Ausgabe Stuttgart Sommersemester 2012 - campushunter.de

50 I Schaeffler
Größter Großlagerprüfstand der Welt
in Betrieb genommen
» Nach weniger als zwei Jahren Konstruktions- und Bauzeit hat
Schaeffler im November den modernsten, größten und leistungsfähigsten
Großlagerprüfstand der Welt in Betrieb genommen. Auf dem Prüfstand
können Großlager bis 15 Tonnen und 3,5 Meter Außendurchmesser, wie
sie insbesondere in der Windkraft eingesetzt werden, mithilfe eines
breiten Simulationsprogramms unter praxisähnlichen Bedingungen getestet
werden.
Der neue Prüfstand wird in erster Linie zum Test von Rotorlagerungen
für Windkraftanlagen der Multi-Megawatt-Klasse eingesetzt und wird
zu einem noch besseren Verständnis des Gesamtsystems, der
Einflussfaktoren und der Zusammenhänge im Antriebsstrang von
Windkraftanlagen führen.
Aufbau und Funktionsprinzip des Großlagerprüfstands
Der Prüfstand simuliert realitätsnah beispielsweise statische und dynamische
Kräfte sowie Momente, die auf Rotorlager und Drehverbindungen
einwirken. Getestet werden können alle Rotorlagerungskonzepte für
Windkraftanlagen bis sechs Megawatt Leistung. Die Funktionsuntersuchungen
geben Aufschluss über Wälzlagerkinematik, Wälzlagertemperatur
und Reibungsverhalten, Beanspruchungen und Verformungen. Die dafür
benötigten Daten liefern mehr als 300 Sensoren an und in den Lagern.
Die wichtigste Komponente des Prüfstands ist der Belastungsrahmen.
An ihm sind jeweils vier hydraulisch betriebene Radial- bzw.
Axialzylinder befestigt. Sie erzeugen die realen Lasten und Momente, die
in einer Windkraftanlage auftreten. Dabei simulieren die Radialzylinder das
Gewicht einer Rotornabe mit Rotorblättern; die Axialzylinder generieren
die Windlasten.
Bei großen Anlagen können Rotor und Nabe weit über 100 Tonnen
wiegen. Dieses Gewicht wirkt auf das Lager und erzeugt die so genannte
statische Radiallast sowie das statische Nickmoment. Entsprechend groß
sind die vier Radialzylinder dimensioniert. Jeder Zylinder kann maximal
ein Meganewton Kraft erzeugen, was einer Gewichtskraft von
100 Tonnen entspricht. Noch mehr „Power“ haben die Axialzylinder. Jeder
von ihnen verfügt über ein Kraftpotenzial von 1,5 Meganewton für die
Simulation der statischen Axiallast sowie der dynamischen Nick- und
Giermomente. Dieses Nicken und Gieren ist vergleichbar mit dem Heben
und Senken bzw. Drehen des Kopfes.
Über den Antriebsstrang mit seinem Planetengetriebe lassen sich die
verschiedenen Windgeschwindigkeiten simulieren. Der Aufspannrahmen
verkörpert den Anschluss der Gondel der Windkraftanlage. Bekanntlich
weht der Wind ganz selten mit konstanter Größe oder aus der gleichen
Richtung. Vielmehr wirkt er mit unterschiedlicher Intensität und an
unterschiedlichen Stellen auf die Windkraftanlage. In Abhängigkeit der
Stellung der drehenden Rotorblätter werden unterschiedliche Momente
an der Rotornabe erzeugt.
Aus all dem folgt, dass Windkraftanlagen aufgrund der ständig
wechselnden Windverhältnisse äußerst komplexen Bedingungen unterliegen.
Eine Herkulesaufgabe nicht nur für den Prüfstand, sondern auch
für SARA (Schaeffler Automation System for Research & Development
Applications). SARA generiert die Sollwerte entsprechend den Windlasten,
regelt die hochdynamischen Servozylinder, steuert und regelt alle
Aggregate, sorgt für die Messung und Speicherung aller Daten, ist
zuständig für die telemetrische Lagermesstechnik, visualisiert alle Soll-,
Ist- und Grenzwerte, wertet die Messdaten aus und erstellt die
Protokolle. ■
Die jeweils vier hydraulisch betriebene Radial- bzw. Axialzylinder
(rechte Bildhälfte) erzeugen die realen Lasten und Momente, die in einer
Windkraftanlage auftreten. Dabei simulieren die Radialzylinder
das Gewicht einer Rotornabe mit Rotorblättern; die Axialzylinder generieren
die Windlasten.
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