The Use of Plate Springs for Preloading of a System of Tapered Roller Bearings of a Wind Turbine Gearbox

• Autorzy: Bastian B. , Wasilczuk M.

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie sprężyn talerzowych do uzyskania napięcia wstępnego zespołu łożysk stożkowych wału przekładni turbiny wiatrowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The use of preloaded tapered roller bearings in wind turbine drive systems allows a transfer of load in the case of high variations of axial forces. The examined bearing system, a modification of a current design, consists of a pair of different sized bearings. Previous study showed the high sensitivity of tapered roller bearings on the existing radial interference. Dimensional tolerances used in the original design do not allow obtaining precise values of preload required for slippage-free operation of bearings with varying wind turbine load conditions. With the aim of achieving expected preload values, the use of plate springs (Belleville springs) is proposed. The springs will allow creating an axial force, independently of real dimensions in a modernised unit. Furthermore, it is very important in the case of gearbox retrofits to be executed up in the wind turbine nacelle without dismantling the gearbox.

PL

Układ napędowy turbiny wiatrowej przy wykorzystaniu łożysk stożkowych napiętych wstępnie pozwala na przeniesienie napędu z wysokim stosunkiem siły obwodowej do siły promieniowej. Badany układ łożysk składa się z pary dwóch łożysk o różnych wymiarach. Układ taki powoduje trudności obliczeniowe polegające na braku metod obliczeniowych takich układów oraz brak możliwości zapewnienia prawidłowych wartości napięcia wstępnego przy zastosowaniu komercyjnie dostępnych łożysk. W celu osiągnięcia prawidłowych wartości napięcia wstępnego proponowane jest zastosowanie sprężyn talerzowych, które pozwalałoby na generowanie określonej siły osiowej, uniezależniając układ od istniejących warunków wymiarowych. Jest to istotne, ponieważ umożliwia modernizację przekładni w gondoli turbiny wiatrowej bez konieczności kosztownego demontażu przekładni.

Słowa kluczowe

EN

wind turbine gearbox; taper roller bearings; preload; bearing durability; spring plates

PL

przekładnia turbiny wiatrowej; łożyska stożkowe; napięcie wstępne; trwałość łożysk; sprężyny talerzowe

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 5
• Strony: 13--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Bastian B.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

autor

Wasilczuk M.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• 1. The state of Wind Energy in Poland in 2016, The Polish Wind Energy Association, 2017.
• 2. Sheng S.: Report on Wind Turbine Subsystem Reliability – A survey of Various Databases, NERL, 2013.
• 3. Wasilczuk M., Gawarkiewicz R., Libera M., Wasilczuk F., Kinal G.: Bearing systems of wind turbines – maintenance problems (in Polish). Tribologia 4/2015: 187–198 10/2015.
• 4. Marks C. S., Matthew B. T.: Bearing selection techniques as applied to mainshaft direct and hybrid drives for wind turbines, Timken Technical Paper, 2009.
• 5. Bastian B., Gawarkiewicz R., Wasilczuk M.: Analysis of the possibilities of high speed shaft bearing system durability increase. Tribologia 3/2016, p. 037–047.
• 6. Bastian B., Gawarkiewicz R., Wasilczuk M.: The influence of housing arrangement and interference on preload and theoretical lifetime of a system of taper roller bearings of a high speed shaft of a wind turbine gearbox. Tribologia 4/2017: 21–26.
• 7. http://www.timken.com/ja-jp/products/maintdiag/Documents/5892-Timken-Bearing-Damage-Analysis-with- Lubrication-Reference-Guide.pdf, Timken bearing damage analysis with lubrication reference guide, 2015.
• 8. Olszewski A., Wiszniewski M.: Ułożyskowanie głównego wału turbiny wodnej. Patent PL 224 665.
• 9. http://www.lesjoforsab.com/standard-springs/120-130_en_id983.pdf - Disc springs design parameters.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).