机械传动

２０１０正

机作为该变桨距机构的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到风力发电机组运行效率的高低。因此，研究变桨减速机性能测试试验，为改进和优化减速机结构设计提供了基础，具有重要的理论意义和实用价值。

传统的减速机测试平台大多采用人工操纵方式，测试过程的监控及测试数据的采集和处理都比较麻烦且准确性低，不易实现多参数自动控制和失效判定。近年来，有些研究人员提出了将虚拟仪器技术应用于减速机性能测试，用软件取代传统的仪器硬件［５－６｜。还有些研究人员通过完善试验台的测控系统，来提高试验台的自动化程度和控制精度［７－ｓ］。为了准确高效地测试１．５ＭＷ风电变桨减速机的传动性能，我们将减速机置于一种多功能数控机械传动试验台中进行传动试验。多功能数控机械传动试验台就是为减速机在不同工况下的各项性能测试试验而设计的，它的主要特点在于用户可以通过一台工控计算机来实现电动机无级调速、加载器连续加载、数据信号采集及测试结果管理的集成控制【９－１０｜。通过试验，测试了变桨减速机的各项性能指标，并对试验数据进行了分析，对减速机的性能进行了评估，提出了改进和优化措施。

１减速机性能测试内容及测试原理

减速机性能测试主要包括空载及加载状态下减速机的传动效率、温升、噪声及超载试验，测试系统如图１所示。

图１试验台方案

图１中的１、２，４、５处采用联轴器连接，３处采用一对开式齿轮连接。在试验中，电动机通过变频器控制输入转速；被测减速机的高速端通过联轴器２外接转矩转速传感器１，陪试减速机的高速端通过联轴器４外接转矩转速传感器２，其输入转矩转速由转矩转速传感器ｌ测得，输出转矩转速由转矩转速传感器２测得；加载器与转矩转速传感器２通过联轴器５相连接，加载的载荷大小由与加载器相连接的效率仪控制，同时转矩转速传感器１与转矩转速传感器２所测得的信号由与之相连接的效率仪进行处理后传到工控机，由工控机实现数据采集和分析。

万方数据

１．１减速机性能测试项目及要求

（１）空载试验

分别在４２５ｒ／ｍｉｎ、８５０ｒ／ｒａｉｎ、１２７５ｒ／ｍｉｎ、１７００ｒ／ｍｉｎ转速下正向和反向空载跑合，测量减速机的转矩、转速、传动效率、噪声、机壳温度和停车后的油温，检查有无泄漏和异常振动，每个转速运转３０分钟。

（２）加载试验

分别在４２５ｒ／ｍｉｎ、８５０ｒ／ｍｉｎ、１２７５ｒ／ｍｉｎ、１７００ｒ／ｒａｉｎ转速下，对减速机加（６。２２）ｒｑ ｍ变动负载，测量减速机的转矩、转速、传动效率、噪声、机壳温度和停车后的油温，检查有无泄漏和异常振动，每个转速运转１５分钟。

（３）超载试验

逐级加载至载荷３０Ｎ ｍ，运转１０分钟，观察减速机的运转情况并做好记录。１．２主要测量参数

（１）转矩和转速

转矩和转速测量采用ＮＪ２型转矩转速传感器，其基本原理是：

如图２所示，在弹性轴上安装两个齿数和模数相同的信号齿轮，齿轮上方各有一个套有感应线圈的磁铁。当弹性轴无负荷旋转时，由于弹性轴无扭转变形，两个齿轮无相对转角，两感应线圈输出电信号波形相位差为０，当弹性轴受到输入转矩和输出转矩作用时产生扭转变形，两个齿轮之间随之产生相对转角，两感应线圈输出电信号波形产生相位差。相位差的绝对值和转矩大小成正比，其值经过一系列电路处理，可以得到转矩。信号齿轮的齿顶和齿谷交替周期性的扫过磁钢的底部，使气隙磁导产生周期性的变化，线圈内部的磁通量也产生周期性的变化，使线圈中感应出近似正旋波的交流电信号。这两组交流电信号的频率相同且与轴的转速成正比，因此可以用来测量转速ｕｌＩ。

图２

ＮＪ型转矩转速传感器Ｔ作原理图

（２）传动效率

效率测量采用Ｊ）（一ｌ机械效率仪。

轴传递的功率可按轴的角速度和作用于轴上的力矩求得，其公式如下

Ｐ＝Ｍｏｏ＝丽２ｉｒｍ丽膨＝蒜肘

（１）