Wälzlager Auswahl und Berechnung von Wälzlagern für Windkraftanlagen

An Wälzlager für Windkraftanlagen werden extrem hohe Anforderungen gestellt. Daher unterscheidet sich auch die Vorgehensweise bei der Auswahl und Berechnung solcher Wälzlager grundlegend von der Wälzlager-Auswahl in anderen Anwendungsfeldern. NSK unterstützt seine Kunden dabei mit Software und Know-how.

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Franke GmbH

GWJ Technology GmbH

MESYS AG

NSK Deutschland GmbH

Wenn es um die Auswahl von Wälzlagern für Industrieeinsätze geht, kann der Konstrukteur anhand von Parametern wie Drehzahl und Drehmoment, Radial- und Axiallast sowie der zu erreichenden Steifigkeit und Vorspannung relativ einfach ein Wälzlager für eine definierte Lagerstelle auswählen. Das breite Programm, das Komplettanbieter wie NSK bereitstellen, schafft die Voraussetzung dafür, dass es selbst für besondere Anwendungsfälle oder spezielle Umgebungsbedingungen das richtige Wälzlager gibt. Wenn nicht, sind oft auch kundenspezifische Sonderlager möglich.

Für die Auswahl eines Lagers in der Windkrafttechnik sind die Abläufe anders. Dies ist im Wesentlichen in einem einzigen Parameter begründet: der Lebensdauer. Die Hersteller von Getrieben für Windkraftanlagen fordern für die Wälzlager eine Lebensdauer von 20 Jahren bzw. von 175 000 Stunden.

Der Wert allein ist zwar extrem, aber sagt noch wenig aus. Zusätzlich muss man die externen Belastungen, die auf das Lager einwirken, berücksichtigen: sie sind aufgrund des Windes sehr dynamisch, also ungleichförmig. Außerdem sind gerade bei Offshore-Anlagen die Umgebungsbedingungen sehr ungünstig, denn Salzwasser wirkt stark korrosiv. Bei Generatorlagern ist auch die elektrische Korrosion in Betracht zu ziehen. Zu guter Letzt sind die Service-Möglichkeiten der Betreiber von Windparks erheblich eingeschränkt, und jeder ungeplante Ausfall eines Lagers würde erhebliche Kosten nach sich ziehen.

Aufwändige Lebensdauerberechnung für Windkraftanlagen

Allein die Lebensdauerberechnung eines solchen Lagers setzt ein hohes Maß an Expertise voraus. Schon deshalb ist die Auswahl von Wälzlagern für Windkraftanlagen aufwändiger als in anderen Einsatzfeldern. Zahlreiche Einflussgrößen sind hier zu berücksichtigen. Neben den Lagerbelastungen und den Drehzahlen im Anwendungszusammenhang ist auch die Konstruktion, die das Wälzlager umgibt, von Interesse: die Beschaffenheit der Welle und des Gehäuses, deren Werkstoffe und ihre Toleranzen.

Auf der Basis dieser Daten führt man zunächst die konventionellen, genormten Berechnungen nach DIN ISO 281 durch (Katalogmethode). Die Parameter sind Lagerbelastung, Drehzahl, Tragzahl und Lagerart. In weiteren Berechnungen werden zudem Einflussgrößen wie Temperatur, Schmierung und Reinheit des Öls einbezogen.

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