Wälzlager Neue Wälzlager für Windkraftanlagen mit hoher Leistung

In der Windkrafttechnik geht der Trend zu immer höheren Leistungen. Das hat Auswirkungen auf alle Komponenten des Antriebsstrangs, also auch auf die Wälzlager. Zudem werden die Anforderungen an die Dynamik und an den Schutz vor widrigen Umgebungsbedingungen höher. Auf der Hannover Messe zeigt NSK neue Generationen von Wälzlagern für Windkraftanlagen, die diese hohe Anforderungen erfüllen.

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Seit Ende der 80er Jahre entwickelt und fertigt NSK Wälzlager für Windkraftanlagen und rüstet alle Komponenten aus, die Wälzlager benötigen. Dies gilt für die Lagerstellen der Rotorwelle des Hauptgetriebes und des Generators, für Azimut- und Pitchgetriebe sowie für die Lagerungen von Nebenaggregate wie Pumpen, Pumpenmotoren und Kühlermotoren.

Die Entwicklung zu immer größeren Antriebsleistungen hat nicht nur das Leistungsspektrum der Wälzlager hin zu ganz neuen Dimensionen der Multi-Megawatt-Klasse verändert. Die höheren Leistungen und Drehmomente haben auch zur Konsequenz, dass die Ingenieure neue Konzepte entwickeln – zum Beispiel Planetenräder mit integrierter Laufbahn. Zudem werden immer wieder neue Grenzen gesetzt und überschritten - beispielsweise was die dynamischen Belastungen und die Unempfindlichkeit gegenüber widrigen Umweltbedingungen betrifft.

Wälzlager aus neuen Werkstoffen erfüllen Anforderungen der Windindustrie

Um die äußerst anspruchsvollen Anforderungen der Windkrafttechnik zu erfüllen, waren und sind neue Anstrengungen in der Werkstoffentwicklung erforderlich. Mit konventionellen Wälzlagerstählen sind hier keine zufriedenstellenden Ergebnisse in Bezug auf die Standzeit zu erreichen: Die Anlagenhersteller fordern hier in der Regel eine Lebensdauer von 175 000 Stunden.

Dauertests haben gezeigt, dass die Ermüdungsdauer von legiertem Kohlenstoff-Chrom-Wälzlagerstahl im Wesentlichen vom Gehalt an nichtmetallischen Einschlüssen abhängt. Daher hat NSK in Kooperation mit Stahlherstellern den Werkstoff Z-Stahl entwickelt, der deutlich weniger nichtmetallische Einschlüsse enthält. Tests unter Praxisbedingungen belegen, dass die Gebrauchsdauer von Lagern aus diesem Stahl im Vergleich zu solchen aus herkömmlichem vakuumentgastem Stahl bis zu 1,8 mal höher ist.

Wenn noch höhere Anforderungen an die Langlebigkeit von Wälzlagern gestellt werden, kommt der Werkstoff "Super Tough" (Super-TF) zum Einsatz. Aufgrund der Änderung der Legierungsbestandteile im Wälzlagerstahl sowie der modifizierten Wärmebehandlung erreichen Super-TF-Lager bis zu zehnfache Standzeiten im Vergleich zu konventionellen Wälzlagerstählen. Daher kommt dieses Material häufig bei Wälzlagern in Windkraftanlagen zum Einsatz. Es eignet sich für unterschiedliche Lagerbauarten wie beispielsweise für Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager, Pendelrollenlager, Rillenkugellager und Schrägkugellager.

Teil 2: Wälzlager mit Keramik sind besonders robust

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