In numerous machines, axial load is carried by tilting pad thrust bearings known since the beginning of 20th century. These bearings are commonly bath lubricated, which is simple, does not require any additional pumps, and, due to this, such systems are highly reliable. In a contemporary technology, however, minimization of friction losses became an important goal of machinery improvement. Calculations based on elementary rules of fluid dynamics show that shearing losses in a specially designed hydrostatic bearing can be considerably smaller than the losses in a tilting pad hydrodynamic bearing. The aim of the research described in this paper was to check if the preliminary results can also be confirmed with the use of more advanced CFD calculations.
PL
W wielu maszynach przenoszenie obciążeń osiowych umożliwiają znane od ponad 100 lat hydrodynamiczne łożyska wzdłużne z wahliwymi segmentami. Smarowanie tych łożysk bardzo często jest smarowaniem zanurzeniowym, niewymagającym zastosowania dodatkowych pomp, co jest zaletą z punktu widzenia niezawodności. We współczesnej technice ograniczanie strat tarcia stało się istotnym kierunkiem doskonalenia konstrukcji maszyn. Obliczenia przeprowadzone w oparciu o podstawowe prawa mechaniki płynów wskazują, że w specjalnie zaprojektowanym łożysku hydrostatycznym można uzyskać znaczące ograniczenia strat tarcia w porównaniu do łożyska hydrodynamicznego. Obiecujące wyniki skłoniły autorów do przeprowadzenia dokładniejszych obliczeń strat tarcia w łożysku hydrostatycznym za pomocą CFD (Obliczeniowej Dynamiki Płynów). Wyniki tych obliczeń zostały w artykule porównane do znanych z literatury danych dotyczących strat w hydrodynamicznych łożyskach wzdłużnych z wahliwymi klockami.
W typowym układzie napędowym turbiny wiatrowej moc przenoszona jest z wirnika na generator poprzez układ napędowy złożony z wału wirnika, połączenia wał piasta, przekładni przyspieszającej i sprzęgła podatnego giętnie. W opisywanym w artykule układzie napędowym wykorzystano szereg typowych elementów stosowanych we współczesnych układach napędowych. Przedstawione w pracy przykłady mogą być ilustracją wykładów z Podstaw Konstrukcji Maszyn stanowiącą interesującą nowość w stosunku do klasycznych elementów omawianych w starszych podręcznikach z zakresu PKM.
In many cases in rotating machinery, axial load is carried by tilting pad thrust bearings which have been developed since the beginning of 20th century. For high reliability and simplicity, most commonly the bearings are bath lubricated. In the times of sustainable development, however, minimization of friction losses becomes an important criterion for machinery assessment, and a strategic goal of their development. Performed calculations, based on elementary rules of fluid dynamics, showed that shearing losses in specially designed hydrostatic bearings can be considerably smaller than the losses in tilting pad hydrodynamic bearings. The aim of the research described in this paper was to check if the preliminary results presented earlier and conclusions of benefits of the further increase of the size of the hydrostatic pocket can be confirmed with the use of CFD calculations.
PL
W wielu maszynach wirnikowych obciążenia osiowe są przenoszone za pomocą rozwijanych od ponad 100 lat hydrodynamicznych łożysk wzdłużnych z wahliwymi segmentami. Dla prostoty konstrukcji i dużej niezawodności smarowanie tych łożysk najczęściej jest smarowaniem zanurzeniowym. Jednak w czasach zwiększonej presji na oszczędności energetyczne ograniczanie strat tarcia stało się strategicznym celem rozwoju maszyn. Obliczenia wskazują, że w specjalnie zaprojektowanym łożysku hydrostatycznym można uzyskać znaczące ograniczenia strat tarcia w porównaniu z łożyskiem hydrodynamicznym. Obiecujące wyniki i wnioski z poprzedniej pracy skłoniły autorów do przeprowadzenia obliczeń strat tarcia w łożysku hydrostatycznym za pomocą CFD (Obliczeniowej Dynamiki Płynów) z założeniem dalszego zwiększania rozmiaru komory hydrostatycznej w łożysku, co powinno przyczynić się do dalszej minimalizacji strat tarcia.
A rotating disk can be considered a basic configuration for the investigations of the impact of various conditions on the flow through the clearance between the shrouded turbine blade and the casing. Numerical calculations using Fine/Turbo Numeca were conducted to examine the influence of the rotational velocity and the pressure difference across the disk on the flow conditions, especially the mass flow through the clearance. The results were validated using the experimental data. Moreover, the flow field was investigated to reveal the vortices induced in the flow. The calculations showed a significant drop of the mass flow with a rise of the rotation velocity. Additionally, the vortex created upstream of the disk at higher rotation velocities was observed. The phenomenon of separation at the edge of the disk was investigated.
W praktyce eksploatacyjnej turbin wiatrowych o tradycyjnej konstrukcji (przekładniowych) obserwowana jest duża awaryjność przekładni, a zwłaszcza łożysk tocznych szybkoobrotowych wałów przekładni. W Polsce na zlecenie właściciela dużej farmy wiatrowej, firmy Energa Wytwarzanie S.A., Politechnika Gdańska we współpracy z Politechniką Poznańską i Akademią Górniczo-Hutniczą podjęły badania mające na celu diagnozowanie przyczyn uszkodzeń oraz sformułowanie zaleceń obniżających koszty eksploatacji. W pracy przedstawione są pierwsze ustalenia wynikające z analizy istniejących danych z eksploatacji turbin wiatrowych o mocy 1,5 MW.
EN
In operation of wind turbines of conventional design (with gear), a high failure rate of gears, especially the cylindrical roller bearings of the high-speed shafts, are observed. In Poland, the owner of a large wind farm Energa Wytwarzanie S.A. initiated a research program aimed at diagnosing the roots of failures and propose recommendations to lower operating costs, In the paper, the first findings from the analysis of existing data from the operation of wind turbines of 1.5 MW carried out by Gdańsk University of Technology in cooperation with Poznań University of Technology and AGH University of Science and Technology are presented.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.