[发明专利]一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法

说明书

本发明公开了一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法，通过使用大功率高扭矩测试台对风电齿轮箱在不同转速、扭矩下的刚度来计算风电齿轮箱的刚度和阻尼从而计算出扭振频率矩阵，并且通过采用增量码盘的方式来提高对风电齿轮箱转速精度的控制以及测量风电齿轮箱转速的精度，解决了原有的有限元仿真计算中无法准确计算齿轮箱等复杂结构或复杂接触系统的扭转刚度和扭振频率的问题，以及存在刚度误差，在跨数量级时扭振无法计算这些问题。

技术领域

本发明涉及风电齿轮箱测试领域，特别涉及一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法。

背景技术

风电机组在运行过程中，风速的变化，叶片变桨，电网次同步振荡，发电机匝间短路都会对传动链产生扭振激励，当扭振激励和扭转方向的固有频率耦合上时，会对包含齿轮箱在内的传动链各部件强度和寿命都会造成不利影响，其中齿轮箱是风机转动链最核心的部件，但其结构复杂，接触对多，有限元模拟、工程计算都无法准确算得齿轮箱的扭转刚度、阻尼及扭振频率，针对这一情况本申请提出了一种解决方案。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法，对风电齿轮箱的刚度和阻尼进行测试，从而计算出风电齿轮箱的扭振频率矩阵。

技术方案：本发明所述的一种风电齿轮箱扭振频率测试的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将待测试风电齿轮箱安装在测试台上，一端与工装轴连接，另一端与刹车盘连接，刹车盘的另一端与轴连器连接，轴连器的另一端连接有扭矩仪，扭矩仪另一端连接有提供电力的电机，电机的另一端连接有编码器以及变频器；

S2：实测变扭矩时的风电齿轮箱高速轴相对于低速轴的相位偏转量，计算出工装轴在不同扭矩下的不同刚度；

S3：在不考虑风电齿轮箱阻尼时，因工装轴结构简单，可通过有限元精确计算工装轴的扭转刚度，将工装轴的扭转刚度带入串联弹簧模型中，计算得出风电齿轮箱的扭转刚度；

S4：考虑风电齿轮箱阻尼时，将S3中工装轴的扭转刚度以及此时风电齿轮箱阻尼带入Maxwell粘弹模型中，计算风电齿轮箱的扭转刚度；

S5：对风电齿轮箱阻尼进行测试，对变转速时，齿轮箱急停后的转速震荡衰减进行振动力学分析，根据衰减曲线，解析出风电齿轮箱的阻尼比；

S6：由于风电齿轮箱的扭转刚度与转速无关，风电齿轮箱的阻尼与施加载荷无关，可根据多自由度系统的多体动力学理论，计算得出风电齿轮箱在不同转速、不同扭矩下的扭振频率矩阵；

S7：根据变频的控制逻辑，对电机的施加的载荷进行等效线性化简化为简谐力，将S6得到的风电齿轮箱在不同转速、不同扭矩下的扭振频率矩阵进行修正；

S8：将刹车盘测得的转速波动和变频器给定的转速进行差值运算，并进行FFT变化，得出整体传动链的扭振频率；

S9：将整体传动链的扭振频率与电机的扭转刚度和联轴器的扭转刚度相结合，在不考虑阻尼的情况下，根据多体动力学理论和分析力学的计算方法，将风电齿轮箱从传动链中进行解耦，计算风电齿轮箱的扭振频率；

S10：运用S9中计算方法，计算出风电齿轮箱在不同转速下的扭振频率矩阵。

作为优选，所述S2中相位偏转量通过检测刹车盘上盘车齿轮的通过频率来计算，所述盘车齿轮上的齿不少于90个。

作为优选，所述S2中变扭矩实测时，需要保持转速不变，以10％额定扭矩为一个载荷步，进行实测。

作为优选，所述S5中，变转速测试时，风电齿轮箱空转，以10％额定转速为一个载荷步，控制测试台加载电机掉电，进行振动衰减测试。

作为优选，所述S5中对风电齿轮箱阻尼测试时，采用大功率高扭矩的测试台进行测试，具体包括以下内容：