Prüfung von Planetengetrieben ohne Planetenträgerlagerung

Die Erfindung betrifft einen Prüfstand zum Prüfen eines Pla netengetriebes. Ferner betrifft die Erfindung einen Prüfauf- bau mit einem derartigen Prüfstand und einem zu prüfenden Planetengetriebe. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Prüfen eines Planetengetriebes mittels eines derartigen Prüfstandes oder zum Betreiben eines derartigen Prüfaufbaus. Zudem betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Prüf stands.

Moderne Planetengetriebe, insbesondere bei der Anwendung in Windkraftanlagen, werden zum Teil als Module in integrierten Systemen entwickelt. Bei derartigen Systemen besitzt das Ge triebe in der langsam laufenden Stufe teilweise keine Plane tenträgerlagerung mehr. Diese Planetengetriebe werden auch als planetenträgerlagerungsfrei bezeichnet. Dies hat zur Kon sequenz, dass sie als eigenständiges Modul nicht auf den bis her bekannten Prüfständen getestet werden können und damit nur im System auf Spezialprüfständen mit hohen Investitions kosten geprüft werden können. Gleiches gilt für zukünftige Servicefälle von Planetengetrieben ohne Planetenträgerlager. Diese sind zukünftig nicht ohne das System auf Prüfständen wie beispielsweise den Standard Windgetriebe-Prüfständen zu testen.

Bisher wurde aufwändig im System getestet oder die Planeten getriebe hatten eigene Planetenträgerlagerungen.

Unter einer Getriebeprüfung sind insbesondere Tests zu ver stehen, bei denen mindestens eine Drehbewegung, ein Drehmo ment, ein Biegemoment oder eine Kombination daraus auf das Getriebe, insbesondere das Planetengetriebe, aufgebracht wer den. Diese Belastungen werden auch als Testlasten bezeichnet. Aus CN 110220 699 A ist ein Prüfstand zum Prüfen eines Pla netengetriebes bekannt, bei dem ein Hohlrad und ein Planeten träger des Planetengetriebes bewegungslos fixiert werden und eine zum Einleiten eines Testdrehmoments vorgesehene und mit einer Sonnenwelle gekoppelte Welle mit Spiel durch den Plane tenträger hindurchgeführt ist, so dass über mit Planetenträ ger befestigten Dehnungsmessstreifen eine am bewegungsfest fixierten Planetenträger angreifende Last gemessen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfmöglich keit für ein planetenträgerlagerungsfreies Planetengetriebe anzugeben.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Prüfstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4, sowie eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruch 11. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteran sprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfin dung darstellen können. Wenn ein Merkmal in Kombination mit einem anderen Merkmal dargestellt wird, dient dies nur der vereinfachten Darstellung der Erfindung und soll keinesfalls bedeuten, dass dieses Merkmal nicht auch ohne das andere Merkmal eine Weiterbildung der Erfindung sein kann.

Der Prüfstand weist eine zentrale Lagereinheit auf, wobei die zentrale Lagereinheit ausgebildet ist, einen Planetenträger einer ersten Stufe des Planetengetriebes drehbar zu lagern, wobei die zentrale Lagereinheit ferner dazu ausgebildet ist, ein Hohlrad des Planetengetriebes gegenüber dem Planetenträ ger zu zentrieren. Ferner wird die Aufgabe durch einen Prüf aufbau mit einem derartigen Prüfstand und einem zu prüfenden Planetengetriebe gelöst, wobei die zentrale Lagereinheit den Planetenträger der ersten Stufe des zu prüfenden Planetenge triebes drehbar lagert, wobei die zentrale Lagereinheit die das Hohlrad des zu prüfenden Planetengetriebes gegenüber dem Planetenträger zentriert. Die Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren zum Prüfen eines Planetengetriebes mittels eines derartigen Prüfstandes oder zum Betreiben eines derartigen Prüfaufbaus gelöst, wobei eine Testlast mit Hilfe eines Flan sches von dem Hohlrad auf das Gehäuse der zentralen Lagerein heit übertragen wird.

Die mindestens eine Stufe des Planetengetriebes ist insbeson dere durch ein Planetengetriebe gebildet, so dass die Stufe als Planetenradstufe ausgebildet sein kann.

Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Verwendung der vorgeschlagenen zentralen La gereinheit auch das Testen und Prüfen eines planetenträgerla gerungsfreien Planetengetriebes möglich ist. Dabei kann das das Planetengetriebe, das für die Prüfung vorgesehen ist, als planetenträgerlagerungsfreies Planetengetriebe ausgeführt sein. Durch die Möglichkeit der Lagerung der ersten Stufe eignet sich der Prüfstand bzw. der Prüfaufbau im Besonderen für die Messungen und Tests an einem planetenträgerlagerungs- freien Planetengetriebe. Die zentrale Lagereinheit ist eine getriebeexterne Vorrichtung des Prüfstandes. Diese zentrale Lagereinheit lagert den Planetenträger der ersten Stufe des zu prüfenden Planetengetriebes. Darüber hinaus zentriert die zentrale Lagereinheit das entsprechende Hohlrad bzw. die je weiligen Hohlräder beim Prüfen mehrerer Planetengetriebe ge genüber dem Planetenträger bzw. den jeweiligen Planetenträ gern. Der Flansch dient zur Anbindung des Hohlrades, um vom Hohlrad auf den feststehenden Teil der zentralen Lagerein heit, wie beispielsweise dem Gehäuse der zentralen Lagerein heit, eine Testlast zu übertragen. Der Flansch ist also zwi schen der zentralen Lagereinheit und dem Planetengetriebe an geordnet. Der Flansch kann dabei dem Getriebe oder der zent ralen Lagereinheit zugeordnet werden. Darüber hinaus kann al ternativ der Flansch auch als separate Komponente ausgeführt sein, die weder dem Getriebe noch der zentralen Lagereinheit zugeordnet ist. Die Testlasten werden ebenfalls über den Flansch abgestützt. Eine Testlast kann beispielsweise durch ein Drehmoment, eine Gewichtslast und/oder einem Biegemoment gebildet werden. Die Drehmomentrückführung aus dem Hohlrad in die Umgebungskonstruktion erfolgt dabei in vorteilhafter Wei se über das Gehäuse der zentralen Lagereinheit und wird von dort weiter in einen geschlossenen Rahmen zu elektrischen Ma schinen des Prüfstands oder in das Fundament, insbesondere in das Fundament der zentralen Lagereinheit, eingeleitet.

Die zentrale Lagereinheit weist insbesondere mindestens ein Wälzlagerauf. Vorzugsweise weist die zentrale Lagereinheit mindestens zwei in axialer Richtung zueinander beabstandete Wälzlager auf. Die zentrale Lagereinheit kann dadurch hohe Radialkräfte und/oder Axialkräfte abstützen.

Auf das Testen mit aufwändigen Komplettsystemprüfungen kann verzichtet werden. Dazu können mit dem vorgeschlagenen Prüf stand bzw. Prüfaufbau bereits bestehende Prüfstände auf ein fache Weise mit einer zentralen Lagereinheit ausgerüstet wer den und für die Prüfung der modernen planetenträgerlagerlosen Getriebe eingesetzt werden. Der Platzbedarf zwischen den Ver spannsystemen ist um die Hälfte geringer und die zu handha benden Gewichte sind ebenfalls um mehr als die Hälfte redu ziert. Die zentrale Lagereinheit ist somit Teil des Prüf stands und braucht nicht mit dem zu prüfenden Planetengetrie be gewechselt werden.

Die Anordnung des Prüfstands, des Prüfaufbaus und das Verfah ren eignen sich in besonderer Weise für das Planetengetriebe einer Windkraftanlage. Diese Getriebe werden in relativ gro ßer Stückzahl produziert und die Anforderungen an die Zuver lässigkeit sind wegen der Anordnung des Planetengetriebes im Turm einer Windkraftanlage besonders hoch. Darüber hinaus gibt es auch zahlreiche Anforderungen bezüglich einer Zerti fizierung, die Tests unter definierten Randbedingungen erfor dern. Diese Randbedingungen können auf dem Prüfstand bzw. an dem Prüfaufbau eingestellt werden, so dass sich dieser Prüf stand bzw. dieser Prüfaufbau im besonderen Maße für Messungen und Tests an einem Planetengetriebe für Windkraftanwendungen eignet und vorteilhaft ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Prüfstand als eine back-to-back Anordnung ausgeführt. Mit dieser Anordnung ist es möglich, gleichzeitig zwei Planeten getriebe zu prüfen. Der Prüfstand ist bei dem back-to-back Aufbau symmetrisch und/oder spiegelbildlich bezüglich der zentralen Lagereinheit ausgeführt. Auch die zentrale La gereinheit ist in diesem Fall symmetrisch ausgeführt. An bei den Seiten der zentralen Lagereinheit wird jeweils das Hohl rad gegenüber dem Planetenträger gelagert, wobei der Prüf stand an beiden Seiten jeweils einen Flansch am Gehäuse der zentralen Lagereinheit aufweist, um den Planetenträger anzu binden. Alternativ kann der Flansch auch am Planetengetriebe, insbesondere am Planetenträger angeordnet sein und diesen mit der zentralen Lagereinheit verbinden. Somit werden für die back-to-back Anordnung auch zwei elektrische Maschinen vorge sehen, zwischen denen die beiden Planetengetriebe und die zentrale Lagereinheit vorteilhafterweise symmetrisch angeord net sind. Dabei ist festzuhalten, dass die elektrischen Ma schinen nicht zwangsläufig mit dem Fundament verbunden sein müssen. Sondern auch in der Form des HybridDrives (Getriebe- Generator Kombination) angekoppelt und getestet werden kön nen. Dabei ergibt sich kein Rückfluss des Antriebsmomentes über das Fundament, sondern über die Gehäuse.

Auch bei dieser Anordnung erfolgt die Drehmomentrückführung aus dem Hohlrad in die Umgebungskonstruktion in vorteilhafter Weise über das Gehäuse der zentralen Lagereinheit und wird von dort weiter in einen geschlossenen Rahmen zu elektrischen Maschinen des Prüfstands oder in das Fundament, insbesondere in das Fundament der zentralen Lagereinheit, eingeleitet. In der vorliegenden back-to-back kann das Hauptabstützmoment über das Gehäuse der zentralen Lagereinheit mit dem Gegenhal- temoment des zweiten Prüflings eliminiert werden. Damit wer den dann nur die Antriebs- und Bremsmomente der elektrischen Maschine, neben den Gewichtslasten, über das Fundament abge stützt. Ein Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung des Prüf stands, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebil det sein kann, für die Durchführung von Messungen und/oder Tests an einem planetenträgerlagerungsfreien Planetengetrie be.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er läutert. Es zeigen:

FIG 1 einen Prüfstand und

FIG 2 einen Prüfaufbau.

Die FIG 1 zeigt einen Prüfstand 1 zur Prüfung eines hier nicht dargestellten, planetenträgerlagerungsfreien Planeten getriebes 2. Eine zentrale Lagereinheit 3 ist dazu vorgese hen, mit dem Planetengetriebe 2 verbunden zu werden und es zu halten und zentrieren. Da das Halten die Rotation ermöglicht, wird es auch als drehbar halten, oder kurz lagern bezeichnet. Zur weiteren Verbindung der zentralen Lagereinheit 3 mit dem Planetengetriebe 2 dient unter anderem ein Flansch 6 an der zentralen Lagereinheit 3 oder am Planetengetriebe 2. Der Flansch 6 verbindet das hier nicht dargestellte Hohlrad 5 des Planetengetriebes 2 mit der zentralen Lagereinheit 3. Die Drehmomentrückführung aus dem Hohlrad 5 des Planetengetriebes kann dadurch über das Gehäuse der zentralen Lagereinheit 3 in das Fundament 7 erfolgen. Der Prüfstand 1 weist zudem eine elektrische Maschine 21 auf, mit der das Planetengetriebe 2 mit einem Drehmoment belastet werden kann.

Die FIG 2 zeigt einen Prüfaufbau 10 an einem Prüfstand 1. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die Beschreibung zur FIG 1 sowie auf die dort eingeführten Bezugszeichen verwie sen. Das Planetengetriebe 2 ist über ein Prüfstandsgetriebe 22 mit der elektrischen Maschine 21 verbunden. Das Prüf standsgetriebe 22 ist jedoch nur optional vorhanden und muss nicht unbedingt Teil des Prüfaufbaus 10 sein. Falls die elektrische Maschine 21 in ihrer Ausgestaltung den erforder- liehen Drehmoment- und Drehzahlbereich abdeckt, kann auf ein Prüfstandsgetriebe 22 verzichtet werden. Dies ist insbesonde re bei mittelschnellen elektrischen Maschinen der Fall. Dann ist auch eine konzentrische Anbindung der elektrischen Ma schine 21 möglich. Die andere Seite des Planetengetriebes 2 ist mit der zentralen Lagereinheit 3 verbunden, so dass der Planetenträger 4 drehbar gelagert wird. Das Hohlrad 5 des Planetengetriebes 2 wird mittels einem Flansch 6 mit der zentralen Lagereinheit 3 verbunden und kann darüber auch die Drehmomentrückführung bis in das Fundament 7 sicherstellen.

Der dargestellte Aufbau entspricht einer back-to-back Anord nung, bei der zwei Planetengetriebe 2 geprüft werden können. Der Prüfstand 10 ist dabei symmetrisch aufgebaut, so dass auch eine zweite elektrische Maschine 21 und ein zweites Prüfstandsgetriebe 22 vorhanden sind. In der Mitte befindet sich die zentrale Lagereinheit 3, die die Planetenträger 4 der beiden Planetengetriebe 2 lagert. Somit sind beide Plane tengetriebe 2 über die zentrale Lagereinheit 3 miteinander verbunden.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Prüfstand zum Prüfen eines Planetengetriebes. Zur Nutzung des Prüfstands für ein planetenträgerlagerungsfreies Planetengetriebe wird vorgeschlagen, dass der Prüfstand eine zentrale Lagereinheit aufweist, wobei die zentrale Lagereinheit ausgebildet ist, einen Planetenträger einer ersten Stufe des Planetengetriebes drehbar zu lagern, wobei die zentrale Lagereinheit ferner da zu ausgebildet ist, ein Hohlrad des Planetengetriebes gegen über dem Planetenträger zu zentrieren. Ferner betrifft die Erfindung einen Prüfaufbau mit einem derartigen Prüfstand und einem zu prüfenden Planetengetriebe, wobei die zentrale La gereinheit den Planetenträger der ersten Stufe des zu prüfen den Planetengetriebes drehbar lagert, wobei die zentrale La gereinheit das Hohlrad des zu prüfenden Planetengetriebes ge genüber dem Planetenträger zentriert. Weiter betrifft die Er findung ein Verfahren zum Prüfen eines Planetengetriebes mit tels eines derartigen Prüfstandes oder zum Betreiben eines derartigen Prüfaufbaus, wobei eine Testlast mit Hilfe des Flansches von dem Hohlrad auf das Gehäuse der zentralen La gereinheit übertragen wird.