[发明专利]一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置

说明书

本发明公开了一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，其属于传动领域，齿轮箱输出轴力矩在线监测装置包括应变片、信号放大器、信号接收器和控制器，应变片设置于齿轮箱的输出轴上，信号放大器设置于所述输出轴的端部，所述信号放大器与所述应变片之间电连接；信号接收器设置于轮毂上且与所述信号放大器正对设置，所述信号放大器与所述信号接收器之间无线通讯连接；控制器与所述信号接收器电连接。当输出轴因承受扭矩而产生扭转形变时，应变片能够实时采集信号并通过信号放大器传输至信号接收器，进一步地由信号接收器传输至控制器，进而能够实现对输出轴所受的力矩的实时监测。可以更准确、及时监测到齿轮箱的载荷，进而指导齿轮箱的设计。

技术领域

本发明涉及传动领域，尤其涉及一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置。

背景技术

齿轮箱在诸多领域有所应用，风力发电机组使用的偏航齿轮箱或变桨齿轮箱功能类似，大都是将电机的扭矩传递到偏航轴承或者变桨轴承，使机舱或桨叶绕回转轴线转动，直到机舱或桨叶达到了控制系统要求的位置。

目前常见的变桨齿轮箱，如图1至图3所示，变桨轴承10布置在叶片20与轮毂30之间。变桨轴承10的外圈101与轮毂30用螺栓固连，变桨轴承10的内圈102与叶片20采用双头螺柱连接。变桨齿轮箱的箱体40通过法兰结构50采用螺栓固定于轮毂30上。变桨齿轮箱由电机60驱动，电机60通过驱动箱体40内部的传动组件带动输出轴70转动，输出轴70上设置的输出齿轮80与变桨轴承10的内圈102上自带的轮齿啮合，进而驱动变桨轴承10的内圈102转动，从而实现对叶片20位置的自由调整。

偏航齿轮箱或变桨齿轮箱(无特别指明情况下，下文均简称为齿轮箱)，工况复杂多变，受到气流影响，齿轮箱实际承受的载荷具有不确定性。现有的扭矩监测数据，多来自于电机的控制系统，所采集的扭矩数值来自于电机。输出轴作为偏航与变桨系统中最为直接的承载部件，由于齿轮箱的传递效率、内部轮系存在的间隙等因素，作用于输出轴上的载荷，尤其是瞬时波动载荷，不能得到准确测量，直接影响到偏航与变桨系统(含偏航、变桨齿轮箱)的结构设计，从而影响成本及可靠性。设计强度过度富余会导致浪费，带来成本的增加，设计强度过小则承载能力不足易产生结构失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，以解决现有技术中存在的输出轴上的载荷不能得到准确测量的技术问题。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种齿轮箱输出轴力矩在线监测装置，包括：

应变片，设置于齿轮箱的输出轴上；

信号放大器，设置于所述输出轴的端部，所述信号放大器与所述应变片之间电连接；

信号接收器，设置于轮毂上且与所述信号放大器正对设置，所述信号放大器与所述信号接收器之间无线通讯连接；

控制器，与所述信号接收器电连接。

其中，所述信号放大器与所述应变片之间通过导线连接，所述输出轴上开设有穿线孔，所述导线穿设于所述穿线孔内。

其中，所述穿线孔包括相互连通的第一孔和第二孔，所述第一孔沿所述输出轴的轴向设置，所述第一孔和所述第二孔之间的夹角为钝角。

其中，所述输出轴上于所述第一孔远离所述第二孔的一端设置有凹槽，所述信号放大器嵌入所述凹槽内。

其中，所述凹槽内设置有支架，所述信号放大器与所述支架固定连接。

其中，所述穿线孔内于所述导线的周围填充密封胶。

其中，所述信号放大器具有无线电天线，所述无线电天线与所述信号接收器之间无线通讯连接。

其中，所述信号接收器通过数据传输线缆与所述控制器之间电连接。