Discussione sulla tendenza della progettazione di turbine eoliche ad alta potenza
Allo stato attuale, la progettazione comune delle turbine eoliche può essere suddivisa in quattro categorie: motore tradizionale ad alta velocità, motore a bassa velocità a trasmissione diretta, motore semi-diretto a velocità media e tipo multi-generatore (vedere Figura 1). Indipendentemente dal tipo di progettazione della turbina eolica, maggiore affidabilità, minore consumo di materie prime e qualità della testa più leggera sono sempre stati al centro dell'ottimizzazione della progettazione di turbine eoliche. La generazione di potenza / qualità della testina (kW / kg), uno degli indicatori per la misurazione della progettazione avanzata delle unità, è un fattore trainante nella continua ottimizzazione dei progetti di turbine eoliche ad alta potenza, contribuendo a ottenere una generazione di energia più efficiente con turbine eoliche più leggere.
Al momento, ci sono molte opinioni sulla tendenza del design delle turbine eoliche ad alta potenza. Un punto di vista è che le turbine eoliche di piccola e media potenza possono adottare il design tradizionale con motori ad alta velocità, mentre le turbine eoliche di potenza medio-grande possono utilizzare azionamenti diretti. Il design è più grande e le turbine eoliche più grandi sono adatte per progetti di trasmissione semi-diretta. La gamma di potenza per questi progetti di turbine eoliche non è strettamente definita. Ma non importa quale sia il design, il cuscinetto è sempre una parte importante nella catena di trasmissione, e la sua ottimizzazione migliorerà la catena di trasmissione.
Poiché i cuscinetti del mandrino sono soggetti a forze variabili esternamente, a momenti flettenti e carichi d'urto, ciò pone elevate esigenze in termini di progettazione, selezione e installazione dei cuscinetti. Nei progetti esistenti, le piccole turbine eoliche a bassa potenza, come ad esempio meno di 1 MW o 1,5 MW, hanno più cuscinetti orientabili a rulli e più turbine eoliche medio-alte. Un cuscinetto a rulli conici viene utilizzato come cuscinetto del mandrino. Se il cuscinetto del mandrino utilizza cuscinetti orientabili a rulli, che si tratti di un cuscinetto a 3 punti di un singolo cuscinetto del rullo orientabile o di un cuscinetto a 4 punti di due cuscinetti a rulli sferici, a causa del principio di progettazione del cuscinetto a rulli sferico sottoposto a una grande forza assiale, può verificarsi un carico a singola colonna e dovuto alla presenza di gioco radiale e assiale (come mostrato in Figura 2), quando l'aerogeneratore viene frenato o altri carichi assiali si alternano Quando si cambia la direzione del lavoro condizione, l'albero principale e il portasatelliti collegati dietro di esso possono essere inclinati in direzione assiale, il che può causare un impatto sul supporto che supporta il cuscinetto, e poiché l'ingranaggio interno dell'anello e la scatola del cambio sono collegati integralmente, L'ingranaggio planetario e il porta-pianeta è inclinato assialmente insieme, causando l'usura dei denti dell'ingranaggio planetario.
La soluzione del mandrino comprende: cavalcatura a rulli conici a fila singola, singolo doppio anello esterno cuscinetto a rulli conici super grande, doppio cuscinetto a rulli conici con anello interno più combinazione di cuscinetti a rulli cilindrici (come mostrato nella Figura 3). Tutte e tre le soluzioni sono in grado di risolvere il problema della forza della singola fila mediante il pre-serraggio dei cuscinetti a rulli conici, eliminando l'influenza della turbolenza assiale e radiale dell'albero principale, ottimizzando l'area di appoggio dei cuscinetti a rulli conici precaricati e riducendo le sollecitazioni della pista. , infine, migliorare la rigidità del sistema. Tra questi, lo schema combinato a doppio cuscinetto a rulli conici e rulli cilindrici combina la superiore capacità di carico composito del cuscinetto a rulli conici e la capacità di carico radiale superiore del cuscinetto a rulli cilindrici; il doppio schema esterno con cuscinetti a rulli conici sovradimensionati supera il grande design del cono angolare per ottimizzare la capacità di carico del carico e l'intervallo di supporto efficace, migliorare la capacità di resistere ai momenti di ribaltamento e rendere più compatto il progetto strutturale dell'intera macchina; e lo schema di giunzione a rulli conici a fila singola riduce le dimensioni del cuscinetto di fabbrica, riducendo i costi. Tutte e tre le soluzioni sono state applicate ai mandrini delle turbine eoliche di alta potenza.
Soluzione del cambio
Il design ottimizzato del riduttore principale per turbine eoliche ad alta potenza richiede l'uso di più split planetari. Il gruppo di ingranaggi planetari con perno flessibile integrato di Timken (mostrato nella figura 4) è una delle migliori soluzioni per migliorare l'affidabilità della linea. Il design integrato dell'ingranaggio e dell'anello esterno del cuscinetto elimina la possibilità di far funzionare l'anello esterno, mentre fornisce più spazio interno, progettando rulli più grandi e più grandi per migliorare la capacità di carico. Con il pre-serraggio delle due file di rulli conici, non solo è possibile ottimizzare l'area del cuscinetto, è possibile ridurre la sollecitazione e la probabilità di slittamento del rullo e il carico può essere distribuito più uniformemente su due colonne. Il design flessibile del perno consente al gruppo ruota planetaria di produrre un offset flessibile, garantendo un elevato grado di meshing delle facce dei denti e un contatto uniforme.
