[实用新型]一种刚柔耦合支撑的缩尺度风电设备传动链仿真试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双馈式风力发电设备的齿轮传动链的试验装置，具体涉及一种刚柔耦合支撑的缩尺度风电设备传动链仿真试验装置。 

背景技术

确保长服役周期下高可靠性既是当代世界风电装备发展的方向，也是对风电装备传动链的设计、制造及运行技术的重大挑战。统计表明，风电传动链上关键机械零部件的失效故障是影响风电系统可靠性的重大问题，亟待解决；近年来国际国内在关键零部件损伤失效机理、零部件的精度-性能一体化分析等方面开展了一系列的基础研究工作，对风电齿轮箱系统的先进设计、制造、运行技术的研究与发展具有重要的意义。对于这些研究开发工作而言，开展风电传动链的仿真运行试验工作是一项不可或缺的基础性技术工作，这就对风电传动链试验装置提出了迫切的需求。开发建造全尺寸、全功率的大型兆瓦级风电传动链装置不仅尺寸大（十多米）、结构重（近百吨），而且设计开发成本高昂、运行维护也过于困难。因此，建设风电传动链的小型缩尺度的试验装置已成为开展风电设备“设计-制造-运行”一体化研究工作的重要试验设施。 

目前，针对风电传动链系统开展较多的是齿轮箱系统的试验工作。试验装置的主要结构原理如图1所示，由包括一个基础安装台架1、一台电动机2、电动机刚性安装装置3、电动机-齿轮箱刚性连接部件4（包括一个减速机构）、主齿轮箱5、主齿轮箱刚性安装装置6、主齿轮箱-陪试齿轮箱的刚性连接装置7、陪试齿轮箱8、陪试齿轮箱的刚性安装装置9等构成。其中电动机2模 拟了风机输入风轮的动态载荷；由电动机2通过刚性连接机构4来驱动主齿轮箱5，陪试齿轮箱8作为主齿轮箱的负载；主齿轮箱的输入运动模拟了风力发电增速箱的输入要求，从而整个系统用以开展风电齿轮箱的性能仿真实验研究工作。现有技术下，设备整体性能存在着显著的不足： 

1)实际风电系统中的风轮在高空中受到交变风载的影响，其所具有的载荷特征、动态特性等，并不能通过在基础台架上刚性安装的电动机模拟出来。 

2)能开展基本的风电齿轮箱性能试验，但是作为风电主传动链的关键组件、对风电齿轮箱的安装及运动有较大影响的主传动轴系统的作用被忽略了。 

3)未能反映出实际风机齿轮箱的弹性支撑技术状态。 

4)整体的装配形式、运动学及动力学特性与实际高空中齿轮箱的运行技术状态差距过大，使得模拟试验的结果对风电齿轮箱的技术研究指导意义降低。 

5)主要用于进行风机齿轮箱而非整体传动链的运行试验研究。 

实用新型内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种刚柔耦合支撑的缩尺度风电设备传动链仿真试验装置，该装置有针对性的对主传动链关键组件采用了缩尺度重建，并采用刚柔耦合的连接、支撑方式，较完整的模拟了实际高空安装的风力发电设备传动链的运行状态；一方面，大幅消除了传统上采用刚性安装、定位的风电齿轮箱试验装置产生的运行失真结果，同时，也能够更完整的进行整机主传动链的原理结构的运行模拟试验； 试验结果更准确，从而更真实地模拟出风机传动链上的载荷、运动学及动力学特性，以及这些因素对传动链可靠性的作用和影响，能够为双馈式风电传动链的原理试验、可靠性分析、结构设计等提供更准确、可靠的试验依据。 

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是： 

一种刚柔耦合支撑的缩尺度风电设备传动链仿真试验装置，包括依次相互连接并固定在基础台架10上的电动机11、主传动轴14、主齿轮箱18和陪试齿轮箱20，其特征在于：在电动机11和主齿轮箱18间连接有主传动轴14，所述电动机11通过刚性连接件13和主传动轴14连接，主传动轴14通过主轴-主齿轮箱刚性连接件16和主齿轮箱18连接。 

所述电动机11通过两个弹性支撑件12固定在基础台架10上，所述主齿轮箱18通过两个弹性支撑体17固定在基础台架10上，所述陪试齿轮箱20通过弹性件21固定在基础台架10上，所述主传动轴14通过主轴基座15固定在基础台架10上，所述主齿轮箱18通过刚性联轴件19和陪试齿轮箱20连接。 

所述刚性连接件13还包括一个减速机构。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是: