Wälzlager Frühzeitige Lagerschäden vermeiden

Redakteur: Ute Drescher

Die Wälzlager-Entwicklung für Windkraftanlagen hat u.a. zum Ziel, die Widerstandsfähigkeit gegen typische Schadensbilder und damit die Lebensdauer der Lager zu erhöhen. Hier sind inzwischen gute Fortschritte erzielt worden. Darüber hinaus erweitern die führenden Anbieter ihr Portfolio. Bei NSK steht die Expansion im Geschäftsfeld der Hauptrotorlagerungen im Fokus der Präsentation auf der Wind Energy.

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Hauptrollenlager in der Windturbine
Hauptrollenlager in der Windturbine
(Bild: NSK)

Die Windtechnik ist ein besonders anspruchsvoller Anwendungsbereich von Wälzlagern. Die Lager sind teilweise sehr groß, sie werden hohen dynamischen Belastungen ausgesetzt, und die Umgebungsbedingungen sind sehr ungünstig für Präzisionskomponenten der Antriebstechnik.

Unter diesen Vorzeichen stellt eine Anlagenlebensdauer von 175.000 Stunden oder zwanzig Jahren bei kaum möglichem Zugang zu den Lagern die Wälzlager-Entwickler vor große Herausforderungen. Erschwerend kommt hinzu, dass es spezifische Schadensbilder gibt, gegen die Vorkehrungen getroffen werden müssen.

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Expansion des Geschäftsfeldes für Hauptrotorlagerungen

Ein zentrales Projekt des weltweit agierenden NSK-Geschäftsbereichs „Wind“ ist die Expansion im Bereich von Wälzlagern, die in der Hauptrotorlagerung zum Einsatz kommen (Bild 1). An diese Lagerung werden extrem hohe Anforderungen gestellt. Deshalb sind hier intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erforderlich, für die NSK auf umfassende Expertise in der Entwicklung von Wälzlagern für Windkraftanlagen und Erfahrung im praktischen Betrieb zurückgreifen kann.

Durch die Programmerweiterung um diese Großwälzlager wird NSK zum Systemanbieter, der sein etabliertes Portfolio für Getriebelager (Bild 2) erweitert und dann alle Lagerstellen einer Windkraftanlage anbietet, in der typischerweise 20 bis 30 Wälzlager verbaut sind. Auf der Messe Wind Energy wird ein 400 kg schweres Pendelrollenlager für eine Hauptrotorlagerung gezeigt.

Marktwachstum und höherer Marktanteil

Bei Wälzlagern für Windkraftanlagen gehört NSK zu den weltweit führenden Herstellern und erwartet für die kommenden Jahre eine weitere Steigerung von Produktionszahlen und Marktanteilen. Dazu wird das Wachstum des Marktes beitragen: 2013 wurden weltweit Anlagen mit einer Gesamtleistung von 36 Gigawatt (GW) installiert, Schätzungen gehen für 2014 von etwa 50 GW aus – bei einem Gesamtbestand von 311 GW im Jahr 2013.

Darüber hinaus plant NSK aber auch eine deutliche Steigerung des Marktanteils in der Windkrafttechnik. Diese Erwartung ist u.a. begründet in neu entwickelten Baureihen, die NSK auf der „Wind Energy 2014“ in Hamburg vorstellen wird.

Integrierte Wälzlager für Planetenstufen

Eine Neuentwicklung sind zweireihige Kegelrollenlager in O-Anordnung, die für eine integrierte Bauweise vorgesehen sind und in den Planetenstufen der Getriebe von Windkraftanlagen zum Einsatz kommen. Diese Lager werden ohne Außenring gefertigt und direkt in die Planetenräder der Getriebe integriert. Bislang waren in dieser Bauform schon mehrreihige Zylinderrollenlager (Bild 3) erhältlich, jetzt wird diese Planetenlagerserie um Kegelrollenlager erweitert.

Kernkompetenz Werkstofftechnik

Zu den zentralen Kompetenzen von NSK gehört die Werkstoffentwicklung. Es stehen Werkstoffe zur Verfügung, deren Zusammensetzung und damit auch deren Eigenschaftsprofil exakt auf bestimmte Umgebungsbedingungen und Beanspruchungen hin optimiert wurde. Dazu gehören die Betriebstemperaturen ebenso wie hohe mechanische Belastungen, Feuchtigkeit und ins Lagerinnere eindringende Partikel. Beispiele sind die NSK-eigenen Sonderstähle WTF und STF. Wälzlager, die aus diesen Materialien gefertigt werden, erreichen eine deutlich längere Lebensdauer als Lager aus konventionellen Wälzlagerstählen. Dies gilt auch und gerade für die Windkrafttechnik, die aufgrund der erschwerten Wartungsbedingungen extreme Anforderung an die Lebensdauer der Lager stellt. Anlagenlebensdauer von zwanzig Jahren werden hier angestrebt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass extrem ungünstige Umgebungsbedingungen herrschen und die Lager sehr dynamischen Belastungen ausgesetzt sind.

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