Sorry, wenn ich mich in diesem Forum melde, aber für meine Frage habe ich kein passenderes Forum gefunden. Ich möchte keinen Strom erzeugen, sondern nur ein dekoratives Windrad bauen, das sich bei Wind dreht. Nun habe ich Bedenken, ob meine Idee in dieser Form auch wirklich funktioniert:

Der Standort befindet sich in alpiner Lage, auf einem 2,5 Meter hohen Mast, an dem ein grosses Sonnensegel befestigt ist. Der Mast ist stabil genug für mein Windrad. Es soll nur in den Sommermonaten betrieben werden – bei Sturm werde ich es abbauen oder die Rotation blockieren.

Ich plane ein Windrad nach dem Bauprinzip vieler kleiner Windmesser – ich glaube, der Fachbegriff lautet „Schalenrotor“: eine vertikale Achse mit Armen nach aussen, an deren Enden sich hohle Halbkugeln (Schalen) befinden.

Eckdaten:
Schalendurchmesser: 25 cm
Rotordurchmesser Total: 125 cm
Anzahl Schalen: 8
Anordnung der Schalen: 2 Etagen à 4 Schalen, jeweils im 90°-Winkel
Die beiden Etagen sind gegenseitig um 45° versetzt
Gesamthöhe des Rotors: ca. 50 cm, plus ein paar cm nach unten um Abstand zum Pfosten zu bekommen.
Rotor in 3D gedrucktem PETG. Meine Erfahrung zeigt: Die Farbe von PETG bleicht in der Sonne aus, jedoch ist PETG verblüffend witterungsbeständig.

Ich habe bereits mit dem 3D-Druck der Teile begonnen, frage mich aber nun, ob diese Halbschalen in dieser Grösse überhaupt noch als „Flügel“ funktionieren. ChatGPT meint, dass diese Bauform nicht ideal, aber funktionsfähig sei. Stimmt das wirklich?

Natürlich wäre eine leichte Bauweise wünschenswert, da weniger Masse auch weniger Trägheit bedeutet. Allerdings muss das Rad auch eine gewisse Stabilität aufweisen, um auch stärkeren Wind zu überstehen. Das Gesamtgewicht des Rotors beträgt schlussendlich rund 12 Kilogramm.

Ich zerbreche mir ausserdem den Kopf über das zentrale Lager. Kugellager haben relativ viel Widerstand. Ich suche nach einer möglichst reibungslosen, einfachen Lösung. Meine Idee: Zentral eine stabil montierte 10-mm-Gewindestange aus Edelstahl, oben mit einer Hutmutter. Ich besorge eine kleine Suppenkelle (oder Saucenkelle), trenne den Griff ab. Die Mitte meines Rotors ist hohl, darin eine Aluminiumröhre zur seitlichen Stabilisierung. Oben wird die umgedrehte Kelle eingeklebt und soll auf der Hutmutter aufliegen und rotieren. So sollte ein einfaches Gleitlager mit sehr geringer Reibung und minimalem Verschleiss entstehen. Wird dies so funktionieren?

Was meint ihr zu diesem Projekt?
Habt ihr Anregungen, Kritik oder bessere Ideen?
Ich kann gerne ein paar Fotos dieses Projektes zeigen, falls gewünscht.

Mache Dir wegen dem Gewicht der Schalen keinen Kopf, bei der Rotorgröße D 1,25 m und ohne dass Nutzlast abbremst spielt Massenträgheit hier kaum eine Rolle wenn auch die Lagerung normal reibungsarm läuft.

Es gibt Radikallager und Achsiallager wobei es darum geht vertikal oder radial auf das Lager einwirkende Kräfte aufzufangen. Ein Schalenanemometer z.B. ist ein Vertikalläufer also wäre ein Achsiallager zu empfehlen wobei die einfachste Form eines Achsiallagers in einer Nadel - ähnlichen Spitze die am Boden wo das Gewicht aufliegt in einer "Pfanne" liegt.

Darüber kann die Drehachse in einem Gleitlager oder Kugellager radial stabil aufrecht in ihrer gewünschten vertikalen Stellung gehalten werden.

Übrigens Massenträgheit kann zwar empfindliche Anlaufreaktion verzögern, andererseits kann sie aber auch mit Schwungmasse über kurze Perioden mit weniger Wind hinweghelfen.

Nützlich für Dein Vorhaben ist es wenn Du die Schalen auf ihren Tragarmen um die Drehachse so anordnest dass es zu keiner Seite ein Übergewicht gibt, also gut austariert.

Der Wind schwillt gewöhnlich immer an und flaut wieder ab in relativ kurzen Zeitabständen und wenn er abflaut hilft die Schwungmasse dabei dass sich Dein Windrad ohne Stop weiter-dreht.

Nachtrag: In allen mechanischen Uhren werden die Zahnräder und die Unruhe in Nadellagern geführt wobei bei guten Uhren für die Pfannen in der die Spitzen der Achsen gelagert werden oft Rubine genommen werden weil je härter desto weniger Reibungsverlust.

Und noch etwas zum Austarieren der Schalen im Drehkreis:

Für den Fall dass nicht penibel darauf geachtet wird die Gewichtsverhältnisse und damit zusammenhängend die Länge der Tragarme zueinander so aneinander anzugleichen dass an keiner Stelle des Rotors ein Übergewicht die Laufruhe stört oder sogar den Anlauf verzögert kann auch eine minimal von der vertikalen Stellung von Mast und Drehachse abweichende Standposition Verzögerung des Anlaufes bzw. Anlauf erst bei stärkerem Wind und dann mit Bamboleo bedeuten.

Das Übergewicht auf nur einer Seite des Rotors zieht dann die schwerere Seite oder ggf. den längeren Hebelarm der diese Kraft ausübt nach unten, es muss schon weit stärkerer Wind einwirken um dieses Verhältnis zu überwinden.

Obwohl es sich hier nicht um ein Modell handelt welches unter Kleinwindanlagen eine Bedeutung hat gelten auch für Dekorationsmodelle die gleichen Vorgaben für die Laufruhe und Funktion wie für Vertikalläufer mit Nutzfunktionen.

Wobei - selbst Dekorationsmodelle können eine Nutzfunktion haben.

Es gibt noch die Möglichkeit mit Polymer-Bundbuchsen zu lagern, z.B. https://www.igus.de/iglidur-ib…erial=W300
Vorteile:
-Funktionieren trocken als auch bei Nässe.
-auch auf NiRo
-Kosten nicht viel

Allerdings:
-Metallischer Reibpartner muss mindestens in der Quälität geschliffen vor liegen.
-Welle bzw. Achse braucht Toleranz h9 (min: -0.043 mm | max: 0 mm)
-Sitz der Buchse H7 (min: 0 mm | max: +0.018 mm)

Man kann versuchen, ein Niro-Rohrstück D12x1 als Achse zu verwenden.
Notfalls auf h9 runter schleifen.

Reihenfolge der Montage dann:
Gewindestange M10, Mutter M10, übergroße U-Scheibe (NiRo), Rohrstück,
Nabenrohr mit beiden Bundbuchsen aus Plastik,
übergroße U-Scheibe (NiRo), Sicherungsmutter M10

Beim Nabenrohr, was das Schalenkreuz trägt, darf im Bereich der später einzusetzenden Plastikbuchsen nicht geschweißt werden, sondern ausreichend daneben, wegen Schweißverzug.

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Ist alles montiert, kann in wagerechter Stellung auf Unwuchten geprüft werden und ggf. korrigiert.

Hallo

Man kann auch die Lenkradlagerung eines Fahrrases nutzen, die einer Druklagerung gleicht und einstellbar ist.
Kein schleifen auf H7 oder H9.

Gruß Aloys.

Sowas fällt immer noch unter Drehen auf der Drehbank. Für Gleitparner h9 anschließend Oberflächernverbesserung mittels dran gehaltenem Schleifpapier.

Beides geht doch!

Zu Aloys Vorschlag: Das wäre eine besonders stabile und vielleicht auch leichtgängigere Lösung wobei Che allerdings sehr recht damit hat dass auch hier einige Maßnahmen fällig werden können.

Wobei eine Drehbank für die Anfertigung einer mittigen Rotations- und Tragachse für den Rotor als Sonderanfertigung anfallen kann aber nicht zwingend muss.

Es ginge auch ohne Drehbank wenn man den Vorbau des Lenkers absäbelt und mittig eine Nabe für die Tragarme auf das Lenkrohr schweisst oder festschraubt nachdem natürlich die Fahrradgabel unten entfernt wurde.

Eine weitere ratsame Maßnahme wäre hierbei noch eine Abdeckung des Lagers gegen Regen und Schnee die auch etwas Staubschutz bietet - also wie eine Glocke überlappt.