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  • 2017/08/24
  • AnimeandManga illustrated編集部

NTN、風力発電装置主軸用『左右列非対称自動調心ころ軸受』を開発

ころの左右列非対称設計により、長寿命化と耐摩耗特性を向上

風車の内部構造の例
NTNは、軸受内部のころを左右列で非対称設計とすることで、軸受の計算寿命を従来品比約2.5 倍とし、PV 値を約30%低減して耐摩耗特性も向上させた風力発電装置主軸用「左右列非対称自動調心ころ軸受」を開発した。
PV値とは、接触面圧[P]と、転がりすべり速度[V]をかけあわせた数値(転がりすべりとは、ころと軌道輪の接触部に生じる回転方向の速度差に起因するすべりのこと)。

風力発電装置の主軸用軸受(以下、主軸受)には、高負荷容量で取付誤差に対する許容能力に優れた自動調心ころ軸受が多く使用されている。主軸受は、ローターやブレード(翼)などの重量が軸に対して垂直方向に作用するラジアル荷重に加えて、風荷重が軸に対して水平一方向に作用するアキシアル荷重を受けるため、フロント列(ブレードに近い側)に比べてリヤ列(遠い側)により大きな荷重が作用する。

また、自動調心ころ軸受特有の転がりすべりと、潤滑不足による軌道面ところの金属接触により、PV 値の高い箇所から軌道面の摩耗が進行し、特にリヤ列の外輪にはく離や割れが発生することがある

今回開発した「左右列非対称自動調心ころ軸受」は、こうした風力発電装置主軸受特有の使用条件に対応するため、ころの設計を見直すことで、寿命と耐摩耗特性を向上させた。開発品の接触角は従来品と比べフロント列は小さく、リヤ列は大きくし、ころの長さはフロント列よりリヤ列を長くすることで、風によるアキシアル荷重をリヤ列で効率よく受け、ラジアル荷重をフロント列で積極的に受けることができる設計とした。

フロント列、リヤ列のころで荷重を適切に分担することで、風力発電装置主軸受特有の使用条件において、長寿命化と耐摩耗特性の向上を実現した。開発品は、主要寸法を従来品と同寸法で設計可能。さらに、従来品と同等の寿命を持つ主軸受を設計する場合は、従来品に対し内径を約10%、質量を約30%減らすことができ、風力発電装置のコンパクト化・軽量化に貢献する。

NTN は、本開発品を10 月17 日~19 日に中国・北京で開催される「China Wind Power
2017」に出展し、各風力発電装置メーカや風力発電事業者に提案する。

【特長】
① 左右列非対称 :左右列のころの長さ・接触角が異なる非対称設計
② 長寿命 :計算寿命が約2.5 倍*に向上(従来品比)
③ 耐摩耗性 :PV 値約30%低減*(従来品比)により、耐摩耗特性向上
④ 同一主要寸法 :従来品と同じ主要寸法で設計可能
⑤ コンパクト・軽量 :従来品と同等の寿命を持つ主軸受を内径約10%減、質量約30%減
(新規設計時) で設計可能*
⑥ ころの安定性 :内輪に中つばを有し、ころの最大径位置を中心からずらした設計と
することで、ころのスキューを防止
NTNが算出した風力発電装置主軸受に作用する平均的な疲労荷重条件で算出
【販売目標】 5 億円/2020 年度
【用途】 風力発電装置の主軸受をはじめ、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重が作用する
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