ПОДШИПНИКОВАЯ ОПОРА РОТОРА ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к области машиностроения: к конструкциям с негарантированной соосностью посадочных поверхностей для подшипников, и, в частности, к конструкциям подшипниковых опор ротора ветроэнергетической установки (ВЭУ) с вертикально вращающимся ротором.
Кольца подшипников качения, как правило, устанавливаются в конструкциях по неподвижным посадкам. Подвижные посадки используются в исключительных случаях, когда конструкция не сильно нагружена, а, главное, когда ось вращения располагается в горизонтальном положении.
При вертикальном расположении оси в конструкции свободно сидящее кольцо подшипника под собственным весом проваливается и как бы «клинит» подшипник, что приводит к увеличению трения, и, как следствие, к снижению его КПД и быстрому износу и разрушению.
В крупногабаритных конструкциях, содержащих вертикально расположенные ваши на двух или более разнесенных на расстояние подшипниковых опорах КПД подшипников снижается от того, что, как правило, невозможно обработать посадочные места под наружные кольца подшипников в корпусе конструкции без его переустановки, т.е. появляется несоосность.
Эта проблема особенно остро стоит в конструкциях ветроэнергетических установок с вертикально расположенной осью вращения ротора, т.к. легкость страгивания и вращения ротора является его основной характеристикой.
Из уровня техники известны запатентованные конструкции, решающие проблему установки подшипников с негарантированной соосностью посадочных поверхностей под подшипники.
Известна подшипниковая опора для вертикального вала [1], содержащая корпус, подшипниковую втулку и охватывающие ее средней частью демпфирующие пластинчатые элементы, при этом наружная поверхность подшипниковой втулки выполнена сферической формы, а демпфирующие пластинчатые элементы выполнены в виде шаровых сегментов с ушками, при этом концы ушек упомянутых сегментов соединены с концами ушек соседних сегментов с образованием цельного демпфирующего средства для подшипниковой втулки.
Известна также подшипниковая опора [2] с негарантированной соосностью посадочных мест для подшипников. Сущность изобретения: в корпусе подшипниковой опоры размещена подшипниковая втулка, наружная поверхность которой имеет сферическую форму. Шайбы, охватывающие втулку средней частью, представляют собой шаровые сегменты с ушками, имеющими отогнутые концы. Ушки каждой шайбы жестко зафиксированы на корпусе подшипниковой опоры от радиальных и осевых смещений посредством дополнительной шайбы с винтами.
Недостатком указанных выше конструкций является низкая несущая способность.
Известна подшипниковая опора [3] с деформируемыми элементами, содержащая вал и подшипник, установленный в корпусе, при этом в опору введена прокладка из пластичного материала, расположенная в кольцевой канавке, образованной проточкой в корпусе, наружным кольцом подшипника и нажимным фланцем, имеющим возможность воздействовать на прокладку с усилием, превышающим предел текучести материала прокладки.
Недостатком указанной подшипниковой опоры является сложность конструкции и технологии ее изготовления.
Несмотря на недостатки, указанное техническое решение [3] может быть принято в качестве прототипа, как наиболее близкий аналог.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание конструкции, обеспечивающей получение технического результата,
Этот технический результат достигается тем, что подшипниковая опора ротора ветроэнергетической установки с негарантированной соосностью посадочных мест для подшипников содержит ступицу, упорный подшипник, верхний и нижний радиальные подшипники, внутренние кольца которых установлены на оси ротора по неподвижной посадке, а внешние кольца этих подшипников установлены в посадочные места ступицы по ходовой посадке на безусадочном клее, например, ВК-9 для заполнения зазора между наружным кольцом и посадочной поверхностью. В этом случае наружное кольцо встает без напряжений по принципу самоустановки. Клеевой слой в тонком замкнутом объеме работает надежно, и существующая проблема негарантированной несоосности легко устраняется. Момент страгивания ротора уменьшается в разы, возрастает КПД подшипников, уменьшается износ подшипников и соответственно увеличивается срок их службы.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется графическими материалами, где
- на Фиг.1 изображена ветроэнергетическая установка;
- на Фиг.2 показан выносной элемент I на Фиг.1 (конструкция подшипниковой опоры в разрезе).
Ротор 1 (Фиг.1, 2) ветроэнергетической установки закрепляется на мачте 2 на ступице 3, которая устанавливается на оси вращения 4 ротора с помощью подшипников: упорного 5 и двух радиальных подшипников 6 и 7 верхнего и нижнего соответственно. Внутренние кольца 8 подшипников 6 и 7 устанавливаются по неподвижной посадке, а внешние кольца 9 подшипников 6 и 7 устанавливаются в посадочные места 10 по ходовой посадке на безусадочном эпоксидном клее 11, например, ВК-9, предназначенном для клеевых, клеесварных и клеерезьбовых соединений из стали, алюминиевых, магниевых и титановых сплавов, неметаллических материалов. Клей заполняет зазор между наружным кольцом и посадочной поверхностью. Наружные кольца встают в посадочные места без напряжений по принципу самоустановки. После холодного отверждения клеевой слой в тонком замкнутом объеме работает долго и надежно в диапазоне температур от минус 60С до плюс 125С. Таким образом, обеспечивается соосность подшипников и, как следствие, уменьшается момент страгивания ротора, возрастает КПД подшипников, уменьшается их износ и соответственно увеличивается срок службы.
Источники информации:
1. Патент RU 2060409. Подшипниковая опора, кл. МПК F16C 27/02 (2006.01). Приоритет от 30.11.1992 г.
2. Патент RU 2007635. Подшипниковая опора, кл. МПК F16C 35/02 (2006.01). Приоритет от 23.06.1992 г.
3. Патент RU 2130135. Подшипниковая опора с деформируемыми элементами, кл. МПК F16C 27/004 (2006.01). Приоритет от 14.07.1997 г.