ES2981348T3 - Método para determinar el juego radial en una disposición de cojinete - Google Patents

Abstract

Un método para determinar el juego radial de una disposición de cojinetes en un componente de turbina eólica, comprendiendo la disposición de cojinetes un primer componente y un segundo componente, que son móviles uno con respecto al otro en una dirección radial. El método comprende: capturar una primera imagen de la disposición de cojinetes, incluyendo la primera imagen el primer y segundo componentes en una primera posición relativa; aplicar una carga dirigida radialmente a la disposición de cojinetes para mover el primer componente radialmente con respecto al segundo componente una distancia que define el juego radial de la disposición de cojinetes de modo que el primer y segundo componentes estén en una segunda posición relativa; capturar una segunda imagen de la disposición de cojinetes, incluyendo la segunda imagen el primer y segundo componentes en la segunda posición relativa; y comparar la primera y segunda imágenes para cuantificar la diferencia entre la primera posición relativa del primer y segundo componentes y la segunda posición relativa del primer y segundo componentes, para determinar de este modo el juego radial en la disposición de cojinetes. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para determinar el juego radial en una disposición de cojinete

Campo técnico

La invención se refiere a un método para determinar el juego radial en una disposición de cojinete. Si bien la0 invención es aplicable a disposiciones y conjuntos de cojinete en general, esta resulta particularmente útil en aplicaciones de alta carga, tales como disposiciones de cojinete que se utilizan en transmisiones de aerogeneradores.

Antecedentes

Habitualmente, un aerogenerador de eje horizontal (HAWT, por sus siglas en inglés) incluye una caja de engranajes ubicada entre un árbol de rotor principal y un generador eléctrico, que sirven para aumentar la velocidad de rotación del árbol de rotor principal hasta una velocidad que sea apropiada para el accionamiento de entrada del generador. Una caja de engranajes de este tipo puede tener una o más etapas de engranaje. Como se sabe, una caja de engranajes, también denominada "transmisión", aloja una serie de cojinetes para soportar y permitir la rotación de los componentes respectivos, por ejemplo, árboles o componentes de engranaje. Por ejemplo, un árbol de transmisión de entrada de una caja de engranajes está soportado por al menos un cojinete y otros cojinetes pueden soportar un árbol de salida y también engranajes planetarios en una caja de engranajes epicicloidal.

Un problema que afecta particularmente a las aplicaciones de alta carga es el problema del desgaste de las pistas de cojinete interior y exterior, lo que puede conducir a un juego radial excesivo. A su vez, un juego radial excesivo puede provocar una desalineación de los dientes de engranaje entrelazados, lo que puede aumentar la tasa de desgaste de estos componentes. Por este motivo, es habitual contar con programas de inspección para supervisar la extensión del juego radial, de modo que cualquier movimiento excesivo pueda identificarse temprano. Esto se logra, habitualmente, por medio de un proceso manual que implica que un técnico de mantenimiento obtenga acceso al alojamiento de caja de engranajes y use un calibrador para verificar el juego radial de los dientes de engranaje en respuesta a la aplicación de una carga radial. Sin embargo, este proceso resulta problemático por diversos motivos. En primer lugar, puede ser difícil obtener acceso a puntos de medición apropiados en la caja de engranajes debido a los estrechos confines de una góndola de aerogenerador y este puede ser particularmente el caso de una etapa de engranaje intermedia en una caja de engranajes que puede estar intercalada entre otros componentes de transmisión. Asimismo, mientras que un proceso de este tipo requiere que el rotor principal se bloquee en una posición fija de rotación, incluso un ligero movimiento del rotor principal puede dar como resultado una rotación significativa de un árbol de caja de engranajes aguas abajo debido a las relaciones de transmisión involucradas.

Entonces, a pesar de que el rotor principal esté bloqueado, el técnico puede experimentar el movimiento de ruedas de engranaje, y esto presenta un riesgo para la salud y la seguridad.

Contra estos antecedentes, es deseable desarrollar un proceso mejorado para determinar el juego radial que resuelva uno o más de los desafíos técnicos inherentes al enfoque convencional.

El documento CN111678449A divulga un método de medición de holgura radial de cojinete.

El documento CN110631493A divulga un dispositivo de detección de holgura mecánica de cojinete y un método de detección de esta.

El documento EP3196627A1 divulga un aparato de diagnóstico de anomalías para cojinete de rodillos, aerogenerador y método de diagnóstico de anomalías para cojinete de rodillos.

Sumario de la invención

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un método para determinar el juego radial de una disposición de cojinete en un componente de aerogenerador, siendo el componente de aerogenerador una caja de engranajes de aerogenerador, comprendiendo la disposición de cojinete al menos un primer componente y un segundo componente que son móviles entre sí en una dirección radial para definir el juego radial de la disposición de cojinete. El método comprende:

capturar una primera imagen de la disposición de cojinete, en donde la primera imagen incluye el primer componente y el segundo componente en una primera posición relativa, correspondiendo dicha primera posición relativa a una posición radial extrema permitida por el juego radial de la disposición de cojinete;

aplicar una carga dirigida radialmente a la disposición de cojinete para mover el primer componente radialmente con respecto al segundo componente en una distancia que define el juego radial de la disposición de cojinete, de modo que el primer y el segundo componente estén en una segunda posición relativa, correspondiendo dicha segunda posición relativa a la posición radial extrema opuesta permitida por el juego radial de la disposición de cojinete;

capturar una segunda imagen de la disposición de cojinete, en donde la segunda imagen incluye el primer componente y el segundo componente en la segunda posición relativa; y

comparar la primera y la segunda imagen para cuantificar la diferencia entre la primera posición relativa del primer y el segundo componente, y la segunda posición relativa del primer y el segundo componente, para determinar así el juego radial en la disposición de cojinete.

Ventajosamente, la invención proporciona un proceso para determinar el juego radial en una disposición de cojinete que no requiere el enfoque manual convencional de usar un calibrador. Dado que la captura de imágenes se produce en una dirección en línea con el eje de rotación de la disposición de cojinete, una ligera rotación de la disposición de cojinete durante el proceso de medición no afecta negativamente al resultado, como lo hace en el enfoque convencional.

Así mismo, el proceso no requiere que un técnico de mantenimiento extienda su mano hacia los componentes en movimiento, tales como dientes de engranaje entrelazados, como es el caso en el enfoque convencional, lo que elimina así este peligro potencial del régimen de inspección de la caja de engranajes.

El proceso de comparación de imágenes puede comprender, además: determinar una primera dimensión entre el primer componente y el segundo componente en la primera imagen; determinar una segunda dimensión entre el primer componente y el segundo componente en la segunda imagen; comparar la primera dimensión y la segunda dimensión para encontrar un valor de diferencia; y determinar si el valor de distancia supera un umbral de juego radial.

En un ejemplo, al menos una de la primera y la segunda imagen puede incluir una característica de referencia de la disposición de cojinete, en donde la característica de referencia tiene un tamaño predeterminado, proporcionando así un dato para la comparación. La característica de referencia puede ser una marca u otra indicación de un tamaño predeterminado que proporcione una escala conocida en la imagen. Otra opción es que la característica de referencia pueda ser un componente que tenga una dimensión conocida. Por ejemplo, una cabeza de perno en la imagen puede proporcionar una dimensión conocida y, por ende, puede usarse como escala de referencia.

En los ejemplos anteriores de la invención, el primer componente puede ser uno o más de: i) una jaula de cojinete, ii) un elemento de rodillo, y iii) un anillo de cojinete, mientras que el segundo componente puede ser una porción de alojamiento de la disposición de cojinete. Por lo tanto, la porción de alojamiento es estática con respecto a las partes rotatorias de la disposición de cojinete y, por ende, existe un movimiento relativo entre el primer y el segundo componente durante el juego radial.

Durante la captura de imágenes, una cámara puede estar soportada dentro de un alojamiento del componente de aerogenerador, en un ejemplo. En otros ejemplos, puede ser posible soportar la cámara fuera del alojamiento. Se prevé que, en el último ejemplo, un sistema de lente flexible y/o telescópico y/o extensible pueda extenderse hacia el interior del alojamiento.

Se prevé que la cámara pueda ser un accesorio permanente en el alojamiento. Alternativamente, puede extraerse del alojamiento después de capturar la segunda imagen. Esto puede evitar que la cámara se dañe o sucumba al entorno sucio alrededor de la caja de engranajes.

Preferentemente, para garantizar que la primera y la segunda imagen sean precisas y que las mediciones de juego radial resultantes sean precisas, la primera imagen se refiere a una región predeterminada del área de cojinete y la segunda imagen se refiere a la misma región predeterminada de la disposición de cojinete. En el presente documento, el término región predeterminada significa el límite de imagen que es capturado por la cámara. Dicho de otra manera, las dos imágenes se toman en sucesión sin cambiar la posición de la cámara o el valor de zoom de la cámara, por ejemplo.

En una realización preferente, dicho componente de aerogenerador es una caja de engranajes que comprende al menos dos etapas de engranaje, por ejemplo, al menos una etapa de engranaje planetario y al menos una etapa de engranaje recto. En particular, se cree que el método es favorable para una caja de engranajes que incluye tres etapas, una etapa de engranaje planetario y dos rectos y paralelos y, en particular, para la etapa intermedia, que está encajada entre las otras dos etapas y a la que, por lo tanto, es difícil acceder mediante los métodos conocidos. Una manera de insertar la cámara para capturar imágenes es a través de un puerto de inspección en la caja de engranajes.

Dentro del alcance de esta solicitud, se pretende expresamente que los diversos aspectos, realizaciones, ejemplos y alternativas expuestos en los párrafos anteriores, en las reivindicaciones y/o en la siguiente descripción y los dibujos, y en particular las características individuales de estos, se puedan entender de manera independiente o en cualquier combinación. Es decir, todas las realizaciones y/o características de cualquier realización pueden combinarse de cualquier manera y/o combinación, a menos que tales características sean incompatibles.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, se describirán los aspectos anteriores y otros de la invención, únicamente a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista frontal de un aerogenerador para proporcionar contexto a la invención;

la figura 2 es una vista en perspectiva de un componente de transmisión del aerogenerador;

la figura 3 es una vista esquemática de una disposición de cojinete que puede alojarse dentro del componente de transmisión de la figura 2;

la figura 4 es una vista esquemática de un aparato para determinar el juego radial de una disposición de cojinete del componente de transmisión, de acuerdo con una realización de la invención;

las figuras 5a y 5b son vistas esquemáticas de la disposición de cojinete en dos posiciones comparativas que ayudan a ilustrar el principio de la invención; y

la figura 6 es un diagrama de flujo de un proceso para determinar el juego radial en un conjunto de cojinete, a modo de explicación adicional de la invención.

Debe tenerse en cuenta que las características que son iguales o similares en diferentes dibujos se indican mediante signos de referencia similares.

Descripción específica

Ahora, se describirá una realización específica de la invención en la que se analizarán en detalle numerosas características con el fin de proporcionar una comprensión completa del concepto inventivo tal como se define en las reivindicaciones. Sin embargo, resultará evidente para el experto en la materia que la invención puede ponerse en práctica sin los detalles específicos y que, en algunos casos, las técnicas, las estructuras y los métodos bien conocidos no se han descrito en detalle para no oscurecer innecesariamente la invención.

En resumen, la invención proporciona un enfoque de inspección visual para determinar si el juego radial en una disposición de cojinete es excesivo. En esencia, el proceso implica capturar al menos dos imágenes de componentes de la disposición de cojinete antes y después de que la disposición de cojinete se haya sometido a juego radial, y comparar la posición relativa de esos componentes entre las dos imágenes. Al observar y medir cómo cambia la posición relativa de los componentes entre las dos imágenes, se puede determinar la extensión del juego radial. Una vez que se ha determinado la extensión del juego radial, se puede tomar una decisión con respecto a si el juego radial es aceptable. Un enfoque de este tipo tiene beneficios en comparación con los enfoques convencionales porque no requiere el uso de calibradores mecánicos por parte de operadores expertos para medir el juego radial manualmente, cuyos procesos están sujetos, habitualmente, a imprecisiones de medición debido al movimiento de rotación inevitable en la disposición de cojinete.

Con el fin de situar las realizaciones de la invención en un contexto adecuado, en primer lugar, se hará referencia a la figura 1, que ilustra un aerogenerador de eje horizontal 10 (HAWT) habitual en el que se puede implementar una disposición de cojinete.

El aerogenerador 10 comprende una torre 12, una góndola 14 acoplada de manera rotatoria a la parte superior de la torre 12 mediante un sistema de guiñada (no mostrado), un cubo rotatorio o "rotor" 16 montado en la góndola 14 y una pluralidad de palas de rotor de aerogenerador 18 acopladas al cubo 16. La góndola 14 y las palas de rotor 18 pueden ser hechas girar y dirigirse en la dirección del viento según sea necesario mediante el sistema de guiñada.

Como sería bien conocido por un experto en la materia, la góndola 14 aloja un tren de potencia, que incluye una caja de engranajes y un generador que se accionan mediante un árbol principal conectado al cubo 16. La caja de engranajes aumenta la velocidad de rotación del árbol principal de baja velocidad a través de engranajes internos (no mostrados) y acciona un árbol de salida de caja de engranajes (no mostrado). El árbol de salida de caja de engranajes, a su vez, acciona el generador, que convierte la rotación del árbol de salida de caja de engranajes en electricidad.

Cabrá señalar que los componentes del tren de potencia del aerogenerador no se muestran en la figura 1, pero la figura 2 muestra un ejemplo de una caja de engranajes 20 a la que se aplica esta invención. Como puede observarse, la caja de engranajes 20 incluye un alojamiento de caja de engranajes 22 generalmente cilíndrico y define diversas características 24 para montar la caja de engranajes 20 dentro de la góndola y para montar otros componentes en la caja de engranajes 20. Tales características de montaje no son fundamentales para la invención y, por ende, no es necesario un análisis adicional.

En concreto, la caja de engranajes 20 incluye un puerto de inspección 26. El puerto de inspección 26 proporciona una abertura hacia el interior de la caja de engranajes 20 que permite una inspección visual de los componentes ubicados cerca del puerto de inspección 26. La figura 2 proporciona una posible ubicación del puerto de inspección 26, pero debe apreciarse que se pueden proporcionar puertos de inspección en otras ubicaciones dependiendo del requisito de permitir una vista interna hacia la caja de engranajes 20. Tales puertos de inspección pueden estar provistos de un cierre adecuado (no mostrado), tal como un panel de puerta articulado o rotatorio o un tapón extraíble.

La caja de engranajes 20 incluye diversas disposiciones de cojinete. Por ejemplo, un árbol de entrada 28 puede estar soportado por una disposición de cojinete asociada (no mostrada) y la caja de engranajes también puede incluir una pluralidad de engranajes planetarios que incluyan sus propias disposiciones de cojinete asociadas en el caso de que la caja de engranajes sea una caja de engranajes epicicloidal.

Un ejemplo de una disposición de cojinete 30 de este tipo se muestra en la figura 3 y el experto en la materia apreciaría que la disposición de cojinete sería adecuada para su uso como engranaje satélite en una caja de engranajes epicicloidal.

En resumen, la disposición de cojinete 30 incluye un anillo interior 32, un anillo exterior 34 y un conjunto de rodillos 36 que están restringidos entre el anillo interior 32 y el anillo exterior 34. Los rodillos 36 se reciben en una jaula de cojinete 38. Cabe señalar, para los fines de este análisis, que la disposición de cojinete 30 puede considerarse convencional y, como tal, los diversos componentes que se muestran y describen en el presente documento sirven para situar la invención en un contexto adecuado. De manera adicional, cabe señalar que la figura 3 tiene forma esquemática y, por ende, se apreciará que la estructura precisa del anillo interior 32, el anillo exterior 34, la jaula de cojinete 38 y los rodillos 36 puede variar en una aplicación práctica.

El anillo interior 32 se recibe en un árbol central 40 que define un eje de rotación R para la disposición de cojinete 30. En este ejemplo, el árbol 40 es estacionario con respecto al anillo exterior 34 y puede considerarse que está montado en una estructura de soporte adecuada, tal como un portasatélites de este tipo (no mostrado en la figura 3, pero representado en la figura 4). Por lo tanto, el árbol 40 sirve como punto de montaje para un anillo exterior dentado 42, que la disposición de cojinete 30 permite rotar alrededor del eje R. El anillo exterior dentado 42 se muestra en el presente documento en vista parcialmente discontinua para mayor claridad. En este ejemplo, el árbol 40 está montado en su estructura de soporte mediante un conjunto de pernos de montaje 44. Estos podrían tomar diversas formas, pero se muestran en el presente documento con cabezas hexagonales, como es habitual.

La figura 4 muestra una vista lateral de la disposición de cojinete 30 en una porción de un alojamiento de caja de engranajes 46. De nuevo, cabe señalar, en este punto, que la figura 4 tiene forma esquemática y, por ende, el diseño preciso no debería considerarse una aplicación práctica, sino para ilustrar el principio de la invención.

Como puede observarse en la figura 4, la disposición de cojinete 30 tiene la forma de un engranaje satélite y el árbol 40 está soportado en una porción de un portasatélites 48 que sirve como estructura de soporte para el árbol 40. El anillo dentado 42 se entrelaza con el engranaje anular 50 orientado hacia dentro que está definido por el alojamiento de caja de engranajes 46.

Como se ha analizado anteriormente, el juego radial en una disposición de cojinete 30 es un factor de desgaste crucial y debe supervisarse atentamente, particularmente en aplicaciones de alta carga. Un juego radial excesivo puede provocar una desalineación del árbol, lo que aumenta la presión de contacto en los dientes del engranaje y puede provocar una falla prematura de algunos de esos dientes. Esto es cierto en el contexto de una disposición de engranaje planetarios como se representa en la figura 4 y también en el contexto de una disposición de engranaje diferente que comprende ruedas de engranaje entrelazadas portadas en árboles respectivos.

Como podría entender el experto en la materia, el juego radial en la disposición de engranaje 30 como se muestra en la figura 4 se genera debido al desgaste de las pistas definidas por los anillos interior y exterior 32, 34. A medida que las pistas se desgastan, los rodillos 36 quedan restringidos por un espacio radial aumentado que permitirá que el árbol 40 se mueva radialmente. Como se ilustra mediante el conjunto agrupado de componentes identificados con el número de referencia 54, el árbol 40, el anillo interior 32 y los rodillos 36 pueden moverse radialmente, es decir, en una dirección perpendicular al eje de engranaje R, en respuesta a la carga ejercida sobre el árbol 40 por el portasatélites 48.

La invención proporciona un proceso mediante el que el juego radial en una disposición de cojinete puede supervisarse de manera más eficaz en comparación con las técnicas convencionales.

Haciendo referencia a la figura 4, un sistema de medición 59 incluye una cámara 60 y un sistema informático 62. La cámara 60 se muestra en una posición dentro del alojamiento 46 y se apreciará que la cámara 60 está dispuesta de modo que pueda capturar una imagen de una región predeterminada o área de visualización 64 de la disposición de cojinete 30. La región predeterminada 64 se muestra en la figura 4 mediante las líneas discontinuas que se extienden desde la cámara 60 hasta la disposición de cojinete 30.

En este ejemplo, la cámara 60 se sitúa dentro del alojamiento 46 porque es conveniente hacerlo. Sin embargo, también es una opción que una cámara o un dispositivo de formación de imágenes equivalente se ubique fuera del alojamiento 46, siempre que la cámara tenga una vista adecuada de la región predeterminada 64 de la disposición de cojinete 30. En un ejemplo, se prevé que una cámara pueda ubicarse fuera del alojamiento 46, pero podría disponerse una lente de tipo endoscópico para extenderse dentro del alojamiento. Lo que importa es que un sistema de formación de imágenes apropiado o una cámara pueda capturar una escena requerida de componentes relevantes dentro del alojamiento 46.

Como se muestra, la cámara 60 está soportada dentro del alojamiento 46 mediante un brazo de soporte 66. El brazo de soporte 66 puede adoptar diversas formas y simplemente proporciona un medio para soportar la cámara 60 en la posición apropiada. En este ejemplo, puede observarse que el brazo de soporte 66 está unido a, y se extiende lejos de, el puerto de inspección 26 del alojamiento 46.

La cámara 60 está interconectada con el sistema informático 62. El sistema informático 62 puede ser cualquier sistema informático de propósito general que tenga la capacidad requerida para ejecutarsoftwareapropiado con el que realizar el proceso de comparación descrito en el presente documento. Como tal, el sistema informático 64 puede ser una máquina de sobremesa o portátil disponible comercialmente en el momento de escribir este documento. De manera similar, la cámara 60 puede ser cualquier cámara digital adecuada que tenga la resolución requerida para capturar imágenes apropiadas. Un ejemplo de una cámara adecuada para la tarea es la Canon IXUS 285 HS, que está disponible comercialmente y proporciona un sistema de formación de imágenes de 20,2 megapíxeles. Otras cámaras también serían adecuadas.

La cámara 60 se acopla al sistema informático 62 mediante un enlace de datos 68 adecuado. El enlace de datos 68 puede ser cualquier método adecuado para transferir datos, pero, habitualmente, eso se puede lograr por medio de una conexión por cable, tal como un cable USB, o una conexión inalámbrica usando un protocolo inalámbrico adecuado, tal como Bluetooth (RTM, por las siglas en inglés de modo de prueba de radio). Talhardwarees convencional y, por ende, se omitirá un mayor análisis.

Tras haberse descrito el contexto general de la invención en términos del diseño de la disposición de cojinete 30 y elhardwareinformático, el análisis se centrará ahora en un método de ejemplo de la invención.

En un sentido amplio, el método implica capturar imágenes respectivas de la disposición de cojinete 30 antes y después de que la posición de la disposición de cojinete se haya desplazado a través de su intervalo de juego radial y, a continuación, comparar esas imágenes para determinar la extensión del juego radial en la disposición de cojinete. Al examinar el desplazamiento de las posiciones relativas de diferentes componentes de cojinete entre las dos imágenes, es posible determinar la extensión del juego radial de la disposición de cojinete. Cabe destacar que los componentes considerados en este enfoque son componentes cuyas posiciones relativas entre sí se ven afectadas por el juego radial. Por ejemplo, en la disposición de cojinete de ejemplo analizada en el presente documento, el juego radial permitirá que el árbol 40, el anillo interior 32, los rodillos 36 y la jaula de cojinete 38 se muevan con respecto al anillo exterior 34 y el alojamiento 46. Por lo tanto, es importante que los dos componentes que se comparan puedan moverse entre sí durante el juego radial.

El método se analizará ahora paso a paso para una comprensión más profunda haciendo referencia también a las figuras 5a, 5b y 6.

En la figura 6, el método 100 comienza en la etapa 102 con la toma de una primera imagen de la disposición de cojinete 30. La primera imagen se observa etiquetada como "70" en la figura 5a y muestra la región predeterminada 64 de la disposición de cojinete 30 que es capturada por la cámara 62.

Al comparar la primera imagen 70 con la perspectiva de visualización indicada por la región predeterminada 64 en la figura 4, cabrá señalar que el árbol 40 y los pernos de montaje 44, el anillo interior 32, los rodillos 36 y la jaula de cojinete 38 se pueden observar todos en la primera imagen 70. Sin embargo, también cabrá señalar que, en la parte superior de la primera imagen 70, una porción del alojamiento 46 es visible, etiquetada como "72". La porción de alojamiento 72 en este ejemplo se extiende en una dirección radial y cubre una porción de la disposición de cojinete 30. Debería apreciarse que la porción de alojamiento 72 es estacionaria con respecto a los componentes de la disposición de cojinete 30 en la primera imagen.

A partir de la primera imagen, es evidente que existe una separación radial entre la porción de alojamiento 72 y la jaula de cojinete 38, más específicamente, un borde radialmente hacia dentro 80 de la jaula de cojinete 38. La separación radial entre estos componentes se ilustra en la figura 5a como líneas paralelas que se extienden en tangentes respectivas desde la porción de alojamiento 72 y la jaula de cojinete 38, y se etiqueta como dimensión D1. Expresado de otra manera, la dimensión D1 cuantifica la posición relativa de un primer componente de la disposición de cojinete, es decir, la jaula de cojinete 38, con respecto a un segundo componente, es decir, la porción de alojamiento 72 en un extremo del juego radial.

En este punto, debería apreciarse que, para capturar una imagen precisa y garantizar una determinación precisa de la dimensión D1, la disposición de cojinete 30 no debería estar rotando. Entonces, en el contexto actual de un aerogenerador, el tren de potencia debería estar en una condición bloqueada para garantizar que el árbol de rotor principal y los componentes rotatorios de la caja de engranajes estén en un estado bloqueado de rotación.

Tras la captura de la primera imagen 70, la disposición de cojinete 30 tiene una carga aplicada para absorber el juego radial, como se indica en la etapa 104. En este contexto, en un estado rotacional "en reposo", la disposición de cojinete 30 experimentará una carga en una dirección verticalmente descendente, en la orientación de los dibujos, que puede deberse, al menos en parte, a la carga impuesta sobre la disposición de cojinete 30 por el árbol 40 que, a su vez, está cargado por el portasatélites 48. De manera adicional, la gravedad también jugará un papel al crear una carga en una dirección verticalmente descendente. Por lo tanto, la disposición de cojinete 30 estará en reposo en una posición radial extrema permitida por el juego radial. Con el fin de determinar la extensión del juego radial, se debe aplicar una fuerza en la dirección vertical ascendente a la disposición de cojinete 30 para mover los componentes apropiados a la posición extrema opuesta permitida por el juego radial de la disposición de cojinete 30. Una manera en la que esto se puede lograr en el ejemplo ilustrado es al aplicar una fuerza ascendente al árbol 40. En este contexto, el término "ascendente" significa que se aplica una fuerza en la dirección de acción del juego radial y, por ende, también podría considerarse una carga aplicada radialmente. Es más pronunciada en la dirección vertical en este ejemplo, pero también podría actuar en otros planos radiales que atraviesen el eje R del árbol 40. Se puede aplicar una fuerza adecuada levantar un árbol asociado con el portasatélites, por ejemplo, lo que también aplicaría una fuerza de elevación al árbol 40.

La aplicación de la carga radial al árbol 40 significa, en efecto, que el anillo de cojinete interior 32, los rodillos 36 y la jaula de cojinete 38 se mueven en sentido ascendente en la primera imagen 70 a fin de reducir la separación entre el borde radialmente hacia dentro 80 de la jaula de cojinete 38 y la porción de alojamiento 72 adyacente. Por lo tanto, la aplicación de la carga radial en la dirección de flecha L actuará para reducir la dimensión D1.

Tras la aplicación de la carga radial sobre la disposición de cojinete 30, el método 100 se mueve a la etapa 106, que comprende la toma de una segunda imagen mediante la cámara 62. La segunda imagen se identifica como referencia "82" en la figura 5b.

Al comparar la segunda imagen 82 de la figura 5b con la primera imagen 72, como se muestra en la figura 5a, puede observarse que los componentes de la disposición de cojinete 30, en concreto, el árbol 40, el anillo de cojinete interior 32, los rodillos 36 y la jaula de cojinete 38, se han movido en sentido ascendente en la dirección L. Por lo tanto, la separación entre el borde radialmente hacia dentro 80 de la jaula de cojinete 38 y la porción de alojamiento 72 adyacente se ha reducido en comparación con la misma dimensión en la figura 5a. Por lo tanto, la jaula de cojinete 38 y la porción de alojamiento 72 están en una segunda posición relativa. Esto se representa mediante la dimensión D2 en la figura 5b, que puede observarse como notablemente más pequeña que la dimensión D1 como se muestra en la figura 5a.

Tras la captura de la primera imagen 70 y la segunda imagen 82, estas se transfieren al sistema informático 74. La transferencia de datos de imagen puede tener lugar después de que se haya tomado cada imagen y también es aceptable transferir las imágenes juntas como un lote. Así mismo, las imágenes pueden transferirse tan pronto como se capturen o pueden transferirse al sistema informático 62 en un momento posterior y en una ubicación diferente. Por lo tanto, las imágenes no tienen que transferirse al mismo tiempo que se toman.

Una vez que la primera imagen 70 y la segunda imagen 82 se transfieren al ordenador, estas pueden procesarse para calcular los valores de las dimensiones D1 o D2. Esto se indica en la etapa 108 en la figura 6.

El análisis de las dos imágenes 70, 82 puede realizarse de diversas maneras. Una opción consiste en usarsoftwaredisponible comercialmente para ver cada imagen en una pantalla de visualización del sistema informático 62. De esta manera, un usuario puede medir la dimensión D1 en la primera imagen 70 y la dimensión D2 en la segunda imagen 84. Las mediciones pueden tomarse directamente a partir de la pantalla de visualización. Sin embargo, una opción preferente consiste en usarsoftwareadecuado para tomar las mediciones a partir de las imágenes. Un paquete desoftwareadecuado para esta tarea sería Autodesk AutoCAD Mechanical 2014.

Con el fin de garantizar que las dimensiones D1 y D2 sean precisas y reales, estas deben verificarse usando una escala de referencia. Una manera en la que esto puede lograrse es usar una característica conocida en una de las imágenes como dato. Una característica adecuada puede ser una línea de referencia tallada de una longitud predeterminada que se hace en un componente visible en una o ambas de las dos imágenes 70, 82. Por ejemplo, se podría tallar o grabar una línea de referencia en la cara de extremo del árbol 40. Otra opción, como se ilustra en las figuras 5a y 5b, consiste en utilizar las características conocidas de los pernos de montaje 44. Por ejemplo, la cabeza hexagonal de cada perno de montaje 44 tiene seis bordes de igual longitud. Dado que se conoce esa longitud de borde, esta puede usarse como referencia, o dato, para garantizar que las dimensiones D1 y D2 medidas a partir de la primera y la segunda imagen, respectivamente.

Una vez que se han determinado las dos posiciones relativas entre la jaula de cojinete 38 y la porción de alojamiento 72 a partir de la primera y la segunda imagen (es decir, se han calculado las dos dimensiones D1 y D2), entonces es posible determinar el juego radial al restar D1 a D2 para determinar un valor de diferencia. Por lo tanto, esto permite que se cuantifique el juego radial de la disposición de cojinete y, por ende, se puede hacer una comparación directa entre el juego radial real y un valor umbral que representa lo que es un nivel aceptable de juego radial. Entonces, si el valor de diferencia supera el valor umbral, entonces esto puede desencadenar una acción de mantenimiento adecuada, tal como una renovación de la caja de engranajes.

El análisis anterior con respecto a los ejemplos ilustrados de la invención se refiere a diversas adaptaciones y modificaciones que pueden hacerse a esos ejemplos, sin apartarse del alcance de la invención tal y como se define en las reivindicaciones. Otras variantes resultarían evidentes para el experto en la materia.

Cabe señalar que, si bien el ejemplo ilustrado de la invención se ha situado en el contexto de una etapa de engranaje planetario en una caja de engranajes, también sería útil en el contexto de un engranaje recto en una caja de engranajes de aerogenerador y, en particular, para una etapa intermedia de engranaje recto en una caja de engranajes de tres etapas. Habitualmente, tales etapas de engranaje son de difícil acceso para determinar el movimiento radial del engranaje recto dentado. Por lo tanto, el método de la invención proporciona una manera fiable de determinar el juego radial que evita la necesidad de acceder a la superficie dentada exterior de los engranajes rectos en una caja de engranajes.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un método (100) para determinar el juego radial de una disposición de cojinete (30) en una caja de engranajes de aerogenerador, comprendiendo la disposición de cojinete al menos un primer componente (38, 36, 32) y un segundo componente (72) que son móviles entre sí en una dirección radial para definir el juego radial de la disposición de cojinete, comprendiendo el método:

capturar (102) una primera imagen (70) de la disposición de cojinete, en donde la primera imagen incluye el primer componente y el segundo componente en una primera posición relativa, correspondiendo dicha primera posición relativa a una posición radial extrema permitida por el juego radial de la disposición de cojinete (30); aplicar (104) una carga dirigida radialmente a la disposición de cojinete para mover el primer componente radialmente con respecto al segundo componente en una distancia que define el juego radial de la disposición de cojinete, de modo que el primer y el segundo componente estén en una segunda posición relativa, correspondiendo dicha segunda posición relativa a la posición radial extrema opuesta permitida por el juego radial de la disposición de cojinete (30);

capturar (106) una segunda imagen (82) de la disposición de cojinete, en donde la segunda imagen incluye el primer componente y el segundo componente en la segunda posición relativa;

comparar (108) la primera y la segunda imagen para cuantificar la diferencia entre la primera posición relativa del primer y el segundo componente, y la segunda posición relativa del primer y el segundo componente, para determinar así el juego radial en la disposición de cojinete.

2. El método de la reivindicación 1, en donde la comparación de la primera imagen y la segunda imagen comprende: determinar una primera dimensión (D1) entre el primer componente y el segundo componente en la primera imagen (70);

determinar una segunda dimensión (D2) entre el primer componente y el segundo componente en la segunda imagen (82);

comparar la primera dimensión y la segunda dimensión para encontrar un valor de diferencia; determinar si el valor de distancia supera un umbral de juego radial.

3. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una de la primera y la segunda imagen incluye una característica de referencia (44) de la disposición de cojinete, en donde la característica de referencia tiene un tamaño predeterminado, proporcionando así un dato para la comparación.

4. El método de la reivindicación 3, en donde la característica de referencia (44) es una característica de longitud predeterminada definida en una superficie de la disposición de cojinete.

5. El método de la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en donde la característica de referencia es un componente que es un componente diferente al primer y al segundo componente.

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer componente es uno o más de: i) una jaula de cojinete (38), ii) un elemento de rodillo (36), y iii) un anillo de cojinete (32).

7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el segundo componente es una porción de alojamiento (72) de la disposición de cojinete.

8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde, antes de capturar la primera imagen, una cámara (60) está soportada dentro de un alojamiento (46) de la caja de engranajes de aerogenerador.

9. El método de la reivindicación 8, en donde la cámara (60) se extrae del alojamiento (46) después de capturar la segunda imagen.

10. El método de la reivindicación 8 o la reivindicación 9, en donde la primera imagen se refiere a una región predeterminada del área de cojinete y la segunda imagen se refiere a la misma región predeterminada de la disposición de cojinete.

11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la primera imagen y la segunda imagen se visualizan en una pantalla de visualización de un sistema informático.

12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha caja de engranajes de aerogenerador es una caja de engranajes que comprende al menos dos etapas de engranaje.

13. El método de la reivindicación 12, en donde dicha caja de engranajes de aerogenerador es una caja de engranajes que comprende al menos una etapa de engranaje planetario y al menos una etapa de engranaje recto.

14. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 8-10, en donde dicha caja de engranajes de aerogenerador es una caja de engranajes que incluye un puerto de inspección (26), a través del que se inserta dicha cámara (60) antes de capturar la primera imagen.