DE102014212828A1

DE102014212828A1 - Power transmission element for a test rig for testing a bearing and test stand

Info

Publication number: DE102014212828A1
Application number: DE102014212828.5A
Authority: DE
Inventors: Arne Bartschat
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2014-07-02
Filing date: 2014-07-02
Publication date: 2016-01-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftübertragungselement (1) für einen Prüfstand zum Testen eines Lagers, beispielsweise eines Blattlagers einer Windkraftanlage, wobei das Kraftübertragungselement (1) einen ersten Wurzelbereich (2) zur Verbindung mit einem Lager und einen zweiten Wurzelbereich (2) zur Verbindung mit einer Krafterzeugungsvorrichtung sowie einen die beiden Wurzelbereiche (2) verbindenden Mittelbereich aufweist. Dadurch, dass das Kraftübertragungselement zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff, vorzugsweise Faserverbundwerkstoff, ausgebildet ist, kann eine realistische Kräfteverteilung im Lager erzielt werden.The invention relates to a power transmission element (1) for a test rig for testing a bearing, for example a blade bearing of a wind turbine, wherein the force transmission element (1) has a first root region (2) for connection to a bearing and a second root region (2) for connection to a bearing Force generating device and a the two root regions (2) connecting central region. Characterized in that the force transmission element is at least partially made of a composite material, preferably fiber composite material, a realistic distribution of forces in the bearing can be achieved.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftübertragungselement für einen Prüfstand zum Testen eines Lagers, beispielsweise eines Blattlagers einer Windkraftanlage. Außerdem betrifft die Erfindung einen Prüfstand zum Testen eines Lagers, der ein solches Kraftübertragungselement aufweist.The invention relates to a power transmission element for a test rig for testing a bearing, for example a sheet bearing of a wind turbine. Moreover, the invention relates to a test rig for testing a bearing having such a power transmission element.

Im Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt, Krafterzeugungselemente über einen Metallflansch an ein Lager anzukoppeln, das in einer Lageraufnahme gehalten wird. Mittels der Krafterzeugungselemente werden Kräfte erzeugt, die über den Metallflansch in das Lager eingeleitet werden. Durch die eingeleiteten Kräfte soll in möglichst kurzer Zeit eine langjährige Alterung des Lagers simuliert werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass bei herkömmlichen Prüfständen die Ergebnisse derartiger beschleunigter Lebensdauertests nicht hinreichend zuverlässig mit einer tatsächlich bei der Verwendung des Lagers als Blattlager einer Windkraftanlage auftretenden Abnutzung übereinstimmen.In the prior art, for example, it is known to couple force generating elements via a metal flange to a bearing which is held in a bearing receptacle. By means of the force generating elements forces are generated, which are introduced via the metal flange in the camp. Due to the forces introduced, a long-term aging of the bearing should be simulated in as short a time as possible. However, it has been found that in conventional test rigs, the results of such accelerated life tests are not sufficiently consistent with wear actually occurring when the bearing is used as the blade bearing of a wind turbine.

Zusätzlich zu derartigen Prüfständen sind auch Testaufbauten bekannt, in denen die Lager mit einem Testrotorblatt im Betrieb getestet werden. Derartige Aufbauten haben jedoch den Nachteil, dass sich nicht in reproduzierbarer Weise alle in einem normalen Betrieb des Lagers auftretenden Belastungszustände erzeugen lassen. Auch die Ergebnisse mit derartigen Testanlagen durchgeführter Lebensdauertests sind somit nicht hinreichend aussagekräftig.In addition to such test stands, test structures are also known in which the bearings are tested with a test rotor blade during operation. However, such structures have the disadvantage that can not reproducibly generate all load conditions occurring in a normal operation of the bearing. Also, the results with such test facilities performed life tests are therefore not sufficiently meaningful.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftübertragungselement für einen Prüfstand zur Prüfung von Lagern sowie einen Prüfstand vorzuschlagen, mit denen im beschleunigten Lebensdauertest möglichst zuverlässig eine langjährige Alterung des Blattlagers in möglichst kurzer Zeit und unter realitätsnahen Bedingungen simuliert werden kann.The object of the invention is to propose a force transmission element for a test rig for testing bearings and a test bench, which can be simulated as reliable as possible in the accelerated life test a long-term aging of the blade bearing in the shortest possible time and under realistic conditions.

Diese Aufgabe wird durch ein Kraftübertragungselement nach Anspruch 1 sowie einen Prüfstand nach Anspruch 10 gelöst. Optionale Merkmale sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.This object is achieved by a power transmission element according to claim 1 and a test stand according to claim 10. Optional features can be found in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Kraftübertragungselement für einen Prüfstand zum Testen eines Lagers weist einen ersten Wurzelbereich und einen zweiten Wurzelbereich sowie einen zwischen den beiden Wurzelbereichen angeordneten Mittelbereich auf. Bei Verwendung des Kraftübertragungselements in einem Prüfstand kann einer der Wurzelbereiche mit dem Lager und der andere der Wurzelbereiche mit einer Krafterzeugungsvorrichtung verbunden werden. Der Mittelbereich überträgt die Kräfte, die in den mit der Krafterzeugungsvorrichtung in Verbindung stehenden Wurzelbereich eingeleitet werden, mit einer rotorblatttypischen Charakteristik auf den anderen Wurzelbereich.The force transmission element according to the invention for a test rig for testing a bearing has a first root region and a second root region and a central region arranged between the two root regions. When using the power transmission element in a test stand, one of the root portions may be connected to the bearing and the other of the root portions to a force generating device. The central region transmits the forces, which are introduced into the root region, which is connected to the force-generating device, with a rotor blade-typical characteristic to the other root region.

Erfindungsgemäß ist das Kraftübertragungselement zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff ausgebildet. Als Verbundwerkstoff kann ein Faserverbund, beispielsweise ein Glasfaserverbundwerkstoff oder ein Kohlenfaserverbundwerkstoff, verwendet werden. Der Verbundwerkstoff kann als Matrixmaterial einen Kunststoff, beispielsweise Epoxidharz, aufweisenAccording to the invention, the force transmission element is at least partially formed from a composite material. As a composite material, a fiber composite, for example, a glass fiber composite material or a carbon fiber composite material can be used. The composite material can have a plastic, for example epoxy resin, as the matrix material

Die Anmelderin hat herausgefunden, dass die mangelnde Übertragbarkeit der Ergebnisse der beschleunigten Lebensdauertests bei Prüfständen, bei denen die Kräfte über einen Metallflansch in das Lager eingebracht werden, darauf zurückzuführen sind, dass im Lager mittels derartiger Prüfstände eine Kraftverteilung erzeugt wird, die einer tatsächlichen Kraftverteilung beim Einsatz des Lagers in einem Blatt eines Rotors einer Windkraftanlage nicht hinreichend entspricht. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass Stahl deutlich härter ist als die Materialien, die üblicherweise in den mit den Lagern in Verbindung stehenden Wurzelbereichen von Rotorblättern verwendet werden. Dadurch, dass ein Verbundwerkstoff, wie er auch in Rotorblättern von Windkraftanlagen verwendet wird, als Material des Kraftübertragungselements dient, wird eine realistischere Verteilung der Belastungskräfte im Prüfstand erzielt, so dass auch die Resultate der beschleunigten Lebensdauertests deutlich aussagekräftiger sind. Das Verbundmaterial kann eine geringere Härte als Stahl aufweisen.The Applicant has found that the lack of transferability of the accelerated life test results in test rigs where the forces are introduced into the bearing via a metal flange is due to the fact that a force distribution is generated in the bearing by means of such test rigs Use of the bearing in a sheet of a rotor of a wind turbine is not sufficient. This is due, among other things, to the fact that steel is significantly harder than the materials that are commonly used in the root areas of rotor blades associated with the bearings. The fact that a composite material, as it is also used in rotor blades of wind turbines, serves as a material of the power transmission element, a more realistic distribution of the load forces in the test bench is achieved, so that the results of the accelerated life tests are significantly more meaningful. The composite material may have lower hardness than steel.

Das Kraftübertragungselement kann im Mittelbereich mindestens einen verstärkten Gurt aufweisen. Der verstärkte Gurt kann mit einem Faserverbund unidirektionaler Fasern ausgebildet sein. Die unidirektionalen Fasern können in einer Verbindungsrichtung zwischen den Wurzelbereichen verlaufen. Als Verbindungsrichtung wird hierbei die Richtung definiert, in der der Mittelbereich zwischen den beiden Wurzelbereichen verläuft, d. h. die Längsrichtung des Kraftübertragungselements. Der Gurt dient hauptsächlich dazu, die Stabilität des Mittelbereichs gegenüber einwirkenden Biegemomenten zu erhöhen. Da Rotorblätter von Windkraftanlagen ebenfalls derartige Gurte aufweisen, wird durch ein Kraftübertragungselement, das ebenfalls solche Gurte aufweist, eine besonders realistische Kraftverteilung erzielt.The power transmission element may have at least one reinforced belt in the middle region. The reinforced belt may be formed with a fiber composite of unidirectional fibers. The unidirectional fibers may extend in a connecting direction between the root regions. In this case, the direction in which the middle region runs between the two root regions is defined as the direction of connection. H. the longitudinal direction of the power transmission element. The purpose of the belt is primarily to increase the stability of the central region to bending moments acting on it. Since rotor blades of wind turbines also have such straps, a particularly realistic distribution of force is achieved by a force transmission element, which also has such straps.

Das Kraftübertragungselement kann beispielsweise eine Mehrzahl von Gurten, beispielsweise vier Gurte, aufweisen, die in gleichen Winkelabständen zueinander angerordnet sind. Hierdurch wird erreicht, dass der Mittelbereich gegenüber in beliebigen Richtungen einwirkenden Biegemomenten hinreichend resistent ist.The force transmission element may, for example, a plurality of straps, for example, four straps, which are arranged at equal angular intervals to each other. This ensures that the central region is sufficiently resistant to bending moments acting in arbitrary directions.

Mindestens einer der Wurzelbereiche und/oder mindestens ein Gurt kann als ein Volllaminat ausgebildet sein. Das Volllaminat kann mit mindestens 60%, vorzugsweise mindestens 80% und besonders vorzugsweise mindestens 90% seines Volumens aus einem faserverstärkten Material bestehen. In einigen Ausführungsformen besteht das Volllaminat ausschließlich aus faserverstärkten Materialien. Das faserverstärkte Material kann einen Faseranteil von mehr als 40 Volumen-% und vorzugsweise mehr als 50 Volumen-% aufweisen. Besonders bevorzugt kann der Faseranteil zwischen 50 Volumen-% und 70 Volumen-% betragen. Es kann vorgesehen sein, dass mindestens 50% des Volumens, vorzugsweise mindestens 80% und besonders vorzugsweise mindestens 90% des Volumens des Volllaminats aus einem Material mit einer Dichte von mehr 1000 kg/m³, vorzugsweise mehr als 1400 kg/m³ und besonders vorzugsweise mindestens 1800 kg/m³, ausgebildet ist. Das Volllaminat kann auch vollständig aus einem Material mit einer solchen Dichte ausgebildet sein. Die Dichte kann beispielsweise zwischen 1800 kg/m³ und 2000 kg/m³ betragen. At least one of the root regions and / or at least one belt may be formed as a full laminate. The full laminate may be at least 60%, preferably at least 80% and most preferably at least 90% of its volume of a fiber reinforced material. In some embodiments, the full laminate is solely fiber reinforced materials. The fiber reinforced material may have a fiber content of more than 40% by volume and preferably more than 50% by volume. Particularly preferably, the fiber content can be between 50% by volume and 70% by volume. It can be provided that at least 50% of the volume, preferably at least 80% and more preferably at least 90% of the volume of the solid laminate, is made of a material having a density of more than 1000 kg / m ³ , preferably more than 1400 kg / m ³ and especially preferably at least 1800 kg / m ³ , is formed. The full laminate may also be formed entirely of a material having such a density. The density may be, for example, between 1800 kg / m ³ and 2000 kg / m ³ .

Das Volllaminat kann beispielsweise eine Dicke von mehr als 50 mm, vorzugsweise von mehr als 80 mm, aufweisen. Soll ein Wälzlager mit einem Durchmesser von 2 m getestet werden, kann hierfür ein Kraftübertragungselement verwendet werden, bei dem die Volllaminate für die Wurzelbereiche eine Materialstärke zwischen 80 mm und 90 mm aufweisen.The full laminate may, for example, have a thickness of more than 50 mm, preferably more than 80 mm. If a rolling bearing with a diameter of 2 m is to be tested, a force transmission element can be used for this, in which the full laminates for the root areas have a material thickness of between 80 mm and 90 mm.

Um den Wurzelbereich mit dem zu testenden Lager verbinden zu können, kann der Wurzelbereich beispielsweise Aufnahmehohlräume für T-Bolzen aufweisen. In diese Aufnahmeräume können Bolzen eingesteckt werden, die eine Gewindebohrung aufweisen. In diese Gewindebohrung können Schrauben eingeschraubt werden, die mittels ihrer Köpfe das Lager gegen den Wurzelbereich drücken. Bei einer derartigen Verschraubung mittels T-Bolzen kann vorgesehen sein, dass eine Formschlüssige Befestigung der Bolzen erst durch die in die Gewindebohrung eingreifenden Schrauben bewirkt wird.In order to be able to connect the root area to the bearing to be tested, the root area can, for example, have receiving cavities for T-bolts. In these receiving spaces bolts can be inserted, which have a threaded bore. In this threaded hole screws can be screwed, which press the bearing against the root area by means of their heads. In such a screw by means of T-bolts can be provided that a positive fastening of the bolt is effected only by the engaging in the threaded hole screws.

Alternativ zu einer Verschraubung mittels T-Bolzen kann der Wurzelbereich kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig in dem Wurzelbereich befestigte Einsätze aufweisen, die Einschraublöcher umfassen. In diese Einschraublöcher wiederum können Schrauben zum Andrücken eines Lagers gegen den Wurzelbereich des Kraftübertragungselements eingeschraubt werden, wie dies bezüglich der Variante mit T-Bolzen vorstehend erläutert wurde. Die Einsätze sind – anders als bei einer Verbindung mittels T-Bolzen – bereits kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig im Wurzelbereich befestigt, wenn dieser noch nicht mit dem Lager verbunden ist. Die Einsätze können in den Wurzelbereich beispielsweise eingeklebt sein.As an alternative to a screw connection by means of T-bolts, the root area can have inserts fixed in force and / or positive and / or material fit in the root area, which comprise threaded holes. In turn, screws for pressing a bearing against the root region of the force transmission element can be screwed into these screw-in holes, as has been explained above with regard to the variant with T-bolts. The inserts are - unlike a connection by means of T-bolts - already fixed force and / or positive and / or cohesive in the root area, if this is not yet connected to the camp. The inserts can be glued into the root area, for example.

Der Mittelbereich kann einen Hüllenaufbau umfassen. Dieser Hüllenaufbau kann beispielsweise einen Faserverbund mit mehreren Lagen aufweisen, wobei mindestens zwei der Lagen eine zueinander unterschiedliche Faserrichtung aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei Lagen jeweils eine zueinander verschiedene Faserrichtung aufweisen, die von der Verbindungsrichtung abweicht. Durch derartige multiaxiale Faserausrichtungen wird ein besonders gut Schubleitendes Laminat erreicht. Beispielsweise kann der Hüllenaufbau jeweils mindestens eine Lage aufweisen, die eine im +45°-Winkel zur Verbindungsrichtung verlaufende Faserrichtung aufweist, sowie eine Lage, die eine im –45°-Winkel zur Verbindungsrichtung angeordnete Faserrichtung aufweist.The central region may comprise a shell structure. This shell construction can, for example, have a fiber composite with a plurality of layers, wherein at least two of the layers have a mutually different fiber direction. It can be provided that at least two layers each have a mutually different fiber direction, which deviates from the connecting direction. Such multi-axial fiber orientations achieve a particularly good push-sliding laminate. For example, the casing structure may each have at least one layer which has a fiber direction running at + 45 ° to the connecting direction, and a layer which has a fiber direction arranged at -45 ° to the connecting direction.

Der Hüllenaufbau kann beispielsweise in Sandwichbauweise ausgestaltet sein. Der Hüllenaufbau kann mindestens zwei Außenlagen mit einer verhältnismäßig hohen Dichte sowie eine Kernlage reduzierter Dichte aufweisen. Die Kernlage kann beispielsweise eine Dichte aufweisen, die kleiner als 500 kg/m³, vorzugsweise kleiner als 200 kg/m³ und besonders vorzugsweise kleiner als 100 kg/m³ ist. Die äußeren Lagen des Sandwichaufbaus können eine Dichte aufweisen, die in dem für das Volllaminat beschriebenen Dichtebereich liegt.The shell structure can be designed, for example, in a sandwich construction. The sheath construction may include at least two outer layers of relatively high density and a reduced density core layer. The core layer may, for example, have a density which is less than 500 kg / m ³ , preferably less than 200 kg / m ³ and particularly preferably less than 100 kg / m ³ . The outer layers of the sandwich construction can have a density which lies within the density range described for the full laminate.

Die Wurzelbereiche können darauf ausgelegt sein, Lasten ertragen zu können, die mindestens den Auslegungslasten eines ursprünglich am Lager befestigten Rotorblattes entsprechen, und die vorzugsweise gegenüber den Auslegungslasten derart erhöht sind, dass mittels des Kraftübertragungselements beschleunigte Lebensdauertests durchgeführt werden können, ohne dass das Kraftübertragungselement beschädigt wird. Die Wurzelbereiche des Kraftübertragungselements können darauf ausgelegt sein, ein angreifendes Biegemoment von mindestens 5 MNm, vorzugsweise mindestens 10 MNm und besonders vorzugsweise mindestens 13 MNm, beschädigungsfrei standzuhalten. Soll ein Blattlager mit einem Durchmesser von 2 m geprüft werden, können in das Kraftübertragungselement beispielsweise Biegemomente zwischen 13 MNm und 15 MNm eingeleitet werden. Entsprechend kann das Kraftübertragungselement gemäß einer Ausführungsform zumindest Kräften in diesem Bereich standhalten. Kraftübertragungselemente, die zumindest einen Wurzelbereich mit einem größeren Durchmesser aufweisen, sind vorzugsweise dazu ausgebildet, noch deutlichen größeren Biegemomenten zu widerstehen, da die Auslegungslasten von Rotorblättern mit größeren Lagern noch höher sind und auch entsprechend höhere Lasten für einen beschleunigten Lebensdauertest erforderlich sind.The root regions may be configured to support loads at least equal to the design loads of a rotor blade initially mounted on the bearing, and are preferably increased from the design loads such that accelerated life tests can be performed by the force transmission element without damaging the power transmission element , The root regions of the force transmission element can be designed to withstand an attacking bending moment of at least 5 MNm, preferably at least 10 MNm and particularly preferably at least 13 MNm, without damage. If a blade bearing with a diameter of 2 m is to be tested, for example, bending moments between 13 MNm and 15 MNm can be introduced into the force transmission element. Accordingly, the power transmission element according to an embodiment can withstand at least forces in this area. Power transmission elements having at least one root portion with a larger diameter are preferably designed to withstand even larger bending moments, as the design loads of rotor blades with larger bearings are even higher and correspondingly higher loads are required for an accelerated life test.

Zusätzlich zu einem Kraftübertragungselement betrifft die Erfindung auch einen Prüfstand zum Testen eines Lagers, beispielsweise eines Blattlagers für eine Windkraftanlage. Der Prüfstand umfasst mindestens eine Lageraufnahme, mittels welcher das zu prüfende Lager fixiert werden kann. Außerdem umfasst der Prüfstand mindestens eine Krafterzeugungsvorrichtung, mit der eine zum Prüfen zu verwendende Kraft erzeugt werden kann. Weiterhin umfasst der Prüfstand ein Kraftübertragungselement, das dazu ausgebildet und angeordnet ist, von der Krafterzeugungsvorrichtung erzeugte Kräfte in ein in der Lageraufnahme gehaltenes Lager einzuleiten, um dieses in einen Belastungszustand zu versetzen.In addition to a force transmission element, the invention also relates to a test stand for Testing a bearing, such as a blade bearing for a wind turbine. The test stand comprises at least one bearing receptacle, by means of which the bearing to be tested can be fixed. In addition, the test stand comprises at least one force generating device with which a force to be used for testing can be generated. Furthermore, the test stand comprises a force transmission element which is designed and arranged to initiate forces generated by the force-generating device into a bearing held in the bearing receptacle in order to place it in a loading state.

Erfindungsgemäß weist das Kraftübertragungselement mindestens einen Verbundwerkstoff auf. Das Kraftübertragungselement kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie dies vorstehend beschrieben wurde.According to the invention, the force transmission element has at least one composite material. The power transmission element may for example be formed as described above.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are explained below with reference to the figures. It shows

1 eine perspektivische Ansicht eines Kraftübertragungselements, 1 a perspective view of a power transmission element,

1a) mehrere schematische Querschnitte durch verschiedene bis 1d) Bereiche des Kraftübertragungselements, 1a) several schematic cross sections through different bis 1d) Areas of the power transmission element,

2 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht auf einen Prüfstand zur Prüfung eines Blattlagers mit einem wie in 1 dargestellt ausgebildeten Kraftübertragungselement und 2 a schematic representation of a side view of a test stand for testing a sheet bearing with a as in 1 illustrated trained power transmission element and

3 eine schematische Darstellung einer Windkraftanlage. 3 a schematic representation of a wind turbine.

Im oberen Bereich von 1 ist ein Kraftübertragungselement 1 perspektivisch dargestellt. Das Kraftübertragungselement 1 weist zwei Wurzelbereiche 2, vier Gurte 3 sowie einen jeweils zwischen zwei Gurten angeordneten stabilisierenden Hüllenaufbau 4 auf. Die Wurzelbereiche 2 dienen der Anbindung des Kraftübertragungselements an ein Lager sowie an ein Krafterzeugungselement. Das Kraftübertragungselement ist somit dazu ausgebildet, mit einem der Wurzelbereiche 2 an ein Lager und mit dem gegenüberliegenden Wurzelbereich 2 an ein Krafterzeugungselement angeschlossen zu werden, um eine vom Krafterzeugungselement erzeugte Kraft in das Lager einzubringen.In the upper area of 1 is a power transmission element 1 shown in perspective. The power transmission element 1 has two root areas 2 , four straps 3 and a respective stabilizing sheath structure arranged between two straps 4 on. The root areas 2 serve the connection of the power transmission element to a bearing and to a force generating element. The force transmission element is thus adapted to one of the root regions 2 to a warehouse and with the opposite root area 2 to be connected to a force generating element to introduce a force generated by the force generating element in the camp.

Die Gurte 3 dienen hauptsächlich dazu, das Kraftübertragungselement gegenüber eingebrachten Biegemomenten zu stabilisieren. Der stabilisierende Hüllenaufbau soll beispielsweise Kräfte aufnehmen, die beim Verdrehen des Lagers entstehen.The straps 3 serve mainly to stabilize the power transmission element against introduced bending moments. For example, the stabilizing shell construction should absorb forces that arise when the bearing is rotated.

Das Kraftübertragungselement 1 ist insgesamt deutlich robuster gefertigt als beispielsweise Rotorblätter von Windkraftanlagen, die an entsprechend große Lager ankoppelbar sind, da das Kraftübertragungselement dazu ausgelegt sein soll, die erhöhten Kräfte (im Vergleich zu den in einer Windkraftanlage beim normalen Betrieb auftretenden Kräften), die im Rahmen eines beschleunigten Lebensdauertests in ein Lager eingebracht werden sollen, zu überstehen.The power transmission element 1 is made significantly more robust than, for example, rotor blades of wind turbines, which can be coupled to correspondingly large bearings, since the force transmission element should be designed to the increased forces (compared to the forces occurring in a wind turbine in normal operation), which in the context of an accelerated Durability tests are to be introduced into a camp to survive.

In den 1a bis 1d sind Details des Aufbaus verschiedener Bestandteile des Kraftübertragungselements schematisch dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass bei realen Kraftübertragungselementen deutlich mehr Schichten als dargestellt vorhanden sein können. In 1a ist ein Querschnitt durch einen stabilisierenden Hüllenaufbau 4 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel weist der stabilisierende Hüllenaufbau 4 auf beiden Seiten jeweils zwei Decklagen 5, 6 auf. In der Mitte ist eine Kernlage 7 angeordnet. Auf beiden Seiten weist die jeweils eine der Decklagen 5 eine Faserrichtung von +45° zur Längsachse des Kraftübertragungselements auf. Die Decklagen 6 weisen hingegen einen Faserwinkel von –45° zur Längsachse auf. Die Faserrichtungen sind schematisch im rechten Bereich der 1a dargestellt. In diesem Bereich sind Schnitte innerhalb der Ebene der jeweiligen Lage 5 bzw. 6 skizziert, wobei die Linien die Faserverläufe darstellen.In the 1a to 1d Details of the structure of various components of the power transmission element are shown schematically. It should be noted that in real power transmission elements significantly more layers than shown may be present. In 1a is a cross section through a stabilizing shell construction 4 shown. In this embodiment, the stabilizing sheath construction 4 two cover layers on each side 5 . 6 on. In the middle is a core situation 7 arranged. On both sides, each has one of the cover layers 5 a fiber direction of + 45 ° to the longitudinal axis of the power transmission element. The cover layers 6 on the other hand have a fiber angle of -45 ° to the longitudinal axis. The fiber directions are schematically in the right area of 1a shown. In this area are cuts within the level of each location 5 respectively. 6 sketched, the lines represent the fiber gradients.

Die Schichten 5 und 6 sind aus einem glasfaserverstärkten Epoxidharz ausgebildet. Das glasfaserverstärkte Epoxidharz der Schichten 5 und 6 weist eine Dichte von ungefähr 2000 kg/m³ (2 g/cm³) auf. Die Kernlage 7 ist aus Balsaholz ausgebildet und weist eine Dichte von etwa 100 kg/m³ auf. Die Kernlage 7 dient hauptsächlich zur Erhöhung der Dicke des stabilisierenden Hüllenaufbaus. Anders als dargestellt können deutlich mehr als zwei Schichten 5 und 6 auf jeder Seite der Kernlage angeordnet sein. Auch müssen die Lagen 5, 6 nicht unbedingt einen Winkel von 45° zur Längsachse 8 aufweisen, und es können Lagen mit deutlich mehr als zwei verschiedenen Faserrichtungen vorgesehen sein.The layers 5 and 6 are made of a glass fiber reinforced epoxy resin. The fiberglass-reinforced epoxy resin of the layers 5 and 6 has a density of about 2000 kg / m ³ (2 g / cm ³ ). The core situation 7 is made of balsa wood and has a density of about 100 kg / m ³ . The core situation 7 mainly serves to increase the thickness of the stabilizing shell construction. Differently than shown can clearly more than two layers 5 and 6 be arranged on each side of the core layer. Also, the layers have to 5 . 6 not necessarily an angle of 45 ° to the longitudinal axis 8th have, and it can be provided with significantly more than two different fiber directions layers.

In 1b ist ein Querschnitt durch einen Gurt 3 dargestellt. Der Gurt 3 ist als Volllaminat mit einer Vielzahl von Lagen 8 ausgebildet. Die Lagen 8 weisen alle einen unidirektionalen glasfaserverstärkten Kunststoff (im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit Epoxidharz als Matrixmaterial) auf. Die Fasern verlaufen im Wesentlichen in Längsrichtung des Kraftübertragungselements. Dies ist im rechten Bereich der 1b zu erkennen, die ähnlich wie der rechte Bereich der 1a einen innerhalb der Ebene einer Lage 8 verlaufenden Querschnitt zeigt.In 1b is a cross section through a belt 3 shown. The belt 3 is a full laminate with a variety of layers 8th educated. The layers 8th all have a unidirectional glass fiber reinforced plastic (in the present embodiment with epoxy resin as the matrix material). The fibers extend substantially in the longitudinal direction of the force transmission element. This is in the right area of the 1b to recognize, which is similar to the right area of the 1a one within the level of a location 8th extending cross section shows.

1c zeigt den Lagenaufbau eines Wurzelbereichs 2. Ähnlich wie der in 1b dargestellte Lagenaufbau der Gurte ist auch der Lagenaufbau des Wurzelbereichs 2 als Volllaminat ausgebildet und weist somit keine faserfreie Kernlage geringer Dichte auf. Im Wurzelbereich 2 weist das Laminat Decklagen mit einer Faserrichtung von ±45° zur Längsrichtung des Kraftübertragungselements auf. Die mittleren Lagen 8 verlaufen unidirektional in Richtung der Längsrichtung des Kraftübertragungselements 1. Der Wurzelbereich ist aufgrund dieses Lagenaufbaus geeignet, Kräfte in allen beim Test eines Wälzlagers auftretenden Richtungen aufzunehmen. Anders als dargestellt können auch Lagen mit einer Faserrichtung von beispielsweise ±30° oder ±90° vorgesehen sein. Die konkrete Wahl der Faserrichtungen ist von der Auslegung des zu Prüfenden Lagers abhängig und kann auch andere, vorangehend noch nicht erwähnte Faserrichtungen umfassen. 1c shows the layer structure of a root area 2 , Similar to the one in 1b shown layer structure of the straps is also the layer structure of the root area 2 formed as a full laminate and thus has no fiber-free core layer of low density. In the root area 2 The laminate has cover layers with a fiber direction of ± 45 ° to the longitudinal direction of the force transmission element. The middle layers 8th extend unidirectionally in the direction of the longitudinal direction of the force transmission element 1 , Due to this layer structure, the root area is suitable for absorbing forces in all directions occurring when testing a roller bearing. Other than shown, it is also possible to provide layers with a fiber direction of, for example, ± 30 ° or ± 90 °. The specific choice of the fiber directions depends on the design of the bearing to be tested and may also include other, not yet mentioned fiber directions.

In 1d ist ein Querschnitt durch einen endständigen Abschnitt eines Wurzelbereichs 2 dargestellt. In dieser Figur ist der Lagenaufbau nicht mitskizziert. Wie zu erkennen ist, weist der Wurzelbereich 2 eine Sacklochbohrung 9 oder eine Durchgangsbohrung auf, in die ein Bolzen 10 eingeschoben wurde. Der Bolzen 10 weist eine Gewindebohrung 11 auf. Soll das Kraftübertragungselement mit einem Lager verbunden werden, kann in die Gewindebohrung eine Schraube eingeschraubt werden, um ein Lager gegen den Wurzelbereich 2 zu drücken.In 1d is a cross section through a terminal portion of a root area 2 shown. In this figure, the layer structure is not sketched. As can be seen, the root area indicates 2 a blind hole 9 or a through hole into which a bolt 10 was inserted. The bolt 10 has a threaded hole 11 on. If the power transmission element to be connected to a bearing, a screw can be screwed into the threaded hole to a bearing against the root area 2 to press.

In 2 ist ein Prüfstandstand 13 für ein Blattlager eines Rotorblatts schematisch dargestellt. Der Prüfstand 13 weist eine Lageraufnahme 12 auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Lager außen umgreift. Die Lageraufnahme 12 kann jedoch auch in beliebiger anderer Weise konstruiert werden. Wesentlich ist nur, dass die Lageraufnahme 12 das Lager derart zuverlässig hält, dass es sich bei den zur Prüfung eingeleiteten Kräften nicht ungewollt bewegt.In 2 is a test bench 13 schematically shown for a blade bearing a rotor blade. The test bench 13 has a bearing receiver 12 on, which surrounds the bearing outside in the present embodiment. The camp recording 12 however, it can be constructed in any other way. The only important thing is that the stock intake 12 the bearing holds so reliably that it does not move unintentionally in the introduced for testing forces.

Außerdem weist der Prüfstand 13 noch ein Krafterzeugungselement 14 auf, welches in der schematischen Figur lediglich als ein Rechteck dargestellt wurde. Das Krafterzeugungselement kann beispielsweise Hydraulikzylinder zum Einbringen einer Kraft aufweisen. Auch beliebige andere Krafterzeugungsmittel, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, können Verwendung finden.In addition, the test bench 13 nor a force generating element 14 on, which was represented in the schematic figure only as a rectangle. The force generating element may, for example, hydraulic cylinders for introducing a force. Any other force generating means known in the art can also be used.

Zwischen dem Krafterzeugungselement 14 und der Lageraufnahme 12 ist das Kraftleitelement 1 angeordnet, mittels dessen die vom Krafterzeugungselement 14 erzeugte Kraft in ein in der Lageraufnahme 12 angeordnetes Lager 15 eingeleitet wird.Between the force generating element 14 and the camp admission 12 is the force guide 1 arranged by means of which the force-generating element 14 generated force in a in the bearing receptacle 12 arranged warehouse 15 is initiated.

Aufgrund des Aufbaus des Kraftleitelements 1, der dem tatsächlichen Aufbau eines Rotorblatts ähnelt, jedoch massiver ausgeführt ist, um die erhöhten Kräfte, die bei einem beschleunigten Lebensdauertest eingebracht werden sollen, aufnehmen zu können, wird eine realistische Kraftverteilung im zu prüfenden Lager 15 erreicht. Mit diesem Prüfstand durchgeführte beschleunigte Lebensdauertests liefern daher Prüfungsergebnisse, die besonders zuverlässig mit der tatsächlich bei der Alterung auftretenden Abnutzung der Lager korrelieren.Due to the structure of the Kraftleitelements 1 , which is similar to the actual structure of a rotor blade, but designed to be massive, in order to accommodate the increased forces to be introduced in an accelerated life test, a realistic power distribution in the bearing to be tested 15 reached. Accelerated life tests carried out with this test bench therefore provide test results that correlate particularly reliably with the bearing wear that actually occurs during aging.

In 3 ist eine Windkraftanlage 16 dargestellt. Diese weist eine Narbe 17 auf, die an einer Gondel 18 befestigt ist. An der Narbe 17 sind Blätter 19 angebracht. Um eine Einstellung des Blattwinkels zur Anpassung an aktuelle Windverhältnisse zu ermöglichen, sind die Blätter 19 über jeweils ein nicht dargestelltes, als Wälzlager ausgeführtes, Blattlager mit der Narbe verbunden. Derartige Blattlager können über eins erfindungsgemäßes Kraftübertragungselement bzw. einen erfindungsgemäßen Prüfstand getestet werden.In 3 is a wind turbine 16 shown. This one has a scar 17 on that at a gondola 18 is attached. At the scar 17 are leaves 19 appropriate. To allow adjustment of the blade angle to suit current wind conditions, the blades are 19 each connected via a non-illustrated, designed as a rolling bearing, blade bearing connected to the scar. Such blade bearings can be tested via a force transmission element according to the invention or a test stand according to the invention.

Claims

Power transmission element ( 1 ) for a test bench ( 13 ) for testing a warehouse ( 15 ), for example, a blade bearing of a wind turbine, wherein the force transmission element ( 1 ) a first root area ( 2 ) for connection to a warehouse ( 15 ) and a second root area ( 2 ) for connection to a force generating device ( 14 ) and one the two root areas ( 2 ) , in that the force transmission element is formed at least partially from a composite material, preferably a fiber composite material.

Power transmission element ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the central region comprises at least one reinforced belt ( 3 ), wherein the belt ( 3 ) preferably has a fiber composite with unidirectional fibers, wherein particularly preferably the unidirectional fibers in a connecting direction between the root regions ( 2 ).

Power transmission element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one root area ( 2 ) and / or at least one strap ( 3 ) is formed of a full laminate.

Power transmission element ( 1 ) according to claim 3, characterized in that all layers of the solid laminate have a density of more than 1000 kg / m ³ , preferably more than 1400 kg / m ³ and particularly preferably more than 1800 kg / m ³ .

Power transmission element ( 1 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the full laminate has a material thickness of at least 50 mm, preferably at least 80 mm.

Power transmission element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one of the root areas ( 2 ) with receiving cavities ( 9 ) for T-bolts ( 10 ) or kraft- and / or material and / or positive-locking in the root-mounted inserts has.

Power transmission element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the middle region has a shell structure ( 4 ), wherein the shell structure ( 4 ) preferably has a fiber composite with several layers of different fiber direction.

Power transmission element ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the shell structure ( 4 ) is formed in sandwich construction and a core layer ( 7 ), which preferably has a lower density than outer layers of the hull structure.

Power transmission element ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the root areas are designed to withstand a bending moment of at least 5 MNm, preferably at least 10 MNm, particularly preferably at least 13 MNm without damage.

Test bench ( 13 ) for testing a warehouse ( 15 ), for example, a blade bearing for a wind turbine, comprising - at least one bearing receptacle ( 12 ) for holding a warehouse ( 15 ), - at least one force generating device ( 14 ) and - at least one force transmission element ( 1 ), which is designed and arranged, by the force generating device ( 14 ) forces generated in a warehouse ( 12 ) held warehouse ( 15 ) in order to put it in a loading state, characterized in that the force transmission element ( 1 ) has at least one composite material.