Ložiská v zelenej energii
V posledný májový deň dosiahol čínsky certifikačný systém veternej energie po troch rokoch príprav konečne výrazný pokrok. Schaeffler ako jedna z hlavných konštrukčných jednotiek poskytol množstvo nápadov a skúseností o základných komponentoch veterných turbín – valivých ložiskách hlavného hriadeľa.
Potom sa opýtajte všetkých, viete o hlavnom hriadeli veternej turbíny a jej nosných ložiskách? Dnes si ho v krátkosti predstavíme!
Keď veterná turbína vyrába elektrinu, veterný rotor premieňa veternú energiu na mechanickú energiu. Nízkorýchlostný rotujúci veterný rotor je zrýchlený prevodovkou na zvýšenie rýchlosti cez prevodový systém a výkon sa prenáša do generátora na výrobu energie. Prevodový systém spája lopatky veternej turbíny s generátorom. Komponenty všeobecného prevodového systému zahŕňajú náboje, hlavné hriadele, ložiská hlavného hriadeľa, pevné jednotky, prevodovky a spojky.
Hlavný hriadeľ veternej turbíny je známy aj ako nízkorýchlostný hriadeľ alebo hriadeľ obežného kolesa a hlavný hriadeľ prenáša krútiaci moment z obežného kolesa do iných častí hnacieho ústrojenstva. Hlavný hriadeľ veternej turbíny je zvyčajne kovaný z kalenej ocele, koniec hriadeľa je spracovaný do príruby, aby sa zabezpečilo spojenie so skrutkou, a je obrúsený.
Inštalačná poloha predného ložiska hlavného hriadeľa je umiestnená za nábojom rotora a zadné ložisko je umiestnené pred prevodovkou a používa sa v spojení s axiálnym ložiskom. Vreteno je inštalované pod uhlom približne 4° k horizontále.
Sila prenášaná ložiskom hlavného hriadeľa zahŕňa najmä hmotnosť čepele a náboja, vlastnú hmotnosť hlavného hriadeľa, podpornú silu ložiska hlavného hriadeľa, prítlačnú silu prítlačného ložiska a silu ložiska. vietor pôsobiaci na hlavný hriadeľ cez lopatku a náboj. Preto ložisko hlavného hriadeľa nesie hlavne radiálnu silu. Tiež vystavené axiálnym silám spôsobeným čiastočne silami vetra. Silový stav ložiska hlavného hriadeľa je pomerne komplikovaný, mení sa so zmenou sily vetra a generuje vibrácie, takže je ťažké presne vypočítať zaťaženie, takže je možné odhadnúť iba zaťaženie ložiska. Priemerné prúdové zaťaženie ložiska sa zvyčajne určuje podľa pomeru zaťaženia, otáčok a času pri viacerých pracovných podmienkach.
V dôsledku vplyvu silového stavu a deformácie hriadeľa musí mať ložisko hlavného hriadeľa generátora veternej energie dobrý samonastavovací výkon, takže bežne používané generátory veternej energie používajú ako hlavné ložisko hriadeľa guľkové ložiská. Súdkové ložiská umožňujú mierne vychýlenie a nesúososť vnútorného a vonkajšieho krúžku počas prevádzky. Aj keď všeobecný uhol sklonu nie je veľký (vo všeobecnosti asi 0,5°), je možné zaručiť, že akákoľvek inštalácia medzi hlavným hriadeľom veternej turbíny a sedlom ložiska nespôsobí sústredené namáhanie na okraji ložiska. Aplikácia súdkových ložísk na ložiská hlavného hriadeľa veterných turbín však nie je bezproblémová. V dôsledku existencie uhla sklonu medzi inštaláciou hlavného hriadeľa a zemou sú ložiská hlavného hriadeľa náchylné na zablokovanie, čo vedie k skorému zlyhaniu ložísk hlavného hriadeľa. Niektoré spoločnosti začali používať kuželíkové ložiská ako ložiská hlavného hriadeľa veterných turbín. Spoločnosť FAG napríklad vyvinula dvojradové kuželíkové ložiská s použitím nauhličenej ocele.
Ložiská hlavného hriadeľa veternej turbíny sú inštalované vo výške desiatok metrov nad ostrovom. Je mimoriadne nepohodlné zdvíhať a vymieňať a náklady sú vysoké. Vysoké požiadavky sú preto kladené aj na životnosť a spoľahlivosť ložísk.
