[發明專利]復現風力機6自由度載荷的電機加載試驗臺及電機加載策略

有效

• 申請號: 201610638221.0
• 申請日: 2016-08-03
• 公開（公告）號: CN106324501B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 顧海港;林勇剛;李偉;陳文婷;殷秀興
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 李琳

1.復現風力機6自由度載荷的電機加載試驗臺，其特征在于：包括驅動電機，驅動電機的輸出軸連接減速箱，減速箱的輸出軸通過聯軸器連接加載裝置的傳動軸，加載裝置的傳動軸與風電機組的主軸固定連接，所述驅動電機上固定有用于模擬風渦輪的轉動慣量的配重塊；

所述加載裝置包括箱體、位于箱體中間的推力盤、穿設在推力盤中心的傳動軸、加載在推力盤上的24個加載單元，所述傳動軸通過兩個軸承的支承可轉動地穿設在推力盤內，兩個軸承的外圈與推力盤固定連接，內圈與傳動軸固定連接，此兩個軸承為回轉軸承或者為滑動軸承，所述箱體和推力盤之間連接有阻止推力盤轉動的止動機構，所述箱體與地面固定；

所述推力盤為具有左側面、右側面、以及外環面的圓盤，推力盤的左側面沿周向等間隔地垂直加載有8個加載單元，推力盤的右側面沿周向等間隔地垂直加載有8個加載單元，推力盤的外環面沿周向等間隔地垂直加載有8個加載單元，推力盤的左側面的8個加載單元與右側面的8個加載單元左右對稱，且左側面、右側面、外環面上的加載單元均在推力盤的頂部設有一個；推力盤在左側面、右側面、外環面的加載單元的作用下分別產生左側面、右側面、外環面的變形；

所述加載單元包括伺服電機、與伺服電機的輸出軸連接的行星減速箱、與行星減速箱的箱體固定的加載座、與行星減速箱的輸出軸固接的傳扭絲桿、與傳扭絲桿螺紋連接的推拉桿、給推拉桿導向的鍵導向套、球面連接在推拉桿前端并抵觸推壓所述推力盤的推力瓦，所述推拉桿的頭部和推力瓦之間構成球關節，所述鍵導向套固定在所述加載座內，推拉桿通過鍵滑行在鍵導向套的鍵槽上，在伺服電機的驅動下，推力瓦抵觸推壓所述推力盤使推力盤受到試驗載荷；所述球關節用于適應所述推力盤的變形；

所述加載裝置用于模擬風渦輪的實際受力狀態，該加載裝置通過24個加載單元的施力產生5個自由度，即Fx、Fy、Fz、Mx、My，而所述驅動電機的轉動產生一個扭矩自由度Mz，因此本電機加載試驗臺共產生6個自由度，可再現風渦輪工作時所受的六自由度載荷；所述傳扭絲桿的輸入端上安裝有一對推力軸承，該對推力軸承的內圈與傳扭絲桿固定套裝，外圈與絲桿支承座固定連接，絲桿支承座與行星減速箱的箱體固定連接，推力軸承用于承受來自推力盤對加載單元的反作用力，該反作用力由推力盤通過球關節傳遞給推拉桿，再由推拉桿傳遞給與其螺紋連接的傳扭絲桿，傳扭絲桿所受的反作用力由所述推力軸承傳遞給所述絲桿支承座。

2.如權利要求1所述的復現風力機6自由度載荷的電機加載試驗臺，其特征在于：所述加載裝置的箱體通過底部法蘭固定在平板上，平板下端固定有高密度的地錨器，平板下方的地基內打有高密度的地樁，地錨器插設在地樁之間的空間內，并通過倒入混凝土固定地錨器和地樁二者，將平板與地基牢固連接，以加強地基對推力盤施加在加載單元上的反作用力的承受力；

加載單元工作時產生的加載力作用在推力盤上，推力盤對加載單元的反作用力施加在推拉桿上，再傳遞到與推拉桿螺紋連接的傳扭絲桿上，傳扭絲桿所承受的反作用力通過推力軸承傳遞到絲桿支承座上，再傳遞到與絲桿支承座固定連接的行星減速箱上，由于行星減速箱的箱體與加載座固定，加載座又與加載裝置的箱體固定，于是行星減速箱的箱體承受的反作用力傳遞到加載裝置的箱體上，加載裝置的箱體再把反作用力傳遞到底端的平板上，平板則把反作用力傳遞到平板下方的地基上，反作用力的傳遞順序為推拉桿—傳扭絲桿—推力軸承—絲桿支承座—行星減速箱的箱體—加載裝置的箱體—平板—地基，由于該推力盤的反作用力非常大，所以在平板下方設置高密度的地錨器和高密度的地樁以增強地基對該反作用力的承受力。

3.如權利要求1所述的復現風力機6自由度載荷的電機加載試驗臺，其特征在于：連接在減速箱的輸出軸和加載裝置的傳動軸之間的所述聯軸器為推力盤變形后可以補償軸心線角度偏差和長度偏差的聯軸器，該聯軸器可以避免推力盤受到附加載荷，從而提高試驗精度，該聯軸器為長齒圈鼓形齒聯軸器或長雙頭橡膠彈性聯軸器。

4.如權利要求1所述的復現風力機6自由度載荷的電機加載試驗臺，其特征在于：所述阻止推力盤轉動的止動機構為止動桿，止動桿的一端固定在所述箱體上，止動桿的另一端插設在推力盤上以阻止推力盤轉動。