Îmbunătăţiri ale soluţiilor constructive de rulmenţi pentru turbinele existente
Pentru înlocuirea directă a rulmenților montați în parcurile de turbine eoliene existente, Timken a dezvoltat un rulment radial oscilant cu role butoi pe două rânduri rezistent la uzură (WR-Wear Resistant) care utilizează o tehnologie de acoperiri speciale, în combinație cu finisări îmbunătățite, ale suprafețelor de lucru.
DOUGLAS LUCAS Advanced Engineering Technologist, The Timken Company, North Canton, Ohio, U.S
GUILLAUME BADARD Group Leader Application Engineering Wind Energy, Timken Europe, Colmar, France
Rulmenţi rezistenţi la uzură
Rulmenții WR au căile de rulare protejate împotriva microexfolierilor, reducând în mod semnificativ tensiunile de forfecare și interacțiunea între microasperitățile suprafețelor de lucru.
Acoperirea de suprafață, special concepută, este compusă dintr-un strat de acoperire, durabil și unic, de carbură hidrogenată amorfă întărită cu carbură de tungsten (WC/aC:H). Aceste straturi de acoperire au duritatea de două-trei ori mai mare decât a oțelului, între unu și doi micrometri grosime și au un coeficient de frecare cu oțelul redus.
Cu o acoperire de suprafață concepută special stratul depus pe rolele rulmentului are ca scop să șlefuiască și să repare căile de rulare amprentate de particule dure contaminante în timpul funcționării rulmentului. Finisarea îmbunătățită a suprafețelor mărește și grosimea peliculei de lubrifiant, aceasta însemnând o separare mai eficientă a microasperităților suprafețelor de lucru aflate în contact. Combinate, aceste îmbunătățiri reduc tensiunile de forfecare ce cauzează uzura. Caracteristicile și beneficiile adiționale sunt rezumate în imaginea 3.
- IMAGINEA 3. Caracteristici și beneficii ale rulmentului radial oscilant cu role butoi pe două rânduri rezistent la uzură (WR) Timken
O soluţie constructivă cu rulment cu role conice
Lucrând la rezolvarea problemelor asociate cu rulmenții radiali oscilanți cu role butoi, inginerii Timken au găsit o nouă soluție pentru turbinele cu lăgăruire în trei puncte, reprezentată de rulmentul radial axial cu role conice pe două rânduri, montat cu pretensionare (TRB).
Rulmentul, care are în componență un inel interior dublu și două inele exterioare simple, poate fi folosit în lagărul fix al unui arbore principal rotitor și este un înlocuitor direct al rulmenților radiali oscilanți cu role butoi de arbore principal în amplasarea constructivă originală (folosind inclusiv carcasa din două părți existentă). Construcția rulmentului cu role conice permite preluarea sarcinii axiale și a celei radiale, în mod egal, pe ambele rânduri de role, și minimizează suprasarcina pe elementele cinematice ale multiplicatorului de turație datorită abilității rulmentului de a gestiona dezalinieri moderate (imaginea 4).
În cadrul studiilor efectuate pe teren, rulmentul Timken radial axial cu role conice pe două rânduri a înregistrat uzură redusă, deformație/sarcină indusă în multiplicatorul de turație cu angrenaje mai mică (fără sarcină adițională pe brațele de torsiune) și o rigiditate a sistemului crescută.
Montarea pretensionată a acestui rulment de înaltă capacitate ajută la ameliorarea patinării/ alunecării rolelor și asigură distribuirea sarcinilor pe ambele rânduri, în timp ce tolerează mai multă dezaliniere a sistemului decât un rulment cu role conice cu inel exterior dublu.
- IMAGINEA 4. Testele au arătat că folosirea unui rulment Timken radial axial cu role conice pe două rânduri, pretensionat la montaj, reduce sarcina axială din multiplicatorul de turație cu angrenaje cu 67%, în comparație cu rulmentul radial oscilant cu role butoi pe două rânduri.
- IMAGINEA 5. Rulment radial axial cu role conice pe două rânduri, pretensionat, comparativ cu rulmentul radial oscilant cu role butoi pe două rânduri, într-un arbore principal standard.
Rulmentul Timken radial axial cu role conice pe două rânduri este pus în comparație cu un rulment radial oscilant cu role butoi pe două rânduri
Concluzie
Pe măsură ce rulmenții își îndeplinesc funcția lor, esențială misiunii în interiorul turbinelor actuale, cu puteri instalate de ordinul MW, solicitările dinamice și tensiunile imprevizibile conduc la reparații premature costisitoare. În beneficiul industriei eoliene, fiabilitatea rulmenților arborelui principal trebuie îmbunătățită. Cererea pieței motivează dezvoltarea unor noi soluții tehnice pentru înlocuirea rulmenților radiali oscilanți cu role butoi standard, în turbinele cu lăgăruire în trei puncte, precum rulmenții radiali oscilanți cu role butoi rezistenți la uzură (WR) și rulmenții radiali axiali cu role conice pe două rânduri, pretensionați.
