Как привод поворота одноосевого трекера справляется с ветровыми нагрузками

Что такое привод поворота одноосевого трекера?Это компактный герметичный поворотный механизм, объединяющий в себе поворотный подшипник, зубчатую передачу (червячную или прямозубую), корпус и интерфейс для подключения двигателя. На горизонтальной одноосевой системе слежения он поворачивает торсионную трубу, заставляя панели следовать за солнцем с востока на запад.

Вопрос о ветре сводится к трем вопросам. Сможет ли зубчатая передача выдержать сопротивление трубы аэродинамическому моменту? Сможет ли подшипник выдержать момент наклона, создаваемый конструкцией? Сможет ли привод ограничить люфт, чтобы труба не раскачивалась под порывами ветра? Привод может пройти одну из этих проверок и не пройти другую, поэтому для каждой из них нужен свой собственный показатель.

Как ветер достигает привода: три отдельных пути передачи нагрузки.

Ветер создает не одну, а несколько силовую нагрузку на поворотный привод. Он проявляется в виде крутящего момента на зацеплении шестерен, момента наклона на подшипнике и небольших повторяющихся движений в любом свободном пространстве. Сочетание этих факторов является наиболее распространенной причиной того, что привод выглядит адекватным на бумаге.

Загрузить путь	Где оно действует	На чём делается акцент	Компромисс в отношении просмотра
Аэродинамический момент относительно оси вращения	Зацепление шестерен (червячное колесо или шестерня и кольцо)	Боковые поверхности зубьев, червячный вал, моторный тормоз или самоблокировка	Более высокое передаточное число улучшает фиксацию, но замедляет движение при складывании.
Опрокидывающий (наклоняющий) момент	Дорожки качения поворотных подшипников и крепежные болты	Элементы качения, контакт дорожек качения, болты фланца	Более крупный подшипник увеличивает моментную несущую способность, но также повышает вес и стоимость.
Динамические колебания в режиме свободной игры	Зона люфта в зубчатой ​​передаче	Удар зуба, усталость, точность отслеживания	Более малый люфт способствует повышению жесткости, но требует более качественной обработки и выравнивания.

Крутящий момент и опрокидывающий момент возникают от одного и того же порыва ветра, но движутся по разным траекториям. Крутящий момент зависит от положения центра давления относительно оси трубы. Опрокидывающий момент зависит от площади панели, высоты ряда и способа крепления конструкции.

Параметры, имеющие значение, и то, как они влияют на практику.

Значения, указанные в технической документации, полезны только в том случае, если вы знаете, за что отвечает каждый из компонентов. Именно их я проверяю в первую очередь при обзоре трансмиссии трекера.

• Удерживающий момент (статический).Это то, чему может противостоять привод без смещения. Вывод: используйте это значение для проверки на фиксацию, а не для определения крутящего момента при работе. Оно применяется, когда двигатель выключен, а привод заблокирован. Оно не распространяется на ударные нагрузки, если поставщик не указал иное.
• Выходной крутящий момент (в рабочем состоянии).Это то, что обеспечивает привод во время отслеживания. Он определяет, сможет ли привод отодвинуть массив назад для укладки при восходящем ветре. Высокий крутящий момент при движении не означает высокий удерживающий крутящий момент.
• Несущая способность подшипника по моменту опрокидывания.Это ограничивает величину опрокидывающей нагрузки, которую несет подшипник, а также осевые и радиальные нагрузки. Запрашивайте кривую статического предела, а не какое-либо одно число, поскольку допустимый момент уменьшается при изменении осевой нагрузки.
• Обратная реакция.Он определяет, насколько может перемещаться труба, прежде чем шестерни начнут испытывать нагрузку. Меньший люфт уменьшает раскачивание и удары. Он не может исправить конструкцию, которая является мягкой при кручении.
• Герметизация (степень защиты IP).Пыль и песок, переносимые ветром, могут попадать в ненадежные уплотнения. Наши приводы соответствуют степени защиты IP66 в этом диапазоне, а в приведенном ниже примере для пустынных районов США использовалась степень защиты IP65. Уплотнение защищает шестерни; оно не увеличивает ветроустойчивость.

Червячная передача против цилиндрической передачи для мест с сильным ветром

Элемент	Червячная передача	Зубчатая передача
Статическое удержание	Может самоблокироваться за счет трения при подходящих углах наклона.	Обычно используется моторный тормоз или фиксатор редукторного двигателя.
Эффективность	Чем ниже мощность двигателя, тем больше его мощности.	Чем выше уровень потребления энергии, тем ниже его потребление.
Лучший вариант	Места, где удержание позиции без доступа к энергии имеет первостепенное значение.	Проекты, в которых приоритет отдается эффективности и снижению веса автомобиля.
Лимит	Самоблокировка не гарантирует безопасности при вибрации.	Необходимо проверить соответствие размеров тормозных колодок моменту затяжки при складывании.

Оба типа входят в наш ассортимент: см.Червячный привод поворотаиПоворотный привод с прямозубой шестернейстраницы. Правильный выбор зависит от вашей таблицы намотки воздуха, стратегии укладки и бюджета мощности, а не только от типа оборудования.

Когда опрокидывающий момент, люфт и положение в сложенном состоянии превышают допустимый запас крутящего момента.

Полезный запас крутящего момента — это разница между тем, чему привод может безопасно противостоять, и тем, что требует ветер, после учета коэффициентов безопасности. Он быстро уменьшается в трех ситуациях. Для одноосевого поворотного привода трекера каждую из них необходимо проверить перед утверждением проекта.

Состояние	Почему сокращается маржа	Что проверить
Высокий опрокидывающий момент в сочетании с осевой нагрузкой	Допустимый момент в подшипнике уменьшается с увеличением сочетаний нагрузок, и предварительное затягивание болтов может быть исчерпано.	Нанесите точку приложения суммарной нагрузки на статическую предельную кривую подшипника; проверьте класс болтов и предварительное натяжение.
Реакция на кручение оказалась сильнее, чем предполагалось для данной конструкции.	Труба ускоряется в зазоре и ударяется о боковую поверхность шестерни, поэтому пиковая нагрузка превышает статический момент силы ветра.	Запросите измеренный люфт на единицу продукции и уточните, как он изменяется по мере износа шестерен.
Угол укладки, при котором массив будет улавливать ветер.	Неблагоприятный угол складывания увеличивает аэродинамический крутящий момент на редукторе. Угол складывания, уменьшающий крутящий момент, снижает его.	Определите момент затяжки, измеренный в аэродинамической трубе или в соответствии с техническими условиями, при заданном угле укладки, а затем сравните его со статическим удерживающим моментом.
Механизм складывания требует питания, но питание отключается.	Если массив необходимо перемещать для укладки под нагрузкой, то крутящий момент и мощность двигателя становятся ограничивающими факторами.	Проверьте, является ли механизм складывания пассивным (самоблокировка, тормоз) или активным (с электроприводом) в вашей системе управления.

Здесь действует простое правило. Если расчетный момент силы ветра в сложенном состоянии превышает статический удерживающий момент привода, привод будет работать в обратном направлении или проскальзывать. Если точка суммарного момента находится за пределами кривой подшипника, привод может удерживать момент и при этом повредить свои дорожки качения.

Ограничения этой проверки: она предполагает постоянные, эквивалентные статические нагрузки. Факторы порывов ветра, крутильные колебания и усталость от ежедневной езды на велосипеде требуют отдельного динамического анализа с использованием структурной модели вашего трекера.

Распространенные заблуждения перед выбором привода

• В качестве показателя ветроустойчивости используется крутящий момент при движении.Рабочий крутящий момент предназначен для отслеживания траектории. Удержание в сложенном состоянии — это статическое или динамическое удержание с различными пределами.
• Рассматриваем самоблокировку как безусловную.Фиксация на основе трения надежна при постоянных нагрузках. Длительная вибрация или удары могут снизить ее эффективность, поэтому при сильном ветре необходимо подтвердить надежность фиксации с помощью тормозной системы или данных испытаний.
• Оценка только момента опрокидывания.Подшипник также испытывает осевые и радиальные нагрузки, и их сочетание определяет предельные значения.
• Стремление к минимальному негативному отклику.Слишком малый люфт может увеличить трение и нагрев в зубчатой ​​передаче. Цель состоит в том, чтобы контролировать люфт, соответствующий жесткости вашей конструкции.
• Сравнение оценок, полученных в различных условиях тестирования.Измеренный удерживающий момент при различных температурах, коэффициентах запаса прочности или определениях нагрузки не является идентичным показателем.

Как проверить цифры, прежде чем принимать решение.

1. Определите вариант нагрузки.Соберите данные о моменте силы ветра, опрокидывающем моменте, осевой и радиальной нагрузке в точке привода для условий эксплуатации и хранения.
2. Запросите данные об ограничениях.Запросите статический удерживающий момент, рабочий момент, кривую предельных значений подшипника и измеренный люфт, указав для каждого параметра условия испытаний.
3. Проверьте логику укладки.Уточните угол наклона в сложенном состоянии, перемещается ли привод под нагрузкой и что удерживает массив в случае отключения электропитания.
4. Проведите оценку качества доказательств.Запросите протоколы проверки и испытаний под нагрузкой. В компании Luoyang Slewring Bearing Co., Ltd. каждый поворотный подшипник проходит трехкоординатную проверку на координатно-измерительной машине и динамические испытания под нагрузкой в ​​соответствии с системой качества ISO 9001:2015. См. нашиКонтроль качества поворотного приводаПодробности о процессе.
5. Проведите анализ образца.Для оценки доступен один стандартный образец (минимальный объем заказа 1 комплект). Индивидуальные проекты начинаются от 5 комплектов.

Эти шаги позволяют определить, подходит ли привод для вашего ветрового режима. Они не заменяют полного структурного анализа вашего трекера и не могут исправить таблицу ветров, которая была основана на предположениях, а не на измерениях.

Где это было применено

Два наших проекта по установке трекеров демонстрируют, как условия площадки влияют на выбор. Для солнечных электростанций в Южной Америке (Бразилия, Аргентина и Чили) мы поставили зубчатые редукторы SP-I 0229 для одноосевых солнечных трекеров, обеспечив увеличение выработки энергии до 40%. Для американского производителя оборудования для возобновляемой энергетики мы поставили 50 единиц SP-I 0841 для крупномасштабных систем слежения, соответствующих стандарту IP65 для пустынных районов.

Эти результаты относятся к каждому проекту индивидуально. Ваша таблица ветровых нагрузок, стратегия укладки и уровень пыли на объекте могут потребовать другого размера рамы или степени герметизации. Вы можете ознакомиться с ними.Поворотный привод SP-Iсериал в качестве отправной точки, или же посмотрите на более широкий контекст.Поворотный приводдиапазон.

Контрольный список для вашей технической команды

• Расчет моментов затяжки и опрокидывающего момента с учетом требований нормативных документов или результатов исследования тоннеля.
• Совместная осевая, радиальная и моментная нагрузка в точке приложения силы.Поворотный подшипникпредельная кривая
• Статический удерживающий момент и люфт в условиях испытаний
• Уровень герметизации для защиты от пыли, песка или воздействия прибрежной зоны.
• НеобходимостьСпециализированный поворотный приводесли стандартные рамы не подходят к вашему креплению или грузовому отсеку

Если данные вашего проекта готовы, отправьте их нашим инженерам. Мы предоставим техническое предложение в течение 24 часов, технический ответ в течение 48 часов и расширенную 2-летнюю гарантию качества на поставляемые устройства. Стандартный производственный цикл составляет около 9 дней, для индивидуальных заказов доступно быстрое прототипирование за 3 дня.