用于齿轮箱的测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于齿轮箱的测试装置。


背景技术：

2.在现有技术中，特别是在风力发电的领域中，齿轮箱被广泛应用。因此，在该领域中，需要在齿轮箱进行实际的应用之前测试相关齿轮箱的性能数据以符合相关应用预期。
3.通常来讲，在组装好的齿轮箱中，留给齿轮箱(特别是中速或低速齿轮箱)进行测试实验(特别是负载分布ldm实验)的空间非常小，这是由于，在组装好的齿轮箱中，例如在齿轮箱的太阳轴的端面(靠近风力发电机一侧的端面，也称为近桨叶端面)和面对该端面紧邻设置的其他部件(例如法兰盘)之间的紧凑设置而基本不可能留下足够的空间来安装和设置用于测试和采集齿轮箱的太阳轴的相关数据。
4.通常，为了安装和设置相关的传感器来测量齿轮箱的太阳轴的性能，例如在风力发电领域通常采用传感器支架将传感器固定至能够进行数据采集的适当位置。但是这些传感器支架通常体积较大而无法适应组装好的齿轮箱的太阳轴的端面和面对该端面紧邻设置的其他部件之间的狭小空间而无法在齿轮箱的太阳轴的端面处实现对太阳轴的负载分布(ldm)测量。
5.因为空间(齿轮箱的太阳轴的端面和面对该端面紧邻设置的其他部件之间的狭小空间)上以及测量方法(ldm测试需要将传感器设置于齿轮箱的太阳轴的端部处进行测量)的限制，因此，在已知的技术方案中，并没有将ldm测试实验应用于特别是中速齿轮箱中。进一步地，虽然目前已知一些用于高速齿轮箱的ldm测试的方案，但是如前所述，这些方案不能适应于中速或低速齿轮箱，特别是由于空间的限制。
6.因此，在本领域中，需要一种在狭小空间中安装相应测试装置以实现对诸如齿轮箱的太阳轴的参数测量(例如ldm测试)的方案，使得传感器能够在狭小空间中稳定地固定并实现对相关参数的测量。


技术实现要素：

7.为解决上述至少一个技术问题，本实用新型提出了一种用于齿轮箱的测试装置，使得能够安装在狭小空间中实现参数测量。
8.根据本实用新型的第一方面，提出了一种用于齿轮箱的测试装置，该测试装置包括传感器以及用于固定传感器的传感器支架，传感器支架包括：用于接收并固定传感器的传感器接收部；走线通道，其设置在传感器支架中使得传感器的电线能够穿过走线通道以电连接至外部；以及用于将传感器支架固定至太阳轴的端面上的传感器支架固定部，在测试装置安装到齿轮箱的状态下，传感器支架设置于齿轮箱中太阳轴的端面上，并且传感器与传感器支架一起容纳于太阳轴的端面与齿轮箱中面对该端面设置的另一部件之间的空隙中。
9.进一步地，传感器支架设置于太阳轴的近桨叶端面上，太阳轴为中空轴体且近桨
叶端面设置有通往中空轴体的内部的走线通孔使得所述电线能够在穿过走线通道并经由该通孔延伸至中空轴体内部。
10.进一步地，太阳轴的近桨叶端面沿周向方向设置多个盲孔。
11.进一步地，传感器支架固定部为沿厚度方向贯穿的固定孔口并且这些固定孔口中的至少一个被构造为与近桨叶端面中的相应盲孔对准并借助紧固件固定至该端面上。
12.进一步地，紧固件为螺钉或销钉。
13.进一步地，传感器支架在临近走线通孔的位置处固定至近桨叶端面。
14.进一步地，传感器接收部构造为容腔并与传感器的本体螺纹连接、卡扣连接或粘接。
15.进一步地，走线通道构造为贯穿传感器支架延伸至传感器固定部的穿孔或构造为位于传感器支架的表面中延伸至传感器接收部的凹槽。
16.进一步地，传感器支架构造为扁平状，传感器接收部形成为设置在传感器支架的中心位置的容腔孔，传感器支架固定部为分别设置在容腔孔的相反两侧的两个固定孔口。
17.进一步地，齿轮箱为中速或低速齿轮箱，和/或测试装置用于负载分布测试。
18.借助本实用新型的用于齿轮箱的测试装置，使得传感器能够在狭小空间中稳定地固定并实现对相关参数的测量。此外，能够实现传感器支架的小型化以及牢固固定并且实现对传感器的走线优化。
附图说明
19.本发明的其他显著特征和优点从以下参考以下附图出于说明目的而提供的非限制性描述中得出，其中：
20.图1示出了根据本实用新型的一个实施例的组装好的用于齿轮箱的测试装置的示意性立体图；以及
21.图2a、2b、2c各自示出了根据本实用新型的一个实施例的用于齿轮箱的测试装置的分解示意性立体图，其中图2a示出了根据本实用新型的一个实施例的传感器支架的立体图，图2b示出了根据本实用新型的一个实施例的传感器的立体图以及图2c示出了根据本实用新型的一个实施例的太阳轴的立体图。
具体实施方式
22.首先，对本实用新型中的位置和方向进行如下定义：轴向方向对应于齿轮箱中的太阳轴延伸所在的方向，径向方向与轴向方向垂直且对应于太阳轴的圆形横截面的直径方向并且周向方向对应于太阳轴的圆形横截面的周边方向。
23.图1示意性示出了根据本实用新型的一个实施例的组装好的用于齿轮箱的测试装置1并且图2a-图2c分别示出了根据本实用新型的一个实施例的传感器支架10、传感器20以及太阳轴30的立体图。该用于齿轮箱的测试装置1包括传感器20以及用于固定传感器20的传感器支架10。本领域的技术人员应该理解，该传感器20可以是在齿轮箱的期望位置处能够实现对期望参数测量的任何感测装置，包括但不限于负载分布传感器、转速传感器、疲劳度传感器等。本领域的技术人员还应该理解，本实用新型所述的传感器支架10实际上还可理解为将相应传感器20固定至进行参数测量的期望位置处的任何适当构造。
24.本实用新型中的传感器支架10包括传感器接收部102，其被构造为接收并固定传感器20(如图1中所示)。通常，传感器实际上不能直接连接至测量所需参数的期望位置处，这是由于一方面传感器通常不包括固定至期望位置处的固定装置，另一方面，为了尽可能的不对测量对象的结构产生显著的影响，通常在期望位置处也不会在测量对象上设置额外固定接口以接收传感器。因此，在齿轮箱领域中，通常需要借助能够固定至测量对象的期望位置处的传感器支架10来接收并固定传感器20。
25.本实用新型所示的一个实施例的传感器支架还包括走线通道104，其设置在传感器支架10中使得传感器20的电线(未示出)能够在传感器支架10固定至太阳轴30的端面302时穿过该走线通道以电连接至外部。需要理解的是，对于传感器20而言，一方面其需要长时间的连续工作，因此其通常需要额外的电源对其进行供电，也因此需要连接至电源的电线。此外，传感器测量所得数据也能够通过电线进行传输。因此，如上所述，传感器20的电线实际上为供电电线或者数据传输电线中的至少一者。
26.本实用新型中的传感器支架102还包括传感器支架固定部106，其被构造为将传感器支架10固定至太阳轴30的端面上，在测试装置1安装至齿轮箱的安装状态下，传感器支架10设置于齿轮箱中太阳轴30的端面302上，并且传感器与20传感器支架10容纳于太阳轴的端面302与齿轮箱中面对该端面302设置的另一部件之间的空隙中。如本领域技术人员将理解的，对于组装好的齿轮箱而言，特别是中速和低速齿轮箱(虽然高速齿轮箱也会适用)，太阳轴30的端面302通常需要面对设置另一部件，例如法兰盘，但是由于齿轮箱的紧凑设置，太阳轴的端面302与所面对设置的另一部件之间的空隙狭小且有限。在本实用新型所示的一个实施例中，传感器支架10被构造为大体扁平状构造，使得该传感器支架10能够适配设置于该另一部件与太阳轴30的端面302之间的空隙中。
27.进一步地，作为示例，在需要在太阳轴302的接近风力发电机的端部处测量太阳轴的相关性能参数以观测该端部的各项性能的这种情况下，传感器支架10具体地设置于太阳轴30的近桨叶端面(由于风力发电机通常具有发电桨叶，因此，齿轮箱的太阳轴中更接近风力发电机的一端称为近桨叶端，而太阳轴30在该端的端面302也相应的称为近桨叶端面)上。进一步地，太阳轴30能够构造为中空轴体且近桨叶端面设置有通往中空轴体的内部的走线通孔304使得所述电线能够在穿过走线通道104后进一步经由该走线通孔304延伸至中空轴体内部。
28.如前所述，传感器20通常具有电线(例如与额外电源连接的电线)，在这种情况下，需要利用太阳轴30的本身中空设计在其中进行走线，以进一步地节约对空间的可能占用。进一步地，为了使得走线的长度进一步减小并且避免与位于太阳轴30的该端面302处的其他部件的干涉，在近桨叶端面中设置有通往中空轴体的内部的走线通孔304使得电线能够在穿过走线通道104后进一步经由该通孔延伸至中空轴体内部，从而使得电线能够电学地连接至电源或者其他电子器件(例如参数接收器等)。此外，该传感器支架10的尺寸构造为能够完全内接于太阳轴30的近桨叶端面中。换言之，传感器支架10的垂直于轴向方向的横截面的任何位置均容纳于太阳轴30的近桨叶端面中。可替代地，该传感器支架10的尺寸能够构造为不超出近桨叶端面的径向外围。
29.进一步地，太阳轴30的近桨叶端面沿周向方向设置多个盲孔306。如前所述，为了使得走线的长度减小并且避免与位于太阳轴30的近桨叶端面处的其他部件的干涉，在近桨
叶端面中设置有通往中空轴体的内部的走线通孔304，该走线通孔304构造为使得该走线通孔304的设计不会显著改变太阳轴30的原本结构并且使得所测量的数据更为可靠，例如走线通孔的尺寸应该尽可能的小。
30.进一步地，传感器支架固定部106为沿轴向方向(也即传感器支架的厚度方向)贯穿的固定孔口并且这些固定孔口中的至少一个被构造为在传感器支架10安装于近桨叶端面上时与近桨叶端面中的对应盲孔306对准并借助紧固件108固定至该近桨叶端面上。虽然在此示例性地将传感器支架固定部106表示为固定孔口并借助紧固件108(例如螺钉、销钉、卡扣等)将该传感器支架10固定至太阳轴30的近桨叶端面上，但是本领域的技术人员应该理解，该传感器支架固定部106能够设计为能够与太阳轴30的近桨叶端面中的多个盲孔306中的一个或者多个协作以实现传感器支架10固定至近桨叶端面上的任何可能构造，例如，传感器支架固定部106能够设计为与传感器支架10一体形成的能够插入一个或多个盲孔306中的固定销等。实际上，通过利用原本存在于太阳轴30的近桨叶端面上的这些盲孔306实现传感器支架10的固定能够在不显著影响太阳轴30的本身的结构的情况下，实现稳定且牢固的固定。此外，虽然在此示例性地将传感器支架10中的至少一个固定孔口与近桨叶端面中的对应盲孔306对准，但是这些数量并非限制性的，该数量例如为两个或者更多个。本领域的技术人员能够根据技术需要以及传感器支架的尺寸选择适宜对准的盲孔或者固定孔口数量。
31.进一步地，虽然在本实用新型中，将传感器支架固定部106描述为能够与近桨叶端面上的盲孔306配合从而固定传感器支架10的构造，但是本领域的技术人员能够想到，传感器支架固定部106不限于上述构造。例如，传感器支架固定部106能够构造为将传感器支架10与近桨叶端面粘接在一起的粘接部等。
32.进一步地，传感器支架10在临近走线通孔304的位置处固定至近桨叶端面以缩短电线的走线长度。实际上，本领域的技术人员可以设想，即使，传感器支架10未在临近走线通孔304的位置处固定至近桨叶端面，这些设计方案也完全不脱离本实用新型的范围。
33.进一步地，传感器接收部102构造为容腔传感器20并与传感器20的本体螺纹连接、卡扣连接或粘接。示例性地，传感器支架10中的传感器接收部102为包括内螺纹的容腔并且传感器本体202具有对应的外螺纹，但是本实用新型并不受限于此。虽然将传感器接收部102构造为容腔能够显著降低组装后的测试装置的轴向尺寸，但是实际上，传感器接收部102能够构造为接收传感器20并与之配合以实现牢固固定的任何可能构造。可以预见，该传感器接收部102能够构造为容腔，而在该容腔的面对传感器的开口周围设置数个螺孔108使得传感器20的本体202能够容纳于容腔中以解决体积问题，而传感器20能够借助其本体上能够与螺孔配合的构造204实现与传感器支架10的牢固固定。此外，还可以预见，该传感器接收部102能够构造为容腔，而传感器接收部102与安装于容腔中的传感器20粘性接合。在此基础上，本领域的技术人员能够设想传感器支架10、传感器接收部102与传感器20的任何其他构造，而只要这种构造能够节约空间并且牢固固定即可。进一步地，本领域的技术人员还可以设想传感器支架10与传感器20的一体模制，使得无需单独额外的传感器接收部。
34.根据本实用新型的如图1以及2a-2c所示的实施例，传感器支架10构造为扁平状，传感器接收部102形成为设置在中心位置的容腔孔且传感器支架固定部106为分别设置在容腔孔的相反两侧的两个孔口。该容腔孔与两个孔口均贯穿传感器支架102的轴向厚度，并
且两个孔口与近桨叶端面中的两个盲孔306分别对准以利用如前所述的紧固件108紧固至该近桨叶端面，同时传感器20容纳于该容腔孔中并通过任何适当的连接方式(例如螺钉连接、螺纹连接、胶合连接(粘接)、卡合连接(卡扣连接)等)固定于该容腔孔中。
35.进一步地，电线在中空轴体的内部延伸并通过固定部件贴固至该中空轴体的内部。可以预见，这种构造能够实现对电线的大体稳定保持，避免电线的扰动对传感器或其他部件的影响。
36.进一步地，固定部件为胶水。虽然在此将固定部件说明为胶水，但是本领域的技术人员应该理解，该固定部件为能够将电线贴固至中空轴体的内部的任何部件，而不脱离本实用新型的范围。
37.进一步地，走线通道104构造为贯穿传感器支架延伸至传感器接收部的穿孔或构造为位于传感器支架的表面中延伸至传感器接收部的凹槽。该走线通道104还可以构造为在对应于传感器接收部102的位置处在传感器支架10的一侧横跨传感器支架设置的凹槽。如前所述，由于电线需要电连接至传感器20，因此电线的走线通道需要延伸至传感器接收部102(以便于连接至传感器)。虽然在此详细描述了该走线通道104的构造或者位置，但是对于本领域的技术人员而言，这些仅是示例性的。走线通道能够设计为便于用于传感器20的电线穿过传感器支架10延伸至走线通孔的任何构造。但是本领域的技术人员也应该理解，在传感器支架10上的任何开槽或者开孔(无论形状、位置、尺寸等如何)均不应该被认为是脱离本实用新型的范围。
38.进一步地，齿轮箱尤其是中速或者低速齿轮箱。还应该理解，该测试装置优选地用于ldm测试(负载分布测试)。
39.关于本实用新型描述的上述实施例仅是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员应该理解，其能够根据本实用新型的公开内容对上述实施例进行各种修改而不脱离本实用新型的范围，这些修改或者等同物也落入本实用新型的保护范围。