{"id":2104,"date":"2022-12-09T10:24:24","date_gmt":"2022-12-09T10:24:24","guid":{"rendered":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/iwes-blog\/?p=2104"},"modified":"2024-04-10T12:50:24","modified_gmt":"2024-04-10T12:50:24","slug":"was-ist-mit-dir-passiert-alter-junge-die-begutachtung-von-rotorblattlagern","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/websites.fraunhofer.de\/iwes-blog\/was-ist-mit-dir-passiert-alter-junge-die-begutachtung-von-rotorblattlagern\/dr-matthias-stammler","title":{"rendered":"Was ist nur mit dir passiert, alter Junge? Die Begutachtung von Rotorblattlagern"},"content":{"rendered":"\n

Autoren: Dr.-Ing. Matthias Stammler, Karsten Behnke

Wir Wissenschaftler*innen lieben es, uns bei jeder Gelegenheit schadhafte Lager anzusehen. Seien es Lager, die wir in unserem eigenen Labor getestet haben, oder Lager direkt aus dem Feld: Wir sind immer gespannt darauf, welche Geschichte sie uns erz\u00e4hlen. Dieser Blogbeitrag beschreibt die Schritte, die wir \u00fcblicherweise zur Feststellung des Zustands und m\u00f6glicher Ausfallursachen eines Lagers durchf\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n

Unser Team am Large Bearing Laboratory (LBL)<\/a> hat bis jetzt \u00fcber 300 Lager getestet: Die \u00fcberwiegende Zahl der Tests hatten das erkl\u00e4rte Ziel, einen Lagerschaden herbeizuf\u00fchren, einige tun dies auch, andere vielleicht nicht, und einige f\u00fchrten Sch\u00e4den herbei, die wir nicht erwartet hatten. Nach den Tests haben wir uns die Lager angesehen und die Schadensursachen analysiert. Ab und zu haben wir die Gelegenheit, uns ein Lager von einer Windenergieanlage anzusehen und unsere Meinung dar\u00fcber abzugeben, um Partnern aus der Windindustrie zu helfen, besser zu verstehen, was passiert ist. Obwohl dies auch einige langweilige Arbeiten beinhaltet, ist es eine spannende Aufgabe, den Betrieb der Lager mit ihrem Endzustand in Bezug zu setzen. In diesem Artikel schauen wir uns das am Beispiel eines gro\u00dfen Vierpunkt-Rotorblattlagers etwas genauer an:<\/p>\n\n\n\n

Zerlegung<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Zun\u00e4chst betrachten wir den Au\u00dfenzustand: Sind am Ring irgendwelche Anzeichen von Relativbewegungen der Muttern oder Unterlegscheiben sichtbar? Hat sich der Ring auf der Sitzfl\u00e4che bewegt? Sind die Dichtungen an ihrem Platz? Wir entfernen die Kugeln dann durch die Einf\u00fclll\u00f6cher in den Ringen (siehe Abbildung 1). Dieser Vorgang ben\u00f6tigt zwei komplette Umdrehungen des Lagers. Da der Satz Kugeln etwas verrutschen kann, ist es ein guter Ansatz, die Anfangsposition der K\u00e4fige zu markieren, um sie sp\u00e4ter mit den Ringen in Bezug zu setzen.<\/p>\n\n\n\n

\"Open
Abbildung 1: Ge\u00f6ffnetes Einf\u00fcllloch an einem Rotorblattlager \u00a9 Fraunhofer IWES\/Karsten Behnke<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Wenn alle Kugeln entfernt sind, trennen wir die Lagerringe und die K\u00e4fige (Abbildung 2). Jetzt folgt der wahnsinnige Spa\u00df, sie vom Schmierfett zu befreien. Nat\u00fcrlich nicht, ohne vorher noch einige letzte Proben zu nehmen. Bei einem 5-Meter-Lager muss man mit 30 bis 40 Kilogramm (kg) Fett rechnen. Es ist sehr n\u00fctzlich, das Fett n\u00e4her zu betrachten: Hat sich seine Farbe im Vergleich zum Ausgangszustand ge\u00e4ndert? Sind in ihm sichtbare Partikel oder Wasser vorhanden?<\/p>\n\n\n\n

\"Outer
Abbildung 2 \u2013 Lagerau\u00dfenring mit K\u00e4figen \u00a9 Fraunhofer IWES\/Karsten Behnke<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Jetzt sind die Ringe, Kugeln und K\u00e4fige sauber. Nun k\u00f6nnen wir uns fast alle Bestandteile der Lager ansehen und erhalten die meisten, notwendigen Antworten: Wie sehen die Laufbahnen und K\u00e4fige aus? In welchem Zustand befinden sich die Kugeln oder Rollen? Abbildung 3 zeigt einen Au\u00dfenring mit einigen sichtbaren Verschlei\u00dfspuren. Diese Spuren waren das Ergebnis der ersten Tests im HAPT-Projekt<\/a>.<\/a><\/p>\n\n\n\n

\"Outer
Abbildung 3 \u2013 Lagerau\u00dfenring mit Verschlei\u00dfspuren \u00a9 Fraunhofer IWES\/Florian Schleich<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Feinjustierung der Methoden<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Manchmal m\u00fcssen wir etwas tiefer gehen und dann nimmt unsere geliebte Bands\u00e4ge die Arbeit auf und schneidet die Ringe. Bei kleineren Pitchlagern kann man auch Schneidbrenner verwenden, aber das ist laut und l\u00e4stig, und bei gr\u00f6\u00dferen Ringen verstopft das geschmolzene Material oft den Schnitt. Der gute Halt der riesigen und schweren Ringe f\u00fcr diese Aufgabe ist schon interessant genug, wenn sie ganz sind; aber mit dem ersten Schnitt l\u00f6st sich die Eigenspannung und der Ring wird zu einer wabbeligen Poolnudel, die eine Menge Kopfschmerzen verursacht, wenn man ihn zum ersten Mal handhaben muss. Unser Team ist jetzt sehr erfahren darin und besitzt auch einige verstellbare Haltegestelle und Montagezylinder, die sicheres und zuverl\u00e4ssiges Arbeiten erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n\n\n

\"Belt
Abbildung 4 – Unsere Bands\u00e4ge schneidet einen Lagerring \u00a9 Fraunhofer IWES\/Matthias Stammler<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Abbildung 5 zeigt einen Abschnitt eines Lagerrings mit verschiedenen Schnittst\u00fccken, um eine sp\u00e4tere Analyse unter dem Mikroskop zu erm\u00f6glichen. Auch wenn die haupts\u00e4chliche Schlussfolgerung in diesem Fall mit dem nackten Auge sichtbar ist, liefert die Mikroskopanalyse zus\u00e4tzliche Oberfl\u00e4chendaten, die f\u00fcr unsere Modellierungsans\u00e4tze n\u00fctzlich sind. Sie gibt uns aber auch wiederholbare Abbildungen mit einem Ma\u00dfstab, der den Vergleich verschiedener Lager erlaubt.<\/p>\n\n\n\n

\"Cut
Abbildung 5 \u2013 Aufgeschnittener Lagerring \u00a9 Fraunhofer IWES\/Karsten Behnke<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Profilschnitte k\u00f6nnen auch f\u00fcr metallurgische Analysen verwendet werden. Dies gibt uns eine gute Vorstellung von der Tiefe der H\u00e4rtung, der Materialzusammensetzung und Rissen unter der Oberfl\u00e4che, siehe Abbildung 6.<\/p>\n\n\n\n

\"Etched
Abbildung 6 \u2013 Ange\u00e4tzter Schnitt der geh\u00e4rteten Schicht eines Rotorblattlagers mit Riss \u00a9 Fraunhofer IWES<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Zusammen mit dem \u00e4u\u00dferen Zustand des Lagers, den Fettproben und unserer Erfahrung mit Testlagern und solchem aus dem Feld f\u00fchrt uns dies in den meisten F\u00e4llen zu einer Schlussfolgerung in Bezug auf die Schadensmoden und -ursachen. Im Fall unserer eigenen Tests komplettieren die Messdaten in unserer Datenbank das Bild. Um bei den in den obigen Abbildungen gezeigten Sch\u00e4den zu bleiben: Die Verschlei\u00dfspuren auf den Ringen (Abbildung 3 und Abbildung 5) r\u00fchren von Tests her, die gezielt entwickelt wurden, solche Spuren zu erzeugen. Der Riss in der geh\u00e4rteten Schicht (Abbildung 6) ist Teil eines Schadens durch Rollkontakterm\u00fcdung. Es gibt mehrere andere m\u00f6gliche Sch\u00e4den, darunter K\u00e4figverschlei\u00df und Ringrisse, die in Windenergieanlagen h\u00e4ufiger vorkommen.<\/p>\n\n\n\n

Es ist uns ein besonderes Vergn\u00fcgen, Lager von Windenergieanlagen anzusehen und die Problematiken und Sch\u00e4den mit denen zu vergleichen, die wir auf den Pr\u00fcfst\u00e4nden generiert haben. Dies erm\u00f6glicht uns, unser Verst\u00e4ndnis zu testen, unsere Testprogramme und Berechnungsmodelle weiterzuentwickeln, und hilft damit unseren Partnern, ihre Pitchsysteme sicher und zuverl\u00e4ssig zu betreiben.<\/p>\n\n\n\n

Die meisten hier gezeigten Bilder stammen vom \u00f6ffentlich finanzierten HBDV-Projekt<\/a>. Der Zweck der Tests war es, ein besseres Verst\u00e4ndnis der Einflussfaktoren f\u00fcr den Laufbahnverschlei\u00df zu erhalten. Die Ergebnisse werden bald ver\u00f6ffentlicht und sind als Preprint hier verf\u00fcgbar.<\/a><\/p>\n\n\n\n

Mehr Informationen hier:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Auf dem Weg zum Blattlagertest – Teil 1<\/a><\/p>\n\n\n\n

Auf dem Weg zum Blattlagertest – Teil 2<\/a><\/p>\n\n\n\n

Auf dem Weg zum Blattlagertest – Teil 3<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autoren: Dr.-Ing. Matthias Stammler, Karsten Behnke Wir Wissenschaftler*innen lieben es, uns bei jeder Gelegenheit schadhafte Lager anzusehen. 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