測試大型軸承承載能力的負載結構和用于負載結構的方法
【技術領域】
[0001]本實施例處于用于測試大型軸承承載能力的負載結構的領域中。
【背景技術】
[0002]在技術的許多領域，需要在安裝使用部件之前對部件進行負載試驗。在此方面使用裝置，這種裝置根據以后的使用目的和部件的尺寸產生相應的力并可與這種力反作用。一個可能的應用領域是風能領域。所要測試的部件例如包括風力發電設備的吊艙、軸承裝置或單個的大型軸承。但在此方面，比較大的力會不受約束，這些力通過結構吸收，但這些結構對裝置地基的尺寸或穩定性會提出不必要的高要求。在此方面，裝置單個部件的剛性可能不再符合這些要求。此外，由于部件所使用的組合使得測試物體很難接近或看到，這樣使負載測試復雜化。此外，由于尺寸設計和穩定性要求會產生附加成本。這些或可類比的問題在部件的負載試驗時在風能領域方面也會產生。
[0003]因此值得追求的是，從節省結構空間、節約成本、測試物體的可達到性和負載結構上的效率中產生一種得到改進的妥協。
【發明內容】
[0004]這些要求通過一種用于測試大型軸承承載能力的負載結構和用于負載結構的方法滿足。
[0005]依據第一方面，實施例涉及用于測試大型軸承承載能力的負載結構。負載結構包括外殼和力傳遞結構。力傳遞結構設計用于，相對于外殼產生力或力矩并傳遞到大型軸承的軸承圈上。負載結構此外包括與外殼連接的受力元件，該受力元件與大型軸承的對應圈接觸。在此方面，外殼設計用于這樣間接通過受力元件支承對應圈，使力或力矩通過對應圈和受力元件至少部分傳遞到外殼上。在此方面，受力元件的材料具有比外殼的材料更高的硬度。由此可以達到節省需要附加結構空間部件的目的。這樣可以附加減少制造負載結構的成本。換句話說，達到一種更加緊湊的結構形式，這樣以可行方式提高結構的剛性。通過受力元件可以更好的接觸或達到測試物體。因此需要時可以更好地監測負載測試，或也可以將附加的傳感器安裝在測試物體上。通過受力元件的材料更高的硬度，可以減少磨損。
[0006]在幾個實施例中，受力元件此外包括連接在軸承圈上的軸。軸設計用于，將力或力矩在徑向或軸向上傳遞到軸承圈上。這一點可以在實際使用時存在的和在此方面包括多個力方向的條件下進行負載測試。
[0007]在幾個實施例中，外殼包括至少三個孔。在此方面，至少三個孔設計用于容納用于將受力元件固定在外殼上的固定件。由此通過受力元件可以產生測試物體的穩定固定，這樣可以提高測試過程的安全性或可靠性。
[0008]在某些實施例中，受力元件設計為至少部分環形的。因此在這種狀態下通過受力元件可以使所產生的力得到均勻接收并傳遞到外殼上。
[0009]在幾個實施例中，負載結構此外包括適配環，該適配環具有徑向收縮結構(Einzug)。該適配環設計用于，將力傳遞結構這樣連接在大型軸承的軸承圈上，使軸承圈與徑向收縮結構接觸。這樣可以使大型軸承利用不同的內外半徑安裝在負載結構上并進行測試。換句話說，因此可與軸承的內半徑或外半徑進行配合。
[0010]在某些實施例中，外殼至少部分由一種材料制成，該材料的鐵的材料份額大于其他任何元素。這一點可以允許使用具有提高穩定性或過度疲勞性能的材料。
[0011]依據另一方面，實施例涉及一種用于測試大型軸承承載能力的負載結構的方法。該方法包括:通過負載結構的力傳遞結構、相對于負載結構的外殼、在大型軸承的軸承圈上產生力。該方法此外包括大型軸承的對應圈相對于外殼的支承間接通過與外殼連接的受力元件進行。在此方面，受力元件的材料具有比外殼的材料更高的硬度。該方法此外包括力通過對應圈和受力元件至少部分傳遞到外殼上。由此可以達到節省附加部件的目的，由此需要時可以減少必要的結構空間。這樣可以附加減少制造負載結構的成本。
【附圖說明】
[0012]下面借助附圖中所示的實施例詳細介紹其他具有優點的構造，但并不局限于這些實施例上。其中:
[0013]圖1示出依據一種比較實施例用于測試大型軸承承載能力的裝置；
[0014]圖2示出依據一種實施例用于測試大型軸承承載能力的負載結構；以及
[0015]圖3示出以及按照一種實施例的用于負載結構方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0016]在以下附圖的說明中，相同的附圖標記標注相同的或可比較的部件。此外為部件和物體使用概括性的附圖標記，它們在一個實施例或在一個附圖中多次出現，但在一個或多個特征方面共同地描述。借助相同或概括性附圖標記描述的部件或物體在單個、多個或所有特征方面，例如其尺寸方面可以相同，但需要時也可以不同構成，只要說明中沒有明確或暗示地得出不同含義。
[0017]圖1示出一種依據傳統的比較實施例的、用于測試大型軸承110中的負載的裝置100。地基120上安裝一個負載產生單元130和一個負載反應單元140。負載產生單元130包括一個軸150，該軸一端連接在電動機160上，而在相反的一端上則支承大型軸承110。負載反應單元140在此方面連接在大型軸承110上。
[0018]負載產生單元130可以施加軸向或徑向作用的力或力矩，例如向軸上施加轉矩，傳遞到軸承110上。作為補充，電動機160可以使軸承110進行旋轉。負載反應單元140在此方面可反作用于所述力，或換種表達方式，對力形成阻力，從而力至少部分作為負載作用于軸承110。在此方面，力通過以閉環形式標出的力傳遞路徑170傳遞。換種表達方式，力至少部分由軸150、軸承110、負載反應單元140、地基和負載產生單元130承受。
[0019]在這種情況下，所產生的力的作用于軸承110的分量例如至少可以為4MN，而且轉矩至少可以為lOMNm。這一點當軸承110在風力發電設備上使用時相當于所期望的負載。但通過負載反應單元140產生力阻力可以對裝置100或其部件的穩定性，例如負載反應單元140、地基120或負載產生單元130部件的穩定性提出不必要高的要求。此外，該裝置100可能具有不足的剛性、要求不必要多的結構空間或本身造成高的加工成本。此外，軸承110可能很難接觸或看到，并因此在測試期間很難監測。
[0020]實施例可以提供一種可能性，改進所稱方面的負載結構。用于測試大型軸承210負載能力的負載結構200的一個實施例在圖2中示出。負載結構200包括一個外殼220和一個力傳遞結構230 ο力傳遞結構230設計用于，相對于外殼220產生力或力矩，例如旋轉力矩、扭轉力矩、負載力矩或彎曲力矩并傳遞到大型軸承210的軸承圈240上。外殼220設計用于這樣支承大型軸承220的對應圈250，使力或力矩通過對應圈250至少部分傳遞到外殼220上。
[0021]由此可以達到節省需要附加結構空間的部件的目的。這樣可以附加降低制造負載結構200的成本。換句話說，可以達到更加緊湊的結構形式，這樣可以提高結構的剛性。
[0022]大型軸承210例如可以是滑動或滾動軸承，其具有至少600mm的外徑。此外，大型軸承可以具有高達1500mm至4000mm或甚至更大的直徑。除了大型軸承外，負載結構200此外可以設計用于，測試具有多個軸承的軸承裝置或風力發電設備的例如其他部件，例如像吊艙的承載能力。軸承圈240例如可以是內圈，而對應圈250則可以是外圈或反之亦然。
[0023]負載結構200例如可以包括試驗臺或試驗設備或由這種設備包含。負載能力例如可以通過負載極限表明特性。例如出現負載極限的是，只要通過力的作用例如出現斷裂、停機標記、噪聲產生、故障(例如像卡住)、磨損或溫度超出所具有的溫度極限值。
[0024]在幾個實施例中，力傳遞結構230此外包括一個連接在軸承圈上的軸260。軸260設計用于，將力或力矩在徑向或軸向上傳遞到軸承圈上。負載結構例如可以包括一個促動器或也可以包括氣動或液壓的部件，這些部件將力施加在外殼220與力傳遞結構230之間，并由此使軸260在徑向上或軸向上移動。由此可以模擬大型軸承210上所期待的力，這種力在使用中的野外運行時例如通過結構(例如風力渦輪機)的自重或環境條件(例如正面或面作用的風)產生。此外，圖2中的軸260連接在電動機270上，該電動機可以使軸260并因此軸承圈240以預先規定的轉矩進行旋轉。在此方面，電動機270有選擇地支承在外殼220或地基290上。這樣可以在所期待的運行條件下進行負載測試。力在此方面至少為4MN和最高為8MN，但也可以或多或少。轉矩例如可以處于10到80MNm的范圍內。
[0025]力在這種情況下由力傳遞結構230傳遞到大型軸承210上，并由與大型軸承210直接或間接接觸的外殼220承受。換句話說，外殼220與力反作用。由此可以產生封閉的力傳遞路徑280-1; 280-2。這里所示的力傳遞路徑280-1和280-2例如是兩種可以取決于軸260的移動方