Drehverbindungen für exakte Positionierung

Lager für Windnachführung und Blattverstellung

(PresseBox) (Schweinfurt, ) Windkraftanlagen müssen ihre Ausrichtung den Windverhältnissen anpassen. Turm und Rotorblätter werden dabei so eingestellt, dass sie die Windverhältnisse optimal ausnutzen und gleichzeitig keinen zu extremen Belastungen ausgesetzt sind, die zu Schäden führen könnten. Turm- und Blattverstellung sind somit eine wesentliche Voraussetzung für die Wirtschaftlichkeit von Windkraftanlagen.

Für die Windnachführung der Gondel und die Verstellung der Rotorblätter entwickelt und produziert die Schaeffler Gruppe Industrie (INA/FAG) Drehverbindungen bis zu einem Außendurchmesser von 4.000 Millimeter, derzeit für Anlagen bis zu einer Leistung von 5,0 MW. Durch ihren konstruktiven Aufbau übertragen sie radiale und axiale Kräfte sowie Kippmomente. Sie werden als ein- oder zweireihige Vierpunktlager ausgeführt, sowohl unverzahnt als auch innen- und/oder außenverzahnt. Bei unterschiedlichen Belastungen ermöglichen sie eine exakte Winkelverstellung.

Blattverstellung (Pitch-Lager)

Zur Leistungsregelung der Windenergieanlage muss der Blattwinkel über die Drehbewegung am Blattlager immer optimal der Windgeschwindigkeit angepasst werden. Die Blattverstellung steuert so die Rotordrehzahl, die eine möglichst gleichmäßige Stromerzeugung ermöglicht. Dabei treten zum Teil sehr hohe Lasten aus der dynamischen Beanspruchung der Rotorblätter auf. Diese müssen sicher über die Laufbahnen und die Schraubenverbindungen der Blattlager in die Rotornabe abgeleitet werden. Zum Einsatz kommen zumeist zweireihige Vierpunktlager, deren Innen- bzw. Außenring verzahnt oder unverzahnt ausgeführt sein kann.

Turmlager (Azimuth-Lager)

Auch um die Stellung der Gondel immer optimal der Windrichtung anzupassen, wird eine Drehverbindung benötigt. Die Windlasten und die dynamischen Massenkräfte werden über die Laufbahnen und die Schraubenverbindungen in den Turmkopf abgeleitet. Zum Einsatz kommen hier meist einreihige Vierpunktlager, deren Innen- bzw. Außenring verzahnt oder unverzahnt ausgeführt sein kann.

Mit einzigartigem Knowhow, wie z.B. zinkflammgespritzten Oberflächen, Mehrschicht-Lackierung, veredelten Dichtungsanlaufflächen und hochfestem Vergütungsstahl (z.B. 42CrMo4V) bietet Schaeffler die Drehverbindungen mit höchster Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Sicherheit gegen vorzeitige Schäden wie z.B. Ermüdung in der Laufbahn und Korrosion an den Oberflächen. Durch den Werkstoff und die Oberflächenschutzmaßnahmen sind die Lager bis minus 30 Grad Celsius geeignet. Modernste Fertigungseinrichtungen sowie ein höchstes Maß an Fertigungs-Knowhow sichern den Erfolg bei der Herstellung von Drehverbindungen für den weltweiten Einsatz in der Multimegawattklasse.

Berechnung erhöht Qualität und Zuverlässigkeit Zur Sicherung höchster Qualität und Zuverlässigkeit der Lager und Drehverbindungen verfügt die Schaeffler Gruppe Industrie über modernste Software und Berechnungsprogramme. Mit BEARINX® modelliert und berechnet die Schaeffler Gruppe die Drehverbindungen. Die Belastungen und inneren Beanspruchungen der Wälzlager, die Vergleichsspannungen der Wellen sowie die wichtigsten Kennwerte werden tabellarisch und grafisch dargestellt. Auch die innere Lastverteilung im Lager wird dabei exakt berechnet - bis hin zur Kontaktpressung unter Berücksichtigung der Laufbahnschmiegung. Analog zur Beanspruchung der einzelnen Wälzkontakte ermittelt BEARINX® die rechnerische Lagerlebensdauer genauer als bisher möglich. Für detailliertere Analysen können FEM Berechnungen den Einfluss der Umgebungskonstruktion auf die Wälzlager und umgekehrt ermitteln.

Zusätzlich wird bei Auslegungen eine Sicherheit gegen dynamisches Kernversagen (Core-Crushing) berechnet. Diese bezieht sich auf die Lagerlast, bei der die dynamische zulässige Spannung im Übergang Rand/Kern erreicht wird. Die Beanspruchung des Werkstoffs wird über die Tiefe des Materials mit der zulässigen Beanspruchbarkeit des Werkstoffs verglichen.

Schaeffler AG

Die Sparte Industrie der Schaeffler Gruppe liefert über eine weltweit marktnahe Organisation und Anwendungsberatung Wälz- und Gleitlagerlösungen, Linear- und Direktantriebstechnologie der Marken INA und FAG für rund 60 verschiedene Industriebereiche. Das Portfolio umfasst über 225.000 Produkte und reicht von millimetergroßen Miniaturlagern z. B. für Dentalbohrer bis zu Großlagern mit einem Außendurchmesser von mehreren Metern, z. B. für Windkraftanlagen.

Die Schaeffler Gruppe zählt mit rund 61.000 Mitarbeitern an weltweit mehr als 180 Standorten und einem Gruppenumsatz von 7,3 Mrd. Euro (GJ 2009) zu den weltweit führenden Wälzlagerherstellern und Automobilzulieferern.

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