瓦伦尼安水平轴风力机变桨轴承试验台试验台用于水平轴风力发电机变桨轴承的性能与耐久性测试，覆盖：

• 低速正反转与高精度角度定位；

• 模拟叶片半周摆动及往复运动；

• 径向载荷 + 绕变桨轴独立扭矩的复合加载；

• 多物理量同步采集与集成控制；

• 具备的安全保护与远程监控能力。

整体采用机械台体 + 伺服驱动 + 伺服/电液加载 + 测控系统 + 上位机软件的一体化总装

设计原则：静刚度和动刚度校核、模态分析、关键焊缝探伤、易维护布局。

2.2 驱动与加载系统

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• 回转驱动

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• 伺服电机 + 精密减速机，实现低速平稳运行和高精度定位；

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• 支持位置（角度）、速度、转矩三种模式切换；

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• 满足正反转、任意角度保持、往复摆动等工况。

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• 径向加载

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• 伺服电动缸或电液伺服作动器；

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• 力闭环控制，载荷大小、波形、频率可编程；

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• 可叠加恒载、正弦、随机谱等多种加载模式。

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• 扭矩加载

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• 扭矩加载电机或磁粉制动器；

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• 独立扭矩闭环控制，与回转驱动解耦；

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• 可实现静态扭矩保持和动态扭矩波动加载。

2.3 控制系统架构（集成控制）

推荐采用PLC/实时控制器 + EtherCAT总线架构：

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• PLC/实时控制器：负责运动控制、加载控制和逻辑联锁；

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• 伺服驱动器：回转驱动 + 径向加载 + 扭矩加载统一总线管理；

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• I/O模块：急停、限位、超差报警等数字量信号处理；

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• 安全回路：独立于PLC的硬接线安全链（急停、限位、过载）。

控制功能包括：

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• 转速、转向、角度、径向力、扭矩的统一设定与协调控制；

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• 加载谱编辑与管理（恒值、正弦、块谱、自定义时序）；

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• 自动循环测试、故障诊断与报警记录。

2.4 数据采集与监测系统

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• 采集内容

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• 载荷（拉压力传感器）

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• 扭矩（扭矩传感器）

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• 转速、角度（编码器）

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• 振动（三轴加速度计，布置于轴承座及加载臂）

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• 温度（轴承外圈/油脂）

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• 电机电流、电压等电气量

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• 硬件

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• 高分辨率数据采集卡 / 嵌入式DAQ；

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• 抗干扰屏蔽布线，信号隔离。

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• 软件功能

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• 多通道同步实时显示；

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• 数据存盘（TDMS/CSV/MAT），便于后期MATLAB/Python处理；

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• 频谱分析、时域分析、趋势曲线；

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• 超限报警与事件标记。

2.5 上位机软件（HMI）

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• 技术路线：LabVIEW / WinForms / WPF + 实时数据库

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• 主要功能：

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• 试验参数配置（转速、角度、载荷、扭矩、时间等）；

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• 一键启停、单步调试、自动运行；

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• 实时曲线与仪表盘显示；

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• 历史数据回放与导出；

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• 权限管理与操作日志；

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• 故障报警与帮助提示。

界面风格建议偏科研型：参数清晰、状态直观、便于论文截图。

2.6 安全保护系统

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• 机械安全：限位挡块、防松结构、防护罩、急停按钮；

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• 电气安全：过载保护、短路保护、接地保护、UPS备用电源；

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• 软件安全：

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• 软限位（角度、位移）；

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• 载荷/扭矩上限限制；

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• 超速、超温、振动异常自动停机；

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• 断电保护和故障自诊断。