www.engineering-suomi.com
NKE

Modulaarinen laakerijärjestelmä tuulivoimaloiden planeettavaihteistoihin

Suurimmassa osassa tuulivoimaloista käytetään vaihteistoja muuntamaan pääakselin suhteellisen alhainen pyörimisnopeus suuremmiksi nopeuksiksi, joita tarvitaan sähkövoimantuotantoon. Tuulivoimaloiden suunnittelijat kohtaavat kaksi päähaastetta suunnitellessaan näitä vaihteistoja. Ensiksi, tuulivoimalan vaihdelaatikon siirtämät voimat täytyy olla aina vain suurempia samalla kun vaihdelaatikon itsessään täytyy säilyä kompaktina. Toiseksi, näiden vaihdelaatikoiden suunnittelu, valmistus ja ylläpito on vaikeaa ja kallista.

Modulaarinen laakerijärjestelmä tuulivoimaloiden planeettavaihteistoihin
Kompaktit vaihteistot
Yleisesti käytetään yksi- tai kaksiportaisia planeettavaihteistoja. Tässä erityisessä sovelluksessa käytettävät laakerit ovat korkeasti kuormitettuja.

Nykyaikaisissa vaihteistoissa käytetään integroitua planeettalaakerijärjestelmää, jossa ulkorenkaattomat lieriörullalaakerit on sovitettu planeettapyöriin niin, että planeettapyörän poraus muodostaa ulkoisen vierintäradan. Tämä auttaa säästämään tilaa vaihdelaatikossa, mutta se vaatii erittäin tarkkaa toleranssimäärittelyä. Tämä on vielä haastavampaa, kun 3 tai 4 laakeria on rivissä.

Modulaarinen järjestelmä vaihteiston muotoilun yksinkertaistamiseksi
NKE on kehittänyt modulaarisen ratkaisun tuuliturbiinien vaihteistoihin. Se perustuu RN-sarjan yksirivisiin rullalaakereihin, joilla ei ole ulkokehää. Nämä laakerit on varustettu yksiosaisella tukevalla messinkipitimellä, jota sisäinen rengas ohjaa(MPB).

Nämä yksiriviset laakerit voidaan asettaa kahden, kolmen tai neljän laakerin sarjoihin (katso kuva), jotta ne vastaavat tietyn vaihdelaatikon yksilöllisiä kuorma- ja muotoiluparametrejä.

Vaihdelaatikon muotoilua voidaan näin yksinkertaistaa – sen sijaan, että käytettäisiin erilaisia laakereita eri planeettaportaissa sekä eri vaihdetyypeissä; valmistaja voi käyttää paremmin yhdentyyppisiä laakereita eri yhdistelmissä.

Uusi konsepti tarjoaa sen edun, että tässä sovelluksessa käytettävät laakerit ovat standardisoituja, erilaisia osia on vähän ja logistiikka on yksinkertaistettu. NKE toimittaa asennusvalmiita sopivia laakerisarjoja. Jokaisen yksittäisen laakerin korkeustoleranssi ja niiden tarkka sovitus varmistavat radiaalisen kuorman tasaisen jakauman. Jokaiseen laakerisarjaan kuuluu komponentteja, joita vaaditaan varmistamaan laakerit aksiaalisesti planeettavaihteissa – kuten pidätinrenkaat ja irralliset soviterenkaat. Tarvittaessa jokaisen laakerisarjan kokonaisleveys voidaan sovittaa käyttö-olosuhteisiin ja saatavilla olevaan tilaan, kun välirenkaat on sovitettu yksittäisten laakereiden väleihin.

Kun modulaarista konseptia käytetään johdonmukaisesti koko vaihdelaatikon kokoamisessa, sillä on useita etuja käyttäjälle: planeettalaakereiden muotoilu on yksinkertaisempi; laakerin muotoilu voidaan standardisoida ensimmäiseen ja toiseen vaihdeportaaseen ja eri vaihdelaatikon kokoihin; laakerivaihtoehtojen määrä pienenee; modulaarinen muotoilu yksinkertaistaa laakerisarjan ominaisuuksien sovittamista jokaisen vaihdeportaan vaatimuksiin.

Ylläpito vähenee. Yksiosainen tukeva messinkipidin tarjoaa mainion rullaelementin ohjauksen myös nopean kiihdyttämisen aikana ja vakiona olevat voiteluurat parantavat planeettavaihdelaakereiden voitelua. Siinä on myös tarkastusurat sisäisen vierintäradan tarkastusta varten vakiona. Varaosien hallinta on tietenkin yksinkertaistettu.

Järjestelmä on jo käytössä tunnetun saksalaisen valmistajan 1,5 MW, 2 MW:n ja 2,5 MW:n tuulivoimaloiden vaihdelaatikoissa. NKE on toimittanut nämä modulaariset laakerijärjestelmät, joiden reikien halkaisijat ovat 160 mm, 190 mm ja 200 mm. Halkaisijaltaan 220 mm:n reikä on projektivaiheessa. Riippuen asiakkaan vaatimuksista ja tarjolla olevasta tilasta, sarjojen 3, 22 ja 23 sylinterimäisiä rullalaakereita käytetään perustana, varsinkin kun olemassaolevia laakeriratkaisuja korvataan.

Itävallassa sijaitseva NKE:n insinööripalvelu määrittelee laakerijärjestelmän liikkumavaran yhteistyössä asiakkaiden kanssa, sillä sen määrittelee reiän halkaisija sekä planeettapyörän toleranssi.

Jokainen laakerisarja on pakattu yksiköksi ja se on merkitty, jotta estetään sopivien komponenttien vaihtumista sarjan sisällä. Kaikkien sarjojen funktionaaliset ominaisuudet tarkastetaan erittäin tarkasti ennen kuin ne lähtevät NKE:n tehtaalta Steyristä.

Tuulivoimaloiden vaihteistojen rullalaakereiden lisäksi itävaltalainen laakeriasiantuntija NKE kehittää ja tuottaa standardi- ja erityislaakereita kaikkiin teollisuussovelluksiin ja tarjoaa tuotekehitystâ, sovellusinsinööritaitoa sekä täyden valikoiman teknisiä, konsultointi-, dokumentointi- ja koulutuspalveluita. NKE:n tuotteita jaetaan 15 kansainvälisen agentin kautta ja yli 240 jälleenmyyjän kautta 60 maassa.

Tekijät:
Daniel Thalmann, NKE AUSTRIA GmbH:n sovellusinsinööritiimin johtaja, on vastuussa teknisen tuen asiakaspalvelun toteuttamisesta.

Suunnittelutiimin johtaja Faruk Duskunovic yhdessä NKE:n suunnittelutiimin kanssa on vastuussa erityisten tuotteiden piirustusten tekemisestä ja standardi- ja erityislaakereiden uusista muotoiluideoista.

Kuva 1: Nelirivinen planeettavaihdelaakerijärjestelmä NKE:ltä
Kuva 2: Kytkentäkaavio kaksiportaisesta planeettavaihteistosta, jossa on yksi hammaspyöräporras (lähde: Romax/NKE)

  Kysy lisätietoja…

LinkedIn
Pinterest

Liity IMP:n yli 15 000 seuraajaan