Hauptlager sind das Herzstück eines jeden Rotors in Windkraftanlagen. Sie spielen eine zentrale Rolle für die Effizienz des Gesamtsystems und müssen deshalb ausgiebige Tests bestehen. Zur Sicherstellung dieser hohen Anforderungen an Hauptlager errichtete Liebherr-Components am Standort in Biberach-an-der-Riss (Deutschland) einen neuen Hauptlagerprüfstand. „Mit diesem Prüfstand stehen wir an der Spitze der Technologie im Bereich der Windenergie und leisten einen entscheidenden Beitrag zur Erreichung einer saubereren und nachhaltigeren Energieversorgung“, erklärt Andreas Palmer, Leiter Entwicklung und Design von Großwälzlagern. „Bereits seit 2017 testen und validieren wir Hauptlager in eigenen Wänden. Der neue und größere Hauptlagerprüfstand ermöglicht es uns, Hauptlager mit einem Durchmesser von bis zu sechs Metern auf Herz und Nieren zu prüfen und somit in ganz neue Dimensionen vorzustoßen.“
Testen macht den Unterschied
Der neue Hauptlagerprüfstand hat eine maximale elektrische Antriebsleistung von 300 kW und eine maximale Lagerdrehzahl von 15 U/min. Damit kann er ein beeindruckendes Prüfgewicht von bis zu 125 Tonnen aufnehmen. Mit dem Prüfstand werden verschiedene Tests durchgeführt, darunter die Funktionsprüfung des Lagers, die Überprüfung des Schmier- und Dichtungssystems sowie die Erfassung der Lagerreibmomente in Abhängigkeit von Last und Betriebskonstellationen. Teil des Testprogramms bildet auch die Ermittlung der gesamten Lagerlebensdauer unter bestimmten Betriebsbedingungen sowie der Lager-Wärmebilanz für verschiedene Betriebspunkte.
Um diese Tests durchzuführen, werden immer zwei Lager benötigt - ein Prüflager und ein Gegenlager. Die Versuchslast wird durch Plattengewichte oder Hydraulikzylinder erzeugt, während ein Elektromotor die Lager dreht. „Um ein Hauptlager zu testen, ermitteln wir die Belastung auf dieses Lager für eine Lebensdauer von beispielsweise sechs Monaten. Das Hauptlager wird dann mit Überlast gefahren, um es an Stelle von 25 Jahren in sechs Monaten gleichermaßen zu beanspruchen“, erklärt Andreas Palmer. „Mit diesen Prüfläufen validieren wir unter anderem unser Berechnungsverfahren, um bereits in der Auslegung derartiger Lager die richtige Laufbahngeometrie ermitteln zu können.“
Auf das Ergebnis kommt es an
Prüfungen und Tests sind wichtig, denn damit werden nicht nur Hauptlager validiert, sondern auch Entwicklungsmöglichkeiten aufgedeckt. „So entstand zum Beispiel die Forderung nach unserem Superfinish für Hauptlager“, fährt Andreas Palmer fort. Das Superfinish verfeinert die Laufbahnoberfläche. Dabei wird die Oberfläche rotierend bearbeitet, sodass die Laufbahn eine fast spiegelglatte Fläche bildet. Die Tribologie, also Verschleiß, Reibung und Schmierung, werden so optimiert. Superfinish sichert damit eine hohe Oberflächenqualität und eine erhöhte Lebensdauer.
Immer weiter, immer vorwärts
„Seit 2015 liefern wir bei der Liebherr-Components Hauptlager für Windkraftanlagen aus. Dank unserem neuen Prüfstand sind wir aktuell in der Lage, ein Hauptlager für eine 11-MW-Anlage zu validieren“, fasst Andreas Palmer zusammen. „Somit sind wir mit diesem Prüfstand optimal auf die Bedingungen des Marktes und weiteres Wachstum in der Anlagengröße aufgestellt.“
