Cálculo de la transmisión paralela helicoidal de la caja multiplicadora de una turbina eólica

Autores/as

  • César Alberto Chagoyén-Méndez Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas https://orcid.org/0000-0002-9377-3234
  • Jorge Laureano Moya-Rodríguez Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas
  • Constantina Álvarez-Peña Oviedo University
  • Yaidel Muñiz-Acosta Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.16530

Palabras clave:

turbina eólica, caja multiplicadora, transmisiones paralelas helicoidales

Resumen

La caja multiplicadora de una turbina eólica es el componente de mayor complejidad mecánica y es la responsable de la mayoría de la pérdida de tiempo operacional de la turbina y del incremento de los costos. La misma no alcanza una vida proyectada de 20 años. Todos los estudios hasta el momento indican que estas fallas surgen desde el proceso de diseño. Este trabajo tuvo como objetivo demostrar algunas de las insuficiencias de las normas actuales de diseño de las cajas multiplicadoras de las turbinas eólicas, a través de la realización de una comparación de los resultados del cálculo de la transmisión paralela helicoidal de una turbina eólica de 2.5 MW, realizados por tres vías: mediante los cálculos tradicionales de estos elementos con las normas ISO 6336:2006 Método B y AGMA 2101-D04 (MetricEdition) y mediante simulación numérica. De este análisis resulta que no existen problemas de resistencia ni de rigidez en ambas transmisiones, sin embargo la diferencia entre estos tres métodos de cálculo es considerable.

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Biografía del autor/a

César Alberto Chagoyén-Méndez, Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas

Profesor Titular, Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería Mecánica.

Jorge Laureano Moya-Rodríguez, Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas

Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería Mecánica.

Constantina Álvarez-Peña, Oviedo University

Departamento de Ingeniería Eléctrica.

Yaidel Muñiz-Acosta, Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas

Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería Mecánica.

Citas

H. Link, W. LaCava, J. van Dam, B. McNiff, S. Sheng, R. Wallen, et al. Gearbox Reliability Collaborative Project Report Findings from Phase 1 and Phase 2 Testing. Technical Report NREL/TP-5000-51885. National Renewable Energy Laboratory.Colorado, USA. 2011. pp. 1-88. Available on: http://www.nrel.gov/docs/fy11osti/51885.pdf Accessed: February 24, 2013. DOI: https://doi.org/10.2172/1018489

J. Helsen, F. Vanhollebeke, B. Marrant, D. Vandepitte, W. Desmet. “Multibody modelling of varying complexity for modal behaviour analysis of wind turbine gearboxes”. Renewable Energy. Vol. 36. 2011. pp. 3098-3113. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.03.023

W. Dong, Y. Xing, T Moan. “Time Domain Modeling and Analysis of Dynamic Gear Contact Force in a Wind Turbine Gearbox with Respect to Fatigue Assessment“. Energies. Vol. 5. 2012. pp. 4350-4371. DOI: https://doi.org/10.3390/en5114350

W. LaCava, J. Keller, B. McNiff. Gearbox Reliability Collaborative: Test and Model Investigation of Sun Orbit and Planet Load Share in a Wind Turbine Gearbox. Conference paper NREL/CP-5000-54618. National Renewable Energy Laboratory. Colorado, USA. 2012. pp. 1-13. Available on: http://www.nrel.gov/docs/fy12osti/54618.pdf Accessed: February 24, 2013.

J. Keller, Y. Guo, W. LaCava, H. Link, B. McNiff. Gearbox Reliability Collaborative Phase 1 and 2: Testing and Modeling Results. Conference paper NREL/CP-5000-55207. National Renewable Energy Laboratory. Colorado, USA. 2012. pp. 1-11. Available on: http://www.nrel.gov/docs/fy12osti/55207.pdf Accessed: February 24, 2013.

Y. Guo, J. Keller, R. Parker. Dynamic Analysis of Wind Turbine Planetary Gears Using an Extended Harmonic Balance Approach. Conference paper NREL/CP-5000-55355. National Renewable Energy Laboratory. Colorado, USA. 2012. pp. 1-18. Available on: http://www.nrel.gov/docs/fy12osti/55355.pdf Accessed: February 24, 2013.

International Organization for Standardization. Wind Turbines - Part 4: Standard for Design and Specification of Gearboxes. ISO/IEC 81400-4:2005. Geneva, Switzerland. 2005. pp. 7-27.

F. Oyague. Gearbox Modeling and Load Simulation of a Baseline 750-kW Wind Turbine Using State-of-theArt Simulation Codes. Technical Report NREL/TP500-41160. National Renewable Energy Laboratory. Colorado, USA. 2009. pp. 1-94. Available on: http://www.nrel.gov/docs/fy09osti/41160.pdf Accessed: April 14, 2013. DOI: https://doi.org/10.2172/947884

Oyague F. Gearbox Reliability Collaborative (GRC) Description and Loading. Technical Report NREL/TP5000-47773. National Renewable Energy Laboratory. Colorado, USA. 2011. pp. 1-28. Available on: http://www.nrel.gov/docs/fy12osti/47773.pdf Accessed: April 14, 2013.

F. Oyague. Progressive Dynamical Drive Train Modeling as Part of NREL Gearbox Reliability Collaborative. Conference paper NREL/CP-500-43473. National Renewable Energy Laboratory. Colorado, USA. 2008. pp. 1-16. Available on: http://www.nrel.gov/docs/fy08osti/43473.pdf Accessed: April 14, 2013.

F. Oyague, D. Gorman, S. Sheng. NREL Gearbox Reliability Collaborative Experimental Data Overview and Analysis. Conference paper NREL/CP-500-48232. National Renewable Energy Laboratory. Colorado, USA. 2010. pp. 1-14. Available on: http://www.nrel.gov/docs/fy10osti/48232.pdf Accessed: May 16, 2013.

J. Peeters. Simulation of dynamic drive train loads in a wind turbine. PhD Thesis. Department of Mechanical Engineering, Katholieke Universiteit Leuven. Leuven, Belgium. 2006. pp. 1-336. Available on: http://hdl.handle.net/1979/344 Accessed: May 16, 2013.

International Organization for Standardization. Calculation of load capacity of spur and helical gears. ISO 6336:2006 Method B. 2nd ed. 2006-09-01. Geneva, Switzerland. 2006. pp. 2-30.

AGMA. Geometry factors for Determining the Pitting Resistance and Bending Strength of Spur, Helical and Herringbone Gear Teeth. AGMA Standard 908- B89. Ed. American Gear Manufacturers Association. Virginia, USA. 1989. pp. 7-17.

KISSsoft. Design software for mechanical engineering applications. Copyright 1998-2011 by KISSsoft AG, Rosengartenstrasse 4, 8608. Bubikon, Suiza. Available on: http://www.KISSsoft.AG Accessed: May 16, 2013.

MatWeb. Database of material properties. AISI 1045 Steel, cold drawn. Blacksburg, USA. MatWeb, LLC. 2011. Available on: http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=cbe4fd0a73cf4690853935f52d910784&ckck=1 Accessed: February 25, 2013.

J. Yang, L. Zhang. “Dynamic Response and Dynamic Load of wind turbine Planetary Gear Transmission System under changing excitation”. Applied Mechanics and Materials. Vol. 121-126. 2012. pp. 2671-2675. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.121-126.2671

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Publicado

2014-11-13

Cómo citar

Chagoyén-Méndez, C. A., Moya-Rodríguez, J. L., Álvarez-Peña, C., & Muñiz-Acosta, Y. (2014). Cálculo de la transmisión paralela helicoidal de la caja multiplicadora de una turbina eólica. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (73), 157–165. https://doi.org/10.17533/udea.redin.16530