В конце сентября в Гамбурге прошла конференция WindEnergy 2016 (Ветровая энергия-2016). Ранее уже была опубликована статья о значение ветровой энергетики в наше время и представленных на указанной конференции разработках. Теперь мы ознакомим вас с представленными инновациями в области подшипников от группы компаний Schaeffler1.
Данной группой компаний были представлены ряд разработок для ветровой энергетики и в том числе три доклада по инновациям подшипников.
Эти доклады были посвящены следующим разработкам:
- Создание устойчивых к WEC-износу подшипников качения для ветровых турбин
- Упрочненные сферические роликовые подшипники
- Фланцевый подшипник от FAG для подшипникового узла
1. Создание устойчивых к WEC-износу подшипников качения для ветровых турбин
В данном докладе рассматривается проблема т.н. WEC-износа. WEC — “white etching cracks”. На русский можно перевести примерно как «белые вытравленные трещины». Суть данного типа износа в изменении микроструктуры материалы.
Полностью причины износа не определены. Наиболее правдоподобной гипотезой является попадание водорода в сталь, что приводит к изменению микроструктуры материала при внешних нагрузках.
Исходя из этой гипотезы, Schaeffler использовал специальное покрытие Durotect B для предотвращения попадания инородных тел (водорода) в материал.
В качестве обоснования эффективности использованных инноваций Schaeffler приводит следующие данные: повреждение подшипников от WEC составило менее 0,01% от 750000, которые были произведены, начиная с 2005 г. для замены подшипников, пострадавших от WEC-износа.
Для подшипников с высокой грузоподъемностью Schaeffler предлагает использовать специальный материал Mancrodur Durotect B и нитроцементацию2. Такие подшипники используются в серийном производстве уже более 2 лет.
Еще одним способом решения проблемы WEC-износа, предложенным Schaeffler, является использование высокохромистой стали. В частности, предлагается использовать специальную сталь Cronidur 30. По данным Shaeffler, не зафиксировано ни одного случая WEC-износа при использовании данного материала. Кроме этого использование этого материала позволяет увеличить грузоподъемность на 70% и значительно увеличить срок службы.
2. Упрочненные сферические роликовые подшипники
В данном докладе были рассмотрены инновации по упрочнению сферических роликовых подшипников для ротора главных опор подшипников.
Особенностью данных подшипников являются:
- особое значение несущих опор вала ротора
- очень большие осевые нагрузки
Для улучшению характеристик подшипника были сделаны оптимизации в микро- и макрогеометрии.
Благодаря оптимизации микрогеометрии были достигнуты снижение трения и уменьшения износа.
В макрогеометриии был уменьшен внутренний зазор подшипника и внедрено твердое центральное ребро для подшипника опора ветровой турбины ротора.
Благодаря этому было достигнуто снижение осевого скольжения привода и, как следствие, снижение износа и повышение надежности подшипника.
Также важную роль сыграла ассиметричная конструкция. Это дало возможность подшипникам переносить большие осевые нагрузки, а также лучшее распределение нагрузки и уменьшению осевого скольжения.
3. Фланцевый подшипник от FAG для подшипникового узла
Третий доклад был посвящен новому фланцевому двухрядному коническому роликовому подшипнику от подразделения FAG.
Особенностью данного подшипника является его крепление в подшипниковом узле с помощью фланца3.
Другой особенностью является использование специальной системы моделирования ASTRAIOS для его тестирования и оптимизации его характеристик.
Заключение
В заключение хочется отметить: будем надеяться, что такое активное участие мировых производителей в разработке инноваций для ветровой энергетики принесет свои плоды и «зеленая» энергетика в мире и в России будет занимать высокое место и значительную долю.
Примечания:
1. Schaeffler Group — ведущий производитель роликовых подшипников для авто, авиа-строения и промышленного использования из Германии. В Германии основные бренды Schaeffler Group — INA, FAG и LuK.
2. Нитроцементация сталей — процесс насыщения поверхности стали одновременно углеродом и азотом при 700—950 °C в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака.
3. Фланец (от нем. Flansch) — плоская деталь квадратной или круглой формы с равномерно расположенными отверстиями для болтов и шпилек, служащая для прочного (узлы длинных строительных конструкций, например, ферм, балок и др.) и герметичного соединения труб, трубопроводной арматуры, присоединением труб друг к другу, к машинам, аппаратам и ёмкостям, для соединения валов и других вращающихся деталей (фланцевое соединение).
Использованные материалы:
В статье использованы материалы с сайта www.schaeffler.com (на англ. яз.):
- WEC Resistant Rolling Bearings for Durable Wind Turbines
- Robust Spherical Roller Bearings Make Wind Energy More Efficient
- Compact and Easy to Install: FAG Flange-Mounted Bearing for Locating Bearing Concepts