[發明專利]一種風電鎖緊盤扭矩測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 202110795608.8
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113551825B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 宋國智;趙俊民;閆龍翔;衛文達
• 申請（專利權）人: 洛陽豪智機械有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 鄭州中科鼎佳專利代理事務所(特殊普通合伙) 41151
• 代理人: 蔡佳寧

1.一種風電鎖緊盤扭矩測試裝置，其特征是：包括測試支架(1)、傳動軸套(2)、傳動主軸(3)、應變傳感器(4)、數據采集裝置(5)、計算機(6)、風電鎖緊盤(7)；傳動軸套(2)固定設置在測試支架(1)上；傳動主軸(3)為空心軸，其設置在傳動軸套(2)內孔中；應變傳感器(4)設置有m個，其固定設置在傳動主軸(3)的內孔中；數據采集裝置(5)與m個應變傳感器(4)電性連接，計算機(6)與數據采集裝置(5)電性連接；風電鎖緊盤(7)包括鎖緊盤外環(7.1)、鎖緊盤內環(7.2)，鎖緊盤外環(7.1)、鎖緊盤內環(7.2)之間通過環錐面過盈連接；風電鎖緊盤(7)設置在傳動軸套(2)的外圓周上，通過鎖緊盤外環(7.1)、鎖緊盤內環(7.2)之間的過盈連接變形與傳動軸套(2)固定連接；

m個應變傳感器(4)平均分為n組，每組應變傳感器(4)數量為m/n個；n組應變傳感器(4)沿傳動主軸(3)軸線均布設置在風電鎖緊盤(7)的寬度范圍內；

每組應變傳感器(4)繞傳動主軸(3)軸線均布固定設置在傳動主軸(3)的內孔壁上。

2.根據權利要求1所述風電鎖緊盤扭矩測試裝置，其特征是：傳動主軸(3)固定設置在測試支架(1)上。

3.根據權利要求1或2所述風電鎖緊盤扭矩測試裝置，其特征是：按照n組應變傳感器(4)設置順序，后一組應變傳感器(4)相對前一組應變傳感器(4)其相位角增加180/m度。

4.基于權利要求1風電鎖緊盤扭矩測試裝置的風電鎖緊盤扭矩測試方法，其特征是：測量風電鎖緊盤(7)鎖緊后在傳動主軸(3)內孔中設置的應變傳感器(4)的應變值Y，根據應變值Y計算得到傳動軸套(2)與傳動主軸(3)之間的正壓力N，再根據正壓力N計算得到傳動軸套(2)與傳動主軸(3)之間可傳遞的最大扭矩Mt；

最大扭矩Mt的計算公式為：

Mt＝μ*N*R

其中Mt為傳動軸套(2)與傳動主軸(3)正壓力N作用下可傳遞的最大扭矩；其中μ為傳動軸套(2)與傳動主軸(3)之間靜摩擦系數，其由傳動軸套(2)、傳動主軸(3)結合面加工狀態決定，具體數值為經驗值；其中N為傳動軸套(2)與傳動主軸(3)之間的正壓力，其由風電鎖緊盤(7)、傳動軸套(2)、傳動主軸(3)結構參數及材料性能參數決定；其中R為傳動軸套(2)與傳動主軸(3)結合面的回轉半徑；

傳動軸套(2)與傳動主軸(3)之間正壓力N的計算公式為：

N＝f₀^-1(K,Y)X

其中K由傳動主軸(3)結構參數及材料性能參數確定；X為修正系數；

公式N＝f₀^-1(K,Y)X實際意義為：根據厚壁圓筒理論的應力應變計算公式N₀＝f₀^-1(K,Y₀)，用實際測得的應變值Y代入Y₀，對計算結果修正后得到的傳動軸套(2)與傳動主軸(3)之間的正壓力N；其中Y₀為理論應變值；其中N₀為根據理論應變值Y₀計算得到的傳動軸套(2)與傳動主軸(3)之間的理論正壓力；

修正系數X獲得的方法為：

S1、在計算機中建立風電鎖緊盤(7)、傳動軸套(2)、傳動主軸(3)的三維模型，將三維模型及相關材料的性能參數輸入計算機，通過風電鎖緊盤(7)、傳動軸套(2)、傳動主軸(3)有限元模型，模擬計算出傳動主軸(3)內孔應變Y₁；

S2、對相同結構參數及材料性能參數的風電鎖緊盤(7)、傳動軸套(2)、傳動主軸(3)實物進行實驗得到傳動主軸(3)內孔應變Y；將有限元模型模擬計算出的傳動主軸(3)內孔應變Y₁與實驗測得的傳動主軸(3)內孔應變Y進行比對，根據比對的差異修正有限元模型，修正后有限元模型模擬計算出的傳動主軸(3)內孔應變Y₁與實驗測得的傳動主軸(3)內孔應變Y的差值絕對值小于設定誤差；

S3、利用修正后的有限元模型再次模擬計算出傳動軸套(2)與傳動主軸(3)之間的正壓力N₁以及傳動主軸(3)內孔應變Y₁，將傳動主軸(3)內孔應變Y₁代入公式N₀＝f₀^-1(K,Y₀)，計算得到傳動軸套(2)與傳動主軸(3)之間的正壓力N’；利用N’、N₁計算得到修正系數X₁，修正系數X₁計算公式為X₁＝N^’/N₁*X₁；

S4、采用多組不同風電鎖緊盤(7)、傳動軸套(2)、傳動主軸(3)結構參數及材料性能參數，重復S1至S3的步驟，得到若干修正系數X₁、X₂、X₃、......X_n，最后利用公式X＝∑_j＝1ⁿ＝X_j/n計算得到修正系數X。