Einfluss der Lagerbauform auf die mechanische Beanspruchung des Hauptlagers in Windenergieanlagen

Im Rotorlagerungssystem von Windenergieanlagen an Land werden verbreitet Pendelrollenlager als Festlager verbaut. Da trotz korrekter Auslegung nach aktuellen Richtlinien finanziell folgenschwere Hauptlagerschäden auftreten, haben Lagerhersteller begonnen die anfänglich eingesetzten Standard-Kataloglager durch diverse Modifikationen an die besonderen Betriebsbedingungen in der Windenergie anzupassen. Die aktuellste und konzeptionell bedeutendste Neuerung stellt das asymmetrische Pendelrollenlager dar, welches eine bessere Auslastung der beiden Lagerreihen sowie eine erhöhte axiale Steifigkeit aufweisen soll. Die Vorteile dieser Hauptlagerbauform können für ein konkretes Rotorlagerungssystem nur qualitativ abgeschätzt, aber nicht quantifiziert werden. Daher besteht das Hauptziel dieser Arbeit in der Untersuchung des Einflusses der Lagerbauform auf die mechanische Lagerbeanspruchung. Dies erfolgt in Form eines Vergleichs zwischen einem klassischen, symmetrischen Pendelrollenlager und einem neuartigen asymmetrischen Pendelrollenlager. Als Vergleichskriterien werden die Wälzkörperkräfte, das Steifigkeitsverhalten des Lagers sowie die davon beeinflussten Zwangskräfte und -verschiebungen am Getriebeeingang herangezogen. Zur Bestimmung der inneren Kräfte sowie zur Analyse der auftretenden Effekte im betrachteten Rotorlagerungssystem einer 2,75 MW Anlage werden recheneffiziente Finite-Elemente- Modelle aufgebaut und über zwei Prüfaufbauten auf einem Windenergieanlagen-Systemprüfstand in Realgröße validiert. Der anschließende Vergleich unter realitätsnahen Auslegungslastfällen ermöglicht neben der Analyse der zeitlichen Verteilung der Vergleichsgrößen auch eine Lebensdauerabschätzung beider Lagerbauformen.