の風力発電の主支持構造の利点と欠点
この支持構造の主な欠点は以下のとおりです。
予圧がないため、単一のローラーが回転せず滑りが発生し、非常に大きなピーク荷重が発生してベアリングの寿命に影響します。3MWを超えるユニットで使用される円筒ころ軸受では、ローラーの質量と慣性力が大きく、予圧がないためにローラーが滑って損傷する可能性があり、微小孔食が発生する可能性が高くなります。
2) メインフレームのサイズが大きく、ベアリング室の加工精度が比較的高いか、または構成部品が多く、メインフレームのコストが高い。
3) 組み立てがより複雑になる。
4) ベアリング座の同心度などの幾何公差の要求は比較的高い。
このベアリング構造の主な利点は以下のとおりです。
1) 軸方向のクリアランスがなく、軸方向の位置決め精度が向上します。
2) ベアリング間の距離を広げることで耐荷重能力を高めることができ、ベアリングの適用範囲が広くなります。
3) ベアリングの直径は単体ベアリングよりも小さいため、製造が容易でコストも低い。
4) 主軸系の長さが長いため、ブレード先端からの安全距離（ブレード先端とタワー壁との距離）を大きく確保しやすい。
5) 2つのベアリングは一般的に予圧状態にあるため、シャフトシステムの全体的な剛性は比較的大きく、大きな動荷重の作用下でのシャフトシステムの構造変形は比較的小さく、大きな動荷重に耐えることができます。
この支持構造の主な欠点は以下のとおりです。
1) メインフレームのサイズが大きいか、構成部品が多く、メインフレームのコストが高い。
2) 組み立て時には、2つのベアリングに一定量の予圧をかける必要があるため、組み立てがより複雑になります。
3) 2つのベアリングシートの同心度は比較的高く、加工コストも高い。
4) トランスミッションチェーンの全長が長く、キャビンのサイズがコンパクトではない。
大径単列円錐ころ軸受
このベアリング構造の主な利点は以下のとおりです。
1) ベアリングは一般的に予圧状態にあり、軸方向のクリアランスがなく、軸方向の位置決めが良好で、予圧力を比較的容易に加えることができます。
2) ベアリング間の距離を広げることで耐荷重能力を高めることができ、ベアリングの適用範囲が広くなります。
3) ベアリングの直径は単体ベアリングよりも小さいため、製造が容易で、コストも単体ベアリングよりも低い。
4) 安全マージンが大きく、大型ブレードの開発に便利。
5) このような構成では一般的にローラ接触角が小さいため、可動軸と固定軸の温度差、温度変化、組み立て誤差が軸システムの予圧に与える影響は比較的小さく、ベアリング寿命は環境や組み立て誤差の影響を受けにくい。
6) シャフトの直径が比較的大きく、2つのベアリング間の間隔が比較的小さいため、シャフトシステムの全体的な剛性が比較的大きく、構造的な変形が小さい。
この支持構造の主な欠点は以下のとおりです。
1) メインフレームのサイズが大きい、または構成部品が多い、ベアリング室の加工精度が高い、メインフレームのコストが高い。
2) ベアリングは温度変化に敏感ですが、スピンドルベアリングの場合は、低速で温度変化が小さいため、影響も比較的小さいです。
3) シャフトアセンブリはより複雑で、組み立て時間が長くなります。
シングルベアリング
このベアリング構造の主な利点は以下のとおりです。
1) 軸方向のクリアランスがなく、軸方向の位置決め精度が向上します。
2) スピンドルの長さが短く、伝動チェーンがコンパクトで、ナセルの長さを比較的短く設計できる。
3) ベアリングローラーと軌道面の直径が大きく、シャフトの長さが短いため、シャフトシステムの全体的な剛性が大きく、荷重によって生じる構造的な変形が小さい。
4) ベアリングは両面から潤滑できるため、潤滑が容易です。
この支持構造の主な欠点は以下のとおりです。
1) 出力レベルが上がると、ベアリングの直径はどんどん大きくなります。例えば、6MWの容量レベルのユニットの単一ベアリングの外径は3.6mに達し、加工・製造できるベアリングメーカーは少ないため、価格は比較的高くなります。
2) ベアリングの直径が大きいため、ベアリングシールの設計がより困難になり、従来の設計ではより優れたシール効果が得られず、ベアリングシールのコストが高くなります。
3) ベアリングのローラーは比較的大きく、滑りが発生する可能性があり、ローラーの滑りはベアリングの寿命に影響を与えます。
4) ローラーは円筒に似ており、予圧が小さい場合、ねじれが生じ、すべての荷重が1つのローターに作用することになる。
ユニットに損傷を与える。
統合設計
このベアリング構造の主な利点は以下のとおりです。
1) シャフトは一般的に予圧状態にあるため、軸方向のクリアランスがなく、軸方向の位置決め精度が向上します。
2) スピンドルシステムはギアボックスと一体化されています。コンパクトな構造、短いキャビン長。
3) スピンドルとギアボックスが適合し、適切な位置に配置されているため、伝動チェーン全体の整列が良好である。
4) トルク以外の力はベアリング室を介して直接メインフレームに伝達され、ギアボックスを通過しないため、ギアボックスは純粋なトルクの作用のみを負担します。
5) ギアボックスとスピンドルシステムが一体化されているため、メインベアリングにオイル潤滑を行うことができ、スピンドル潤滑の汚染を減らし、ベアリングの潤滑性を向上させ、ベアリングの寿命に有益です。
この支持構造の主な欠点は以下のとおりです。
1) 負荷伝達を考慮することに加えて、メインフレームとギアボックスの接続方式は、ギアボックスの振動の影響を低減する必要がある。
2) メインベアリングとギアボックスが一体化しているため、メインベアリングのメンテナンス性が低い。
3) ベアリングは温度変化に敏感ですが、スピンドルベアリングの場合は、回転速度が比較的低いため、温度変化が比較的小さく、影響も比較的小さくなります。
投稿日時：2025年2月10日
