用于带扭矩支撑件的行星传动器测试的中心扭矩支撑件

技术领域

本发明涉及一种包括中心扭矩联接装置和传动器的测试结构，其中中心扭矩联接装置具有轴部分，该轴部分被布置成使得它能够相对于中心扭矩联接装置的壳体部分旋转，其中壳体部分被布置成使得它相对于底座静止，其中轴部分以力配合和/或形状配合的方式连接到传动器的轴，其中传动器具有被布置在传动器的壳体或环形齿轮上的扭矩支撑件。本发明还涉及一种用于制造测试结构的方法。

背景技术

由于风力涡轮机的更大的叶片长度和更高的输出，今天的风力涡轮机传动器承受越来越高的载荷，并且已经被开发用于增加扭矩密度。风力涡轮机传动器是指在风力涡轮机中或用于风力涡轮机的传动器，特别是行星传动器。这样开发的传动器通常在交付前进行串联检验，并在生产线末端进行扭矩检验，最高可达标称扭矩的100％。耦合到传动器或也作为传动器/发电机组合提供的风力涡轮机的电机器也经常用于检验或测试。因此，可以使用测试结构来检验或测试整个传动系或传动系的一部分，特别是风力涡轮机的传动系或传动系的一部分。就需要传递的拉伸力而言，该趋势对测试台的底座提出了越来越高的要求。

到目前为止，扭矩支撑件的拉伸力和压缩力被直接地或经由载荷分配器传递，可能经过相对大的支撑间隙或相对大的传递区域，并且有时还经由振动去耦元件传递到测试台的床，并因此传递到测试台的底座或测试结构。随着对检验要求的增加，不仅对测试结构的要求也增加，而且对结构特征的要求也增加(例如，测试结构的底座)。

权利要求1的前序部分从DE 10 2012 021007A1已知。

从EP 2 784 467 A1已知用于涡轮机的背靠背测试结构，而从EP 2 660583A1中已知用于发电机的背靠背测试结构。

在测试结构的情况下，下面不会对测试和检验进行明确的区分。

发明内容

本发明的目的是改进一种用于测试和/或检验传动系的一个部件或多个部件的测试结构。

该目的通过具有权利要求1的特征的测试结构、具有权利要求9的特征的方法和具有权利要求10的特征的方法来实现。在从属权利要求和以下描述中给出了优选实施例，这些优选实施例分别可以单独或组合地代表本发明的一个方面。当一个特征与另一个特征组合表示时，这仅用于本发明的简化表示，但决不意味着该特征在没有另一个特征的情况下也不能是本发明的改进方案。

本发明的一个方面涉及一种测试结构，该测试结构包括中心扭矩联接装置和传动器，其中所述中心扭矩联接装置具有轴部分，所述轴部分被布置成使得它能够相对于所述中心扭矩联接装置的壳体部分旋转，其中所述壳体部分被布置成使得它相对于底座是静止的，其中所述轴部分以力配合和/或形状配合的方式连接到所述传动器的轴，其中所述传动器具有被布置在所述传动器的壳体或环形齿轮上的扭矩支撑件，其中所述传动器的扭矩支撑件以力配合或形状配合的方式连接到所述中心扭矩联接装置的壳体部分。

本发明尤其基于这样的认识，即传动系的测试结构能够通过布置在测试结构中的部件的壳体(即，传动系的待测试部件)以力配合或形状配合的方式彼此连接并连接到中心扭矩联接装置的壳体部分来改进。特别地，这里要测试的传动器具有扭矩支撑件，该扭矩支撑件以力配合或形状配合的方式连接到中心扭矩联接装置的壳体部分。结果，产生扭矩所需的力至少在很大程度上远离底座，因为传动器经由扭矩联接装置连接到底座。然后，相应的扭矩不被引入底座，而是被施加在部件的壳体之间的连接中。因此，基本上只有整个测试结构的重力经由中心扭矩联接装置传递到底座。因为底座只能通过很大的努力来适应新的需求，所以利用该提出的布置，能够几乎独立于夹紧扭矩而传递拉伸力，特别是在传动器的低速侧。由于用于产生扭矩的相应支撑扭矩在传动器的慢旋转轴侧更大，因此传动器在这一侧上附接到扭矩联接装置是有利的。在该提出的布置中，扭矩支撑件处的支撑力不传递到底座，而是传递到中心扭矩联接装置。

轴部分连接到传动器的轴，并且可以作为该轴的支承。例如，它是传动器特别是行星传动器的输入轴。例如，输入轴能够是行星传动器的行星架。在行星传动器作为驱动部件的情况下，轴还能够通过转子轴承单元对中。轴部分例如经由轴承可旋转地连接到壳体部分。

在每种情况下，经由至少一个扭矩支撑系统实现中心扭矩联接装置和传动器扭矩支撑件之间的连接。传动器扭矩支撑件和扭矩支撑系统之间的联接能够通过修改的弹性和/或阻尼来适应。中心扭矩联接装置能够直接连接到底座，或者通过摩擦式并以形状配合的方式附接的引导盒而附接到底座。

与用于待测试的具有扭矩支撑件的传动器的测试结构的先前布置相反，夹紧扭矩以有利的方式在低速侧经由中心扭矩支撑系统连接到中心扭矩联接装置，并且不传递到底座。因此，即使在要求增加传动器标称扭矩时，产生继续使用现有的测试台底座的相当大的优点。现有的串联测试台能够在电机器的最大能力极限内使用，以便也检验过载的传动器。串联测试台能够配备有中心扭矩联接装置，因此在性能上有相当大的扩展。

所提出的布置产生协同作用并且测试结构的成本能够保持在较低水平，同时扩大了现有测试台的功率范围。因此，可以节省使用所提出的结构来测试诸如传动器之类的部件的成本。

在本发明的有利配置中，测试结构具有电机器，其中传动器的轴以力配合和/或形状配合的方式连接到电机器的转子。整个传动系(特别是风力涡轮机的传动系)可以使用电机器(例如风力涡轮机的发电机)来测试或检验。传动器的壳体在这里能够以力和/或形状配合的方式连接到电机器的定子，使得没有力或只有一小部分力从电机器经由底座传递到中心扭矩联接装置。因此，底座根本不承受载荷，或者只是承受很小程度的载荷。底座上的载荷在这里能够特别地被测量，使得不超过允许的或预定义的载荷。此外，也可以将电机器连接到底座。结果，例如，电动机的重力能够被底座吸收，并且不会对中心扭矩联接装置加载。即使在底座大型应用的情况下，重力通常也能够毫无困难地被吸收。同时，由此降低了对中心扭矩联接装置设计的要求。

在本发明的另一个有利配置中，电机器的转子被布置成使得它能够相对于电机器的定子旋转，其中定子以力配合和/或形状配合的方式连接到传动器的壳体。借助于电机器的壳体和传动器的壳体之间的力配合和/或形状配合连接，底座根本不承受载荷或仅在很小程度上承受载荷。在这里，同样在这种情况下，特别是底座上的载荷也可以被测量，使得不超过允许的或预定义的载荷。此外，在这种情况下，也可以将电动机连接到底座上。结果，例如，电机器的重力可以被底座吸收，并且不会对中心扭矩联接装置加载。即使在底座大型应用的情况下，重力通常也能够毫无困难地被吸收。同时，降低了对中心扭矩联接装置设计的要求。

在本发明的另一个有利配置中，电机器的定子直接连接到底座。这里，直接连接能够包括例如基座的结构，电机器通过该结构立在底座上。直接应该理解为是指电动机不是或不仅仅是经由中心扭矩联接装置连接到底座。由于这种应用，可以使重力作用下的载荷远离中心扭矩联接装置。测试结构的范围越大，出现的由电机器重力产生的扭矩对中心扭矩联接系统的载荷就越大。如果定子以力配合和/或形状配合的方式连接到传动器的壳体，则该结构特别有利。一方面，重力有可能被底座特别简单地吸收。这通常可以使用现有的底座。此外，消除了来自重力和来自中心扭矩联接装置上的相关扭矩的中心扭矩联接装置上的载荷。因此，就底座和中心扭矩联接装置上的载荷而言，通过这种布置可以获得特别经济有效的结构。这也使得测试结构特别具有成本效益并且易于实现。

在本发明的另一个有利配置中，传动器具有至少40，特别是至少200的传动比，其中电动机布置在传动器的快速旋转轴部分的那侧。传动器的传动比越大，在底座上产生的扭矩的影响越小。在电动机连接到底座的配置下，只有非常大地减小的夹紧扭矩支撑力因此在高速侧传递。这使得当电动机连接到传动器的快速旋转侧时，可以不将电动机的定子连接到传动器的壳体。该传递的扭矩通过传动比系数减小，通常在i＝40至i＝200的情况下，因此与先前的底座极限相差很远。已经表明，即使从i＝40的传动比开始，底座上的载荷也已经很低，以至于在大多数情况下，已经不需要在传动器的壳体和定子之间进行连接来保持在底座的载荷极限内。特别是从i＝200的传动比开始，由电动机引起的底座上的载荷已经可以忽略不计。对于这些传动比，仅通过将传动器的壳体经由扭矩支撑件附接到中心扭矩联接装置的壳体部分，就可以充分地减小底座上的载荷。这使得结构简单且成本有效，因为不需要在夹紧循环中为吸收电动机扭矩以便将底座上的载荷降低到允许的或预定义的载荷以下做出任何设置。

在本发明的另一个有利配置中，测试结构具有两个传动器和两个电动机，其中两个传动器和/或两个电动机以背靠背的布置方式布置。扭矩支撑件的支撑力不传递到底座，而是传递到中心扭矩联接装置，而中心扭矩联接装置连接到背靠背布置的两个检验单元。由于这种类型的附接，载荷扭矩施加在电动机侧和相反的发电机侧之间，而不会经由底座转移。由于重力通过背靠背的布置作用在中心扭矩联接装置的两侧，由扭矩引起的载荷特别低。因此，在许多情况下，通过与底座的直接连接来吸收电动机的重力是不必要的。

利用这种布置，可以同时测试至少两个驱动部件，例如传动器，特别是两个行星传动器。在每种情况下，传动器以及在每种情况下可能的电动机布置在中心扭矩联接装置的两侧。由于其能力，这样的结构特别适合于检验和测试风力涡轮机传动器，即用于风力涡轮机中的传动器，并且也适合于风力涡轮机的发电机和相应的传动器/发电机组合，因为这些通常具有大于3MW的标称输出，并且因此充分减轻底座上的载荷。如果没有所提出的结构，具有这种能力的传动系在许多情况下会超过底座的承载能力，有时甚至会超过相当大的程度。

由于两个电动机，还可以彼此独立地预定义用来加载或检验传动器和电动机的扭矩和速度。

在本发明的另一个有利配置中，传动器和电动机相对于中心扭矩支撑件对称地布置。对称布置意味着中心扭矩联接装置被布置在中心，并且首先传动器，然后电动机在每一侧邻接它。尽管传动器和电动机的类似结构设计是有利的，但它不必需包括这里要求保护的对称结构。

测试结构被设计成使得它在背靠背结构中相对于中心扭矩联接装置是对称的。在这种情况下，转子轴承单元也能够对称地设计。在这种类型的背靠背载荷扭矩测试中，旋转部件在传动器的低速侧连接到中心轴，该中心轴在轴向和径向上相对于中心扭矩联接元件安装在中心轴承中。相反，传动器壳体经由相应的扭矩支撑件刚性地连接到中心扭矩联接装置，使得其仅具有有限的移动能力。对称结构对底座上的重量分布具有特别有利的效果。此外，大量的测试因此可以在不同的扭矩/速度载荷下进行。

本发明的另一方面涉及一种用于制造测试结构的方法，该测试结构能够如上所述地形成和改进，其中布置在测试结构中的部件的壳体和定子以力配合和/或形状配合的方式彼此连接，并连接到中心扭矩联接装置的壳体部分。特别地，该方法能够如上面对测试结构所解释的那样形成和改进。

本发明的另一方面涉及一种用于制造测试结构的方法，该测试结构可以如上所述地形成和改进，其中布置在测试结构中的部件的壳体和定子以力配合和/或形状配合的方式彼此连接，并连接到中心扭矩联接装置的壳体部分。特别地，该方法能够如上面对测试结构所解释的那样形成和改进。

附图说明

下面借助于附图所示的示例性实施例详细描述和解释本发明，其中：

图1和图2示出了测试结构的示例性实施例。

具体实施方式

图1示出了测试结构1的第一示例性实施例。它具有中心扭矩联接装置2。该扭矩联接装置2又具有轴部分21和壳体部分22。壳体部分22是静止的并连接到底座5。轴部分21被布置成使得它能够相对于壳体部分22旋转。例如，这可以通过轴承来实现。轴部分21在工作中旋转。为此，它连接到传动器3的轴31。轴31能够例如是传动器3的输入轴。在传动器3构造为行星传动器的情况下，轴31能够例如是行星传动器的行星架。此外，传动器3还具有壳体33。扭矩支撑件32布置在该壳体33上。传动器3的壳体33借助于扭矩支撑件32以力配合和/或形状配合的方式连接到扭矩联接装置2的壳体部分22。传动器3能够在传动器3远离扭矩联接装置2的那侧上连接到电机器4，例如风力涡轮发电机。该电机器4具有转子41，但在该图1中，它被定子42覆盖。转子41连接到电机器4的轴，而定子42形成电机器4的静止元件。转子41经由电机器4的轴以力配合和/或形状配合的方式连接到传动器3的轴31。在该示例性实施例中，定子42连接到传动器3的壳体33。结果，可靠地防止了中心扭矩联接装置2和电机器4之间的力经由底座5的传递。电机器4的定子42能够例如通过法兰连接到传动器3的壳体33。在这里所示的这种布置中，电机器4没有例如通过基座直接连接到底座5。

图2示出了测试结构1的另一示例性实施例。在该示例性实施例中，测试结构1以背靠背布置的方式布置。为了避免重复，参考图1的描述和在图1中添加的附图标记。传动系的部件，即传动器3和电机器4，在这里相对于中心扭矩联接装置2对称地布置。这意味着从中心扭矩联接装置2观察，首先在每一侧传动器3邻接扭矩联接装置2，并且在每种情况下，电机器4布置在传动器3的后面。对称性明确地不涉及各个部件的构造，特别是传动器3和电机器4的构造，而是仅涉及它们的布置。

在该示例性实施例中，电机器4的定子42不连接到传动器3的壳体33。定子42与底座5的连接仅直接经由也称为基座的结构6实现。经由中心扭矩联接装置2到底座5的进一步连接到底座5(优于直接连接)可选地是可能的，但是在该示例性实施例中没有提供。然而，这种与底座5的连接或与底座5的附接能够在不进一步改变测试结构的情况下进行补充。由于传动器3的壳体33与中心扭矩联接装置2的壳体部分22的连接，则已经避免如果扭矩支撑件32直接连接到底座5则经由底座5传递的大部分载荷。传动器3的传动比越高，在这种布置中经由底座5作用在电机器4和扭矩联接装置2之间的力就越小。然而，前提是电机器4布置在传动器3的快速旋转轴部分311的一侧。因此，这一侧上的力相应较低。从传动比40开始，底座5上的力和因而底座5上的载荷明显减小。从传动比200开始，底座5上的这些力可以忽略不计。

该示例性实施例的另一个优点在于以下事实，电机器4的重力能够经由结构6直接传递到底座5，并且中心扭矩联接装置2因此不会被不必要地加载。

为了有效地限制底座5中的力，除了例如经由结构6将电机器4直接附接到底座5之外，还可以间接地经由定子42和传动器3的壳体33之间的力配合和/或形状配合连接实现这一点，其中扭矩或力至少部分地经由扭矩联接装置2传递到底座5。

在背靠背结构的情况下，能够同时检验两个传动器3和两个电机器4。这对应于能够同时测试或检验的两个传动系的部件。由于其能力，这种类型的结构特别适合于检验和测试风力涡轮机传动器，即风力涡轮机中使用的传动器，并且也适合于风力涡轮机的发电机3和相应的传动器/发电机组合，因为它们通常具有大于3MW的标称输出，并且在底座5中引起相应的载荷，在没有所提出的结构的情况下，这些载荷通常超过允许的阈值。借助于这两个电机器4，可以独立地预先定义待测试的传动系的部件3、4被加载或检验的扭矩和速度。

总之，本发明涉及一种包括中心扭矩联接装置和传动器的测试结构，其中中心扭矩联接装置具有轴部分，所述轴部分被布置成使得它能够相对于中心扭矩联接装置的壳体部分旋转，其中所述壳体部分被布置成使得它相对于底座是静止的，其中所述轴部分以力配合和/或形状配合的方式连接到所述传动器的轴，其中所述传动器具有布置在所述传动器的壳体或环形齿轮上的扭矩支撑件。为了改进关于测试传动系的一个部件或多个部件的测试结构，提出传动器的扭矩支撑件以力配合和/或形状配合的方式连接到中心扭矩联接装置的壳体部分。本发明还涉及一种用于制造测试结构的方法，其中测试结构具有中心扭矩联接装置，其中布置在测试结构中的部件的壳体和定子以力配合和/或形状配合的方式彼此连接并连接到中心扭矩联接装置的壳体部分。