超大型扭矩限制器

R+W成功研发了一款卓越的扭矩限制器—专为风力涡轮机测试设备而设计。

联轴器是几乎所有机械设备中不可或缺的部分，它们具备多种设计和规格。扭矩限制器，作为其中的一种，主要负责确保引擎的平稳运行。它们能够防止设备因过载而受损，避免因此产生的昂贵维修费用和设备停机。考虑到安全的重要性，使用扭矩限制器时，需要非常高的精度和专业知识。

德国R+W是一家生产和研发精密和工业型联轴器的领先制造商。其内部研发部门经验丰富，具备处理来自工业、科研领域要求工况复杂和特殊参数要求的能力。R+W曾成功为诸如应用于国际空间站或应用于粒子加速器——大型强子对撞机（LHC）提供安全联轴器和插拔式金属波纹管联轴器等产品解决方案。

高性能要求激发创新思维

R+W为客户提供了一台超大型扭矩限制器STF 20,000系列，总重达21.5吨。这一项目的需求在各个方面都非常苛刻。该订单源自一家西班牙联轴器制造商的招标，他们为丹麦新建的风力涡轮机测试设备的两台六兆瓦电机生产传动部件。然而，对于其中所需的手动复位型扭矩限制器，则必须由另一个专业的合作伙伴生产提供。R+W是唯一敢于接受这一挑战的制造商，并于2016年7月开始了研发阶段。

“我们根据风电设备运行时产生的巨大负载、高达千牛米的扭矩范围以及客户所需求的结构，确定了扭矩限制器的规格。”R+W的技术经理Rainer Benz解释道。具体来说，这意味着扭矩限制器需要承受15,000到20,000千牛顿米的脱开扭矩。通常，在安全范围内脱开扭矩可达到2800牛米——这相当于常规值的7000倍。扭矩限制器需要达到的外径是四米，内径为70厘米，长度为470毫米。“尽管如此，STF 20,000依旧遵循我们所有经过安全测试的工业扭矩限制器的设计原则，只是规格不同而已。”Rainer Benz进一步解释道。

七个月的构思阶段

R+W的研发团队用七个月的时间来完成这项特殊任务。首先是通过创建3D产品模型。通过模拟原型，超大型扭矩限制器才能得以实现。工程师们使用有限元方法掌握了联轴器特殊的物理参数。因为规格特殊，所以需要特别谨慎的考虑是寻找扭矩限制器可能产生的问题。“我们仔细检查了风电测试设施中可能由于高应力导致的扭矩限制器变形或裂缝风险。扭矩限制器是否能够长期可靠运行也取决于此。”Rainer Benz补充道。因此，设计师加强了扭矩限制器上关键部位点的设置，以防止因磨损引起的故障。

三周的联轴器组装

这款扭矩限制器的设计特殊之处在于，所有部件均单独锻造而成。在这一环节，同样需要非常高的精确度——因为接下来需要进行精细的组装，且不允许出现任何偏差，哪怕是细微的钻头定位，也不能差一丝一毫。为了组装这个巨大的扭矩限制器，项目组特意在距离德国阿沙芬堡50公里处的默布里希租用了一个厂房，该厂房足够容纳此扭矩限制器的巨大直径和所需的起重高度。三位R+W工程师总共花了三周时间才完成了这个巨大的部件拼图。与其他部件可从多角度进行组装不同的是，此扭矩限制器的各个组件仅可从一侧组装：“我们化技术难题为优势，以类似披萨的饼底为模型。一个部件接一个部件地固定在底座框架上。” Rainer Benz总结道。团队还通过延时影片记录了这一激动人心的过程。

STF 20,000需要运往西班牙安达卢西亚进行最终组装——这同时对物流运输也是一种考验。这个重达21.5吨的扭矩限制器还需在运输过程中加上重3.5吨的运输架。一旦准备装运，装载机没有足够的宽度来承载这1,500公里的运输路程。由于法国高速公路严禁运输这种重型货物，因此最终总共花了三天时间才到达目的地。经过一系列功能测试后，该扭矩限制器被运往丹麦的风力涡轮机测试设备中进行安装，成功地确保其设备中的电机安全稳定地运行。

高性能扭矩限制器的试点项目

“当然，我们对这个项目的成功感到自豪。只有充分把控从设计到研发、生产再到组装的一系列流程，同时又能从多方面考虑过程中可能产生的问题以及挑战，才能满足客户如此极端的要求。” Rainer Benz总结道。R+W可根据客户的特殊需求，提供特殊定制的产品解决方案。