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