本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承測試設(shè)備，涉及一種能夠模擬真實工況的五自由度風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承試驗臺。
背景技術(shù)：
1、在全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下，風(fēng)力發(fā)電憑借其資源豐富、分布廣泛、環(huán)境友好等諸多優(yōu)勢，已成為目前最為成熟的可再生能源發(fā)電方式之一。而主軸承作為風(fēng)電機(jī)組的核心部件，承擔(dān)著支撐風(fēng)輪、傳遞扭矩和載荷的關(guān)鍵作用。隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對風(fēng)電機(jī)組主軸承的性能、可靠性及壽命等方面提出了更為嚴(yán)苛的要求。為了深入了解主軸承在實際工況下的性能表現(xiàn)，開發(fā)高效可靠的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承試驗臺具有極其重要的意義。
2、目前，國內(nèi)在風(fēng)電主軸承試驗技術(shù)及裝備研發(fā)方面與國際先進(jìn)水平相比仍存在一定差距，缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高端試驗設(shè)備，試驗臺大部分為低端偏航、變槳軸承試驗臺。另外，大部分試驗臺僅能模擬單一或有限的載荷與工況條件，難以真實全面地反映主軸承在復(fù)雜多變的實際運(yùn)行環(huán)境中的受力狀態(tài)和工作特性，導(dǎo)致試驗結(jié)果的可靠性和有效性受限。此外，現(xiàn)有試驗臺普遍未模擬風(fēng)電機(jī)組主軸系的真實機(jī)械結(jié)構(gòu)，加載位置大多位于主軸承而不是輪轂上，使得主軸承在試驗中的受力模式、動態(tài)響應(yīng)與運(yùn)行狀態(tài)與真實情況存在較大差異，試驗數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確反映主軸承在風(fēng)電系統(tǒng)中的工作性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在提供一種模擬真實工況的五自由度風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承試驗臺，通過多自由度加載系統(tǒng)、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計及工況模擬方法，實現(xiàn)對主軸承在實際運(yùn)行中的力學(xué)環(huán)境與工作狀態(tài)的高精度模擬，為軸承性能測試、壽命預(yù)測及失效機(jī)理研究提供可靠平臺。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案：
3、一種模擬真實工況的五自由度風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承試驗臺，包括加載系統(tǒng)1、試驗系統(tǒng)2和驅(qū)動系統(tǒng)3；三個系統(tǒng)間相互獨(dú)立又相互影響，提高了五自由度風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承試驗臺的通用性和靈活性，可有效地滿足不同型號、規(guī)格主軸承的多樣化試驗需求。
4、加載系統(tǒng)1包含加載外殼11、加載盤組件12、加載液壓缸組件13、加載軸14和連接法蘭15；加載外殼11包括下半部分111與上半部分112，二者通過連接面上的止口與銷孔進(jìn)行定位，通過安裝孔進(jìn)行螺栓連接；通過下半部分111的底座孔與地面進(jìn)行螺栓固定；下半部分111和上半部分112上開有缸體131伸出的通孔；加載盤組件12包括徑向?qū)?21、軸向推力瓦122和加載盤123；加載盤123為懸臂結(jié)構(gòu)，置于加載外殼11內(nèi)；在加載盤123的外圓面上均勻分布著多片徑向?qū)?21；在加載盤123的兩個端面上分別均勻圓周分布著多片軸向推力瓦122，徑向?qū)?21的數(shù)量與每個端面上上的軸向推力瓦122的數(shù)量一致；徑向?qū)?21和軸向推力瓦122均為為自潤滑滑動軸瓦，在加載盤123旋轉(zhuǎn)時承受外界輸入的載荷；加載液壓缸組件13包括在加載盤123周向均勻分布的多個徑向液壓缸與分別在加載盤123軸向兩側(cè)均勻圓周分布的多個軸向液壓缸；徑向液壓缸的數(shù)量、軸向液壓缸的數(shù)量與徑向?qū)?21的數(shù)量一致；加載液壓缸組件13包括缸體131、活塞桿連接盤132、壓力傳感器133、雙頭螺柱134、液壓缸關(guān)節(jié)耳環(huán)135和耳環(huán)支座136；缸體131通過活塞桿連接盤132與壓力傳感器133一端相連；壓力傳感器133另一端通過雙頭螺柱134與液壓缸關(guān)節(jié)耳環(huán)135連接，液壓缸關(guān)節(jié)耳環(huán)135進(jìn)一步通過耳環(huán)支座136分別與徑向?qū)?21和軸向推力瓦122相連接；加載液壓缸組件13通過缸體131上的法蘭與加載外殼11進(jìn)行連接；加載軸14的大端面設(shè)有法蘭，通過螺栓與加載盤123進(jìn)行連接；加載軸14的小端面通過螺紋與連接法蘭15實現(xiàn)固定，通過更換連接法蘭15以實現(xiàn)試驗系統(tǒng)的更換；
5、試驗系統(tǒng)2包含主試驗軸承組件21、副試驗軸承組件22和試驗主軸23；主試驗軸承組件21包括主軸承座211、主軸承座端蓋212、主唇型骨架油封213、主拆卸環(huán)214和主試驗軸承215；主試驗軸承215與副試驗軸承225采用風(fēng)電機(jī)組中的反裝配置；主試驗軸承組件21周向采用主軸承座211進(jìn)行周向定位，主試驗軸承組件21軸向從左到右依次安裝主軸承座端蓋212、主唇型骨架油封213、主拆卸環(huán)214、主試驗軸承215、主唇型骨架油封213、主軸承座端蓋212；副試驗軸承組件22包括副軸承座221、副軸承座端蓋222、副唇型骨架油封223、副拆卸環(huán)224、副試驗軸承225、套筒226和鎖緊螺母227；副試驗軸承組件22周向采用副軸承座221進(jìn)行周向定位，副試驗軸承組件22軸向從左到右依次安裝副軸承座端蓋222、副唇型骨架油封223、副拆卸環(huán)224、副試驗軸承225、副唇型骨架油封223、副軸承座端蓋222、套筒226和鎖緊螺母227；試驗主軸23采用空心階梯軸設(shè)計，左端面設(shè)有帶螺紋孔的法蘭，用于與試驗系統(tǒng)2連接；右端面用于與驅(qū)動系統(tǒng)3連接；主試驗軸承組件21與副試驗軸承組件22從左到右依次安裝在試驗主軸23的軸肩上；
6、驅(qū)動系統(tǒng)3包含變頻減速電機(jī)31、電機(jī)端連接件32、扭矩傳感器33、聯(lián)軸器端連接件34和彈性聯(lián)軸器35；變頻減速電機(jī)31通過電機(jī)端連接件32連接到扭矩傳感器33的一端；扭矩傳感器33的另一端通過聯(lián)軸器端連接件34與彈性聯(lián)軸器35連接，彈性聯(lián)軸器35進(jìn)一步連接到試驗主軸23上。
7、本發(fā)明的技術(shù)效果：
8、本發(fā)明的試驗臺通過軸向與徑向液壓缸陣列的協(xié)調(diào)配合，可實現(xiàn)對主軸承所受三向力及雙向力矩的獨(dú)立控制與高精度復(fù)合加載，填補(bǔ)了多自由度動態(tài)加載技術(shù)在風(fēng)電軸承試驗中的空白；本發(fā)明的試驗臺完全模擬了風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸系的真實機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用可傾瓦軸承的動壓承載特性，實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下在輪轂上的動態(tài)加載，相比傳統(tǒng)靜態(tài)加載盤或直接在試驗軸承外圈進(jìn)行加載，可更加真實地模擬風(fēng)機(jī)輪轂的旋轉(zhuǎn)載荷傳遞特性，提高了試驗數(shù)據(jù)的真實性與可靠性。
1.一種模擬真實工況的五自由度風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承試驗臺，其特征在于，該五自由度風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸承試驗臺包括加載系統(tǒng)(1)、試驗系統(tǒng)(2)和驅(qū)動系統(tǒng)(3)；