近十年来，风力发电作为一项可再生的绿色环保新型洁净能源，受到了各国的高度重视，并得到了长足的发展。组成风力发电机组的轴承是关键零件，其性能直接影响风力发电的效率。风力发电机用轴承主要包括偏航轴承总成(660PME047)、风叶主轴轴承(24044CC)、变速器轴承、发电机轴承等，轴承的结构形式主要有四点接触球轴承、交叉滚子轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承、深沟球轴承等。其中大型偏航轴承总成和风叶主轴轴承技术难度较大，目前基本依靠进El，是风机国产化的难点之一。国内某轴承企业开发的风叶主轴轴承使用不久就出现轴承卡死现象即轴承所受的外载荷超过了最大极限，使驱动轴承的转矩小于负载转矩，造成轴承内圈不能转动的现象，严重时使风电机组不能正常工作。原因是自然界的风力很不稳定和轴承承受的载荷没有规律，同时也是风叶主轴轴承难以在国内形成规模的主要原因。要解决上述问题，除了修改轴承设计方案外，设计一套轴承试验机装置就显得十分必要。在这套系统中校验风叶轴承承载能力是设计的关键之一。笔者主要研究的是为试验机开发一套测控系统，模拟轴承的受载情况。及早发现问题，为改进轴承设计提供参考资料。轴承试验机的成功开发，对实现风机轴承国产化具有重要的意义。

1试验机工作原理

l一机械滑台2一动力部分3～主支撑4一试验轴承5一主轴6一径向加载油缸7～轴向加载油缸

试验机结构如图1所示。工作过程如下：试验轴承4接受动力部分2传来的动力通过齿轮传动带动试验轴承转动，同时主轴5也随着转动，在转动过程中，分别通过径向油缸6施加径向载荷、轴向油缸7施加轴向载荷。为了更好地模拟现场的情况，实现试验机的工艺要求，对各部分的工作特点说明如下：

(1)变浆轴承驱动设计电机驱动方式采用变频驱动，有重载启动的特点。

(2)径向加载(液压驱动)径向油缸的输出力为0—2 500kN；油泵驱动电机为7．5kW AC380V／50Hz：油泵电机驱动方式为普通控制；液压阀为4个(DC24V，，=1．35A)。

(3)轴向加载(液压驱动)轴向油缸的输出力为0一±200kN；油泵驱动电机为7．5kW AC380V／50Hz：基金项目：成都市科技攻关项目(06GGYB052)；四川省应用基础研究项目(JH2006711165221)第12期阮理想等：轴承试验机测控系统的开发-125•油泵电机驱动方式为普通控制；液压阀为3个(DC24V，，=1．35A)。

测控系统的开发

测控系统分为硬件和软件2个部分，主要包括被测控对象、输入环节、输出环节、计算机、计算机外设等几部分。被测控对象是轴承试验机；计算机测控系统的目的是记录运动状态并使被控对象按照设定的规律运动。测控系统的核心部分为计算机，负责信号的存储与处理、控制指令的形成、控制信号的输入和输出操作等任务。

2．1测控系统的硬件结构

测控系统的硬件原理图如图2所示。多功能数据采集卡提供了数字量输入、输出和模拟量输入、输出接1：1。只需将外部输入信号连接到采集卡的输入端口就能将该信号变换为计算机中实际运行的类型信号。系统中的输入环节主要由扭矩传感器分别采集轴承在空载和大载荷工况下的扭矩，转速传感器提供转速信号，传送给计算机；角度传感器提供角度信号，传送给计算机；温度传感器提供温度信号，传送给计算机。压力传感器：0—35MPa(DC24V，U。=0—5V，精度0．5％)；载荷传感器：0—1 800kN(DC24V，Uo。=0～5V，精度0．5％)；位移传感器：0～195ram(DC24V，以。=0—5V，精度0．05％)。输出环节将计算机中运行的信号送入到执行装置，执行装置将这些信号转化为作用于被控对象的控制作用量，从而影响被控对象的工作状态及其过程。就执行装置的情况说明如下：

(1)径向加载。压力传感器提供信号，传送给计算机。油泵电机空载启动时，S。、s：、S，处于失电状态。径向加载时S。、S：得电，液压缸对变浆轴承施加径向载荷，达到设定载荷时S。、S：失电，油泵电机空载运行。可以用径向载荷值进行开关量闭环控制。径向卸载时s。、S，得电，液压缸对变浆轴承释放径向载荷，达到0时S。、S，失电，油泵电机空载运行。

(2)轴向加载。载荷传感器提供信号，传送给计算机。位移传感器提供信号，传送给计算机。油泵电机空载启动时，s，、s：、S，处于失电状态。轴向加载时s．得电，S：、S，在控制程序的驱动下交替得电，液压缸对变浆轴承施加轴向载荷。可以用轴向载荷值进行开关量闭环控制。轴向卸载时S，得电，S：、S，在控制程序判断出驱动方向的情况下得电，液压缸对变浆轴承释放轴向载荷，达到0时S，、S：(或S，)失电，油泵电机空载运行。

(3)保证径向电机，顶升阀，落下阀之间的操作有完善的连锁和顺序启动功能；轴向电机，推力阀，拉力阀也应具有此功能。

2．2控制系统软件开发

软件部分的功能是为用户提供一个良好的交互界面，是整个系统成败的关键。在上述硬件原理的基础上设计满足试验机流程要求的软件系统，软件设计利用Visual C++6．0作为开发工具，采用模块化的设计思想实现控制要求。该软件系统分为文件管理模块、自动运行模块、手动调整模块、参数设置模块，其中自动运行模块是设计的关键。结合试验机的工作特

启动变频电机(实现按设定角度的正反转控制)l图3控制系统软件开发自动运行模块流程图系统主要包括以下模块：

(1)文件管理。根据试验要求，系统需要保存轴承测试数据和加工试验参数2类数据。该模块主要完成这2类数据的分开，具体来说，每进行一次加工测试，系统同时保存这2类数据。

(2)参数设置模块主要管理试验的每个数据，控制加载的级别。

(3)手动调整模块主要是检测试验机的各个执行原件能否正常工作，各个传感器采集的数据是否正常。

(4)传感器标定模块主要确定被采集的参数与传感器实际采集参数的函数关系。