，机架的两端设置有脚支架，

机架上设置有外齿型回转支承、增速箱、减速箱、编码组件、第一限位开关和第二限位开关；

减速箱的输入端连接有变桨电机，减速箱的输出端连接有变桨驱动齿轴，增速箱的输出端连接有发电机，增速箱的输入端连接有发电驱动齿轴，发电驱动齿轴、变桨驱动齿轴以及编码组件的反馈齿轴均与外齿型回转支承的动环啮合；

外齿型回转支承的动环上设置有限位块、指针和叶向模型，限位块与第一限位开关和第二限位开关配合，外齿型回转支承的静环上设置有与指针配合的角标尺。

脚支架包括梯形板体，梯形板体的中心处设置有竖向的插槽，用以插入机架端部，插槽内开有装配孔，通过与装配孔配合的紧固件固定机架端部，梯形板体底端内侧设置有支脚，支脚通过支撑筋连接板体。

梯形板体上设置有筋板和通孔。

机架包括胸靶型板面，胸靶型板面上设置有外齿型回转支承装配位、增速箱装配位、减速箱装配位、编码组件装配位、第一限位开关装配位和第二限位开关装配位；外齿型回转支承装配位位于胸靶型板面的凸出部，减速箱装配位、增速箱装配位、第一限位开关装配位和第二限位开关装配位分别位于外齿型回转支承装配位的左下角、右下角、左上角和右上角，编码组件装配位位于胸靶型板面的肩部台阶面。

胸靶型板面上设置有筋板和通孔。

脚支架和机架均为单体铸件。

编码组件包括联轴器，联轴器的两端分别连接编码器和反馈齿轴。

限位块包括装配台阶面和设置在装配台阶面一侧的同心弧凸缘，装配台阶面安装在外齿型回转支承的动环上。

指针为钩形指针，角标尺为弧形角标尺。

叶向模型包括叶向板面，叶向板面两端底部均设置有弯折部，两弯折部分别向两侧弯折，弯折部安装在外齿型回转支承的动环上，叶向板面的底部设置有避让缺口。

本实用新型所达到的有益效果：本实用新型传动机构的一致性好，具有负载测试功能，结构简单，成本低，实现了小型化，控制过程直观；具体效果如下：

1、传动机构的一致性好：本实用新型的机架、外齿型回转支承实现了试验台传动机构与风机传动机构的高度一致，所有构件与电器控制元件都直接置于机架上，这有别于目前行业的其他试验台，传动机构的一致性好；

2、结构简单，成本低：相对其他方案试验台不仅零、部件总数少，而且非标件少；

3、小型化：本实用新型采用外齿型回转支承，尺寸大幅度小于内齿型，采用简单的结构、单体的平板型脚支架，相较于目前方案使用的支架更加稳固，同时也缩小了尺寸；

4、具有负载测试功能：增加了增速箱与发电机配置，可实现对控制系统的空载、负载检测试验；

5、控制过程直观：指针、角标尺、叶向模型的配置，将变桨控制过程的参数变化与结果直观地展现出来。

附图说明

图1为本实用新型的前视轴测图；

图2为本实用新型的后视轴测图；

图3为脚支架的前视轴测图；

图4为脚支架的后视轴测图；

图5为机架的前视轴测图；

图6为机架的后视轴测图；

图7为编码组件的装配结构图；

图8为限位块的轴测图；

图9为变桨驱动齿轴的前轴测图；

图10为变桨驱动齿轴的后轴测图；

图11为发电驱动齿轴的前轴测图；

图12为发电驱动齿轴的后轴测图；

图13为角标尺的轴测图；

图14为指针的轴测图；

图15为叶向模型的轴测图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1和2所示，一种风机变桨控制试验台，包括机架2，机架2的两端设置有脚支架1，机架2上安装有外齿型回转支承3、增速箱16、减速箱10、编码组件4、第一限位开关6和第二限位开关5。

减速箱10的输入端连接有变桨电机9，减速箱10的输出端连接有变桨驱动齿轴11，增速箱16的输出端连接有发电机7，增速箱16的输入端连接有发电驱动齿轴12，发电驱动齿轴12、变桨驱动齿轴11以及编码组件4的反馈齿轴401均与外齿型回转支承3的动环啮合。外齿型回转支承3的动环上设置有限位块8、指针13和叶向模型15，限位块8与第一限位开关6和第二限位开关5配合，外齿型回转支承3的静环上设置有与指针13配合的角标尺14。

如图3和4所示，脚支架1包括梯形板体101，梯形板体101为单体铸件，梯形板体101上小、下大，左右对称，梯形板体101的内侧中心处开有竖向的插槽102，用以插入机架2端部，插槽102内开有装配孔，通过与装配孔配合的紧固件（如螺栓等）固定机架2端部，梯形板体101底端内侧固定有支脚103，支脚103通过支撑筋104连接板体，梯形板体101上设置有筋板18、开有通孔17，提高梯形板体101结构强度、改善受力、优化工艺、减轻自重。

如图5和6所示，机架2包括胸靶型板面201，为单体铸件，为试验台枢纽构件，胸靶型板面201的两端与脚支架1的插槽102匹配，并且端面上也开有装配孔，用以拧入紧固件实现胸靶型板面201与插槽102固定，胸靶型板面201上设置有外齿型回转支承装配位202、增速箱装配位205、减速箱装配位206、编码组件装配位207、第一限位开关装配位204和第二限位开关装配位203。外齿型回转支承装配位202为中空的法兰盘结构，增速箱装配位205、减速箱装配位206均为安装孔，第一限位开关装配位204和第二限位开关装配位203均为凸台面。

外齿型回转支承装配位202位于胸靶型板面201的凸出部，减速箱装配位206、增速箱装配位205、第一限位开关装配位204和第二限位开关装配位203分别位于外齿型回转支承装配位202的左下角45°方位、右下角45°方位、左上角100°方位和右上角100°方位，第一限位开关装配位204和第二限位开关装配位203一般位于突出部的弧形顶部，编码组件装配位207位于胸靶型板面201的肩部台阶面。胸靶型板面201上设置有筋板18和通孔17，在提高板体结构强度、改善受力、优化工艺、减轻自重的同时，充分满足了下部结构承载大、重心低、结构对称、紧凑、受力均衡、空间利用充分的要求，为小型化提供必要的保证。

如图7所示，编码组件4包括联轴器405，联轴器405安装在带盖的联轴箱404内，联轴箱404的一端安装有编码器402，编码器402的转轴与联轴器405的一端连接，联轴箱404的另一端通过转轴403安装有反馈齿轴401，反馈齿轴401的转轴与联轴器405的另一端连接，反馈齿轴401的齿轮与外齿型回转支承3啮合。

如图8所示，限位块8包括装配台阶面801和设置在装配台阶面一侧的同心弧凸缘802，装配台阶面801安装在外齿型回转支承3的动环上，同心弧凸缘802的两端为螺旋升面，中间为等高弧面段。

如图9和10所示，变桨驱动齿轴11包括与外齿型回转支承3啮合的齿轮和法兰盘，通过法兰盘将齿轮与减速箱10装配，变桨驱动齿轴11位于外齿型回转支承3所在机架2一侧，变桨电机9和减速箱10为位于机架2的另一侧。如图11和12，发电驱动齿轴12与变桨驱动齿轴11结构类似，也包括与外齿型回转支承3啮合的齿轮和法兰盘，通过法兰盘将齿轮与增速箱16装配，发电驱动齿轴12位于外齿型回转支承3所在机架2一侧，发电机7和增速箱16为位于机架2的另一侧。

如图13所示，角标尺14为弧形角标尺，为铝合金钣金件，角标尺14上设置有角度刻线1401，装配于外齿型回转支承3的静环上。如图14所示，指针13为钩形指针，钩形指针的钩尖指向角标尺14，装配于外齿型回转支承3的动环上。

如图15所示，叶向模型15包括叶向板面1501，为铝合金钣金件，叶向板面1501两端底部均设置有弯折部1503，两弯折部1503分别向两侧弯折，弯折部1503安装在外齿型回转支承3的动环上，叶向板面1501的底部设置有避让缺口1502，叶向板面1503的顶部设置有对称梯形轮廓，避让缺口1502和对称梯形轮廓边线均采用圆弧过渡，以保证良好的结构强度与对人体的安全性要求。叶向模型15装配于外齿型回转支承3的动环上。

上述试验台的机架2、外齿型回转支承3实现了试验台传动机构与风机传动机构的高度一致，所有构件与电器控制元件都直接置于机架2上，这有别于目前行业的其他试验台，传动机构的一致性好。同时刚性的单体零件，确保了变桨驱动齿轴11、发电驱动齿轴12与外齿型回转支承3啮合的中心距精度、稳定性要求，这也是目前行业的其他试验台不及的，进一步提高了试验结果的准确性。

上述试验台结构简单，成本低，相对其他方案试验台不仅零、部件总数少，非标件13种共15件，非标件少，其余均为通用零、部件、标准件，其中非标件制造无任何特殊工艺要求，装配仅采用标准螺钉即可，制造、装配简单，通用，适宜单件小批量、更适宜大批量生产，成本低。

上述试验台采用外齿型回转支承3，尺寸大幅度小于内齿型，采用简单的结构、单体的平板型脚支架1，相较于目前方案使用的支架更加稳固，同时也缩小了尺寸。

上述试验台增加了增速箱16与发电机7配置，可实现对控制系统的空载、负载检测试验。

上述试验台指针13、角标尺14、叶向模型15的配置，将变桨控制过程的参数变化与结果直观地展现出来。

综上，本实用新型传动机构的一致性好，具有负载测试功能，结构简单，成本低，实现了小型化，控制过程直观。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。