Zylinderrollenlager mit erhöhter Tragfähigkeit für Windturbinengetriebe

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Planetenradlagerung mit Zylinderrollenlagern

Die Betriebsbedingungen sind gekennzeichnet durch niedrige Drehzahlen (z.B. 40-70 min-1 in der Hauptstufe) hohe Radialbelastungen und zusätzliche Zentrifugalkräfte. Die Schmierung erfolgt entweder über Ölsumpf oder direkt am Lager mittels einer Ölumlaufschmierung. Die Lagerung von Planetenrädern mit Zylinderrollenlagern erfolgt in der Regel mit zwei bis maximal vier Rollenreihen. Sind die Belastungen sehr hoch, empfiehlt sich eine Lagerung mit zwei zweireihigen bzw. drei oder vier einreihigen Lagern. Bei geringer belasteten Planeten, meist in der zweiten Planetenstufe, kann die Lagerung mit zwei einreihigen Zylinderrollenlagern erfolgen.

Eingesetzt werden üblicherweise vollrollige Zylinderrollenlager sowie Lager mit Messingmassivkäfig. Zunehmend kommen auch Lagerausführungen mit spezieller Käfiggeometrie und erhöhter dynamischer und statischer Tragfähigkeit zum Einsatz, sogenannte „High-Capacity Zylinderrollenlager“. Vollrollige Zylinderrollenlager verfügen über die maximale Wälzkörperanzahl, bieten daher eine sehr hohe radiale Tragfähigkeit und stellen eine bewährte Lösung für Planetenräder von Getrieben, mit einer Nennleistung bis maximal 2,5 MW dar. Bei leistungsstärkeren Getrieben, steigt mit der zunehmenden Lagergröße jedoch das Risiko von Frühausfällen durch Oberflächenschäden, welche vor allem durch den direkten Rolle- Rolle-Kontakt entstehen können. Da sich die Wälzkörper am Rollenmantel direkt berühren kommt es im Betrieb zum gegenläufigen Gleiten. Dies führt zu erhöhter Reibung und Wärmeentwicklung zwischen den Rollen. Zudem fehlt die zusätzliche Führung der Wälzkörper durch einen Käfig, sie neigen daher leichter zum Schränken. Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann dies zu Verschleiß und frühzeitigem Ausfall der Lager führen.

Zur Vermeidung eines solchen Risikos sowie der erhöhten Wärmeentwicklung bei vollrolligen Lagern werden daher bei größeren Getrieben mit mehr als 2 MW Leistung überwiegend Zylinderrollenlager mit Messingmassivkäfig eingesetzt. Sie lassen sich separat montieren, verfügen über deutlich bessere kinematische Eigenschaften und eignen sich auch für höhere Drehzahlen. Allerdings haben sie eine geringere Anzahl an Wälzkörpern, benötigen daher bei gleicher Tragfähigkeit mehr Bauraum und stoßen im Hinblick auf die geforderten Tragzahlen teilweise an ihre Grenzen.

An dieser Stelle setzen neue Entwicklungen an, bei denen mit Hilfe spezieller Käfigkonzepte die hohe Tragzahl von vollrolligen Lagern nahezu erreicht wird und die dynamischen Eigenschaften gegenüber Standardlagern mit Messingmassivkäfig zum Teil noch verbessert werden können. (Mehr Infos nach dem Umblättern)

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