Rotor ok - aber was dann ???

 
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Rotor ok - aber was dann ???

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Gepostet: 15.06.2008 - 09:23 Uhr  ·  #1
Hallo
und erst mal guten Morgen.
Bin ganz neu hier in diesem Forum und hocherfreut, dass es so viele Leute gibt, die wie wir mit dem Wind in der Luft hängen.
Ein Freund und ich beschäftigen uns seit einigen Monaten mit Savonius und haben verschiedene kleine Modelle gebaut und getest und haben uns mittlerweile auf ein unserer Meinung nach sehr gut laufendes Modell entschieden und möchten nun gerne ein größeres Modell bauen. Im Moment versuchen wir gerade Infos über verscheidene Materialen zu sammeln. Wo es anfängt schwierig zu werden, ist all das, was nach dem Rotor kommt.
Gibt es Erfahrungswerte zum Verhältnis Breite/Höhe ?
Wie errechne ich die Stärke der Gewindestange ?
Sind Kugellager die geeignete Verbindung - oder gibt es bessere Alternativen.
Ich weiß, dass wir hier mit vielen Fragen auftauchen - aber ich habe hier so viel Leute gefunden, die diese ersten Gehversuche hinter sich haben und uns hoffentlich ein bisschen weiter helfen wollen.
Oder habt Ihr vielleicht einen Vorschlag über ein gutes Buch, was hier weiterhelfen kann. Vielen Dank erst mal und schönen Tag noch.
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Re: Rotor ok - aber was dann ???

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Gepostet: 15.06.2008 - 10:13 Uhr  ·  #2
Je größer die Frontfläche des Rotors ist, desto höher ist auch die Leistung, die du vom Rotor erwarten kannst. Je schmaler er ist, desto mehr Umdrehungen pro Minute kannst du erwarten. Deswegen sollte er auf jeden Fall höher als breit sein. Das Verhältnis hängt letztendlich von deinem Generator ab und wie hoch die Spannung ist, die du erzeugen möchtest.
Für die Gewindestange gilt meiner Meinung nach "je oller desto doller", also je stärker desto besser.
Ich kann mir für den Heimwerker als Lagerung nichts anderes als Kugellager vorstellen.
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Re: Rotor ok - aber was dann ???

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Gepostet: 18.06.2008 - 18:11 Uhr  ·  #3
Zitat geschrieben von XXLRay
Je größer die Frontfläche ....


Hi - Danke Dir erst mal. Schon mal einen kleinen Schritt weiter.
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Re: Rotor ok - aber was dann ???

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Gepostet: 18.06.2008 - 21:15 Uhr  ·  #4
Hallo pathfinder,
Hallo XXLRay,

da ich selber den Bau einer vertikalen Windkraftanlage plane,
stoße ich derzeit auf die selben Probleme.

Beim Punkt Kugellager bin ich seit ca. 2 Tagen im Inet am forschen
und erlich gesagt, noch zu keinem sinnvollen Ergebnis gekommen.
Kugellager aus Inlienern sind z.B. hauptsächlich für radiale Kräfte
ausgelegt. Ich könnte diese also in einer horizontalen Anlage verbauen.

Bei einer vertikalen Anlange, muß das Kugellager (zumindest in meinem
Fall) auch den Generator und die Fügelkonstrucktion tragen
(noch kein Erfahrungswert, daher geschätzte 40 kg ), was sich in einer
axialen Kraft bemerkbar macht. Womit ich dann bei einem Kegelrollenlager gelandet bin, was gleichzeit radiale und axiale Kräfte Aufnehmen kann.

xx Oder sind die axialen Kräfte zu vernachlässigen :?:
xx Des Weiteren quälen mich noch die Aufnahmen der Lager
Stichwort Fest- und Loslager. :?:

Der Teufel steckt im Detail.

Windige Grüße aus dem Nordwesten
Björn
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Re: Rotor ok - aber was dann ???

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Gepostet: 19.06.2008 - 00:42 Uhr  ·  #5
Hallo pathfinder,
hallo XXLRay,
hallo Björn,

ich bin zwar kein Fachmann auf dem Gebiet, aber vlt hilft mein Amateurwissen auch ein bissl weiter.

@pathfinder
Meine Idee wäre auch, die Stärke der benötigten Gewindestange/Welle "irgendwie" Pi mal Daumen abschätzen. Ich kann dir aus Erfahrung sagen, dass eine Welle auf ihre Dauerfestigkeit auszulegen ein "wenig" tricky ist. Zudem steht man als Hobbybastler schnell vor dem Problem, dass man benötigte Werte für die Rechnung (auf deinen Rotor wirkende Kräfte, Momente) für die spätere Anlage abschätzen muss - und ab dem Punkt wird das ganze zu einer Raterei, wobei das Rechenergebnis durchaus zur groben Abschätzung verkommen kann :(
Falls du aber einen Ingenieur im Bekanntenkreis hast, wäre der ein idealer Ansprechpartner in solchen Fragen...

Was Fest/Loslager angeht:
Diese Namensgebung ist lediglich eine Einteilung der Lager in zwei Gruppen:
Ein Festlager kann Kräfte in alle 3 Achsen aufnehmen, ein Loslager nur in Richtung von 2 Achsen. Zur Verdeutlichung hab ich mal ein Bild angehängt:



Das Braune unten soll der Generator sein, an der die Welle befestigt ist. Das Rote stellt ein Loslager (zB ein Zylinderrollenlager) dar und am Ende der Welle würde dann der Rotor kommen. Ich hoff, man erkennt zudem das Koordinatensystem links unten im Bild...
Das Loslager könnte nur Kräfte in x und y-Richtung aufnehmen - jedoch keine in z-Richtung. Die gesamte Gewichtskraft (!) eines Rotors würde somit auf dem Generator lagern. Bei einer Rotorlast von 40 Kilo würde er nicht wirklich lange überleben. D.h. es ist zwingend ein Festlager an der Achse nötig.
In der Praxis wird meist eine Kombination aus Loslager (zB Zylinderrollenlager) und Festlagern (zB ein Kugellager, Zylinderrollenlager mit gewinkelten Rollen, Kegelrollenlager) benutzt:



Das Rote ist wieder ein Loslager, das Grüne stellt ein Festlager dar. Letzteres könnte nun die Kräfte in z-Richtung abfangen, womit der Rotor sicher gelagert wäre. Die Montage eines zweiten Lagers auf der Welle garantiert dabei, dass der Generator auch keine Momentkräfte abbekommt, wenn der Wind am Rotor zerrt.
Anstatt des Loslagers ein zweites Festlager zu benutzen (à la "sicher ist sicher") sollte vermieden werden: Da die Welle an beiden Enden in z-Richtung fixiert wäre, könnte es zu unerwünschten Spannungen innerhalb der Welle führen, wenn sie sich während des Betriebs versucht auszudehnen etc.

@Björn:
Auch wenn, wie oben erwähnt, Kugellager ebenfalls als Festlager verwendet werden könnten, würde ich deine Idee mit dem Kegelrollenlager bevorzugen: Die Kegelwalzen haben eine erheblich größere Auflagerfläche innnerhalb des Lagers im Vergleich zu Kugellagern. Das macht sie stabiler und langlebiger. Nachteil: Die größere Kontaktfläche macht sie im Betrieb minimal lauter ;) Aber bei dem Drehzahlbereich eines Vertikalachsers kann man das getrost vernachlässigen.

Noch ne kleine Anmerkung: Je nach Bauart des Zylinder/Kegelrollenlagers können Kräfte in positive wie negative z-Richtung aufgenommen werden.
Beide z-Richtungen (Schrägrollenlager):
http://www2.kem.de/xml-import/…01_tif.jpg
Eine z-Richtung:
http://maschinenbau-student.de…nlager.jpg

Das Lager in beide z-Richtungen zu sichern wäre allerdings nur wichtig, wenn du Angst haben müsstest, dass der Wind dir unter den Rotor greift, um ihn ungewollt "anzuheben" ;)


Ich hoffe, das war jetzt nicht zu viel oder zu verwirrend!


Gruß
Thorsten
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Re: Rotor ok - aber was dann ???

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Gepostet: 19.06.2008 - 09:58 Uhr  ·  #6
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Re: Rotor ok - aber was dann ???

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Gepostet: 19.06.2008 - 23:27 Uhr  ·  #7
Hallo Pleiades,

vielen Dank für Deine ausführlichen Info´s.

@all

Zum wiederholten mal habe ich das Forum zum Thema
Lagerung oder Artverwandtes durchstreift.

Die Beiträge von Günter sind dabei eine Goldgrube an Wissen und
Erfahrung. In seinem Beitrag "Planung für einen neuen Scheibengenerator" wird eine Nabe vorgestellt, die nach einem Umbau auch einen Scheibengenerator einschl. Rotor aufnehmen kann.

Meine Lagerprobleme haben sich somit erstmal gelöst.

Unter dem Stichwort "Laufstummel" findet man unter Google
entsprechende Anbieter.

Windige Grüße von der Nordsee.
Björn

P.S. Bei einer Sache bin ich mir sicher, das nächste Problem
kommt bestimmt. :lol:
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