用於測試風力渦輪機的力矩軸承的力矩軸承測試裝置及方法與流程

2023-09-16 08:10:55 3

本發明涉及一種力矩軸承測試裝置，包括安裝框架，其用於安裝到風力渦輪機的力矩軸承的第一環；驅動單元，其可旋轉地聯接到所述安裝框架；以及測量單元，其相對於力矩軸承的第二環設置，其中所述驅動單元設置為相對於所述第二環旋轉所述第一環，並且其中所述測量單元配置為測量表示所述力矩軸承的摩擦扭矩的信號。

本發明還涉及一種確定風力渦輪機力矩軸承的摩擦扭矩的方法，所述風力渦輪機力矩軸承包括相對於第二環可旋轉地布置的第一環，其中多個可旋轉的軸承元件布置在所述第一環和第二環之間，其中所述方法包括以下步驟：設置風力渦輪機力矩軸承，將測試裝置安裝到所述力矩軸承，以及在所述力矩軸承上執行至少一個測試程序，以確定至少一個表示風力渦輪機力矩軸承的摩擦扭矩的信號。

背景技術：

如今在現代風力渦輪機中使用的軸承單元被設計為又大又重的軸承單元，其被配置為吸收由風力渦輪機中的轉子、發電機、齒輪箱和其他部件產生的各種載荷。一些風力渦輪機包括布置在轉子和機艙之間的力矩軸承，用於將彎曲載荷和推力從轉子傳遞到機艙，該機艙具有大於一米的內徑並且具有幾公噸的重量。

韓國專利kr100040348公開了一種用於風力渦輪機軸承的軸承功能測試的裝置，包括基架，致動框架，水平致動器和垂直致動器。基架支撐軸承組件，該軸承組件是底表面功能測試的對象。致動框架布置在軸承組件的上部中以向軸承組件施加負載。水平致動器在水平方向上對致動框架的一部分施壓。水平致動器沿水平方向對軸承組件施加力。垂直致動器在垂直方向上對垂直致動框架的其餘部分施壓。垂直致動器到軸承組件施加垂直方向載荷或力矩載荷。

當風力渦輪機葉片相對於機艙旋轉時，力矩軸承在主機架中經受各種剛性，並且風力渦輪機葉片承受不同的風切變，風切變隨之轉移到力矩軸承。因此，可以預緊力矩軸承，以補償這些動態負載。這確保位於力矩軸承的內圈和外圈之間的滾子與各條滾道接觸，並且在這兩個環之間產生摩擦扭矩。該摩擦扭矩必須在可接受的公差內，以避免內環的過熱，這種過熱進而導致內環的膨脹，並由此增加預緊力。

這種軸承單元的製造商通常使用模擬或測試臺來確定摩擦扭矩和其他設計參數。測試臺是安裝在生產設備上的又大又重的固定式設備。來自舍弗勒技術股份有限公司(schaefflertechnologiesag&co.kg)的astraios是這種測試臺的一個例子。該測試臺具有複雜的結構，其使用數個致動器和大約300個傳感器來測試試驗軸承的性能。該測試臺的重量約350公噸，成本約700萬歐元。這種測試臺不能用於測試已安裝到主機架或輪轂的力矩軸承，也不能用於現場測試力矩軸承。

因此，需要一種便宜且簡單的測試裝置，其能夠對在裝配地點以及在安裝地點對力矩軸承進行測試。

發明目的

本發明的目的是提供一種便宜且結構簡單的測試裝置。

本發明的另一目的是提供一種能夠對力矩軸承進行簡單測試的測試裝置。

本發明的另一目的是提供一種具有移動結構的測試裝置，使其能夠運輸至安裝地點或裝配地點。

本發明的另一目的是提供一種測試力矩軸承的方法，其中該測試能夠在現場進行，也能夠在裝配地點或製造地點進行。

本發明的另一目的是提供一種使得力矩軸承能夠快速簡單地安裝和測試的方法。

技術實現要素：

如上所述，本發明包括用於測試風力渦輪機的力矩軸承的力矩軸承測試裝置，該風力渦輪機力矩軸承包括相對於第二環可旋轉布置的第一環，其中多個可旋轉的軸承元件布置在所述第一環和第二環之間，其中力矩軸承測試裝置包括設置為安裝到力矩軸承的所述第一環的安裝框架，至少一個驅動單元可旋轉地聯接到所述安裝框架，並且至少一個測量單元設置為測量至少一個表示所述力矩軸承的摩擦扭矩的信號，其中所述至少一個驅動單元設置為在安裝時相對於所述第二環旋轉所述第一環，其特別之處在於，所述力矩軸承測試裝置還包括至少一個扭矩臂，其具有至少一個安裝接口，其中所述至少一個扭矩臂可旋轉地連接到所述安裝框架，並且其中所述至少一個驅動單元安裝到所述至少一個安裝接口。

這種配置提供了一種便宜且簡單的測試裝置，其能夠對力矩軸承，即風力渦輪機力矩軸承執行一個或多個測試。這種配置還實現了快速簡單地安裝和拆卸測試裝置。本測試裝置還使得測試裝置易於操作，並易於相對力矩軸承定位。

傳統的測試臺或測試架除了測試臺或測試架以外，還需要若干單獨的部分，例如向測試軸承施加扭矩和其他載荷的加載部分、向測試臺或測試架提供動力的動力部分、向測試軸承提供潤滑的潤滑部分、以及測量測試軸承的性能的測量部分。這些單獨的部分增加了測試臺或測試架的複雜度和成本，同時增加了相對於測試臺或測試架安裝和拆卸測試軸承所需的時間。

力矩軸承包括第一環，例如內環，其相對於第二環可旋轉地布置，第二環例如是外環。至少兩排可旋轉軸承元件布置在第一環和第二環之間。在第一環和第二環之間的空間中還可布置保持架，其中保持架設置為在旋轉期間大體上將軸承元件保持在適當位置。第一環和第二環之間的空隙可以通過位於力矩軸承兩側的密封元件來封閉。該空隙可以部分地或完全地填充潤滑劑，例如油或油脂。

根據特定實施例，所述至少一個扭矩臂通過四點軸承系統可旋轉地連接到安裝框架，所述軸承系統包括相對於第二軸承元件可旋轉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軸承系統，使得安裝框架能夠相對於扭矩臂旋轉。軸承系統可以包括第一軸承元件，例如內環，其相對於第二軸承元件，例如外環，可旋轉地布置。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，該保持架設置為在旋轉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。這樣消除了對額外軸承的需要，並因此減輕了測試裝置的重量並節省了空間。可以使用其它類型的四點軸承系統。

該配置使得本測試裝置能夠作為移動測試裝置，被運輸到需要測試的任何測試位置。本測試裝置可以裝載到車輛上，如卡車或拖車，或船隻上，如安裝船或運輸船，並運輸到所需的測試地點。因此，測試地點可以是安裝地點、裝配地點或製造地點。「安裝地點」被定義為架設風力渦輪機的地點。「裝配地點」被定義為組裝力矩軸承的地點，或風力渦輪機在被運輸到安裝地點之前，部分地或完全地進行組裝的地點。「製造地點」被定義為製造風力渦輪機的一個或多個部件的地點。

傳統的測試臺或測試架永久地安裝在製造地點，因此需要將力矩軸承運輸到各個測試臺或支架的位置。此外，這些傳統的測試臺或測試架一旦被安裝到轉子輪轂或機艙的主機架上，就不能用於測試力矩軸承。此外，傳統的測試臺或測試架通常使用大而重的安裝框架以提供足夠的結構強度，使得雙向的軸向力和徑向力可以從安裝框架傳遞到測試軸承。

不需要單獨的或集成的潤滑部分或加載部分，這樣降低了本測試裝置的成本和複雜度。由於用來操作測試設備所需的動力更少，這即允許結構簡單的驅動單元或動力部分。此外，不需要布置線性致動器來測試力矩軸承，與常規測試臺或測試架相比，這即節省了測試裝置的材料和成本。

根據一個實施例，所述至少一個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驅動單元。

測試裝置包括沿徑向方向從測試裝置的中軸向外伸出的至少一個扭矩臂。每個扭矩臂包括中心部分和背離中心部分的自由端。測量單元布置在扭矩臂的自由端處或附近。這實現了在至少一個安裝點處測量力矩軸承的摩擦力。還可以在執行測試之前，進一步測量或確定中軸和該安裝點，例如測量點，之間的徑向距離。然後使用測得的摩擦力和徑向距離來計算摩擦扭矩。由於在執行測量時不必考慮因測試裝置的單個電氣或機械部件的效率而導致的能量損失，這還實現了摩擦力或扭矩的最優測量。

中心部分包括用於安裝驅動單元的至少一個安裝接口。例如，兩個、三個、四個或多個安裝接口可以布置在中心部分。這樣實現了單個或多個驅動單元的選擇性安裝。各個安裝接口還允許安裝兩個或多個驅動單元，其中各個驅動單元相對於彼此定位。相比單個大型驅動單元，這樣能夠使用若干更小的驅動單元，其中各個驅動單元單獨地或同步地運行。

各個扭矩臂可以被構造為可延伸的扭矩臂，其在徑向方向上可調節，使得其適配於特定力矩軸承的尺寸。安裝框架，例如安裝板，還可以設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節，使其適配於特定力矩軸承的尺寸。這使得測試裝置適用於各種類型的力矩軸承。

或者，測試裝置可包括一組不同的扭矩臂，其中每個扭矩臂的尺寸設置為匹配特定類型的力矩軸承。因此，測試裝置可根據待測力矩軸承的類型配備選定的扭矩臂。

根據一個實施例，所述至少一個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。

測試裝置可以包括多個扭矩臂，每個扭矩臂沿預定徑向方向延伸。例如，測試裝置可以包括兩個、三個、四個或多個扭矩臂。各個扭矩臂相對於彼此所成角度可以在0度與180度之間。各個扭矩臂可以在中心部分處接合在一起。或者，各個扭矩臂可以形成單件的一部分，其中各個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扭矩臂上。

測量裝置可以選擇性地連接到一個或多個扭矩臂。或者，測量單元可以連接到每個扭矩臂。這樣允許在兩個或多個安裝點處測量摩擦扭矩。所述測量可以被單獨地分析或處理，或組合形成表示摩擦轉矩的單個值。

根據一個實施例，所述至少一個扭矩臂包括自由端，該自由端直接連接到第二環，或通過中間元件，如至少一個測量單元，間接連接到第二環。

每個扭矩臂的自由端可直接連接至力矩軸承的第二環。各個測量單元可置於自由端處或其附近，使得其可直接或間接測量力矩軸承的摩擦扭矩。或者，每個扭矩臂的自由端可以通過中間元件間接連接至力矩軸承的第二環，中間元件例如是彈簧元件、線、杆、或者其他合適的元件。或者，測量單元用作中間元件，其中測量單元的一端連接至第二環，而另一端連接至各個自由端。測量單元可以使用任何合適的連接件，例如鉤、吊環、螺紋連接、或其他合適的連接件，連接至第二環和扭矩臂的自由端。可選地，利用任何已知技術，各個測量單元的輸出信號可用於計算摩擦扭矩。這樣實現了如上所述的摩擦力或摩擦扭矩的最優測量。

安裝元件，例如螺栓、螺杆、鎖定銷或類似物，可以相對於第二環上的互補安裝元件，例如安裝孔來定位。或者，安裝元件可以是能夠將各種緊固件定位於其中的安裝孔，緊固件例如是螺栓、螺杆、鎖定銷或類似物。然後該安裝元件可以確定扭矩臂的自由端的安裝點。可選地，另一個安裝元件可以相對於第一安裝元件來定位，其中該安裝元件確定扭矩臂的旋轉的停止位置。扭矩臂的自由端位於這兩個安裝元件之間，並由此能夠在起始位置和該停止位置之間旋轉。這限制測試期間扭矩臂相對於第二環的旋轉。在測量單元或連接件發生故障的情況下，安裝元件還用作安全設備，從而防止扭矩臂旋轉越過起始位置或停止位置。

根據一個實施例，所述安裝框架包括安裝板，其上布置有多個安裝元件，其中所述安裝元件設置為安裝至第一環上的互補安裝元件。

測試裝置可以包括安裝板，其設置為安裝到力矩軸承，例如其第一環或第二環。如上所述的多個安裝元件沿著該安裝板的周邊布置。測試裝置的安裝元件可以選擇性地安裝到位於力矩軸承上的一個或多個互補安裝元件，或相對於位於力矩軸承上的一個或多個互補安裝元件來定位。安裝板可以是實心板，或包括一個或多個用於節省材料和重量的空洞。安裝板可具有由圓形板確定的連續周邊或由多個單獨板構件，例如可延伸板構件，確定的分段周邊。

或者，測試裝置可以包括一組不同安裝板，每個安裝板的尺寸設置為匹配特定類型的力矩軸承。這樣測試裝置可根據所測試的力矩軸承的類型來裝配選定的安裝板。

安裝板和/或扭矩臂可以由金屬如鋁、鋼或鐵，纖維增強複合材料如纖維增強塑料(fiberreinforcedplastics)或玻璃纖維增強塑料(glassfiberreinforcedplastics)，複合材料或其他適合的材料製成。纖維可以是有機纖維、碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳族聚醯胺纖維或其他適合的纖維。可選擇安裝板和/或扭矩臂的尺寸來為測試裝置提供足夠的結構強度。

根據一個特定的實施例，所述至少一個驅動單元可轉動地耦合至齒輪單元，齒輪單元包括第一齒輪元件，其設置為嚙合位於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。

驅動單元設置為以恆定的速度或頻率或以可變的速度或頻率相對於第二環轉動第一環，反之亦然。該速度或頻率可以通過控制單元設置或調整。該驅動單元可以例如由內部電源或外部電源供電，內部電源例如是蓄電池或燃料電池，外部電源例如是輸電幹線。該電源可以連接至發動機，如電動機，該發動機可轉動地連接至齒輪單元。齒輪單元可以包括第一齒輪元件，其設置為與位於四點軸承系統上的第二/互補齒輪元件，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齒輪。第一齒輪元件和第二齒輪元件可以各有多個嚙合齒，其使得驅動單元能夠旋轉安裝框架。在另一個示例中，第一齒輪元件和第二齒輪元件可以通過皮帶傳動相互作用，其中一條或多條皮帶纏繞每個齒輪元件的周邊。皮帶可以是齒形帶、v形帶、平帶，多楔帶或其他合適類型的皮帶。其它類型的可旋轉聯接件或齒輪可用於相對扭矩臂旋轉安裝框架。這使得測試裝置能夠相對於力矩軸承的一個環旋轉另一個環。

四點軸承系統可以對準測試裝置的中軸，其中齒輪單元可相對於該軸承系統布置。如果使用至少兩個驅動單元，則每個驅動單元的齒輪單元可相對於該軸承系統布置。這使得測試裝置能夠旋轉安裝框架和所述一個環，同時大體上將扭矩臂和所述另一個環保持在相同的位置。

根據一個實施例，該力矩軸承測試裝置進一步包括至少一個溫度傳感器，其相對於力矩軸承的所述第一環和第二環至少其中一隻來布置。

測量單元可以相對於第一環或第二環布置。例如，測量單元可以是應變計、載荷傳感器、扭矩傳感器、或者其他合適的測量單元，其設置為直接或間接測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自測量單元的測量信號，並將之用於計算摩擦轉矩。或者，測得的信號可用於計算力矩軸承，例如其第一環和/或第二環中的溫度，如溫升。這使得測試裝置執行力矩軸承的簡化測試，其中至少摩擦扭矩用作控制參數。

測試裝置可另外包括在安裝時相對於力矩軸承的第一環和/或第二環布置的一個或多個溫度傳感器。溫度傳感器可以設置為在測試期間測量各個環的溫度和/或兩個環之間的溫差。可以在例如控制單元中分析和處理來自溫度傳感器的測得信號，並且將其用於計算扭矩軸承，例如其第一環和/或第二環的溫度。或者，測得的信號可以用於計算力矩軸承的摩擦轉矩。

在安裝期間，溫度傳感器可以是分開的溫度傳感器，其相對於力矩軸承的第一環和/或第二環來定位。然後可以將這些溫度傳感器與測試裝置的其餘部分一起拆卸。或者在製造力矩軸承期間，溫度傳感器可以集成到力矩軸承中。然後例如通過將這些集成的溫度傳感器電連接到控制單元，它們在測試期間可用於測量溫度。測得的信號可用於確定力矩軸承的第一和第二環之間的溫差。這使得溫度還可用作控制參數。

根據一個特定的實施例，所述至少一個測量單元相對於所述至少一個驅動單元來布置，並設置為測量驅動單元的至少一個運行參數，其中力矩軸承的摩擦扭矩基於所述至少一個運行參數進行計算。

可選地，測量單元可以相對於驅動單元來設置。例如，測量單元可以是電壓表、扭矩計、安培表、電度表或其他合適的測量單元，其設置為測量驅動單元的能耗。可以在例如控制單元中分析和處理來自測量裝置的測得信號，並將其用於計算摩擦扭矩。測試裝置的一個或多個組件，如齒輪單元和軸承系統，其電氣和/或機械效率可以進一步用來確定摩擦扭矩。可以在執行測試之前計算、測量或者確定各個組件的效率。

或者，測得的信號可用於計算力矩軸承，如其第一環和/或第二環的溫度，如溫升。這使得測試裝置能夠對力矩軸承執行簡化的測試，其中至少摩擦扭矩用作控制參數。

根據一個實施例，力矩軸承測試裝置進一步包括至少一組：

支撐元件，其設置為放置在參考面上，或者

可調節的支撐元件，其設置為調平力矩軸承。

該測量裝置可以包括一組或多組支撐元件，例如支腳，其設置為放置在或者固定至參考面，如卡車車廂、地板、地平面、平臺面或者其他合適的參考面。該支撐元件可以相對於位於力矩軸承上的一個或多個互補安裝元件來安裝或安置。這使得力矩軸承在安裝前能夠分別進行測試。這還使得力矩軸承在測試期間能夠安置在水平位置。

或者，支撐元件可以設置為可調節的支撐元件，其能夠沿軸向伸縮。通過手動操作或控制單元操作的線性致動器可實現該調節。這使得力矩軸承在進行測試之前調平至水平。

測試裝置的結構還使得當其處於垂直位置時，如當其安裝至轉子輪轂或主機架時，能夠安裝至力矩軸承。

根據一個實施例，該力矩軸承測試裝置進一步包括控制單元，其設置為控制力矩軸承測試裝置的運行。

該測試裝置可以包括設置為控制測試裝置運行的控制單元，該測試裝置可以由電源或單獨的電源，如蓄電池供電。控制單元可以包括控制器，如微處理器，存儲器單元和至少一個用戶接口。控制單元可以經由有線或無線連接，連接到測試裝置的電氣部件，例如測量單元、溫度傳感器、驅動單元以及可選的線性致動器。控制單元可以是位於測試裝置上的本地終端，或設置為與電氣部件通信的遠程控制單元。

或者，可以省略控制單元，並且可以在測量單元和溫度傳感器上直接顯示測得數據。在該實施例中，驅動單元的速度或頻率可以直接在驅動單元上設置或調節。

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

-提供風力渦輪機力矩軸承，其中所述風力渦輪機力矩軸承包括相對於第二環可轉動地布置的第一環；

-將如上所述的力矩軸承測試裝置安裝至所述力矩軸承；

-對所述力矩軸承執行至少一個測試程序，以確定至少一個表徵風力渦輪機力矩軸承的摩擦扭矩的信號。

這樣實現了對扭矩軸承的簡化測試，其中測試裝置能夠測試一個或多個控制參數，如摩擦扭矩和可選的力矩軸承的溫度。本測試裝置可以快速安裝到力矩軸承並隨後快速地拆卸，這樣節省了時間。此外，本測試裝置具有簡單且輕便的結構，其使得測試裝置能夠僅相對於力矩軸承的一側來簡單地處理和定位。傳統的測試臺或測試架要求測試軸承正確地置於測試臺或測試架內，其中，測試臺或測試架隨後安裝到力矩軸承的兩側。

測得的控制參數可以與一個或多個閾值或預定模式比較，以確定力矩軸承是否通過測試。可選地或附加地，如運輸或安裝前後、磨合期後或在力矩軸承的工作壽命期間，測得的控制參數還可以用於建立或驗證力矩軸承的實際控制參數。

例如，摩擦扭矩的閾值可以選定在10-20千牛·米(knm)之間。溫差閾值可以選定在4-12千瓦(kw)之間。

根據一個實施例，該方法進一步包括以下步驟：

-在安裝所述力矩軸承測試裝置之前，將力矩軸承測試裝置運輸至測試地點；

-在完成至少一個測試程序後，拆卸力矩軸承測試裝置；

該測試可以在製造地點或者組裝該力矩軸承的裝配地點進行。測試裝置安裝至力矩軸承，並且在力矩軸承上執行一個或多個測試程序。一旦完成測試，拆卸測試裝置。然後力矩軸承運輸至安裝地點或者另一個裝配地點，在該處將力矩軸承安裝至轉子輪轂和主機架的至少其中之一。可選地，力矩軸承的裝配和安裝可以在同一地點進行。

測試裝置還可以被運輸到預期測試地點，例如裝配地點或安裝地點。測試裝置可以直接運輸到測試地點，或者與風力渦輪機的部件一起運輸。這對傳統的測試臺或測試架而言是不可能的。在到達測試地點後，將測試裝置安裝到力矩軸承，並在力矩軸承上執行一個或多個測試程序。一旦完成測試，則拆卸測試裝置。然後可以將力矩軸承安裝到轉子輪轂和主機架，並完成風力渦輪機的剩餘安裝或裝配。

根據一個實施例，該方法進一步包括以下步驟：

-提供風力渦輪機轉子輪轂或至少包括主機架的風力渦輪機機艙；並且

-將力矩軸承安裝到所述風力渦輪機轉子輪轂或所述主機架。

該測試裝置可進一步用於在力矩軸承的工作壽命期間對其進行測試。如果風力渦輪機控制系統檢測到關於轉子，即風力渦輪機葉片和轉子輪轂的性能錯誤，或由於其他情況引起的錯誤，則能夠從機艙卸下轉子，並可選地降低至地平面。然後可將測試裝置安裝至力矩軸承，並對力矩軸承執行一個或多個測試程序。完成測試後，拆卸測試裝置並更換或維修任何損壞或失效的部件。然後，例如在重新安裝前通過將轉子相對機艙提升到位，從而將轉子重新安裝到機艙。

另外，測試裝置可以用於在預定的磨合期，如運行接近20小時之後測試力矩軸承。磨合期可以在將力矩軸承安裝到轉子輪轂或主機架之前或之後進行。或者，測試裝置可以在磨合期內安裝到力矩軸承，其中控制單元可以記錄測得的數據用於以後的分析。這使得測試裝置能夠用於確定摩擦扭矩的穩定值，以及可選地確定磨合後的運行溫度的穩定值。

這使得測試裝置能夠在力矩軸承上進行質量測試，以確保力矩軸承的摩擦扭矩和溫度的質量和均勻性。例如在組裝後，最終潤滑後或運輸後，測試裝置還可以在力矩軸承上執行有效性測試，以便驗證力矩軸承的設計參數或預緊力。

附圖說明

現在將參照附圖、僅以示例的方式描述本發明的實施例，其中：

圖1示出了風力渦輪機的示範性實施例；

圖2示出了力矩軸承布置在轉子和機艙之間的示範性實施例；

圖3示出了本發明的測試裝置的一個實施例；

圖4示出了圖3所示的測試裝置的爆炸圖；

圖5示出了本發明的測試裝置的第二實施例；

圖6示出了扭矩臂的第二實施例，以及

圖7示出了軸承系統的示範性實施例。

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

附圖標記

1.風力渦輪機

2.風力渦輪機塔架

3.機艙

4.輪轂

5.風力渦輪機葉片

6.力矩軸承

7.主機架

8.第一安裝接口

9.第二安裝接口

10.風力渦輪機葉片安裝接口

11.測試裝置

12.支撐元件

13.安裝框架

14.力矩軸承的第一環

15.扭矩臂

16.軸承系統

17.中心部分

18.自由端

19.驅動單元的安裝接口

20.驅動單元

21.力矩軸承的第二環

22.齒輪單元

23.控制單元

24.測量單元

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.可轉動的軸承元件

30.齒輪元件

31.密封元件

具體實施方式

圖1示出了包括本發明的扭矩軸承(如圖2所示)的風力渦輪機1的示範性實施例。風力渦輪機1進一步包括布置在地基上的風力渦輪機塔架2。此處所示的地基為陸上地基，但也可使用離岸地基。機艙3例如通過偏航軸承系統布置在風力渦輪機塔架2上。轉子相對於機艙3可轉動地布置，並包括例如通過變槳距軸承系統安裝至至少兩片風力渦輪機葉片5上的輪轂4。

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

圖2示出了布置在轉子和機艙3之間的力矩軸承6的示例性實施例。這裡，為了便於表述，僅示出轉子的輪轂4和機艙3的主機架7。力矩軸承6設置為至少將來自轉子的力矩載荷傳遞到機艙3，例如其主機架7。輪轂4包括面向機艙3的第一安裝接口8，並且主機架7包括面向轉子3的第二安裝接口9。輪轂4還包括至少兩個面向轉子的其他安裝接口10。各個安裝接口10設置為安裝到各片風力渦輪機葉片(如圖1所示)上的相應安裝接口(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示出了用於測試風力渦輪機1的力矩軸承6的測試裝置11的第一實施例。在該實施例中，測試裝置11利用多個支撐元件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，並且設置為相對於參考面(未示出)來定位。如圖3所示，測試裝置11安裝在力矩軸承6的相反側。這使得力矩軸承6能夠在安裝到輪轂4或主機架7之前單獨進行測試。

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

安裝框架13藉助軸承系統16可轉動地耦合至多個扭矩臂15。該軸承系統16設置為四點軸承系統(如圖7所示)。在圖4所示實施例中，第一扭矩臂和第二扭矩臂由具有中心部分17和兩個自由端18的一整件構成。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包括多個設置為安裝到驅動單元20的安裝接口19。這裡，第一安裝接口和第二安裝接口布置在中心部分17，以選擇性地安裝驅動單元20。驅動單元20設置為相對於力矩軸承6的第二環21轉動安裝框架13，並由此轉動第一環14。這裡，所示驅動單元20為可轉動地耦合至齒輪單元22的發動機，該齒輪單元接著與軸承系統16相互作用。測試裝置11的運行，如發動機的速度或頻率，可以藉助控制單元23來控制。

測量單元24布置在扭矩臂15的任一自由端18處，以最優地測量力矩軸承6的摩擦扭矩。這裡，測量單元24設置為測量摩擦力，該摩擦力接著用於計算摩擦扭矩。每個測量單元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21上的互補安裝元件。第一安裝元件25確定測量單元24的安裝點。第二安裝元件26相對於第一安裝元件25來布置。第二安裝元件26確定用於扭矩臂15的停止位置。這樣限制了扭矩臂15在測試期間的旋轉運動。

可選地，溫度傳感器形式的另一種測量裝置24』相對第一環14和/或第二環21來布置，以測量各個環14、21的溫度。這使得測量裝置11能夠進一步測量力矩軸承6的溫度，如溫差。

支撐元件12進一步安裝至圖3、4所示的力矩軸承的第二環21上的互補安裝元件。

圖5示出了本發明測試裝置11'的第二實施例。在該實施例中，省略支撐元件12，並且在將力矩軸承6安裝到主框架7或輪轂4之後安裝測試裝置11'。這裡，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上時進行測試。

圖3和圖5所示的測試裝置11、11'設置為可以運輸到預期測試地點，如安裝地點、裝配地點或製造地點的移動測試裝置。測試裝置11、11'的結構使得測試地點處的工人能夠快速簡單地安裝測試裝置11、11'，然後對力矩軸承6執行一個或簡單測試。在完成測試後，可以快速簡單地拆卸測試裝置11、11'並將其運輸到另一個測試地點或安裝到另一個力矩軸承。因此，在裝配力矩軸承以及安裝力矩軸承之前以及之後，同一個測試裝置11，11'可以用於測試力矩軸承。

圖6示出了具有中心部分17』和僅有一個自由端18』的扭矩臂15』的第二實施例。因此，單個測量單元(未示出)可布置在自由端18』，並連接至第一安裝元件25。這樣實現了在單個點測量摩擦力，然而圖3、4中的扭矩臂實現了在多個點測量摩擦力。

圖7示出了軸承系統16的示範性實施例，其中軸承系統包括相對於第二軸承元件28可轉動地布置的第一軸承元件27。第一軸承元件27設置為安裝到安裝框架13。多個可轉動的軸承元件29設置在第一軸承元件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之間的各個接觸面，使其形成四點接觸軸承系統。

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包括多個齒輪元件30，其設置為與位於驅動單元20，如齒輪單元22上的互補齒輪元件相互作用。各個齒輪元件可設置為如圖4所示的具有嚙合齒的小齒輪和內齒輪。

如圖7所示，可選地，第一、二軸承元件27、28之間的空隙藉助布置在任一端的合適密封元件31來密封。空隙還可部分地或完全地填充潤滑劑，例如油或油脂。