CN115038950A - 用于齿轮机构的测试装置、测试方法、控制单元和计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于齿轮机构(20、30)的测试装置(10)，包括经由第一和第二齿轮机构(20、30)相互连接的驱动单元(12)和输出单元(14)。根据本发明，至少第一齿轮机构(20)设计为可调整地倾斜以至少部分同时地测试第一和第二齿轮机构(20、30)。本发明还涉及用于至少部分同时地测试齿轮机构(20、30)的方法，其能够在相应的测试装置(10)上实施。本发明同样涉及用于在这样的测试装置(10)上执行所述方法(100)的相应计算机程序产品(60)。

Description

用于齿轮机构的测试装置、测试方法、控制单元和计算机程序 产品

技术领域

本发明涉及一种用于齿轮箱的测试装置和相应的测试方法。本发明还涉及一种配置为在这种测试装置上执行根据本发明的测试方法的控制单元。本发明进一步涉及一种为执行测试方法的目的能够存储在控制单元上并在其上执行的计算机程序产品。

背景技术

Clemson大学的网页

https://www.clemson.edu/cecas/departments/charleston/energy/wind-turbine-test-beds.html公开了用于风力涡轮机机舱或其传动系的测试台的数据表。测试台设计用于7.5MW和15MW的最大驱动功率。在每个测试台上都布置有至少一台驱动电动机，该驱动电动机经由高速轴连接到随附的齿轮箱。从随附的齿轮箱形成低速轴，经由该低速轴驱动待测试的风力涡轮机机舱的转子。风力涡轮机机舱的转子借助于适合于模拟风力涡轮机的运行状态的大致环形负载施加单元连接。

网页

https://w3.windmesse.de/windenergie/pm/27102-iwes-enercon-test-prufstand-gondel-anlegenzertifizierung公开了在不来梅港的Fraunhofer风能系统研究所(缩写为IWES)的风力涡轮机测试台。测试台具有缓慢旋转的直接驱动器，借助于该驱动器驱动待测试的风力涡轮机。

专利公布DE 10 2010 053 808 A1公开了一种风力涡轮机齿轮箱测试台，其上能够安装两个齿轮箱。齿轮箱经由驱动单元驱动，该驱动单元借助于扭杆连接到负载单元。负载单元连接到两个能够相互夹紧的扭杆。

专利文献EP 2 574 778 B1公开了一种用于齿轮箱和机电能量转换器的测试装置，其中待测试的齿轮箱安装在齿轮系统中。驱动功率经由多个电动机供给到待测试的齿轮箱，并且还引导到机电能量转换器中。

在各种应用领域中都使用大功率的齿轮箱，其发展过程或认证过程需要对相应的齿轮箱进行测试。因此，需要一种用于齿轮箱的测试装置，其允许快速地进行测试运行，提供高度的灵活性并且能够以简单的方式生产。本发明的目的是提供一种用于测试齿轮箱的可能性，其在概述的方面中的至少一个方面提供改进。

发明内容

该目的通过根据本发明的用于齿轮箱的测试装置来实现，该测试装置包括驱动单元和输出单元。驱动单元提供机械驱动功率，利用该机械驱动功率能够驱动待测试的齿轮箱。为此目的，驱动单元能够是例如电动机的形式。输出单元配置为接收由齿轮箱传导的机械驱动功率。为此目的，输出单元能够是例如发电机或制动器的形式。驱动单元和输出单元经由第一齿轮箱和第二齿轮箱连接在一起，第一齿轮箱和第二齿轮箱将借助于测试装置进行测试。经由第一齿轮箱和第二齿轮箱的连接将机械驱动功率从驱动单元传导到输出单元。通过调整机械驱动功率，能够在测试运行的情形中指定第一齿轮箱和第二齿轮箱中出现的速度。根据本发明，至少第一齿轮箱配置为能调整地可倾斜和/或可移位。测试装置因此配置为当第一齿轮箱按照预期连接到测试装置时可调整地倾斜和/或移位至少第一齿轮箱。由此围绕至少一个空间轴线发生倾斜，该空间轴线能够垂直于第一齿轮箱的旋转主轴线定向或者与第一齿轮箱的旋转主轴线重合。沿至少一个空间轴线平移地发生移位。倾斜和/或移位还在第二齿轮箱处引起机械反作用。由此能够至少部分同时地测试第一齿轮箱和第二齿轮箱。

至少部分同时地测试第一齿轮箱和第二齿轮箱使加速测试操作成为可能。特别地，第一齿轮箱和第二齿轮箱能够是不同类型的，也就是说，在结构上不相同或不能相互互换。不同类型由此也应理解为表示在某些地方具有不同部件的第一齿轮箱和第二齿轮箱。它们能够是，例如，具有不同轴承但结构相同的齿轮箱。同样，齿轮箱中的部件以不同的生产工艺生产，但齿轮箱除此以外具有相同结构，这样的齿轮箱也能够至少部分同时地进行测试。这允许在共同的测试运行中测试不同类型、型号或变体的齿轮箱，从而减少例如测试程序所需的测试运行次数。所需的测试运行次数由此能够大致减半，这允许总体上经济的测试操作。

在要求保护的测试装置的一个实施例中，第一齿轮箱的倾斜和/或移位能够在第一齿轮箱和第二齿轮箱之间产生机械反作用。机械反作用能够包括反作用力和/或反作用扭矩。由此能够模拟齿轮箱的真实操作，其中机械驱动功率偏离理想化的旋转主轴线而引入。特别是在风力涡轮机中使用的齿轮箱的情况下，因此能够模拟具有变化的风况的真实操作状态。包括反作用力和/或反作用扭矩的机械反作用因此能够有目的地指定并且作为操作条件规范适合作为将用测试装置执行的测试运行的一部分。总体而言，这允许指定范围广泛的用于测试齿轮箱的程序，例如由用户、算法或表格指定。特别是，因此能够借助于简单的时间戳将在测试运行中针对第一齿轮箱和第二齿轮箱获得的测量数据链接在一起。这样的链接以简单的方式确保两个齿轮箱在相应操作条件下的可比性。以这种方式也能够总体上缩短测试程序所需的时间。

此外，第二齿轮箱也能够配置为可倾斜和/或可移位的。第二齿轮箱的可倾斜性或可移位性由此能够对应于第一齿轮箱的可倾斜性。特别地，类似于第一齿轮箱的可倾斜性和/或可移位性，测试装置也配置为可调整地倾斜和/或移位第二齿轮箱。第二齿轮箱的可倾斜性和/或可移位性允许在测试运行中引起更宽范围的应力，并因此引起更宽范围的反作用力和/或反作用扭矩。同样地，第一齿轮箱和第二齿轮箱能够同时倾斜和/或移位，因此能够在多个倾斜和/或移位运动之间分配要设置的偏移。由此进一步增加了要求保护的测试装置的灵活性。

要求保护的测试装置的另一实施例具有至少一个致动器，该致动器配置为使至少第一齿轮箱倾斜和/或移位。为此目的，例如，致动器能够与周围区域固定连接。替代地或附加地，致动器也能够布置在第一齿轮箱和第二齿轮箱之间和/或能够是旋转致动器的形式。特别地，致动器能够是液压缸、伺服马达和/或主轴驱动器的形式。致动器，特别是液压缸，有不同的结构形式，它们提供高致动力和同时高致动精度。同样，致动器的已到达的致动位置能够精确地进行保持。特别是，在测试运行中能够精确地执行倾斜和/或移位，这进而又会产生精确的测量数据。替代地或附加地，第一齿轮箱也能够经由多个致动器倾斜和/或移位，由此在更大程度上实现所概述的优点。进一步替代地或附加地，第二齿轮箱也能够配置为经由至少一个致动器可倾斜和/或可移位。以这种方式，也更大程度地实现所描述的精确执行测试运行的优点。致动器例如液压缸同样可以有多种尺寸。在要求保护的测试单元中不需要技术上复杂的环形或冠形负载施加单元。对这样的致动器的维护能够同样以简单的方式进行，这允许特别有成本效益的维护。总的来说，要求保护的解决方案因此提供了特别高的经济性。

此外，在要求保护的测试装置中，第一齿轮箱能够布置在可倾斜的承载框架上。这样的承载框架能够例如布置在铰接支撑件和/或至少一个致动器上。通过至少一个致动器的致动，能够改变承载框架的空间位置。第一齿轮箱能够紧固在承载框架上的测试底座上。因此存在用于多种类型齿轮箱的标准化测试设置，其中，以简单的方式，通过设置期望的平移位移和/或倾斜角，反作用力和/或反作用扭矩也能够通过基本相同的控制命令还有标准化测试运行来设置。替代地或附加地，第二齿轮箱也能够布置在这样的承载框架上。承载框架的使用在要求保护的测试装置上提供了整体上标准化的测试设置，这适用于大量不同类型的齿轮箱，并允许简化测试运行的执行。

在要求保护的测试装置的另一实施例中，第一齿轮箱和第二齿轮箱在相反的传动方向上连接在一起。这样的布置也称为背靠背布置。结果，当沿着机械驱动功率的流动观察时，在齿轮箱中，当前速度首先增加然后减小。替代地，第一齿轮箱和第二齿轮箱关于增加和减小的相反布置也是可能的。机械驱动功率由此供应给输出单元，允许机械损失，输出单元的速度与驱动单元的输出处的速度相似或相同或不同。驱动单元和输出单元，例如电动机和发电机，因此能够例如配置为沿相反方向操作的结构相同的机电机器。由此简化了要求保护的测试装置的维护，这进而又允许特别经济的操作。此外，这样的布置允许在第一齿轮箱和第二齿轮箱倾斜和/或移位时引起基本上镜像反转的反作用力和/或反作用扭矩。这确保了测试运行中第一齿轮箱和第二齿轮箱测量数据的可比性。因此，确保了第一齿轮箱和第二齿轮箱能够在测试运行中最佳地满载。总体而言，要求保护的解决方案的优点因此得以更大程度地实现。

所述至少一个致动器能够进一步紧固到底层地板。由此确保了与周围区域的稳定连接，这进而允许测试运行永久精确地进行。特别地，所述至少一个致动器能够布置在至少第一齿轮箱下方。例如，多个致动器能够布置在被容纳在地板平面下方的地基上。地板平面在此应理解为周围区域的地面高度，例如大厅地面。因此，地基能够大体上位于类似地窖的空腔中。所述至少一个致动器由此至少部分地布置在地板平面下方。致动器因此能够定位在减小的地基区域上，这进而要求在结构方面减少的费用。此外，测试装置具有减小的竖直尺寸。因此，测试装置能够设置在低层大厅中，这也允许在大厅中设置较低的起重机轨道。要求保护的测试装置还提供了改进的可接近性，这使得维护更容易。同样，地板平面下方的地基与墙壁一起可以用作槽。这样的槽防止液压流体进入周围区域，例如在泄漏的情况下。因此，要求保护的测试装置节省空间，能够以有成本效益的方式生产和维护，并提供高度保护以防止环境破坏。

根据要求保护的测试装置的另一实施例，第一齿轮箱或第二齿轮箱能够以传递扭矩方式直接连接到驱动单元或输出单元。在这样的直接连接的情况下，由驱动单元产生的机械驱动功率被提供给第一或第二齿轮箱，而当前速度或当前扭矩没有任何变化。相应地，机械驱动功率在齿轮箱和输出单元之间的速度或扭矩方面也没有进一步变化。因此，在要求保护的测试装置中不需要随附的齿轮箱或所谓的直接驱动单元。以这种方式，也进一步增加了要求保护的测试装置的上述优点。

此外，第一齿轮箱和/或第二齿轮箱可以是风力涡轮机齿轮箱的形式。在风力涡轮机齿轮箱的原型测试或认证中，将在测试运行中测试不同的风况，例如改变风向和风力。为了模拟这样的风况，将机械驱动功率以偏离理想化的旋转主轴线的方式引入齿轮箱。例如，机械驱动功率将受到作用在相应齿轮箱的输入轴上的径向横向力。这样的径向横向力可能由于风载荷而出现在风力涡轮机的转子上，进而又作用在连接到齿轮箱的输入轴的转子轴上。要求保护的测试装置提供了一种简单且经济的可能性，用于通过倾斜和/或移动至少第一齿轮箱来产生模拟这种风况的相应反作用力和/或反作用扭矩。当使用该装置测试风力涡轮机齿轮箱时，能够在特定程度上实现要求保护的测试装置的技术优点。同样，借助于要求保护的测试装置能够模拟用于工业应用的齿轮箱的广泛使用条件。通过至少部分同时地测试两个齿轮箱，能够从齿轮箱模型的选择快速地确定哪一个最适合新的预期用途。

此外，还能够将配置为倾斜至少第一齿轮箱的控制单元与要求保护的测试装置相关联。控制单元适于将控制命令输出到测试装置的部件，例如致动器，并因此产生反作用力和/或反作用扭矩，通过该反作用力和/或反作用扭矩至少在第一齿轮箱处实施操作条件规范。由此能够模拟例如变化的风况。特别地，因此能够以简单的方式指定相对于多个空间轴线的反作用力和/或反作用扭矩。控制单元能够附加地配置为控制测试装置的其他部件，例如通过指定驱动单元的速度。同样，借助于控制单元能够设置可能与测试运行相关的其他参数，例如压力、温度或速度。控制单元可以直接与测试装置相关联，例如作为内部控制单元。替代地，控制单元也能够是较高层级控制单元的形式，其经由数据链路与测试装置耦合。进一步替代地，控制单元也能够是内部控制单元和较高层级控制单元的组合的形式。控制单元允许用户以简单的方式设置用于测试运行的操作条件规范，例如通过用户输入、算法或借助于表格，其再现期望的测试运行。这样的控制单元因此为要求保护的测试装置提供改进的易用性和操作期间的高度灵活性。

此外，要求保护的测试装置能够设置有中心轴承，第一齿轮箱和第二齿轮箱能够借助于该中心轴承而连接在一起。为此目的，第一齿轮箱和第二齿轮箱布置在中心轴承的相反侧上，并且可释放地连接到其上。中心轴承配置为吸收作用在以扭矩传递方式连接第一齿轮箱和第二齿轮箱的至少一个轴上的径向力。中心轴承能够直接连接到周围区域，也就是说，底层地板或地基。替代地，中心轴承也能够经由致动器连接到周围区域。中心轴承用于将吸收的径向力引入周围区域。替代地，测试力也能够由致动器施加在中心轴承上，并因而也施加在第一齿轮箱和第二齿轮箱上。这允许以各种方式模拟复杂的动态操作条件，例如变化的风况。

所述目的还通过根据本发明的用于测试齿轮箱的方法来实现。根据本发明的方法包括第一步骤，其中在测试装置中设置第一齿轮箱和第二齿轮箱。在随后的第二步骤中，激活与测试装置相关联的驱动单元。借助于驱动单元，因而为第一齿轮箱和第二齿轮箱提供机械驱动功率，由此建立在测试范围内要确定的齿轮箱的操作。相应地，由输出单元提供负载转矩。在该方法的第三步骤中，可调整地倾斜和/或移位至少第一齿轮箱。由此在第一齿轮箱和第二齿轮箱之间引起反作用力和/或反作用扭矩。根据本发明，反作用力和/或反作用扭矩对应于测试力或测试力矩。在存在中心轴承的情况下，也以径向力的形式存在。测试力或测试扭矩构成操作条件规范的一部分，该规范构成预期测试运行的一部分。由此能够模拟例如风力涡轮机处的变化的风况，并因而模拟风力涡轮机齿轮箱的变化的操作条件。在至少第一齿轮箱的可调整的倾斜和/或移位之后，描述要确定的齿轮箱的负载状态的测量数据在第一齿轮箱和/或第二齿轮箱处能够借助于至少一个传感器进行记录。

在要求保护的方法的一个实施例中，第一齿轮箱和第二齿轮箱的测试能够至少部分同时地进行。包括反作用力和/或反作用扭矩的机械反作用对于第一齿轮箱和第二齿轮箱来说是基本上相同的(镜像反转的)，从而在相同的测试运行中对于两个齿轮箱至少部分同时存在相同的操作条件。结果，例如借助于时间戳能够将关于第一齿轮箱的测量数据直接与关于第二齿轮箱的测量数据进行比较。特别地，第一齿轮箱和第二齿轮箱能够是不同类型的。要求保护的方法提高了效率，因为与已知解决方案相比，现在能够同时测试两个不同类型的齿轮箱。替代地，也能够同时测试两个相同的齿轮箱。通过使用两个相同的齿轮箱，对于每个状态至少存在两个相应的测量数据项，从而通过其统计评估，例如通过平均，测试运行的结果更有意义。由此能够减少测试程序，例如认证测试的持续时间。

要求保护的方法还能够借助于根据上述实施例之一的测试装置来执行。所描述的测试装置允许以特别简单、低维护和精确的方式快速且经济地执行要求保护的方法。

上述目的同样通过根据本发明的控制单元来实现。控制单元包括存储器和计算机单元，并且适于接收用户输入并将控制命令输出到测试装置的至少一个致动器。控制单元能够以内部控制单元的形式直接与测试装置相关联，或者它能够是经由数据链路与测试装置耦合的较高层级的控制单元的形式。内部控制单元能够是例如可编程逻辑控制器，简称PLC。较高层级的控制单元能够是例如主计算机、网络服务器、手持设备或计算机云的形式。此外，控制单元也能够是内部控制单元和较高层级控制单元组合的形式。控制单元根据本发明配置为执行根据上述实施例中的至少一个的方法。为此目的，计算机程序产品能够以可执行的方式存储在控制单元中。根据本发明的控制单元还能够连接到根据上述实施例之一的测试装置。

所述目的同样通过根据本发明的计算机程序产品来实现。计算机程序产品配置为指定和设置用于在测试运行中测试齿轮箱的测试力和/或测试扭矩。计算机程序产品配置为向形成测试装置的一部分的至少一个致动器输出控制命令。计算机程序产品能够配置为软件，芯片形式，即硬接线，或者FPGA电路，或者它们的组合。此外，计算机程序产品能够是单一的或者是至少两个子程序的系统的形式，这些子程序能够在分开的硬件上执行并且彼此通信以实现计算机程序产品的操作。根据本发明，计算机程序产品配置为在根据本发明的控制单元上执行。借助于计算机程序产品，结合控制单元，能够操作根据上述实施例之一的测试装置或者能够实施上述方法之一。根据本发明的计算机程序产品提供了以简单方式一起测试两个齿轮箱的可能性，并且提供了高度的可配置性。特别地，能够设置用户输入期望的操作条件规范，其能够由计算机程序产品自动转换成相应的反作用力和/或反作用扭矩。因此，要求保护的测试装置也能够在运行中由要求保护的计算机程序产品控制。此外，计算机程序产品还能够配置为存储和评估从安装在第一齿轮箱或第二齿轮箱上的至少一个传感器接收的测量数据。特别地，第一齿轮箱和/或第二齿轮箱和/或风力涡轮机和/或工业应用的模拟图像也能够存储在根据本发明的计算机程序产品中。这样的模拟图像也称为数字孪生。相应测试装置的操作和使用因而被简化，加速了测试操作。

附图说明

在下文中将参照各个实施例的附图描述本发明。附图的特征由此能够容易地相互组合。只要相同的附图标记具有相同的技术含义，这些附图应以相互补充的方式阅读。具体来说：

图1为要求保护的测试装置的第一实施例的剖视图；

图2为要求保护的测试装置的第二实施例的局部剖视斜视图；

图3为要求保护的测试装置的第三实施例的斜视图；

图4示意性地示出要求保护的测试方法的实施例的执行；

图5示意性地示出要求保护的测试装置的第四实施例的细节。

具体实施方式

图1以剖视图示意性地示出了要求保护的测试装置10的第一实施例。为了更好地概览，将人P描绘为比较标准。测试装置10包括电动机形式的驱动单元12和发电机形式的输出单元14。驱动单元12和输出单元14各自布置在基座21上。在驱动单元12和输出单元14之间布置有第一齿轮箱20和第二齿轮箱30，它们是风力涡轮机齿轮箱47的形式。第一齿轮箱20和第二齿轮箱30是不同类型的并且将要在测试装置10上进行测试。机械驱动功率25可以由驱动单元12提供并且由第一齿轮箱20和第二齿轮箱30传递到输出单元14。驱动功率25围绕第一齿轮箱20和第二齿轮箱30的旋转主轴线15产生，在测试装置10的情形中，旋转主轴线15代表空间轴线35。驱动单元12的操作能够至少借助于发电机形式的输出单元14的发电来辅助。为了传递机械驱动功率25，驱动单元12经由动力轴32在其输出侧29上以传递扭矩的方式直接连接到第一齿轮箱20。以类似的方式，第二齿轮箱30经由动力轴32在其输出侧29以传递扭矩的方式直接连接到输出单元14。第一齿轮箱20和第二齿轮箱30经由中心轴承34连接在一起。中心轴承34配置为以传递扭矩的方式连接第一齿轮箱20和第二齿轮箱30的轴并且吸收相对于旋转主轴线15的径向力。中心轴承34还经由致动器连接到周围区域，即地板平面16。借助于致动器22，能够将径向力引入第一齿轮箱20和第二齿轮箱30。沿着图1中箭头所示的机械驱动功率25的流动，在第一齿轮箱20中发生减速，但在第二齿轮箱20中发生增速。第一齿轮箱20和第二齿轮箱30各自通过它们的驱动侧26连接到连接法兰34，并因而在相反的传动方向上，即速度变化方向上。

第一齿轮箱20和第二齿轮箱30各自紧固到测试底座24上，每个测试底座24都连接到承载框架18，承载框架18大致位于地板平面16上的地平面处。承载框架18配置为可倾斜的和/或可移位的，从而能够有目的地在中心轴承34的区域中引起机械反作用。为此目的，每个承载框架18都紧固到液压缸形式的致动器22。致动器22各自配置为施加致动器力33并因此引起第一齿轮箱20和/或第二齿轮箱30的倾斜27和/或移位36。这样的倾斜27和/或移位36能够围绕多个空间轴线35发生，如图1所示。取决于倾斜27或移位36的定向，机械反作用40包括在中心轴承34的区域中在不同空间方向上定向的反作用力42。相应地，机械反作用40还包括反作用扭矩44，其具有与反作用力42相对应的不同定向。致动器22的致动是能调整的，使得第一齿轮箱20和/或第二齿轮箱30的倾斜27和/或移位36能够有目的地被引起。如此引起的机械反作用40对应于第一齿轮箱20和第二齿轮箱30的期望操作状态，在该操作状态下它们将被测试。因此，反作用力42和/或反作用扭矩44存在于第一齿轮箱20和第二齿轮箱30中。特别地，第一齿轮箱20和/或第二齿轮箱30的倾斜27和/或移位36导致在两个齿轮箱20、30中镜像反转的对应应力。机械反作用40，即相应的反作用力42和反作用扭矩44，能够经由布置在第一齿轮箱20和第二齿轮箱30的每一个中的传感器45来检测。为此目的，传感器45安装在第一齿轮箱20和第二齿轮箱30中的测量点51处。因此对于第一齿轮箱20和第二齿轮箱30所获得的测试结果可以直接相互比较。

在测试装置10中，致动器22布置在位于地板平面16下方的地基17上。地基17用作底层地板19并且位于带有用于齿轮箱20、30的测试底座24的承载框架18下方。致动器22由此基本上定位在类似地窖的空腔中。致动器22能够彼此靠近地定位，由此地基17具有减小的尺寸。充分可装载的地基17以及也充分可装载的基座21是复杂且成本高的。与现有技术中已知的解决方案相比，测试装置10要求更小的地基17和基座21，因此能够在结构方面以减少的费用生产。

图2以局部剖视斜视图示意性地示出了要求保护的测试装置10的第二实施例。为了更好地概览，在图2中也描绘了站在地板平面16上的人P。测试装置10包括驱动单元12和输出单元14，它们经由第一齿轮箱20和第二齿轮箱30以传递扭矩的方式连接在一起。齿轮箱20、30是风力涡轮机齿轮箱47的形式并且是不同类型的。第一齿轮箱20和第二齿轮箱30将在测试装置10中至少部分同时地测试。驱动单元12布置在基座21上并且为电动机的形式，借助于该电动机提供机械驱动功率25。机械驱动功率25(其流动方向由箭头25表示)经由动力轴32直接传递到第一齿轮箱20的输出侧29。机械驱动功率25具有围绕齿轮箱20、30的在测试装置10的情形中对应于空间轴线35的旋转主轴线15定向的转矩。第一齿轮箱20和第二齿轮箱30经由它们各自的驱动侧26连接到中心轴承34。在第一齿轮箱20中发生增速，并且在第二齿轮箱30中发生减速。沿着机械驱动功率25的流动方向，第一齿轮箱20和第二齿轮箱30因此在相反的传递方向上连接一起。该布置也称为背靠背布置。相应地，第二齿轮箱30也在其输出侧29上经由动力轴32直接连接到发电机形式的输出单元14。驱动单元12能够至少部分地通过在输出单元14中获得的电能操作。输出单元14对应于驱动单元12也位于基座21上。

齿轮箱20、30紧固到测试底座24上，每个测试底座24都设置在承载框架18上。承载框架18又可移动地容纳在多个致动器22和支撑件28上。形式为液压缸的致动器22适合于施加致动器力33，借助该致动器力，承载框架18能够倾斜和/或移位。致动器22布置在用作用于致动器22的底层地板19的基座框架39上。因此，第一齿轮箱20和/或第二齿轮箱30围绕或沿着空间轴线35的倾斜27和/或移位36能够通过致动器22的相应致动而实现。因此，在第一齿轮箱20和第二齿轮箱30中以镜像反转的方式相应地引起机械反作用40，该机械反作用40在每种情况下都包括反作用力42和反作用扭矩44。第一齿轮箱20和第二齿轮箱30中的反作用力42和反作用扭矩44因此以镜像反转的方式同时基本相等。因此，第一齿轮箱和第二齿轮箱同时受到相同的机械应力。由此同时出现的相应状态因此允许将第一齿轮箱的测试与第二齿轮箱的测试直接进行比较。为此目的，测试装置作为一个整体和齿轮箱20、30中的每一个都配备有传感器45，传感器45布置在相应齿轮箱20、30中的测量点51(未更详细地示出)处。传感器45配置为将测量数据53传递到控制单元50。控制单元50包括内部控制单元52，其直接与测试装置10相关联。控制单元50还配置为将控制命令55输出到至少一个致动器22。控制单元50还包括较高层级的控制单元54，其通过数据链路56连接到内部控制单元52。较高层级的控制单元54能够是计算机云或主计算机的形式，例如，与内部控制单元52协作以进行测试操作。内部控制单元52和较高层级的控制单元54各自具有用于存储和执行计算机程序产品60的存储器，经由该计算机程序产品60能够操作测试装置10。借助计算机程序产品60，能够指定用于致动器22的控制命令55和/或能够存储和/或处理来自传感器45的测量数据53。

图3示意性地示出了要求保护的测试装置10的第三实施例。为了比较的目的，图3中也显示了人P。测试装置10包括驱动单元12和输出单元14。借助于电动机形式的驱动单元12，提供机械驱动功率25，并经由动力轴32将其提供给第一齿轮箱20。第一齿轮箱20经由中心轴承34连接到第二齿轮箱30，经由第二齿轮箱30，借助于动力轴32，机械驱动功率25直接提供给发电机形式的输出单元14。中心轴承34经由至少一个致动器22或经由无源连接而连接到地板平面16。相对于旋转主轴线15的径向力由此能够在中心轴承36处施加在第一齿轮箱20和第二齿轮箱30上。第一齿轮箱20和第二齿轮箱30均采用风力涡轮机齿轮箱47的形式。在测试装置10中，机械驱动功率25沿着齿轮箱20、30的旋转主轴线15在所描绘箭头的方向上传递，在测试装置10中，旋转主轴线15解释为空间轴线35。驱动单元12和输出单元14各自定位在基座21上，基座21竖立在地板平面16上。布置在它们之间的齿轮箱20、30各自紧固在测试底座24中，测试底座24能够沿或围绕多个空间轴线35倾斜和移位。每个测试底座24固定地连接到承载框架18，该承载框架18可以与测试底座24一起围绕铰接接头38倾斜。第一齿轮箱20和/或第二齿轮箱30的倾斜27和/或移位36能够经由致动器22来实现，致动器22与第一齿轮箱20和第二齿轮箱30的测试底座24连接在一起。致动器22是液压缸的形式并且每个都适合于施加致动器力33。通过第一齿轮箱20和/或第二齿轮箱30的倾斜27和/或移位36，包括反作用力42和反作用扭矩44的机械反作用40能够在第一齿轮箱20和第二齿轮箱20中在中心轴承34的区域中引起。机械反作用40也通过经由中心轴承36施加的径向力确定。第一齿轮箱20和第二齿轮箱30中的反作用力42和反作用扭矩44以镜像反转的方式对应。机械反作用40因此能够有目的地在两个齿轮箱20、30中设置，并且齿轮箱20、30的期望的操作状态因而能够在测试运行中模拟。包括齿轮箱20、30的测试上层结构配备有传感器45，传感器45位于齿轮箱20、30中或其上的测量点51(未更详细地示出)处。借助于传感器45，能够生成能由控制单元50接收的测量数据53。控制单元50包括直接与测试装置10相关联的内部控制单元52。控制单元50具有存储器并配备有计算机程序产品60，计算机程序产品60配置为存储和/或处理来自传感器45的测量数据53。计算机程序产品60还配置为输出用于致动器22的致动的控制命令55。第一齿轮箱20和第二齿轮箱30能够由此至少部分同时地测试，并且同时产生的测量数据53能够直接相互比较。总体上，这允许测试运行特别快速和有效地进行直接比较齿轮箱20、30。

图4示意性地示出了使用测试装置10测试齿轮箱20、30的要求保护的方法100的实施例的执行。图4假设已经执行了第一步骤110和第二步骤120，在这两个步骤中，齿轮箱20、30被安装在测试装置10中并且测试装置10被激活。在第一图70中，沿着水平时间轴72描绘了测试运行75的执行。第一图70还具有竖直数值轴74。在测试运行75期间，用来驱动齿轮箱20、30的机械驱动功率25保持不变。在第二方法步骤120中，建立稳态操作48，其中齿轮箱20、30对齐，也就是说，它们的旋转主轴线15对齐。因此，对于根据第一图70的第一齿轮箱20和/或第二齿轮箱30，存在零度的倾斜角37的倾斜27。同时，在第一齿轮箱20和第二齿轮箱30处发生机械反作用40，如在第二图71中的数值轴40上所示。根据图4的实施例假设只存在如图1至图3所示的引起机械反作用40的倾斜27，但不存在移位36。机械反作用40包括至少一个反作用力42和至少一个反作用扭矩44，它们在稳态操作48期间基本恒定。所述至少一个反作用力42和所述至少一个反作用扭矩44基本上作为齿轮箱20、30在相应测试底座24中的支撑反作用被获得。

在第三步骤130中，在第二步骤120中的稳态操作48之后是过渡操作49，其中至少倾斜角37增加。在第三步骤130中，测试装置10的至少一个致动器22经由控制单元50致动，由此发生第一齿轮箱20和/或第二齿轮箱30的倾斜27。作为该倾斜27的结果，所述至少一个反作用扭矩44和所述至少一个反作用力42增加并且在第四步骤140中达到基本恒定的值。在第三步骤130中，作为倾斜27的结果，达到在测试运行情形中要测量的期望操作状态。在第三步骤130中进行测量操作58，其中测量数据53借助于传感器45产生，传感器45安装在齿轮箱20、30中的测量点51、致动器22、测试底座24和/或承载框架18上。在第二图71中，测量数据53作为测量点41的示例示出，它们被传递到测试装置10的控制单元50。每个测量点41在时间轴72上具有确定的位置，被描绘为时间戳59。借助于时间戳59，对于第一齿轮箱20和第二齿轮箱30的测量数据53，即在那个时间存在的操作状态，能够直接相互比较。

第四步骤140之后是进一步的过渡操作49，其中倾斜角37被减小。因此，所述至少一个反作用力42和所述至少一个反作用扭矩44以减小的程度出现。这之后是进一步的稳态操作48，其也可以用作测量操作58。贯穿单独或所有概述的步骤110、120、130、140的多个道次能够组合以形成复杂性增加的测试运行75。控制单元50适于借助于控制命令55指定致动器22的致动和/或存储和/或评估来自测试运行75的测量数据53。

图5示意性地示出了要求保护的测试装置10的第四实施例的细节。图5示出了将借助于测试装置10测试的两个齿轮箱20、30之一。齿轮箱20、30是行星齿轮箱31的形式，特别是风力涡轮机齿轮箱47的形式。环形齿轮67、行星架68和太阳齿轮69均设置有传感器45。传感器45配置为检测膨胀、力、温度和/或振动，并分别设置在测量点51处。机械驱动功率25经由动力轴32提供，动力轴32以传递扭矩方式与太阳齿轮69联接。齿轮箱20、30还能够经由中心轴承34连接到另一个齿轮箱(未示出)。每个传感器45与内部控制单元52耦合以传递测量数据53，内部控制单元52形成控制单元50的一部分。内部控制单元52适用于接收用户输入62，借助于用户输入62能够在计算机程序产品60中设置用于测试装置10的测试运行75，计算机程序产品60以能够执行的方式存储在控制单元50中。借助于计算机程序产品60，因而能够执行例如图4中描绘的方法100。内部控制单元52和计算机程序产品60还配置为向至少一个致动器22输出控制命令55，借助于控制命令55能够指定要施加的致动器力33。由此能够设置期望的测试运行75。

此外，内部控制单元52经由数据链路56而与较高层级的控制单元54耦合。数据链路56为互联网连接64的形式，并且较高层级的控制单元54为计算机云65的形式。所谓的数字孪生66，即至少一个齿轮箱20、30的模拟图像，存储在与测试装置10相关联的计算机云65中。在较高层级的控制单元54上还存储有计算机程序产品60，其经由数据链路56与内部控制单元52中的计算机程序产品60协作并且例如实施根据图4的方法100。较高层级的控制单元54还配置为接收用户输入62，借助于用户输入62设置测试运行75。例如，由反作用力42或反作用扭矩44在相应齿轮箱20、30处实施的测试力61和/或测试扭矩63能够由用户输入62指定。

Claims (16)

1.一种用于齿轮箱(20、30)的测试装置(10)，包括经由第一和第二齿轮箱(20、30)连接在一起的驱动单元(12)和输出单元(14)，其特征在于，为了至少部分同时地测试所述第一和第二齿轮箱(20、30)，所述测试装置(10)配置为使至少所述第一齿轮箱(20)可调整地倾斜(27)和/或可调整地移位(36)。

2.根据权利要求1所述的测试装置(10)，其特征在于，通过使所述第一齿轮箱(20)倾斜(27)和/或移位(36)，在所述第一和第二齿轮箱(20、30)之间能够产生形成测试序列(75)的一部分的反作用力(42)和/或反作用扭矩(44)。

3.根据权利要求1或2所述的测试装置(10)，其特征在于，所述测试装置(10)配置为使所述第二齿轮箱(30)可调整地倾斜(27)和/或可调整地移位(36)。

4.根据权利要求1至3中一项所述的测试装置(10)，其特征在于，至少所述第一齿轮箱(20)配置为借助于至少一个致动器(22)可倾斜和/或可移位。

5.根据权利要求1至4中一项所述的测试装置(10)，其特征在于，至少所述第一齿轮箱(20)紧固到可倾斜和/或可移位的承载框架(18)。

6.根据权利要求1至5中一项所述的测试装置(10)，其特征在于，所述第一和第二齿轮箱(20、30)在相反的传动方向上连接在一起。

7.根据权利要求4至6中一项所述的测试装置(10)，其特征在于，所述至少一个致动器(22)紧固到底层地板(19)。

8.根据权利要求4至7中一项所述的测试装置(10)，其特征在于，所述致动器(22)布置在地板平面(16)下方。

9.根据权利要求1至8中一项所述的测试装置(10)，其特征在于，所述第一或第二齿轮箱(20、30)以传递扭矩的方式直接连接到所述驱动单元(12)或所述输出单元(14)。

10.根据权利要求1至9中一项所述的测试装置(10)，其特征在于，所述第一和/或第二齿轮箱(20、30)为风力涡轮机齿轮箱(47)的形式。

11.根据权利要求1至10中一项所述的测试装置(10)，其特征在于，与所述测试装置(10)关联有用于设置至少所述第一齿轮箱(20)的倾斜(27)的控制单元(50)。

12.一种用于测试齿轮箱(20、30)的方法(100)，包括以下步骤：

a)在测试装置(10)中提供第一和第二齿轮箱(20、30)；

b)激活所述测试装置(10)的驱动单元(12)；

c)使至少所述第一齿轮箱(20、30)可调整地倾斜(27)和/或移位(36)，以在所述第一和第二齿轮箱(20、30)之间产生反作用力(42)和/或反作用扭矩(44)；

其中，所述反作用力(42)和/或反作用扭矩(44)对应于形成预期测试运行(75)的一部分的测试力(61)或测试扭矩(63)。

13.根据权利要求12所述的方法(100)，其特征在于，所述第一和第二齿轮箱(20、30)的测试至少部分同时地进行。

14.根据权利要求12或13所述的方法(100)，其特征在于，所述测试装置(10)配置为根据权利要求1至11中一项所述的测试装置。

15.一种用于输出用于测试装置(10)的至少一个致动器(22)的致动命令的控制单元(50)，其特征在于，所述控制单元(50)配置为执行根据权利要求12至14中一项所述的测试方法(100)。

16.一种计算机程序产品(60)，用于建立在测试运行(75)中测试齿轮箱(20、30)所用的测试力(61)和/或测试扭矩(63)，并且输出用于测试装置(10)的至少一个致动器(22)的控制命令(55)，其特征在于，所述计算机程序产品(60)配置为能够存储在根据权利要求15所述的控制单元(50)上并能够在其上执行。

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