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Wälzlager

Robuste Pendelrollenlager sollen Windkraft wirtschaftlicher machen

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Schaeffler hat seine Pendelrollenlager für Rotor-Hauptlagerungen optimiert. Dadurch soll die Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und damit Wirtschaftlichkeit von Windkraftanlagen erhöht werden. Außerdem soll die Entwicklung eines asymmetrischen Pendelrollenlagers einen weiterführenden Schritt hin zu mehr Robustheit darstellen.

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Das asymmetrische Lagerdesign soll die axiale Tragfähigkeit und damit die Gebrauchsdauer der Hauptlager in Windkraftanlagen signifikant steigern.
Das asymmetrische Lagerdesign soll die axiale Tragfähigkeit und damit die Gebrauchsdauer der Hauptlager in Windkraftanlagen signifikant steigern.
(Bild: Schaeffler)

Die Lagerung der Rotorwelle ist in Windkraftanlagen von zentraler Bedeutung. Das Festlager ist dabei besonders hohen Axiallasten ausgesetzt. Vor diesem Hintergrund hat Schaeffler seine Standard-Pendelrollenlager optimiert, um den spezifischen Anforderungen für den Einsatz in Windkraftanlagen noch besser gerecht zu werden. Zusätzlich entwickelte Schaeffler ein asymmetrisches Lager-Design.

Robuste Konstruktion für weniger Verschleiß

Im Bereich der Mikro-Geometrie verbesserten die Entwickler die Oberflächen, wodurch die Reibung und damit Energieeintrag und Verschleiß reduziert werden soll. Darüber hinaus passten sie die Schmiegung an, um die Wälzkörpernormalkräfte über eine große Fläche zu übertragen und so die Kontaktpressungen zu reduzieren. Zusätzlich wurden die Wälzkörper endprofiliert.

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Die Anpassungen in der Makro-Geometrie umfassten vor allem zwei Punkte. Zum einen reduzierten die Ingenieure die initiale Lagerluft wodurch das Betriebsspiel verbessert werden soll. Dadurch reduzierten sie die Wälzkörperkräfte und das axiale Schieben des Antriebsstranges. Zweitens verwendeten sie einen festen Mittelbord für die Festlagerung des Windturbinen-Rotors und erhöhten so die axiale Steifigkeit, was die axiale Verlagerung des Antriebsstrangs reduzieren soll. Laut Schaeffler kann außerdem durch den festen Mittelbord die Kontaktpressung entlang der Rolle besser verteilt werden.

Mit beiden Maßnahmen gelang es den Ingenieuren, die Robustheit der Lager gegen Verschleiß zu erhöhen, der insbesondere durch axiale Verschiebungen entsteht. Im Zuge der Validierung wurden die Lager erfolgreich umfangreichen Tests für das Schaeffler-Gütesiegel „X-life“ unterzogen. Die dazu notwendigen Validierungsschritte sind vom Germanischen Lloyd zertifiziert worden (Zertifikat GL-CER-002-2015).

Asymmetrisches Design soll Gebrauchsdauer steigern

Das asymmetrische Lagerdesign soll die axiale Tragfähigkeit und damit die Gebrauchsdauer der Hauptlager in Windkraftanlagen signifikant steigern. Es soll einen höheren Druckwinkel auf der axial belasteten Lagerreihe ermöglichen und einen flacheren Druckwinkel auf der hauptsächlich radial belasteten Lagerreihe. Dadurch sollen eine bessere Lastverteilung, weniger Kontaktpressungen und eine erhebliche Reduzierung des axialen Schiebeweges erreicht werden. (sh)

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