CN202301911U - 用于风力设备或工业应用的行星齿轮传动装置 - Google Patents

用于风力设备或工业应用的行星齿轮传动装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种用于风力设备或工业应用的行星齿轮传动装置，其具有太阳轮(111、121)、内齿轮(114、124)和多个行星齿轮(113、123)，所述行星齿轮支承在行星齿轮架(112、122)中，并且既与所述太阳轮(111、121)也与所述内齿轮啮合(114、124)。所述太阳轮(111、121)、所述内齿轮(114、124)和所述行星齿轮(113、123)由传动装置壳体(103)包围。所述内齿轮(114、124)借助于至少一个固定螺栓(109)安装在所述传动装置壳体(103)上。所述至少一个固定螺栓(109)包括集成的长度改变测量装置和/或力测量装置。

Description

用于风力设备或工业应用的行星齿轮传动装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于风力设备或工业应用的行星齿轮传动装置。
背景技术
围绕在传动装置上的驱动系统在工业的加工过程和制造过程中提出了广泛的品种繁多的复杂的要求，例如在最小的维护耗费的情况下在长的使用期限中可靠的工作。驱动系统的影响工业的加工过程和制造过程的停止运转能够例如由于设备停工期导致大的经济损失。
特别是在风力设备中，传动装置在它的使用期限中遭受扭矩和弯曲力矩以及轴向力和径向力的动态的负载序列。为了设计传动装置，应用通过设备操作者或设备生产者限定的负载集合。当所述负载集合不相应于在工作中发生的实际负载时，可能产生问题。为了辨别和避免过载状况，可在传动装置中设有扭矩传感器。
在轴上的扭矩测量常常基于，即，轴具有扭转弹簧特性，并且由于扭矩影响被转动。所述转动例如能够借助于应变计、光学传感器或磁致弹性的传感器测定。在轴的已知的抗扭刚度的情况下，可从所测定的转动中得出作用在轴上的扭矩。
光学传感器能够包括轴向间隔地设置在轴上的槽盘，测定所述槽盘的相对的转动。例如在DE 19745823A1中说明了这样的测量装置。对此可选地，可以在轴上也设有光栅。测定在扭矩影响的情况下所述光栅的变形。在磁致弹性的传感器中应用铁磁材料，所述铁磁材料的渗透性取决于负载而改变。
从DE 2815463A1中已知，在轴上以一定的轴向距离设置有两个电磁脉冲传感器，所述电磁脉冲传感器分别与电磁探测器相关联。借助所述探测器和接在后面的比较仪能够测定在通过脉冲传感器产生的信号之间的受转矩限制的相位移动。
在WO 2000/08434A1中说明了一种用于在旋转的机械构件上组合地测定转动角和扭矩的传感器装置，在所述传感器装置中，角度传感器和传感器设置为，使得构件的扭转可测定为在角度传感器之间的相对的角度变化。两个与机械构件轴向间隔地连接的齿轮具有相同的齿数，并且分别与用作为角度传感器的齿轮啮合。用作为角度传感器的齿轮同样具有相同的齿数。为了更准确地换算构件的转动角还设有另一齿轮，所述齿轮具有与用作为角度传感器的齿轮不同的齿数。所述另一齿轮与和构件连接的齿轮中的一个啮合。从WO 2000/08434A1中已知的传感器装置需要相对大的空间，并且不能毫无问题地集成在已存在的传动装置结构中。此外，为了将这种类型的传感器装置集成到传动装置中，通常情况下需要用于传感器的到安装位置的长的输入管线。在此确保了以适宜的方式保护输入管线防止特别是机械的、热的和电磁的负载。
实用新型内容
本实用新型基于的目的是，提出一种具有集成的扭矩测量装置的行星齿轮传动装置，所述扭矩测量装置能够容易地安装和拆卸，以及可实现可靠的和不易受干扰的测量。
根据本实用新型，所述目的通过具有在权利要求1中说明的特征的行星齿轮传动装置得以实现。在从属权利要求中说明了有利的改进构造。
根据本实用新型的用于风力设备或工业应用的行星齿轮传动装置包括太阳轮、内齿轮和多个行星齿轮。所述行星齿轮支承在行星齿轮架中，并且既与太阳轮也与内齿轮啮合。所述太阳轮、内齿轮和行星齿轮由传动装置壳体包围。所述内齿轮借助于至少一个固定螺栓安装在传动装置壳体上。至少一个固定螺栓包括集成的长度改变测量装置和/或力测量装置。以这种方式，在作用在内齿轮固定螺栓上的剪力的基础上能够可靠地测定作用在行星齿轮传动装置的内齿轮上的扭矩。因为内齿轮固定螺栓通常情况下具有易于接近的安装位置，集成在行星齿轮传动装置中的扭矩测量装置能够容易地安装和拆卸。集成的长度改变测量装置或力测量装置能够例如是光学的、压力敏感的、基于磁致伸缩的或基于应变计的测量系统。
附图说明
下面在一个实施例上借助于附图详细阐述本实用新型。附图中示出：
图1示出行星齿轮传动装置的示意图；
图2示出具有壳体和借助于固定螺栓安装在壳体上的内齿轮的结构；
图3示出具有集成的传感器单元的固定螺栓的第一变形方案的侧视图；
图4示出根据图3的固定螺栓的横截面视图；
图5示出具有集成的传感器单元的固定螺栓的第二变形方案的纵剖视图；
图6示出根据图5的固定螺栓的横截面视图；
图7示出具有集成的传感器单元的固定螺栓的第三变形方案的纵剖视图；
图8示出根据图7的固定螺栓的横截面视图；
图9示出具有集成的传感器单元的固定螺栓的第三变形方案的纵剖视图。
具体实施方式
在图1中示例地示出的传动装置包括驱动轴101和从动轴102，所述驱动轴和从动轴安装在传动装置壳体103中。驱动轴101与第一行星级104的太阳轮111连接，而从动轴102与第二行星级105的包括多个行星齿轮123的行星齿轮架122连接。传动装置壳体103在端侧上分别通过壳体盖106封闭。所述壳体盖106具有用于驱动轴101和从动轴102的轴承107、108的容纳部或导向元件。
此外，第一行星级104包括行星齿轮架112，所述行星齿轮架容纳有多个与固定的内齿轮114啮合的行星齿轮113，并且与第二行星级105的太阳轮121连接。第二行星级105同样具有固定的内齿轮124，所述内齿轮与第二行星级105的行星齿轮123啮合。内齿轮114、124中的至少一个通过至少一个固定螺栓109安装在传动装置壳体103上，所述固定螺栓包括集成的扭矩传感器。所述扭矩传感器基于长度改变测量装置或力测量装置，并且与运算器110电连接。所述运算器110特别是用于测定传动装置过载。附加地，也可以在驱动轴或从动轴101、102的轴承107、108的区域中设有扭矩传感器。
运算器110包括用于记录传动装置负载曲线的存储单元。代表负载曲线的扭矩测量值或力测量值在存储单元中被储存为负载集合。在此，所述负载集合代表在传动装置工作时的测量值或测量值范围的时间部分。此外，运算器110具有总线接口，并且通过相应于一个有利的实施形式的总线系统130与驱动所述传动装置的电动机的或由所述传动装置驱动的发电机的调节装置或控制装置140连接。
在图3和4中示出的实施例中，固定螺栓109包括压电式力传感器202，所述压电式力传感器安装在固定螺栓109上沿着固定螺栓109轴向延伸的扁平部201上。对此可替代的，相应于图5和6，固定螺栓109能够具有多个与它的纵轴线垂直地设置的凹槽211。在所述凹槽211中的至少一个中设置有电容的位移传感器或者具有应变计212的传感器。
在图7和8中示出固定螺栓109的另一变形方案，在所述变形方案中，固定螺栓109包括具有磁化的内壁232的长形孔231和设置在所述长形孔231中的线圈结构233。借助于线圈结构233可测定在磁化的内壁232的区域中的固定螺栓109的与扭矩相关的弯曲。
在图9中示出的固定螺栓109包括第一螺栓元件241和第二螺栓元件242，所述螺栓元件借助于安装在固定螺栓109的长形孔中的螺钉243相互连接。在此，第一螺栓元件241具有螺纹。在第二螺栓元件242和螺钉243的头部之间安装有套筒244。在本实施例中，在第二螺栓元件242的区域中，既在套筒244的外部上也在螺钉243上分别设置有具有应变计245的传感器。借助这样的传感器能够测定固定螺栓109的与扭矩相关的弯曲。
本实用新型的应用不局限于这些实施例。

Claims (7)

1.一种用于风力设备或工业应用的行星齿轮传动装置，具有：
太阳轮(111、121)、内齿轮(114、124)和多个行星齿轮(113、123)，所述行星齿轮支承在行星齿轮架(112、122)中，并且所述行星齿轮既与所述太阳轮(111、121)啮合也与所述内齿轮(114、124)啮合；
包围所述太阳轮(111、121)、所述内齿轮(114、124)和所述行星齿轮(113、123)的传动装置壳体(103)；
其中，所述内齿轮(114、124)借助于至少一个固定螺栓(109)安装在所述传动装置壳体(103)上，并且其中，所述至少一个固定螺栓(109)包括集成的长度改变测量装置和/或力测量装置。
2.如权利要求1所述的行星齿轮传动装置，其中，所述固定螺栓(109)包括压电式力传感器(202)。
3.如权利要求2所述的行星齿轮传动装置，其中，所述压电式力传感器(202)安装在所述固定螺栓(109)上且安装在沿着所述固定螺栓(109)轴向延伸的扁平部(201)上。
4.如权利要求1所述的行星齿轮传动装置，其中，所述固定螺栓(109)具有与它的纵轴线垂直地设置的至少一个凹槽(211)，在所述凹槽中设置有电容的位移传感器或者具有应变计(212)的传感器。
5.如权利要求1所述的行星齿轮传动装置，其中，所述固定螺栓(109)包括具有磁化的内壁(232)的长形孔(231)和设置在所述长形孔(231)中的线圈结构(233)。
6.如权利要求1所述的行星齿轮传动装置，其中，所述固定螺栓(109)包括第一螺栓元件(241)和第二螺栓元件(242)，所述螺栓元件借助于安装在所述固定螺栓(109)的长形孔中的螺钉(243)相互连接，并且其中，所述第一螺栓元件(241)具有螺纹，并且在所述第二螺栓元件(242)和所述螺钉(243)的头部之间安装有套筒(244)，并且其中，在所述第二螺栓元件(242)的区域中，在所述套筒(244)的外部上和/或在所述螺钉(243)上设置有具有应变计(245)的传感器。
7.如权利要求1所述的行星齿轮传动装置，其中，所述集成的长度改变测量装置和/或所述力测量装置是光学的、压力敏感的、基于磁致伸缩的或基于应变计的测量系统。
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