Poulios, Konstantinos

Mange lande har som mål at forøge andelen af vedvarende energi i deres energiforsyning. For at imødekomme dette behov arbejder vindmøllebranchen på at reducere deres omkostningsniveau gennem udvikling af ny teknologi og på at øge størrelsen af vindmøllene. Et af de delsystemer i en vindmølle, som bliver påvirket af at møllerne bliver større, er krøjemekanismen. Denne mekanisme sikrer krøjning for en horisontalt akslet vindmølle.De nyeste krøjesystemer til vindmøller består af enten store rullelejer eller segmentopbyggede glidelejer. Begge forbinder vindmøllens nacelle med tårnet. Yderligere er der ofte i vindmøllerne monteret en skivebremse som er uafhængig af den øvrige mekanik. Som følge af at vindmøllene bliver stadig større bliver løsningen med rullelejer mere og mere uøkonomisk. Desuden bliver det uafhængige skivebremsesystem mere og mere komplekst i sin opbygning jo større møllen bliver, og som følge heraf dyrere at fremstille og vedligeholde. Et af formålene med dette projekt er at kombinere et segmentopbygget glideleje med en bremsefunktion, således at kompleksiteten af det samlede krøjesystem reduceres.Denne afhandling beskæftiger sig med de smøringsmekaniske problemstillinger for en sådan hybridkonstruktion mellem en vindmølles bremse- og krøjemekanisme. På grundlag af omfattende eksperimentelle undersøgelser giver afhandlingen kontruktionsingeniørerne viden om friktionskoefficienter og slidrater på kandiderende leje- og bremsematerialer. Afhandlingen kan således fungere som et referenceværk i forbindelse med korrekt dimensionering og hensigtsmæssigt materialevalg for krøjesystemet. Desuden er de eksperimentelle resultater sammenlignet med kendte teoretiske modeller for slid og friktion. Dette understøttes yderligere af topografiske målinger og mikrografer. Slutteligt er en numerisk model af kontakten mellem ru overflader udviklet og brugt til kvantitativt at studere friktionsfænomener.A common goal among many countries worldwide is to increase the share of renewable energy in the overall energy supply. As response to such an aspiration, wind energy is becoming more and more cost effective through improved technology and increased size of wind turbines. One of the subsystems that are affected by the tendency for building larger units, is the yaw system of horizontal axis wind turbines.State of the art wind turbine yaw systems consist of either a large roller element bearing or a corresponding segmented sliding bearing that connects the wind turbine nacelle and tower. An additional disc brake is typically included as an independent system. However, the increasing size of wind turbines makes roller element bearings an economically costly option. Moreover, the additional brake system increases complexity and consequently adds further production and maintenance costs. One of the innovations aiming at reducing complexity in the yaw system consists in combining a segmented sliding bearing and a brake into a single system.This thesis studies the tribological implications of such a hybrid sliding bearing and brake for the yaw system of wind turbines. Based to a large extent on experimental testing, it aims at providing designers with friction coefficient and wear rate values for different material candidates, to serve as a basis for appropriate material selection and proper dimensioning of the system. Moreover, the experimentally studied cases are put into a theoretical framework by identifying known friction and wear mechanisms, supported by topography measurements and micrographs. Finally, a numerical model for contact between rough surfaces was developed and used for studying friction phenomena in a more quantitative manner

Online Research Database In Technology

Tribology of a Combined Yaw Bearing and Brake for Wind Turbines

http://orbit.dtu.dk/ws/files/108666144/S159_Konstantinos_Poulios.pdf

Tribology of a Combined Yaw Bearing and Brake for Wind Turbines

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology