Wälzlager für Windkraftanlagen: Branche in Bewegung

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Lenord, Bauer & Co. GmbH

Herausforderung: Vermeiden von Stromdurchgängen

Die extrem hohen Belastungen, denen Wälzlager in Windenergieanlagen ausgesetzt sind, zeigt sich auch daran, dass es hin und wieder zu Schäden und Ausfällen an Wälzlagern kommt, deren Ursache zunächst unklar sind. Dass Lager von NSK meist vergleichsweise selten von diesen Schäden betroffen sind, ist u.a. auf die intensive Werkstoffentwicklung im eigenen Hause zurückzuführen.

Ein solcher Schaden ist das „White structure flaking“, das sich durch ein Abblättern von Material äußert. Das Schadensbild selbst ist bekannt, weil schon vor rund zwanzig Jahren ähnliche Schäden an Generatorlagern der Automobilindustrie auftraten. Damals wurden Stromdurchgänge als Ursache identifiziert. NSK arbeitet daran, den Mechanismus des Schadens zu reproduzieren, um noch besseres Verständnis über die Vorgänge in hochbelastbaren Wälzlagern zu gewinnen und ggfs. alternative Werkstoffe für diesen Einsatzfall zu entwickeln.

Stromisolierung: Keramikbeschichtung oder Vollkeramikkugeln

Unabhängig von diesem spezifischen Schadensbild gehört die Stromisolierung zu den Anforderungen, die der Konstrukteur von Wälzlagern für Windkraftanlagen zu berücksichtigen hat. Dies gilt insbesondere für die Generatorlagerung. Ziel muss es hier sein, Stromdurchgänge im Antriebsstrang zu verhindern und Schäden zu minimieren, die z.B. bei Stromlastspitzen oder Kreisströmen (Elektrokorrosion) auftreten können.

NSK bietet bislang für dieses Anforderungsprofil stromisolierte Lager mit kera-misch beschichteten Außenringen an. Neu sind Hybridlager mit Kugeln aus Vollkeramik, die aktuell für Lager mit Außendurchmessern bis 340 mm zur Verfügung stehen. Zu den Leistungsmerkmalen dieser Lager gehören eine gute Wärmebeständigkeit, längere Lebensdauer, geringes Gewicht und geringe Wärmedehnung. NSK hat bereits ausgiebig Erfahrungen mit der anspruchsvollen Produktionstechnik von Keramikkugeln gesammelt, weil auch hochbeanspruchbare Hybridlager für Werkzeugmaschinen zum Wälzlagerprogramm gehören.

Synergieeffekte durch Erfahrungen nutzen

Damit ist ein Thema angesprochen, das – um auf die eingangs dargestellte aktuelle Situation der Windenergietechnik zurückzukommen, ebenfalls die technischen Eigenschaften der Wälzlager verbessern kann, ohne die Kosten zu erhöhen: Erfahrungen aus anderen Branchen, die hochbeanspruchte Wälzlager einsetzen schaffen nützliche Synergieeffekte.

Zwar gilt die Windenergietechnik als die „Königsdisziplin“, in der die Lager zwanzig Jahre Lebensdauer bei sehr dynamischen Belastungen und unter ungünstigen Umgebungsbedingungen erreichen sollen. Aber es gibt durchaus auch andere Branchen, die sehr hohe Anforderungen an Wälzlager stellen. Dazu gehören der Werkzeugmaschinenbau (hohe Präzision und sehr hohe Drehzahlen), die Stahlindustrie (hohe mechanische Belastungen bei verschmutzter Umgebung), die Automobilindustrie (im Fahrwerk: Outdoor-Anwendung bei Stößen, Vibrationen und Schmutz), die Landmaschinentechnik (abrasive Stäube) und die Nahrungsmittelindustrie (Korrosion).

NSK verfügt in all diesen Branchen über umfassendes Know-how und hat jeweils Lager entwickelt, die exakt für die jeweiligen Anforderungen entwickelt wurden. Diese Erfahrungen werden für die Windenergietechnik nutzbar gemacht, und oft ergeben sich auch in der Entwicklung und in der Produktion Synergien, die die Kosten der hochbeanspruchbaren Wälzlager für Windenergieanlagen senken. (jup)

Husum WindEnergy 2012: Halle 3, Stand G07

* *Dipl.-Ing. Ralf Petersen, Manager Wind Energy bei NSK Deutschland

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