本發(fā)明涉及一種力矩軸承測(cè)試裝置，包括安裝框架，其用于安裝到風(fēng)力渦輪機(jī)的力矩軸承的第一環(huán)；驅(qū)動(dòng)單元，其可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述安裝框架；以及測(cè)量單元，其相對(duì)于力矩軸承的第二環(huán)設(shè)置，其中所述驅(qū)動(dòng)單元設(shè)置為相對(duì)于所述第二環(huán)旋轉(zhuǎn)所述第一環(huán)，并且其中所述測(cè)量單元配置為測(cè)量表示所述力矩軸承的摩擦扭矩的信號(hào)。

本發(fā)明還涉及一種確定風(fēng)力渦輪機(jī)力矩軸承的摩擦扭矩的方法，所述風(fēng)力渦輪機(jī)力矩軸承包括相對(duì)于第二環(huán)可旋轉(zhuǎn)地布置的第一環(huán)，其中多個(gè)可旋轉(zhuǎn)的軸承元件布置在所述第一環(huán)和第二環(huán)之間，其中所述方法包括以下步驟：設(shè)置風(fēng)力渦輪機(jī)力矩軸承，將測(cè)試裝置安裝到所述力矩軸承，以及在所述力矩軸承上執(zhí)行至少一個(gè)測(cè)試程序，以確定至少一個(gè)表示風(fēng)力渦輪機(jī)力矩軸承的摩擦扭矩的信號(hào)。

背景技術(shù)：

如今在現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的軸承單元被設(shè)計(jì)為又大又重的軸承單元，其被配置為吸收由風(fēng)力渦輪機(jī)中的轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)、齒輪箱和其他部件產(chǎn)生的各種載荷。一些風(fēng)力渦輪機(jī)包括布置在轉(zhuǎn)子和機(jī)艙之間的力矩軸承，用于將彎曲載荷和推力從轉(zhuǎn)子傳遞到機(jī)艙，該機(jī)艙具有大于一米的內(nèi)徑并且具有幾公噸的重量。

韓國(guó)專(zhuān)利kr100040348公開(kāi)了一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)軸承的軸承功能測(cè)試的裝置，包括基架，致動(dòng)框架，水平致動(dòng)器和垂直致動(dòng)器?；苤屋S承組件，該軸承組件是底表面功能測(cè)試的對(duì)象。致動(dòng)框架布置在軸承組件的上部中以向軸承組件施加負(fù)載。水平致動(dòng)器在水平方向上對(duì)致動(dòng)框架的一部分施壓。水平致動(dòng)器沿水平方向?qū)S承組件施加力。垂直致動(dòng)器在垂直方向上對(duì)垂直致動(dòng)框架的其余部分施壓。垂直致動(dòng)器到軸承組件施加垂直方向載荷或力矩載荷。

當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片相對(duì)于機(jī)艙旋轉(zhuǎn)時(shí)，力矩軸承在主機(jī)架中經(jīng)受各種剛性，并且風(fēng)力渦輪機(jī)葉片承受不同的風(fēng)切變，風(fēng)切變隨之轉(zhuǎn)移到力矩軸承。因此，可以預(yù)緊力矩軸承，以補(bǔ)償這些動(dòng)態(tài)負(fù)載。這確保位于力矩軸承的內(nèi)圈和外圈之間的滾子與各條滾道接觸，并且在這兩個(gè)環(huán)之間產(chǎn)生摩擦扭矩。該摩擦扭矩必須在可接受的公差內(nèi)，以避免內(nèi)環(huán)的過(guò)熱，這種過(guò)熱進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)環(huán)的膨脹，并由此增加預(yù)緊力。

這種軸承單元的制造商通常使用模擬或測(cè)試臺(tái)來(lái)確定摩擦扭矩和其他設(shè)計(jì)參數(shù)。測(cè)試臺(tái)是安裝在生產(chǎn)設(shè)備上的又大又重的固定式設(shè)備。來(lái)自舍弗勒技術(shù)股份有限公司(schaefflertechnologiesag&co.kg)的astraios是這種測(cè)試臺(tái)的一個(gè)例子。該測(cè)試臺(tái)具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其使用數(shù)個(gè)致動(dòng)器和大約300個(gè)傳感器來(lái)測(cè)試試驗(yàn)軸承的性能。該測(cè)試臺(tái)的重量約350公噸，成本約700萬(wàn)歐元。這種測(cè)試臺(tái)不能用于測(cè)試已安裝到主機(jī)架或輪轂的力矩軸承，也不能用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試力矩軸承。

因此，需要一種便宜且簡(jiǎn)單的測(cè)試裝置，其能夠?qū)υ谘b配地點(diǎn)以及在安裝地點(diǎn)對(duì)力矩軸承進(jìn)行測(cè)試。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是提供一種便宜且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的測(cè)試裝置。

本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠?qū)α剌S承進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)試的測(cè)試裝置。

本發(fā)明的另一目的是提供一種具有移動(dòng)結(jié)構(gòu)的測(cè)試裝置，使其能夠運(yùn)輸至安裝地點(diǎn)或裝配地點(diǎn)。

本發(fā)明的另一目的是提供一種測(cè)試力矩軸承的方法，其中該測(cè)試能夠在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，也能夠在裝配地點(diǎn)或制造地點(diǎn)進(jìn)行。

本發(fā)明的另一目的是提供一種使得力矩軸承能夠快速簡(jiǎn)單地安裝和測(cè)試的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

如上所述，本發(fā)明包括用于測(cè)試風(fēng)力渦輪機(jī)的力矩軸承的力矩軸承測(cè)試裝置，該風(fēng)力渦輪機(jī)力矩軸承包括相對(duì)于第二環(huán)可旋轉(zhuǎn)布置的第一環(huán)，其中多個(gè)可旋轉(zhuǎn)的軸承元件布置在所述第一環(huán)和第二環(huán)之間，其中力矩軸承測(cè)試裝置包括設(shè)置為安裝到力矩軸承的所述第一環(huán)的安裝框架，至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述安裝框架，并且至少一個(gè)測(cè)量單元設(shè)置為測(cè)量至少一個(gè)表示所述力矩軸承的摩擦扭矩的信號(hào)，其中所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元設(shè)置為在安裝時(shí)相對(duì)于所述第二環(huán)旋轉(zhuǎn)所述第一環(huán)，其特別之處在于，所述力矩軸承測(cè)試裝置還包括至少一個(gè)扭矩臂，其具有至少一個(gè)安裝接口，其中所述至少一個(gè)扭矩臂可旋轉(zhuǎn)地連接到所述安裝框架，并且其中所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元安裝到所述至少一個(gè)安裝接口。

這種配置提供了一種便宜且簡(jiǎn)單的測(cè)試裝置，其能夠?qū)α剌S承，即風(fēng)力渦輪機(jī)力矩軸承執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)測(cè)試。這種配置還實(shí)現(xiàn)了快速簡(jiǎn)單地安裝和拆卸測(cè)試裝置。本測(cè)試裝置還使得測(cè)試裝置易于操作，并易于相對(duì)力矩軸承定位。

傳統(tǒng)的測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架除了測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架以外，還需要若干單獨(dú)的部分，例如向測(cè)試軸承施加扭矩和其他載荷的加載部分、向測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架提供動(dòng)力的動(dòng)力部分、向測(cè)試軸承提供潤(rùn)滑的潤(rùn)滑部分、以及測(cè)量測(cè)試軸承的性能的測(cè)量部分。這些單獨(dú)的部分增加了測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架的復(fù)雜度和成本，同時(shí)增加了相對(duì)于測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架安裝和拆卸測(cè)試軸承所需的時(shí)間。

力矩軸承包括第一環(huán)，例如內(nèi)環(huán)，其相對(duì)于第二環(huán)可旋轉(zhuǎn)地布置，第二環(huán)例如是外環(huán)。至少兩排可旋轉(zhuǎn)軸承元件布置在第一環(huán)和第二環(huán)之間。在第一環(huán)和第二環(huán)之間的空間中還可布置保持架，其中保持架設(shè)置為在旋轉(zhuǎn)期間大體上將軸承元件保持在適當(dāng)位置。第一環(huán)和第二環(huán)之間的空隙可以通過(guò)位于力矩軸承兩側(cè)的密封元件來(lái)封閉。該空隙可以部分地或完全地填充潤(rùn)滑劑，例如油或油脂。

根據(jù)特定實(shí)施例，所述至少一個(gè)扭矩臂通過(guò)四點(diǎn)軸承系統(tǒng)可旋轉(zhuǎn)地連接到安裝框架，所述軸承系統(tǒng)包括相對(duì)于第二軸承元件可旋轉(zhuǎn)地布置的第一軸承元件。

安裝框架和扭矩臂可以安裝到四點(diǎn)軸承系統(tǒng)，使得安裝框架能夠相對(duì)于扭矩臂旋轉(zhuǎn)。軸承系統(tǒng)可以包括第一軸承元件，例如內(nèi)環(huán)，其相對(duì)于第二軸承元件，例如外環(huán)，可旋轉(zhuǎn)地布置。第一軸承元件可以連接到安裝框架，而第二軸承元件可以連接到扭矩臂，反之亦然。至少一排，例如兩排或多排可旋轉(zhuǎn)軸承元件，例如滾子或滾珠，可以布置在第一軸承元件和第二軸承元件之間。軸承元件可以布置在保持架中，該保持架設(shè)置為在旋轉(zhuǎn)期間大體上將軸承元件保持在其各自的位置上。保持架可以布置在第一軸承元件和第二軸承元件之間的空間中。這使得雙向的軸向力和徑向力在扭矩臂和安裝框架之間傳遞。這樣消除了對(duì)額外軸承的需要，并因此減輕了測(cè)試裝置的重量并節(jié)省了空間。可以使用其它類(lèi)型的四點(diǎn)軸承系統(tǒng)。

該配置使得本測(cè)試裝置能夠作為移動(dòng)測(cè)試裝置，被運(yùn)輸?shù)叫枰獪y(cè)試的任何測(cè)試位置。本測(cè)試裝置可以裝載到車(chē)輛上，如卡車(chē)或拖車(chē)，或船只上，如安裝船或運(yùn)輸船，并運(yùn)輸?shù)剿璧臏y(cè)試地點(diǎn)。因此，測(cè)試地點(diǎn)可以是安裝地點(diǎn)、裝配地點(diǎn)或制造地點(diǎn)?！鞍惭b地點(diǎn)”被定義為架設(shè)風(fēng)力渦輪機(jī)的地點(diǎn)。“裝配地點(diǎn)”被定義為組裝力矩軸承的地點(diǎn)，或風(fēng)力渦輪機(jī)在被運(yùn)輸?shù)桨惭b地點(diǎn)之前，部分地或完全地進(jìn)行組裝的地點(diǎn)?！爸圃斓攸c(diǎn)”被定義為制造風(fēng)力渦輪機(jī)的一個(gè)或多個(gè)部件的地點(diǎn)。

傳統(tǒng)的測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架永久地安裝在制造地點(diǎn)，因此需要將力矩軸承運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)測(cè)試臺(tái)或支架的位置。此外，這些傳統(tǒng)的測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架一旦被安裝到轉(zhuǎn)子輪轂或機(jī)艙的主機(jī)架上，就不能用于測(cè)試力矩軸承。此外，傳統(tǒng)的測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架通常使用大而重的安裝框架以提供足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使得雙向的軸向力和徑向力可以從安裝框架傳遞到測(cè)試軸承。

不需要單獨(dú)的或集成的潤(rùn)滑部分或加載部分，這樣降低了本測(cè)試裝置的成本和復(fù)雜度。由于用來(lái)操作測(cè)試設(shè)備所需的動(dòng)力更少，這即允許結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)單元或動(dòng)力部分。此外，不需要布置線(xiàn)性致動(dòng)器來(lái)測(cè)試力矩軸承，與常規(guī)測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架相比，這即節(jié)省了測(cè)試裝置的材料和成本。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述至少一個(gè)安裝接口包括第一安裝接口和至少第二安裝接口，以選擇性安裝所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元。

測(cè)試裝置包括沿徑向方向從測(cè)試裝置的中軸向外伸出的至少一個(gè)扭矩臂。每個(gè)扭矩臂包括中心部分和背離中心部分的自由端。測(cè)量單元布置在扭矩臂的自由端處或附近。這實(shí)現(xiàn)了在至少一個(gè)安裝點(diǎn)處測(cè)量力矩軸承的摩擦力。還可以在執(zhí)行測(cè)試之前，進(jìn)一步測(cè)量或確定中軸和該安裝點(diǎn)，例如測(cè)量點(diǎn)，之間的徑向距離。然后使用測(cè)得的摩擦力和徑向距離來(lái)計(jì)算摩擦扭矩。由于在執(zhí)行測(cè)量時(shí)不必考慮因測(cè)試裝置的單個(gè)電氣或機(jī)械部件的效率而導(dǎo)致的能量損失，這還實(shí)現(xiàn)了摩擦力或扭矩的最優(yōu)測(cè)量。

中心部分包括用于安裝驅(qū)動(dòng)單元的至少一個(gè)安裝接口。例如，兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或多個(gè)安裝接口可以布置在中心部分。這樣實(shí)現(xiàn)了單個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的選擇性安裝。各個(gè)安裝接口還允許安裝兩個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，其中各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元相對(duì)于彼此定位。相比單個(gè)大型驅(qū)動(dòng)單元，這樣能夠使用若干更小的驅(qū)動(dòng)單元，其中各個(gè)驅(qū)動(dòng)單元單獨(dú)地或同步地運(yùn)行。

各個(gè)扭矩臂可以被構(gòu)造為可延伸的扭矩臂，其在徑向方向上可調(diào)節(jié)，使得其適配于特定力矩軸承的尺寸。安裝框架，例如安裝板，還可以設(shè)置為可延伸的安裝框架，例如可延伸的安裝板，其在徑向方向上也可調(diào)節(jié)，使其適配于特定力矩軸承的尺寸。這使得測(cè)試裝置適用于各種類(lèi)型的力矩軸承。

或者，測(cè)試裝置可包括一組不同的扭矩臂，其中每個(gè)扭矩臂的尺寸設(shè)置為匹配特定類(lèi)型的力矩軸承。因此，測(cè)試裝置可根據(jù)待測(cè)力矩軸承的類(lèi)型配備選定的扭矩臂。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述至少一個(gè)扭矩臂包括沿第一徑向方向延伸的第一扭矩臂和沿至少第二徑向方向延伸的至少第二扭矩臂。

測(cè)試裝置可以包括多個(gè)扭矩臂，每個(gè)扭矩臂沿預(yù)定徑向方向延伸。例如，測(cè)試裝置可以包括兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或多個(gè)扭矩臂。各個(gè)扭矩臂相對(duì)于彼此所成角度可以在0度與180度之間。各個(gè)扭矩臂可以在中心部分處接合在一起?；蛘?，各個(gè)扭矩臂可以形成單件的一部分，其中各個(gè)自由端從共同的中心部分向外伸出。這使得力矩軸承的摩擦扭矩分布在各個(gè)扭矩臂上。

測(cè)量裝置可以選擇性地連接到一個(gè)或多個(gè)扭矩臂?；蛘?，測(cè)量單元可以連接到每個(gè)扭矩臂。這樣允許在兩個(gè)或多個(gè)安裝點(diǎn)處測(cè)量摩擦扭矩。所述測(cè)量可以被單獨(dú)地分析或處理，或組合形成表示摩擦轉(zhuǎn)矩的單個(gè)值。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述至少一個(gè)扭矩臂包括自由端，該自由端直接連接到第二環(huán)，或通過(guò)中間元件，如至少一個(gè)測(cè)量單元，間接連接到第二環(huán)。

每個(gè)扭矩臂的自由端可直接連接至力矩軸承的第二環(huán)。各個(gè)測(cè)量單元可置于自由端處或其附近，使得其可直接或間接測(cè)量力矩軸承的摩擦扭矩?；蛘撸總€(gè)扭矩臂的自由端可以通過(guò)中間元件間接連接至力矩軸承的第二環(huán)，中間元件例如是彈簧元件、線(xiàn)、桿、或者其他合適的元件。或者，測(cè)量單元用作中間元件，其中測(cè)量單元的一端連接至第二環(huán)，而另一端連接至各個(gè)自由端。測(cè)量單元可以使用任何合適的連接件，例如鉤、吊環(huán)、螺紋連接、或其他合適的連接件，連接至第二環(huán)和扭矩臂的自由端?？蛇x地，利用任何已知技術(shù)，各個(gè)測(cè)量單元的輸出信號(hào)可用于計(jì)算摩擦扭矩。這樣實(shí)現(xiàn)了如上所述的摩擦力或摩擦扭矩的最優(yōu)測(cè)量。

安裝元件，例如螺栓、螺桿、鎖定銷(xiāo)或類(lèi)似物，可以相對(duì)于第二環(huán)上的互補(bǔ)安裝元件，例如安裝孔來(lái)定位?；蛘?，安裝元件可以是能夠?qū)⒏鞣N緊固件定位于其中的安裝孔，緊固件例如是螺栓、螺桿、鎖定銷(xiāo)或類(lèi)似物。然后該安裝元件可以確定扭矩臂的自由端的安裝點(diǎn)?？蛇x地，另一個(gè)安裝元件可以相對(duì)于第一安裝元件來(lái)定位，其中該安裝元件確定扭矩臂的旋轉(zhuǎn)的停止位置。扭矩臂的自由端位于這兩個(gè)安裝元件之間，并由此能夠在起始位置和該停止位置之間旋轉(zhuǎn)。這限制測(cè)試期間扭矩臂相對(duì)于第二環(huán)的旋轉(zhuǎn)。在測(cè)量單元或連接件發(fā)生故障的情況下，安裝元件還用作安全設(shè)備，從而防止扭矩臂旋轉(zhuǎn)越過(guò)起始位置或停止位置。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述安裝框架包括安裝板，其上布置有多個(gè)安裝元件，其中所述安裝元件設(shè)置為安裝至第一環(huán)上的互補(bǔ)安裝元件。

測(cè)試裝置可以包括安裝板，其設(shè)置為安裝到力矩軸承，例如其第一環(huán)或第二環(huán)。如上所述的多個(gè)安裝元件沿著該安裝板的周邊布置。測(cè)試裝置的安裝元件可以選擇性地安裝到位于力矩軸承上的一個(gè)或多個(gè)互補(bǔ)安裝元件，或相對(duì)于位于力矩軸承上的一個(gè)或多個(gè)互補(bǔ)安裝元件來(lái)定位。安裝板可以是實(shí)心板，或包括一個(gè)或多個(gè)用于節(jié)省材料和重量的空洞。安裝板可具有由圓形板確定的連續(xù)周邊或由多個(gè)單獨(dú)板構(gòu)件，例如可延伸板構(gòu)件，確定的分段周邊。

或者，測(cè)試裝置可以包括一組不同安裝板，每個(gè)安裝板的尺寸設(shè)置為匹配特定類(lèi)型的力矩軸承。這樣測(cè)試裝置可根據(jù)所測(cè)試的力矩軸承的類(lèi)型來(lái)裝配選定的安裝板。

安裝板和/或扭矩臂可以由金屬如鋁、鋼或鐵，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料如纖維增強(qiáng)塑料(fiberreinforcedplastics)或玻璃纖維增強(qiáng)塑料(glassfiberreinforcedplastics)，復(fù)合材料或其他適合的材料制成。纖維可以是有機(jī)纖維、碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳族聚酰胺纖維或其他適合的纖維。可選擇安裝板和/或扭矩臂的尺寸來(lái)為測(cè)試裝置提供足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

根據(jù)一個(gè)特定的實(shí)施例，所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合至齒輪單元，齒輪單元包括第一齒輪元件，其設(shè)置為嚙合位于安裝框架上的第二齒輪元件，安裝框架例如為第一軸承元件。

驅(qū)動(dòng)單元設(shè)置為以恒定的速度或頻率或以可變的速度或頻率相對(duì)于第二環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)第一環(huán)，反之亦然。該速度或頻率可以通過(guò)控制單元設(shè)置或調(diào)整。該驅(qū)動(dòng)單元可以例如由內(nèi)部電源或外部電源供電，內(nèi)部電源例如是蓄電池或燃料電池，外部電源例如是輸電干線(xiàn)。該電源可以連接至發(fā)動(dòng)機(jī)，如電動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至齒輪單元。齒輪單元可以包括第一齒輪元件，其設(shè)置為與位于四點(diǎn)軸承系統(tǒng)上的第二/互補(bǔ)齒輪元件，如第一軸承元件或第二軸承元件，相互配合。在一個(gè)例子中，第一齒輪元件可以是小齒輪，第二齒輪元件可以是內(nèi)齒輪。第一齒輪元件和第二齒輪元件可以各有多個(gè)嚙合齒，其使得驅(qū)動(dòng)單元能夠旋轉(zhuǎn)安裝框架。在另一個(gè)示例中，第一齒輪元件和第二齒輪元件可以通過(guò)皮帶傳動(dòng)相互作用，其中一條或多條皮帶纏繞每個(gè)齒輪元件的周邊。皮帶可以是齒形帶、v形帶、平帶，多楔帶或其他合適類(lèi)型的皮帶。其它類(lèi)型的可旋轉(zhuǎn)聯(lián)接件或齒輪可用于相對(duì)扭矩臂旋轉(zhuǎn)安裝框架。這使得測(cè)試裝置能夠相對(duì)于力矩軸承的一個(gè)環(huán)旋轉(zhuǎn)另一個(gè)環(huán)。

四點(diǎn)軸承系統(tǒng)可以對(duì)準(zhǔn)測(cè)試裝置的中軸，其中齒輪單元可相對(duì)于該軸承系統(tǒng)布置。如果使用至少兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，則每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的齒輪單元可相對(duì)于該軸承系統(tǒng)布置。這使得測(cè)試裝置能夠旋轉(zhuǎn)安裝框架和所述一個(gè)環(huán)，同時(shí)大體上將扭矩臂和所述另一個(gè)環(huán)保持在相同的位置。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該力矩軸承測(cè)試裝置進(jìn)一步包括至少一個(gè)溫度傳感器，其相對(duì)于力矩軸承的所述第一環(huán)和第二環(huán)至少其中一只來(lái)布置。

測(cè)量單元可以相對(duì)于第一環(huán)或第二環(huán)布置。例如，測(cè)量單元可以是應(yīng)變計(jì)、載荷傳感器、扭矩傳感器、或者其他合適的測(cè)量單元，其設(shè)置為直接或間接測(cè)量力矩軸承的摩擦扭矩。可以例如在控制單元中分析和處理來(lái)自測(cè)量單元的測(cè)量信號(hào)，并將之用于計(jì)算摩擦轉(zhuǎn)矩?；蛘?，測(cè)得的信號(hào)可用于計(jì)算力矩軸承，例如其第一環(huán)和/或第二環(huán)中的溫度，如溫升。這使得測(cè)試裝置執(zhí)行力矩軸承的簡(jiǎn)化測(cè)試，其中至少摩擦扭矩用作控制參數(shù)。

測(cè)試裝置可另外包括在安裝時(shí)相對(duì)于力矩軸承的第一環(huán)和/或第二環(huán)布置的一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器。溫度傳感器可以設(shè)置為在測(cè)試期間測(cè)量各個(gè)環(huán)的溫度和/或兩個(gè)環(huán)之間的溫差。可以在例如控制單元中分析和處理來(lái)自溫度傳感器的測(cè)得信號(hào)，并且將其用于計(jì)算扭矩軸承，例如其第一環(huán)和/或第二環(huán)的溫度?；蛘撸瑴y(cè)得的信號(hào)可以用于計(jì)算力矩軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩。

在安裝期間，溫度傳感器可以是分開(kāi)的溫度傳感器，其相對(duì)于力矩軸承的第一環(huán)和/或第二環(huán)來(lái)定位。然后可以將這些溫度傳感器與測(cè)試裝置的其余部分一起拆卸。或者在制造力矩軸承期間，溫度傳感器可以集成到力矩軸承中。然后例如通過(guò)將這些集成的溫度傳感器電連接到控制單元，它們?cè)跍y(cè)試期間可用于測(cè)量溫度。測(cè)得的信號(hào)可用于確定力矩軸承的第一和第二環(huán)之間的溫差。這使得溫度還可用作控制參數(shù)。

根據(jù)一個(gè)特定的實(shí)施例，所述至少一個(gè)測(cè)量單元相對(duì)于所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)布置，并設(shè)置為測(cè)量驅(qū)動(dòng)單元的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)，其中力矩軸承的摩擦扭矩基于所述至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

可選地，測(cè)量單元可以相對(duì)于驅(qū)動(dòng)單元來(lái)設(shè)置。例如，測(cè)量單元可以是電壓表、扭矩計(jì)、安培表、電度表或其他合適的測(cè)量單元，其設(shè)置為測(cè)量驅(qū)動(dòng)單元的能耗?？梢栽诶缈刂茊卧蟹治龊吞幚韥?lái)自測(cè)量裝置的測(cè)得信號(hào)，并將其用于計(jì)算摩擦扭矩。測(cè)試裝置的一個(gè)或多個(gè)組件，如齒輪單元和軸承系統(tǒng)，其電氣和/或機(jī)械效率可以進(jìn)一步用來(lái)確定摩擦扭矩?？梢栽趫?zhí)行測(cè)試之前計(jì)算、測(cè)量或者確定各個(gè)組件的效率。

或者，測(cè)得的信號(hào)可用于計(jì)算力矩軸承，如其第一環(huán)和/或第二環(huán)的溫度，如溫升。這使得測(cè)試裝置能夠?qū)α剌S承執(zhí)行簡(jiǎn)化的測(cè)試，其中至少摩擦扭矩用作控制參數(shù)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，力矩軸承測(cè)試裝置進(jìn)一步包括至少一組：

支撐元件，其設(shè)置為放置在參考面上，或者

可調(diào)節(jié)的支撐元件，其設(shè)置為調(diào)平力矩軸承。

該測(cè)量裝置可以包括一組或多組支撐元件，例如支腳，其設(shè)置為放置在或者固定至參考面，如卡車(chē)車(chē)廂、地板、地平面、平臺(tái)面或者其他合適的參考面。該支撐元件可以相對(duì)于位于力矩軸承上的一個(gè)或多個(gè)互補(bǔ)安裝元件來(lái)安裝或安置。這使得力矩軸承在安裝前能夠分別進(jìn)行測(cè)試。這還使得力矩軸承在測(cè)試期間能夠安置在水平位置。

或者，支撐元件可以設(shè)置為可調(diào)節(jié)的支撐元件，其能夠沿軸向伸縮。通過(guò)手動(dòng)操作或控制單元操作的線(xiàn)性致動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)該調(diào)節(jié)。這使得力矩軸承在進(jìn)行測(cè)試之前調(diào)平至水平。

測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)還使得當(dāng)其處于垂直位置時(shí)，如當(dāng)其安裝至轉(zhuǎn)子輪轂或主機(jī)架時(shí)，能夠安裝至力矩軸承。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該力矩軸承測(cè)試裝置進(jìn)一步包括控制單元，其設(shè)置為控制力矩軸承測(cè)試裝置的運(yùn)行。

該測(cè)試裝置可以包括設(shè)置為控制測(cè)試裝置運(yùn)行的控制單元，該測(cè)試裝置可以由電源或單獨(dú)的電源，如蓄電池供電?？刂茊卧梢园刂破?，如微處理器，存儲(chǔ)器單元和至少一個(gè)用戶(hù)接口?？刂茊卧梢越?jīng)由有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)連接，連接到測(cè)試裝置的電氣部件，例如測(cè)量單元、溫度傳感器、驅(qū)動(dòng)單元以及可選的線(xiàn)性致動(dòng)器?？刂茊卧梢允俏挥跍y(cè)試裝置上的本地終端，或設(shè)置為與電氣部件通信的遠(yuǎn)程控制單元。

或者，可以省略控制單元，并且可以在測(cè)量單元和溫度傳感器上直接顯示測(cè)得數(shù)據(jù)。在該實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)單元的速度或頻率可以直接在驅(qū)動(dòng)單元上設(shè)置或調(diào)節(jié)。

本申請(qǐng)還包括一種確定風(fēng)力渦輪機(jī)力矩軸承的摩擦扭矩的方法，其中該方法包括以下步驟：

-提供風(fēng)力渦輪機(jī)力矩軸承，其中所述風(fēng)力渦輪機(jī)力矩軸承包括相對(duì)于第二環(huán)可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置的第一環(huán)；

-將如上所述的力矩軸承測(cè)試裝置安裝至所述力矩軸承；

-對(duì)所述力矩軸承執(zhí)行至少一個(gè)測(cè)試程序，以確定至少一個(gè)表征風(fēng)力渦輪機(jī)力矩軸承的摩擦扭矩的信號(hào)。

這樣實(shí)現(xiàn)了對(duì)扭矩軸承的簡(jiǎn)化測(cè)試，其中測(cè)試裝置能夠測(cè)試一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)，如摩擦扭矩和可選的力矩軸承的溫度。本測(cè)試裝置可以快速安裝到力矩軸承并隨后快速地拆卸，這樣節(jié)省了時(shí)間。此外，本測(cè)試裝置具有簡(jiǎn)單且輕便的結(jié)構(gòu)，其使得測(cè)試裝置能夠僅相對(duì)于力矩軸承的一側(cè)來(lái)簡(jiǎn)單地處理和定位。傳統(tǒng)的測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架要求測(cè)試軸承正確地置于測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架內(nèi)，其中，測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架隨后安裝到力矩軸承的兩側(cè)。

測(cè)得的控制參數(shù)可以與一個(gè)或多個(gè)閾值或預(yù)定模式比較，以確定力矩軸承是否通過(guò)測(cè)試?？蛇x地或附加地，如運(yùn)輸或安裝前后、磨合期后或在力矩軸承的工作壽命期間，測(cè)得的控制參數(shù)還可以用于建立或驗(yàn)證力矩軸承的實(shí)際控制參數(shù)。

例如，摩擦扭矩的閾值可以選定在10-20千?！っ?knm)之間。溫差閾值可以選定在4-12千瓦(kw)之間。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括以下步驟：

-在安裝所述力矩軸承測(cè)試裝置之前，將力矩軸承測(cè)試裝置運(yùn)輸至測(cè)試地點(diǎn)；

-在完成至少一個(gè)測(cè)試程序后，拆卸力矩軸承測(cè)試裝置；

該測(cè)試可以在制造地點(diǎn)或者組裝該力矩軸承的裝配地點(diǎn)進(jìn)行。測(cè)試裝置安裝至力矩軸承，并且在力矩軸承上執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)測(cè)試程序。一旦完成測(cè)試，拆卸測(cè)試裝置。然后力矩軸承運(yùn)輸至安裝地點(diǎn)或者另一個(gè)裝配地點(diǎn)，在該處將力矩軸承安裝至轉(zhuǎn)子輪轂和主機(jī)架的至少其中之一?？蛇x地，力矩軸承的裝配和安裝可以在同一地點(diǎn)進(jìn)行。

測(cè)試裝置還可以被運(yùn)輸?shù)筋A(yù)期測(cè)試地點(diǎn)，例如裝配地點(diǎn)或安裝地點(diǎn)。測(cè)試裝置可以直接運(yùn)輸?shù)綔y(cè)試地點(diǎn)，或者與風(fēng)力渦輪機(jī)的部件一起運(yùn)輸。這對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)試臺(tái)或測(cè)試架而言是不可能的。在到達(dá)測(cè)試地點(diǎn)后，將測(cè)試裝置安裝到力矩軸承，并在力矩軸承上執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)測(cè)試程序。一旦完成測(cè)試，則拆卸測(cè)試裝置。然后可以將力矩軸承安裝到轉(zhuǎn)子輪轂和主機(jī)架，并完成風(fēng)力渦輪機(jī)的剩余安裝或裝配。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括以下步驟：

-提供風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪轂或至少包括主機(jī)架的風(fēng)力渦輪機(jī)機(jī)艙；并且

-將力矩軸承安裝到所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪轂或所述主機(jī)架。

該測(cè)試裝置可進(jìn)一步用于在力矩軸承的工作壽命期間對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。如果風(fēng)力渦輪機(jī)控制系統(tǒng)檢測(cè)到關(guān)于轉(zhuǎn)子，即風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和轉(zhuǎn)子輪轂的性能錯(cuò)誤，或由于其他情況引起的錯(cuò)誤，則能夠從機(jī)艙卸下轉(zhuǎn)子，并可選地降低至地平面。然后可將測(cè)試裝置安裝至力矩軸承，并對(duì)力矩軸承執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)測(cè)試程序。完成測(cè)試后，拆卸測(cè)試裝置并更換或維修任何損壞或失效的部件。然后，例如在重新安裝前通過(guò)將轉(zhuǎn)子相對(duì)機(jī)艙提升到位，從而將轉(zhuǎn)子重新安裝到機(jī)艙。

另外，測(cè)試裝置可以用于在預(yù)定的磨合期，如運(yùn)行接近20小時(shí)之后測(cè)試力矩軸承。磨合期可以在將力矩軸承安裝到轉(zhuǎn)子輪轂或主機(jī)架之前或之后進(jìn)行。或者，測(cè)試裝置可以在磨合期內(nèi)安裝到力矩軸承，其中控制單元可以記錄測(cè)得的數(shù)據(jù)用于以后的分析。這使得測(cè)試裝置能夠用于確定摩擦扭矩的穩(wěn)定值，以及可選地確定磨合后的運(yùn)行溫度的穩(wěn)定值。

這使得測(cè)試裝置能夠在力矩軸承上進(jìn)行質(zhì)量測(cè)試，以確保力矩軸承的摩擦扭矩和溫度的質(zhì)量和均勻性。例如在組裝后，最終潤(rùn)滑后或運(yùn)輸后，測(cè)試裝置還可以在力矩軸承上執(zhí)行有效性測(cè)試，以便驗(yàn)證力矩軸承的設(shè)計(jì)參數(shù)或預(yù)緊力。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參照附圖、僅以示例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中：

圖1示出了風(fēng)力渦輪機(jī)的示范性實(shí)施例；

圖2示出了力矩軸承布置在轉(zhuǎn)子和機(jī)艙之間的示范性實(shí)施例；

圖3示出了本發(fā)明的測(cè)試裝置的一個(gè)實(shí)施例；

圖4示出了圖3所示的測(cè)試裝置的爆炸圖；

圖5示出了本發(fā)明的測(cè)試裝置的第二實(shí)施例；

圖6示出了扭矩臂的第二實(shí)施例，以及

圖7示出了軸承系統(tǒng)的示范性實(shí)施例。

在下文中，將逐一描述附圖，并且在附圖中看到的各個(gè)部分和位置將在不同附圖中用相同的附圖標(biāo)記編號(hào)。在特定附圖中示出的所有部件和位置并非都必須與該附圖一起討論。

附圖標(biāo)記

1.風(fēng)力渦輪機(jī)

2.風(fēng)力渦輪機(jī)塔架

3.機(jī)艙

4.輪轂

5.風(fēng)力渦輪機(jī)葉片

6.力矩軸承

7.主機(jī)架

8.第一安裝接口

9.第二安裝接口

10.風(fēng)力渦輪機(jī)葉片安裝接口

11.測(cè)試裝置

12.支撐元件

13.安裝框架

14.力矩軸承的第一環(huán)

15.扭矩臂

16.軸承系統(tǒng)

17.中心部分

18.自由端

19.驅(qū)動(dòng)單元的安裝接口

20.驅(qū)動(dòng)單元

21.力矩軸承的第二環(huán)

22.齒輪單元

23.控制單元

24.測(cè)量單元

25.第一安裝元件

26.第二安裝元件

27.第一軸承元件

28.第二軸承元件

29.可轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承元件

30.齒輪元件

31.密封元件

具體實(shí)施方式

圖1示出了包括本發(fā)明的扭矩軸承(如圖2所示)的風(fēng)力渦輪機(jī)1的示范性實(shí)施例。風(fēng)力渦輪機(jī)1進(jìn)一步包括布置在地基上的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架2。此處所示的地基為陸上地基，但也可使用離岸地基。機(jī)艙3例如通過(guò)偏航軸承系統(tǒng)布置在風(fēng)力渦輪機(jī)塔架2上。轉(zhuǎn)子相對(duì)于機(jī)艙3可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置，并包括例如通過(guò)變槳距軸承系統(tǒng)安裝至至少兩片風(fēng)力渦輪機(jī)葉片5上的輪轂4。

此處所示的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片5為全跨度風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，但是也可以使用局部變槳距風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。該局部變槳距風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包括內(nèi)葉片段和外葉片段，其中變槳軸承系統(tǒng)布置在兩個(gè)葉片段之間。

圖2示出了布置在轉(zhuǎn)子和機(jī)艙3之間的力矩軸承6的示例性實(shí)施例。這里，為了便于表述，僅示出轉(zhuǎn)子的輪轂4和機(jī)艙3的主機(jī)架7。力矩軸承6設(shè)置為至少將來(lái)自轉(zhuǎn)子的力矩載荷傳遞到機(jī)艙3，例如其主機(jī)架7。輪轂4包括面向機(jī)艙3的第一安裝接口8，并且主機(jī)架7包括面向轉(zhuǎn)子3的第二安裝接口9。輪轂4還包括至少兩個(gè)面向轉(zhuǎn)子的其他安裝接口10。各個(gè)安裝接口10設(shè)置為安裝到各片風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(如圖1所示)上的相應(yīng)安裝接口(未示出)。力矩軸承6分別安裝到第一安裝接口8和第二安裝接口9。

圖3示出了用于測(cè)試風(fēng)力渦輪機(jī)1的力矩軸承6的測(cè)試裝置11的第一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，測(cè)試裝置11利用多個(gè)支撐元件12安裝到力矩軸承6上。支撐元件12安裝到力矩軸承6的一側(cè)，并且設(shè)置為相對(duì)于參考面(未示出)來(lái)定位。如圖3所示，測(cè)試裝置11安裝在力矩軸承6的相反側(cè)。這使得力矩軸承6能夠在安裝到輪轂4或主機(jī)架7之前單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試。

圖4示出了測(cè)試裝置11的爆炸圖，測(cè)試裝置11包括安裝板形式的安裝框架13，安裝框架13具有多個(gè)安裝元件，例如是安裝孔，安裝元件設(shè)置為安裝到力矩軸承6的第一環(huán)14上的互補(bǔ)安裝元件，如安裝孔上。這里，安裝框架13利用單獨(dú)的螺栓螺母形式的緊固裝置安裝。這使得第一環(huán)14能夠在測(cè)試期間跟隨安裝框架13旋轉(zhuǎn)。

安裝框架13借助軸承系統(tǒng)16可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合至多個(gè)扭矩臂15。該軸承系統(tǒng)16設(shè)置為四點(diǎn)軸承系統(tǒng)(如圖7所示)。在圖4所示實(shí)施例中，第一扭矩臂和第二扭矩臂由具有中心部分17和兩個(gè)自由端18的一整件構(gòu)成。第一扭矩臂和第二扭矩臂15沿徑向反向延伸。

第一扭矩臂和第二扭矩臂15包括多個(gè)設(shè)置為安裝到驅(qū)動(dòng)單元20的安裝接口19。這里，第一安裝接口和第二安裝接口布置在中心部分17，以選擇性地安裝驅(qū)動(dòng)單元20。驅(qū)動(dòng)單元20設(shè)置為相對(duì)于力矩軸承6的第二環(huán)21轉(zhuǎn)動(dòng)安裝框架13，并由此轉(zhuǎn)動(dòng)第一環(huán)14。這里，所示驅(qū)動(dòng)單元20為可轉(zhuǎn)動(dòng)地耦合至齒輪單元22的發(fā)動(dòng)機(jī)，該齒輪單元接著與軸承系統(tǒng)16相互作用。測(cè)試裝置11的運(yùn)行，如發(fā)動(dòng)機(jī)的速度或頻率，可以借助控制單元23來(lái)控制。

測(cè)量單元24布置在扭矩臂15的任一自由端18處，以最優(yōu)地測(cè)量力矩軸承6的摩擦扭矩。這里，測(cè)量單元24設(shè)置為測(cè)量摩擦力，該摩擦力接著用于計(jì)算摩擦扭矩。每個(gè)測(cè)量單元24用作連接到第一安裝元件25的中間元件，而第一安裝元件25選擇性地安裝到第二環(huán)21上的互補(bǔ)安裝元件。第一安裝元件25確定測(cè)量單元24的安裝點(diǎn)。第二安裝元件26相對(duì)于第一安裝元件25來(lái)布置。第二安裝元件26確定用于扭矩臂15的停止位置。這樣限制了扭矩臂15在測(cè)試期間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

可選地，溫度傳感器形式的另一種測(cè)量裝置24’相對(duì)第一環(huán)14和/或第二環(huán)21來(lái)布置，以測(cè)量各個(gè)環(huán)14、21的溫度。這使得測(cè)量裝置11能夠進(jìn)一步測(cè)量力矩軸承6的溫度，如溫差。

支撐元件12進(jìn)一步安裝至圖3、4所示的力矩軸承的第二環(huán)21上的互補(bǔ)安裝元件。

圖5示出了本發(fā)明測(cè)試裝置11'的第二實(shí)施例。在該實(shí)施例中，省略支撐元件12，并且在將力矩軸承6安裝到主框架7或輪轂4之后安裝測(cè)試裝置11'。這里，力矩軸承6安裝到主框架7上。這使得力矩軸承6能夠在分別安裝到主框架7或輪轂4上時(shí)進(jìn)行測(cè)試。

圖3和圖5所示的測(cè)試裝置11、11'設(shè)置為可以運(yùn)輸?shù)筋A(yù)期測(cè)試地點(diǎn)，如安裝地點(diǎn)、裝配地點(diǎn)或制造地點(diǎn)的移動(dòng)測(cè)試裝置。測(cè)試裝置11、11'的結(jié)構(gòu)使得測(cè)試地點(diǎn)處的工人能夠快速簡(jiǎn)單地安裝測(cè)試裝置11、11'，然后對(duì)力矩軸承6執(zhí)行一個(gè)或簡(jiǎn)單測(cè)試。在完成測(cè)試后，可以快速簡(jiǎn)單地拆卸測(cè)試裝置11、11'并將其運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)測(cè)試地點(diǎn)或安裝到另一個(gè)力矩軸承。因此，在裝配力矩軸承以及安裝力矩軸承之前以及之后，同一個(gè)測(cè)試裝置11，11'可以用于測(cè)試力矩軸承。

圖6示出了具有中心部分17’和僅有一個(gè)自由端18’的扭矩臂15’的第二實(shí)施例。因此，單個(gè)測(cè)量單元(未示出)可布置在自由端18’，并連接至第一安裝元件25。這樣實(shí)現(xiàn)了在單個(gè)點(diǎn)測(cè)量摩擦力，然而圖3、4中的扭矩臂實(shí)現(xiàn)了在多個(gè)點(diǎn)測(cè)量摩擦力。

圖7示出了軸承系統(tǒng)16的示范性實(shí)施例，其中軸承系統(tǒng)包括相對(duì)于第二軸承元件28可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置的第一軸承元件27。第一軸承元件27設(shè)置為安裝到安裝框架13。多個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承元件29設(shè)置在第一軸承元件27和第二軸承元件28之間。成型軸承元件29與軸承元件27、28之間的各個(gè)接觸面，使其形成四點(diǎn)接觸軸承系統(tǒng)。

這使得雙向的軸向力和徑向力能夠在扭矩臂15、15’與安裝框架13之間傳遞。

第二軸承元件28包括多個(gè)齒輪元件30，其設(shè)置為與位于驅(qū)動(dòng)單元20，如齒輪單元22上的互補(bǔ)齒輪元件相互作用。各個(gè)齒輪元件可設(shè)置為如圖4所示的具有嚙合齒的小齒輪和內(nèi)齒輪。

如圖7所示，可選地，第一、二軸承元件27、28之間的空隙借助布置在任一端的合適密封元件31來(lái)密封?？障哆€可部分地或完全地填充潤(rùn)滑劑，例如油或油脂。