Подшипник рыскания

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Пеленг рыскания»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( август 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Схематическое изображение основных компонентов ветряной турбины . Система рыскания расположена между гондолой ветряной турбины и башней.

Рыскания подшипник является наиболее важным и дорогостоящим компонентом системы рыскания встречается на современных горизонтальной оси ветровых турбин . Подшипник рыскания должен выдерживать огромные статические и динамические нагрузки и моменты во время работы ветряной турбины и обеспечивать характеристики плавного вращения для ориентации гондолы при любых погодных условиях. Он также должен быть устойчивым к коррозии и износу и иметь очень долгий срок службы. Он должен длиться в течение всего срока службы ветряной турбины), будучи при этом рентабельным.

История [ править ]

Ветряные мельницы 18-го века начали использовать вращающиеся гондолы для улавливания ветра, идущего с разных направлений. Системы рыскания этих "примитивных" ветряных мельниц были удивительно похожи на те, что используются в современных ветряных турбинах. Гондолы вращались с помощью приводов к рысканию, приводимых в движение ветром, известных как fantails, или с помощью энергии животных, и были установлены на башнях ветряных мельниц с помощью осевого скользящего подшипника.

схематическое изображение аналогичной конфигурации, найденной на современной ветряной турбине.

Эти скользящие опоры состояли из нескольких скользящих блоков, закрепленных на конструкции башни ветряной мельницы. Эти блоки поддерживали скользящий контакт с кольцом скольжения на гондоле. Блоки скольжения представляли собой деревянные кубические детали с выпуклой поверхностью скольжения, покрытые животным жиром или даже облицованные медным (или латунным) листом в качестве средства уменьшения трения . Эти деревянные блоки закреплялись в деревянных пазах, вырезанных в деревянной несущей опоре, с помощью гвоздей или клиньев и тщательно выравнивались, чтобы создать плоскую поверхность, по которой скользящее кольцо гондолы могло скользить. Блоки скольжения, несмотря на смазкубудут носить довольно часто, и их придется менять. Эта операция была относительно простой из-за клинового соединения между каркасом и скользящими блоками. Блоки скольжения были дополнительно заблокированы с помощью подвижных фиксаторов ^[1], которые в другой форме остаются техническим решением в современных подшипниках скольжения.

Кольцо скольжения гондолы ветряной мельницы было сделано из нескольких деревянных частей и, несмотря на старые методы строительства, обычно было довольно ровным, что позволяло гондоле плавно вращаться вокруг оси башни. ^[1]

Гибридная система рыскания подшипника сочетает в себе решение , используемые старые ветряные мельницы. Эта система состоит из нескольких съемных радиальных подушек скольжения в сочетании с упорным роликоподшипником. ^[1]

Типы [ править ]

Основные категории подшипников рыскания:

• Роликовый подшипник рыскания: подшипник большого диаметра (обычно четырехточечный подшипник)
• Подшипник скольжения по рысканью: Сухой или смазанный подшипник скольжения с множеством осевых и радиальных скользящих подушек, находящихся в фрикционном контакте со стальным диском большого диаметра, обычно объединенным с зубчатым венцом как единый элемент.

Роликовый подшипник рыскания [ править ]

Роликовый подшипник рыскания является распространенным техническим решением для подшипников рыскания, которому следуют многие производители ветряных турбин, поскольку он обеспечивает низкое трение при повороте и плавное вращение гондолы. Низкое трение при повороте позволяет реализовать несколько меньшие приводы по рысканью (по сравнению с решением на скользящих подшипниках), но, с другой стороны, требуется система торможения по рысканью.

Некоторые производители используют множество меньших приводов рыскания (обычно шесть) для облегчения замены. Такая конфигурация с множеством приводов рыскания часто предлагает возможность активного торможения рысканием с использованием дифференциального крутящего момента от приводов рыскания. В этом случае половина приводов рыскания прикладывает небольшой крутящий момент для вращения по часовой стрелке, а другая половина прикладывает крутящий момент в противоположном направлении, а затем активирует внутренние магнитные тормоза электродвигателя. Таким образом устраняется люфт обода ведущей шестерни и гондола фиксируется на месте.

Планирующий азимут рыскания [ править ]

Подшипник скольжения представляет собой комбинированный осевой и радиальный подшипник, который служит поворотным соединением гондолы ветряной турбины и башни. В отличие от старой концепции ветряной мельницы, современные подшипники рыскания поддерживают гондолу также от до ^{[ необходимо пояснение ],} таким образом предотвращая вращение гондолы по оси Y из-за моментов , создаваемых верхней половиной рабочего диска ротора и Ось X из-за крутящего момента трансмиссии (т.е. ротора, вала, генератора и т. Д.).

В принципе, самый простой способ выполнить задачи опоры на рыскание с помощью элементов скольжения - это использовать две плоскости скольжения для осевых нагрузок (верхнюю и нижнюю) и радиальную поверхность скольжения для радиальных нагрузок. Следовательно, скользящая опора рыскания содержит три общие поверхности, покрытые множеством скользящих подушек. Эти скользящие колодки входят в скользящий контакт со стальным диском, который обычно оснащен зубьями шестерни, образующими скользящий диск / зубчатый венец. Зубья могут быть расположены на внутренней или внешней цилиндрическойлицевой стороной диска, в то время как расположение скользящих колодок, их точное количество и расположение сильно различаются в существующих конструкциях. Для сборки скользящих подшипников рыскания их сепараторы разделяются на несколько сегментов, которые собираются вместе во время установки или производства ветряной турбины .

В своей простейшей форме скользящий подшипник рыскания использует прокладки (обычно сделанные из полимеров ), распределенные вокруг трех контактных поверхностей, чтобы обеспечить надлежащую направляющую систему для радиального и осевого перемещения с относительно низким коэффициентом трения. Такие системы экономичны и очень надежны, но не позволяют индивидуально регулировать осевые и радиальные элементы скольжения. Эта функция существенно сводит к минимуму осевой и радиальный "люфт" подшипника скольжения из-за производственных допусков, а также из-за износа скользящих колодок во время работы.

Для решения этой проблемы системы рыскания включают предварительно натянутые подшипники скольжения. Эти подшипники имеют скользящие подушки, которые прижимаются посредством нажимных элементов к скользящему диску для стабилизации гондолы от нежелательного движения. Прижимными элементами могут быть простые стальные пружины , пневматические или гидравлические элементы предварительного натяжения и т. Д. Использование пневматических или гидравлических элементов предварительного натяжения позволяет активно управлять предварительным натяжением подшипников рыскания, что обеспечивает функцию торможения рысканья.

Износ и смазка [ править ]

Во всех подшипниках скольжения важно учитывать износ, а также смазку. Обычные скользящие подшипники рыскания включают элементы скольжения, изготовленные из полимерных пластиков, таких как полиоксиметиленовый пластик (POM) или полиамид (PA). Для уменьшения трения, износа и предотвращения эффектов прерывистого скольжения(часто присутствует в таких медленно движущихся системах с высоким коэффициентом трения) часто вводится смазка. Это решение обычно решает проблемы скольжения, но вводит в системы больше компонентов и увеличивает общую сложность (например, сложные процедуры обслуживания для удаления использованной смазки). Некоторые производители ветряных турбин теперь используют самосмазывающиеся скользящие элементы вместо центральной системы смазки. Эти скользящие элементы изготовлены из материалов с низким трением или композитов (ETG политетрафторэтилен (тефлон)) , которые позволяют надежную работу сухой (без смазки) скользя системы рыскания.

Обслуживание и ремонт [ править ]

Несмотря на то, что скользящие подшипники рыскания и их компоненты спроектированы и сконструированы таким образом, чтобы продлить срок службыветряной турбины должна быть предусмотрена возможность замены изношенных скользящих элементов подшипника рыскания или других компонентов системы рыскания. Чтобы обеспечить возможность замены изношенных компонентов, системы рыскания сконструированы по сегментам. Обычно одна или несколько плоскостей скольжения содержат несколько подэлементов, которые содержат ряд элементов скольжения (радиальных, осевых или их комбинации). Эти подэлементы можно отдельно снимать и ремонтировать, повторно устанавливать или заменять. Таким образом, подшипник рыскания может обслуживаться без необходимости разборки всего скользящего подшипника рыскания (например, в случае роликового подшипника рыскания, разборки всей ветряной турбины). Возможность замены, обеспечиваемая сегментированной конструкцией скользящего подшипника рыскания, является одним из наиболее важных преимуществ этой системы по сравнению с роликовым подшипником.

Остается только заменить элементы скольжения несущей поверхности скольжения, которая не сегментирована. Обычно это верхняя осевая поверхность подшипника скольжения, которая постоянно поддерживает вес всего узла гондола-ротор. Для замены элементов скольжения этой поверхности скольжения необходимо поднять узел гондола-ротор с помощью внешнего крана . Альтернативным решением этой проблемы является использование механических или гидравлических домкратов, способных частично или полностью поднять узел гондола-ротор, в то время как скользящий подшипник рыскания еще находится на своем месте. Таким образом, обеспечивая небольшой зазор между элементами скольжения и диском скольжения, можно менять элементы скольжения без демонтажа подшипника скольжения.

Регулировка подшипников [ править ]

Когда гондола ветряной турбины установлена ​​на башне и сборка подшипника рыскания завершена, необходимо отрегулировать давление на отдельные скользящие подушки подшипника. Это необходимо для того, чтобы избежать неравномерного износа подушек скольжения и чрезмерной нагрузки на некоторые участки подшипника рыскания. Для этого необходим механизм регулировки, который позволяет техникам регулировать контактное давление каждого отдельного элемента скольжения контролируемым и безопасным способом. Наиболее распространенным решением является использование нижних опорных пластин с большим отверстием для установки регулируемых систем скольжения. Эти регулируемые подшипники скольжения состоят из узла скольжения (например, скользящей подушки) и регулируемой пластины распределения давления.Между подушкой скольжения и прижимной пластиной расположены несколько пружинных (натяжных) элементов. Вертикальное положение прижимных пластин обычно регулируется регулировочным винтом. В этом регулировочный винт прижимается прижимной пластины в то же время удерживается опорной плиты противодавления, фиксированные на подшипник в сборе с сильными болтами. Таким образом, можно применять различные уровни контактного давления между различными скользящими накладками и, следовательно, гарантировать, что каждый компонент скольжения опоры рыскания работает так, как ожидалось.Таким образом, можно применять различные уровни контактного давления между различными скользящими накладками и, следовательно, гарантировать, что каждый компонент скольжения опоры рыскания работает так, как ожидалось.Таким образом, можно применять различные уровни контактного давления между различными скользящими накладками и, таким образом, гарантировать, что каждый элемент скольжения опоры рыскания работает так, как ожидалось.

См. Также [ править ]

• Ветровая энергия
• Конструкция ветряной турбины

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Ветряные электростанции, Р. Гаш и Дж. Твеле, Solarpraxis, ISBN 3-934595-23-5 
• Справочник по ветроэнергетике, T. Burton [и др.], John Wiley & Sons, Ltd, ISBN 0-471-48997-2 
• Моленбау, А. Сипман, Зютфен, 2002, ISBN 90-5730-119-9