Friction torque in ball slewing bearings for wind turbines

Abstract

En esta tesis doctoral se presentan los últimos avances principalmente en el cálculo del par de fricción para rodamientos de vuelco de cuatro puntos de contacto. Se ha observado que los métodos analíticos para el cálculo de par de fricción muestran una gran discrepancia respecto a las mediciones experimentales del mismo, por lo que se ha desarrollado una metodología de cálculo en la que se ha tenido en cuenta la dispersión de la precarga introducida debido a los errores de fabricación y flexibilidad de los anillos y elementos colindantes. Para el cálculo del par de fricción se ha trabajado bajo la hipótesis de anillos rígidos, un deslizamiento puro en los contactos bola-pista y un coeficiente de fricción constante. Tras la correlación con las mediciones experimentales, se ha observado que se requiere del modelado mediante Elementos Finitos (EF) para un cálculo correcto de la distribución de cargas en los elementos rodantes, el cual permite una estimación precisa del cálculo del par de fricción. Por tanto, se han realizado avances en las técnicas de modelización mediante EF y se estudia el efecto de las mismas en la flexibilidad de los rodamientos de vuelco en un ensamblaje real de pala-rodamiento-buje. Mientras que la literatura ofrece métodos de cálculo del par de fricción precisos, las guías de diseño y catálogos de fabricantes de rodamientos ofrecen métodos de cálculo rápidos y eficaces para su estimación. En el presente trabajo se ha elaborado una alternativa a estos métodos mediante la normalización del par de fricción respecto a sus principales parámetros de diseño. Con esta formulación, se ha desarrollado un Diseño de Experimentos que, tras una extensa campaña de simulaciones, se ha obtenido una base de datos que permite relacionar las cargas externas aplicadas al rodamiento con el par de fricción, según su microgeometría (conformidad, ángulo inicial de contacto y precarga inicial). Con esta base de datos, se han generado unos mapas de par de fricción que permiten al usuario estimar el par de fricción normalizado de una forma igual de ágil y eficaz que los métodos mencionados anteriormente y con una precisión mayor.