[發明專利]基于風電高速軸軸承軸向加載的沖擊試驗臺

有效

• 申請號: 201310509182.0
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103630319A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 魏燕定;傅雷;林晨陽;龔韻秋;郭遠晶;周曉軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08;G01M13/04
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 趙芳

技術領域

本發明涉及一種軸承軸向加載的沖擊試驗臺，尤其是一種基于風電高速軸軸承軸向加載的沖擊試驗臺。

背景技術

風電齒輪箱的主要作用是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機并使其得到相應的轉速。風電齒輪箱的機構采用兩級行星傳動加上一級平行軸傳動，通常低速級和中間級的兩級行星傳遞結構在使用過程中表現較為穩定，但是作為風電齒輪箱傳動的末端，高速軸軸承受到較大的動態軸向力，且作為風電齒輪箱與發電機的中間連接端，高速軸軸承在發電開始和結束時往往需要承受較大的沖擊轉向載荷，出現故障的情況比較多，這種故障一般表現為軸承軸向竄動嚴重，滾道潤滑不充分，溫度異常，軸承滾子表面軟化形成點蝕剝落甚至碎裂，為避免上述問題，一般需要對設計生產的風電高速軸軸承進行軸向加載條件下的沖擊試驗，通過對軸承使用過程中受到的沖擊載荷模擬來驗證其品質的可靠性。

傳統的軸承試驗裝置通常會對軸承進行軸向、徑向或者復合的加載，并在加載條件下進行疲勞壽命試驗，而在軸承的實際使用過程中發現軸承很難達到實驗室環境下所做的疲勞壽命，這因為常規的軸承疲勞壽命試驗裝置只能采用固定旋轉負載模擬裝置如慣性輪、剎車，某些試驗裝置為了節約能效采用電封閉技術實施，但是由于發電機的頻響特性，電封閉裝置只能模擬出變化特性較慢的負載曲線，而無法做到軸承轉動過程中的沖擊載荷試驗，因此常規疲勞壽命試驗只能做出軸承在負載變化特性不大情況下的使用壽命，此外，現有的軸承軸向加載技術一般包括液壓加載、氣動加載、機械加載，液壓加載的功率較大，加載曲線精確，但是頻響較差，實施成本高，氣動加載的加載過程特性不可控且氣動元件的易損，機械加載可以實現較為精確的加載且頻響較好，但是加載裝置的搭建需要占用一定的空間且柔性較差，對于不同的試驗對象需要采用不同的工裝進行方案實施。

發明內容

為了克服現有的軸承試驗裝置無法對軸承進行沖擊載荷模擬、軸承軸向加載裝置實施復雜、成本較高的不足，本發明提供一種有效模擬旋轉沖擊載荷、軸承軸向加載便捷、降低成本的基于風電高速軸軸承軸向加載的沖擊試驗臺。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：

一種基于風電高速軸軸承軸向加載的沖擊試驗臺，包括基座臺、驅動電機、飛輪、離合器、旋轉主軸、主試軸承、軸向加載裝置和磁粉制動器，所述驅動電機安裝在基座臺一端，所述驅動電機輸出軸與所述飛輪中心軸的一端連接，所述離合器通過支架安裝在基座臺上，所述飛輪中心軸的另一端與離合器的輸入端連接，所述離合器的輸出端與所述旋轉主軸的一端連接，所述磁粉制動器安裝在基座臺另一端，所述旋轉主軸另一端與磁粉制動器的制動軸連接，所述主試軸承安裝在所述旋轉主軸上并固定在所述基座臺上；

所述軸向加載裝置包括環形磁鋼、環形電磁鐵、直線滑軌和直線電機，所述環形磁鋼套裝在所述旋轉主軸的上，所述直線滑軌安裝在基座臺上，所述環形電磁鐵可左右滑動的安裝在所述直線滑軌上，所述旋轉主軸同軸心穿過所述環形電磁鐵的中心環，所述直線電機安裝在基座臺上，直線電機的輸出軸與所述環形電磁鐵的基座固定連接，所述直線電機的輸出軸與所述環形電磁鐵沿所述直線導軌方向實現聯動。

進一步，所述旋轉主軸中間加工有一個軸向加載臺階，所述軸向加載臺階與所述主試軸承內圈外側貼合，通過軸向加載臺階的擠壓作用向主試軸承施加軸向力，軸向加載臺階的邊緣外徑應大于主試軸承的內圈內徑且小于內圈的外徑。

更進一步，所述沖擊試驗臺還包括陪試軸承，陪試軸承安裝在所述旋轉主軸的一端并固定在所述基座臺上，所述陪試軸承位于所述離合器和所述主試軸承之間。該優選方案中，采用一個陪試軸承，能夠提供更好的測試環境，優選的，所述陪試軸承與主試軸承的型號一致。

優選的，所述環形電磁鐵采用直流供電，磁場方向為沿著旋轉主軸的中心軸方向，所述環形電磁鐵可以通過改變直流電流的正、負極流向來改變磁場的南、北極方向。

優選的，所述磁粉制動器尾部安裝有風冷式散熱器，用以對磁粉制動器進行降溫，防止制動器內部的磁粉溫度過高而失效，作為優選的另一種方案，當試驗臺進行300%的超負荷沖擊試驗時，所述磁粉制動器尾部需要安裝水冷式散熱器，通過循環水冷用以降溫冷卻。

本發明的技術構思為：通過飛輪和離合器的加載模擬軸承沖擊加速過程，通過磁粉制動器可編程制動實現軸承沖擊減速過程，采用環形電磁鐵和環形磁鋼的電磁相互作用對軸承實現軸向加載。