WoW: Wälzkontaktermüdung oszillierender Lager in Windenergieanlagen

Auf einen Blick

• Es findet eine Untersuchung der Wälzkontaktermüdung oszillierender Großwälzlager für Windenergieanlagen im realitätsnahen Großmaßstab statt.
• Es werden Ermüdungstests an 10 Großwälzlagern an einem Prüfstand mit praxisrelevanten Schmierfetten und Betriebsbedingungen durchgeführt.
• Es wird moderne Sensorik, darunter ein von Fraunhofer entwickeltes Verfahren, das auf Induktivsensoren basiert, und ein Messsystem des Projektpartners MML, zur frühzeitigen Detektion der Schadensinitiierung eingebunden.
• Die Auslegung und Beschaffung der großmaßstäblichen Testlager, die Testplanung, der Aufbau und die Durchführung der Großlager-Versuche, die kontinuierliche Zustandsüberwachung, die Aufbereitung der Testergebnisse sowie die Mitwirkung am Abgleich und an der Anpassung der Berechnungsmodelle wird vom Fraunhofer IWES durchgeführt.

Herausforderung

Für oszillierend betriebene Großwälzlager existiert bislang nur eine sehr geringe Zahl belastbarer Versuchsdaten. Lebensdauermodelle und ISO-basierte Ansätze wurden überwiegend aus Kleinlager-Tests abgeleitet und zeigen teils große Streuungen. Dadurch ist unklar, wie gut bestehende Normen und Rechenmodelle die tatsächliche Ermüdungslebensdauer von Pitch- und anderen Schwenklagern abbilden. Dies erschwert die Auslegung neuer WEA-Generationen und die Abschätzung ihrer Lebensdauer im Feld.

Lösung

Das Fraunhofer IWES entwickelt anwendungsnahe großmaßstäbliche Testlager, definiert gemeinsam mit den Projektpartnern praxisgerechte Ermüdungstestprofile und führt an einem Prüfstand Ermüdungstests unter oszillierendem Betrieb durch, mit Unterstützung der messtechnischen Erkennung der Schadensinitiierung. Die gewonnenen Großmaßstabsergebnisse werden systematisch aufbereitet und gemeinsam mit den Kleinmaßstabstests des IMKT (Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie der Leibniz-Universität Hannover) sowie bestehenden Lebensdauermodellen abgeglichen und zur Modellanpassung verwendet.

Mehrwert

Im Forschungsprojekt WoW soll erstmals eine konsistente Datengrundlage zur Wälzkontaktermüdung oszillierender Lager erzielt und die empirische Kalibrierung und Vereinfachung von Lebensdauermodellen ermöglicht werden. Dies reduziert Unsicherheiten bei der Auslegung der Großwälzlager, den Testprogrammen und der Schmierstoffwahl. Dadurch sollen die Zuverlässigkeit von Rotorblattlagern erhöht und langfristig Betriebs- und Instandhaltungskosten von Windenergieanlagen gesenkt werden.