ES2982777T3

ES2982777T3 - Prueba de engranajes planetarios sin alojamiento de piñón central

Info

Publication number: ES2982777T3
Application number: ES22703653T
Authority: ES
Inventors: Ralf Hambrecht
Original assignee: Flender GmbH
Current assignee: Flender GmbH
Priority date: 2021-02-16
Filing date: 2022-02-04
Publication date: 2024-10-17
Anticipated expiration: 2042-02-04
Also published as: CN116547515A; US12455211B2; US20240125672A1; EP4295134B1; EP4043854A1; WO2022175109A1; CN116547515B; EP4295134A1

Abstract

La invención se refiere a un banco de pruebas (1) para probar una transmisión planetaria (2). Para utilizar el banco de pruebas (1) para una transmisión planetaria (2) sin cojinete de soporte planetario, se propone que el banco de pruebas (1) presente una unidad de cojinete central (3), estando configurada la unidad de cojinete central (3) para alojar de forma giratoria un soporte planetario (4) de una primera etapa de la transmisión planetaria (2), estando configurada la unidad de cojinete central (3) además para centrar un engranaje interno (5) de la transmisión planetaria (2) con respecto al soporte planetario (4). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Prueba de engranajes planetarios sin alojamiento de piñón central

La invención se refiere a un banco de pruebas para probar un engranaje planetario. La invención se refiere además a un montaje de pruebas con un banco de pruebas de este tipo y un engranaje planetario que va a probarse. La invención se refiere además a un procedimiento para probar un engranaje planetario usando un banco de pruebas de este tipo o para hacer funcionar un montaje de pruebas de este tipo. La invención se refiere además al uso de un banco de pruebas.

Los engranajes planetarios modernos, en particular cuando se utilizan en aerogeneradores, se desarrollan en parte como módulos en sistemas integrados. En estos sistemas, el engranaje en parte ya no presenta ningún alojamiento de piñón central en la etapa de marcha lenta. A estos engranajes planetarios también se les denomina engranajes sin alojamiento de piñón central. La consecuencia de esto es que no se pueden someter a ensayo como módulo independiente en los bancos de pruebas conocidos hasta ahora y, por lo tanto, sólo se pueden probar en el sistema en bancos de pruebas especiales con altos costes de inversión. Lo mismo se cumple para futuros casos de servicio para engranajes planetarios sin cojinete de piñón central. En el futuro, estos no podrán probarse sin el sistema en bancos de pruebas como, por ejemplo, los bancos de pruebas estándar de engranajes eólicos.

Hasta ahora se habían realizado ensayos complejos en el sistema o los engranajes planetarios tenían sus propios alojamientos de piñón central.

Por una prueba de engranajes se entiende en particular aquellos ensayos en los que se aplican al engranaje, en particular al engranaje planetario, al menos un movimiento de rotación, un par de torsión, un par de flexión o una combinación de los mismos. Estas cargas también se denominan cargas de ensayo. Por el documento CN 110220 699 A se conoce un banco de pruebas para probar un engranaje planetario, en el que se fijan inmóviles una corona y un piñón central del engranaje planetario y un árbol destinado a iniciar un par de torsión de prueba y acoplado a un árbol planetario con juego a través del piñón central, de modo que una carga que actúa sobre el piñón central fijado con resistencia al movimiento se puede medir mediante galgas extensométricas sujetas con piñones centrales.

Por el documento DE 102010053808 A1 se conoce cómo aplicar un par de torsión a dos engranajes eólicos en una disposición de espalda con espalda en un banco de pruebas utilizando barras de torsión de exactamente una unidad de accionamiento.

La invención se basa en el objetivo de ofrecer una posibilidad de prueba para un engranaje planetario sin alojamiento de piñón central.

La solución del objetivo se resuelve mediante un banco de pruebas con las características de la reivindicación 1, un procedimiento con las características de la reivindicación 8 y un uso con las características de la reivindicación 11. Los diseños preferidos se especifican en las reivindicaciones secundarias y en la siguiente descripción, que pueden representar en cada caso individualmente o en combinación un aspecto de la invención. Si una característica se muestra en combinación con otra característica, esto sólo sirve para simplificar la descripción de la invención y de ninguna manera pretende significar que esta característica no pueda ser un perfeccionamiento de la invención sin la otra característica.

El banco de pruebas presenta una unidad de cojinete central, en donde la unidad de cojinete central está configurada para alojar de manera giratoria un piñón central de una primera etapa del engranaje planetario, en donde la unidad de cojinete central está configurada además para centrar una corona del engranaje planetario con respecto al piñón central. Además, el objetivo se soluciona mediante un montaje de pruebas con un banco de pruebas de este tipo y un engranaje planetario que va a probarse, en donde la unidad de cojinete central aloja de forma giratoria el piñón central de la primera etapa del engranaje planetario que va a probarse, en donde la unidad de cojinete central centra la corona del engranaje planetario que va a probarse con respecto al piñón central. El objetivo se resuelve adicionalmente mediante un

procedimiento para probar un engranaje planetario con un banco de pruebas de este tipo o para hacer funcionar un montaje de pruebas de este tipo, en donde una carga de prueba se transmite desde la corona a la carcasa de la unidad de cojinete central mediante una brida.

La al menos una etapa del engranaje planetario está formada en particular por un engranaje planetario, de modo que la etapa puede estar configurada como etapa de piñón satélite.

La invención se basa, entre otras cosas, en el conocimiento de que con el uso de la unidad de cojinete central propuesta también es posible someter a ensayo y probar un engranaje planetario sin alojamiento de piñón central. A este respecto, el engranaje planetario que está previsto para la prueba puede estar realizado como engranaje planetario sin alojamiento de piñón central. Debido a la posibilidad de alojar la primera etapa, el banco de pruebas o el montaje de pruebas es especialmente adecuado para mediciones y ensayos en un engranaje planetario sin alojamiento de piñón central. La unidad de cojinete central es un dispositivo del banco de pruebas externo al engranaje. Esta unidad de cojinete central aloja el piñón central de la primera etapa del engranaje planetario que va a probarse. Además, la unidad de cojinete central centra la corona correspondiente o las respectivas coronas con respecto al piñón central o a los respectivos piñones centrales a la hora de probar varios engranajes planetarios. La brida sirve para conectar la corona con el fin de transmitir una carga de ensayo desde la corona a la parte fija de la unidad de cojinete central, como por ejemplo la carcasa de la unidad de cojinete central. Por tanto, la brida está dispuesta entre la unidad de cojinete central y el engranaje planetario. La brida se puede asignar a este respecto al engranaje o a la unidad de cojinete central. Además, la brida también puede estar realizada como componente independiente, que no está asignado ni al engranaje ni a la unidad de cojinete central. Las cargas de ensayo también se soportan a través de la brida. Una carga de ensayo puede estar formada, por ejemplo, por un par de torsión, una carga de peso y/o un par de flexión. A este respecto, el retorno de par de torsión se realiza ventajosamente desde la corona a la construcción circundante a través de la carcasa de la unidad de cojinete central y desde allí se introduce en un bastidor cerrado en las máquinas eléctricas del banco de pruebas o en la base, en particular en la base de la unidad de cojinete central.

En particular, la unidad de cojinete central presenta al menos un rodamiento. Preferentemente, la unidad de cojinete central presenta al menos dos rodamientos separados entre sí en dirección axial. De este modo, la unidad de cojinete central puede soportar fuerzas radiales y/o fuerzas axiales elevadas.

Se puede prescindir de ensayos con pruebas de sistemas completos complejas. Para ello, los bancos de pruebas existentes se pueden equipar fácilmente con una unidad de cojinete central utilizando el banco de pruebas o el montaje de pruebas propuestos y se pueden utilizar para probar engranajes modernos sin cojinetes de piñón central. El espacio necesario entre los sistemas de arriostrado se reduce a la mitad y los pesos a manipular también se reducen a más de la mitad. Por lo tanto, la unidad de cojinete central forma parte del banco de pruebas y no es necesario cambiarla junto con el engranaje planetario que se está probando.

La disposición del banco de pruebas, del montaje de pruebas y el procedimiento son especialmente adecuados para el engranaje planetario de un aerogenerador. Estos engranajes se producen en cantidades relativamente grandes y los requisitos de fiabilidad son especialmente altos debido a la disposición del engranaje planetario en la torre de un aerogenerador. Además, existen numerosos requisitos en materia de certificación que requieren ensayos en condiciones límite definidas. Estas condiciones límite se pueden ajustar en el banco de pruebas o en el montaje de pruebas, de modo que este banco de pruebas o este montaje de pruebas sea especialmente adecuado y ventajoso para mediciones y ensayos en un engranaje planetario para aplicaciones de energía eólica.

En un diseño ventajoso de la invención, el banco de pruebas está realizado como una disposición espalda con espalda. Con esta disposición es posible probar dos engranajes planetarios al mismo tiempo. En el montaje espalda con espalda, el banco de pruebas está realizado simétricamente y/o invertido lateralmente con respecto a la unidad de cojinete central. En este caso, la unidad de cojinete central también está realizada de forma simétrica. La corona está alojada a ambos lados en cada caso de la unidad de cojinete central frente al piñón central, en donde el banco de pruebas presenta a ambos lados en cada caso una brida en la carcasa de la unidad de cojinete central para unir el piñón central. Alternativamente, la brida también puede estar dispuesta en el engranaje planetario, en particular en el piñón central, y unirlo con la unidad de cojinete central. Por lo tanto, para la disposición espalda con espalda están previstas también dos máquinas eléctricas, entre las cuales están dispuestos ventajosamente de manera simétrica los dos engranajes planetarios y la unidad de cojinete central. Cabe señalar a este respecto que las máquinas eléctricas no necesariamente tienen que estar conectadas a la base. Pero también se puede acoplar y someter a ensayo en forma dehybriddrives(accionamiento híbrido, combinación de engranaje-generador). A este respecto, el retorno de par de torsión de accionamiento no se produce a través de la base, sino a través de la carcasa.

También en esta disposición, el retorno de par de torsión se realiza ventajosamente desde la corona a la construcción circundante a través de la carcasa de la unidad de cojinete central y desde allí se introduce en un bastidor cerrado en las máquinas eléctricas del banco de pruebas o en la base, en particular en la base de la unidad de cojinete central. En la disposición espalda con espalda presente, el momento de apoyo principal se puede eliminar a través de la carcasa de la unidad de cojinete central con el momento de retención de la segunda pieza de ensayo. Esto significa que a través de la base sólo se soportan los pares de accionamiento y de frenado de la máquina eléctrica, además de las cargas de peso.

Un aspecto de la invención se refiere al uso del banco de pruebas, que puede configurarse y perfeccionarse como se describe anteriormente, para realizar mediciones y/o ensayos en un engranaje planetario sin alojamiento de piñón central.

A continuación, la invención se describe y explica con más detalle mediante los ejemplos de realización representados en las figuras. Muestran:

figura 1 un banco de pruebas y

figura 2 un montaje de pruebas.

La figura 1 muestra un banco de pruebas 1 para probar un engranaje planetario 2, no representado en este caso, sin alojamiento de piñón central. Una unidad de cojinete central 3 está prevista para estar conectada al engranaje planetario 2 y a sujetarlo y centrarlo. Dado que la sujeción permite la rotación, también se denomina sujeción giratoria o alojamiento para abreviar. Una brida 6 en la unidad de cojinete central 3 o en el engranaje planetario 2 sirve, entre otras cosas, para unir adicionalmente la unidad de cojinete central 3 con el engranaje planetario 2. La brida 6 une la corona 5, no representada en este caso, del engranaje planetario 2 con la unidad de cojinete central 3. De este modo, el retorno de par de torsión de la corona 5 del engranaje planetario puede realizarse a través de la carcasa de la unidad de cojinete central 3 en la base 7. El banco de pruebas 1 presenta además una máquina eléctrica 21 con la que se puede someter a carga al engranaje planetario 2 con un par de torsión.

La figura 2 muestra un montaje de pruebas 10 en un banco de pruebas 1. Para evitar repeticiones, se hace remite a la descripción de la figura 1 y a las referencias allí introducidas. El engranaje planetario 2 está conectado a la máquina eléctrica 21 a través de un engranaje de banco de pruebas 22. Sin embargo, el engranaje de banco de pruebas 22 sólo está disponible como opción y no necesariamente tiene que ser parte del montaje de pruebas 10. Si el diseño de la máquina eléctrica 21 cubre el rango de par de torsión y de velocidad requerido, se puede prescindir de un engranaje de banco de pruebas 22. Este es el caso en particular de las máquinas eléctricas de velocidad media. Entonces también es posible una conexión concéntrica de la máquina eléctrica 21. El otro lado del engranaje planetario 2 está conectado con la unidad de cojinete central 3, de modo que el piñón central 4 está alojado de forma giratoria. La corona 5 del engranaje planetario 2 está unida a través de una brida 6 con la unidad de cojinete central 3 y puede garantizar también el retorno de par de torsión hasta la base 7.

El montaje mostrado corresponde a una disposición espalda con espalda en la que se pueden probar dos engranajes planetarios 2. A este respecto, el banco de pruebas 10 está construido simétricamente, de modo que también están presentes una segunda máquina eléctrica 21 y un segundo engranaje de banco de pruebas 22. En el centro se encuentra la unidad de cojinete central 3, en la que se alojan los piñones centrales 4 de ambos engranajes planetarios 2. Por lo tanto, ambos engranajes planetarios 2 están conectados entre sí a través de la unidad de cojinete central 3.

En resumen, la invención se refiere a un banco de pruebas para probar un engranaje planetario. Para utilizar el banco de pruebas para un engranaje planetario sin alojamiento de piñón central, se propone que el banco de pruebas presente una unidad de cojinete central, estando configurada la unidad de cojinete central para alojar de manera giratoria un piñón central de una primera etapa del engranaje planetario, en donde la unidad de cojinete central está configurada además para centrar una corona del engranaje planetario con respecto al piñón central. Además, la invención se refiere a un montaje de pruebas con un banco de pruebas de este tipo y un engranaje planetario que va a probarse, en donde la unidad de cojinete central aloja de forma giratoria el piñón central de la primera etapa del engranaje planetario que va a probarse, en donde la unidad de cojinete central centra la corona del engranaje planetario que va a probarse con respecto al piñón central. La invención se refiere además a un procedimiento para probar un engranaje planetario con un banco de pruebas de este tipo o para hacer funcionar un montaje de pruebas de este tipo, en donde se transfiere una carga de ensayo desde la corona a la carcasa de la unidad de cojinete central mediante la brida.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Banco de pruebas (1) para probar un engranaje planetario (2), en donde el banco de pruebas (1) presenta una unidad de cojinete central (3),

caracterizado por que

la unidad de cojinete central (3) está configurada para alojar de forma giratoria un piñón central (4) de una primera etapa del engranaje planetario (2), en donde la unidad de cojinete central (3) está configurada además para centrar una corona (5) del engranaje planetario (2) con respecto al piñón central (4).

2. Banco de pruebas (1) según la reivindicación 1, en donde la unidad de cojinete central (3) presenta al menos dos rodamientos distanciados entre sí en dirección axial para soportar fuerzas radiales y/o fuerzas axiales.

3. Banco de pruebas (1) según la reivindicación 1 o 2, en donde el banco de pruebas (1) está realizado como disposición espalda con espalda para probar simultáneamente dos engranajes planetarios (2) dispuestos invertidos lateralmente entre sí con respecto a la unidad de cojinete central (3).

4. Montaje de pruebas (10) con un banco de pruebas (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3 y un engranaje planetario (2) que va a probarse, en donde la unidad de cojinete central (3) aloja de forma giratoria el piñón central (4) de la primera etapa del engranaje planetario (2) que va a probarse, en donde la unidad de cojinete central (3) centra la corona (5) del engranaje planetario (2) que va a probarse con respecto al piñón central (4).

5. Montaje de pruebas (10) según la reivindicación 4, en donde el montaje de pruebas (10) está realizado como una disposición espalda con espalda.

6. Montaje de pruebas (10) según la reivindicación 4 o 5, en donde el engranaje planetario (2) que va a probarse está diseñado como engranaje planetario sin alojamiento de piñón central.

7. Montaje de pruebas (10) según una de las reivindicaciones 4 a 6, en donde el engranaje planetario (2) que va a probarse presenta una primera etapa y al menos otra etapa acoplada con la primera etapa de una manera que transmite el par.

8. Procedimiento para probar un engranaje planetario (2) mediante un banco de pruebas (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3 o para hacer funcionar un montaje de pruebas (10) según una de las reivindicaciones 4 a 7, en donde se transmite una carga de ensayo mediante una brida (6) desde la corona (5) a la carcasa de la unidad de cojinete central (3).

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en donde un retorno de par de torsión se realiza desde la corona (5) a través de la carcasa de la unidad de cojinete central (3) a una base (7) de la unidad de cojinete central (3).

10. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9, en donde la brida (6) está dispuesta entre la unidad de cojinete central (3) y el engranaje planetario (29).

11. Uso del banco de pruebas (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3 para realizar mediciones y/o ensayos en un engranaje planetario sin alojamiento de piñón central.