( 一 ) 德国Rothe Erde公司
国外在回转支承的试验研究起步较早。德国Rothe Erde公司是全球最大的回转支承制造生产商之一,该公司在回转支承的研究中展开了滚道磨损监测、齿根应力测试、常规监测试验和全寿命试验等,为不同工况的回转支承制定了不同的寿命规范。图1-13和图1-14所示分别是齿根应力试验和回转支承滚道磨损试验。
图1-13 齿根应力试验
图1-14 回转支承滚道磨损试验
(二)德国IMO公司
德国IMO公司是世界上最大的风电回转支承生产商,多年来从事回转支承的制造开发研究工作,在其产品宣传手册中介绍了风电回转支承的质量检测,做了以下方面的测试:如采用超声波对动圈进行无损检测、采用磁性离子检测滚道硬度、采用超声波检测淬硬层深度和采用预载荷滚道系统测量无载荷摩擦力矩等。图1-15所示为采用超声波对动圈进行无损检测。IMO公司的风电回转支承产品有面向北欧近北极地带的市场,回转支承常年在非常恶劣的气候环境下工作,因此常在极限气候(如-40℃)下检测回转支承的运行状况(图1-16)。从资料看,该试验系统对回转支承的加载和疲劳试验设计并不完善。
(三)斯洛文尼亚卢布尔雅那大学
斯洛文尼亚卢布尔雅那大学自2001年以来,长期从事回转支承的研究工作,主要探讨对回转支承进行结构分析及回转支承状态监测和故障诊断的方法。卢布尔雅那大学研制的试验台可以进行回转支承的承载能力以及服役寿命的试验验证,图1-17所示为该回转支承的力学模型,加载力包括轴向力 F a 、径向力 F r 和倾覆力矩 T 。该团队通过做滚道压力角对滚道承载能力的影响试验,指导设计;通过回转支承的寿命试验,进行滚道磨损量与寿命关系的研究(图1-18)、摩擦阻力矩与寿命关系的研究(图1-19);在人为植入缺陷与振动信号的关系的研究中,研究振动信号与故障程度的关系。
图1-15 采用超声波对动圈进行无损检测
图1-16 -40℃的润滑脂的润滑效果试验
图1-17 卢布尔雅那大学的回转支承力学模型
图1-18 滚道磨损量与寿命关系的研究
图1-19 摩擦阻力矩与寿命关系的研究
(四)其他研究机构
日本KOYO公司为研究盾构机回转支承进行了不同工况的疲劳试验,试验台结构如图1-20所示,试验方案见表1-1。
图1-20 日本KOYO公司盾构机回转支承试验台结构
表1-1 日本KOYO公司盾构机回转支承试验方案
(续)
法国图卢兹LGMT实验室主要对回转支承的螺栓强度进行了相关研究,通过螺栓的强度试验与仿真结果相对比,讨论了螺栓预紧力、支承件的高度、底板位置以及摩擦系数对螺栓强度的影响。澳大利亚的Wollongong大学使用EMD和EEMD、圆域特征以及最大李雅普诺夫指数算法提取低速回转支承的特征,通过试验证明比传统的方法效果好,所采用的回转支承装置如图1-21和图1-22所示。
图1-21 回转支承装置的示意图
图1-22 回转支承和传感器位置
国外近年来在回转支承试验台方面取得了突破的是德国的弗劳恩霍夫风能系统研究所,该机构所研发的BEAT6.1试验台可对10MW风机的回转支承开展耐久性试验,已于2018年完成调试,并对直径5m的双排球回转支承开展了高加速寿命试验,计划通过6个月试验模拟其20年的使用寿命。