Stresstest bei 30 Umdrehungen
Der Hauptwellenprüfstand im Sven Wingquist Test Center ist der erbarmungsloseste Großlager-Folterknecht der Welt: Vor Kurzem hat der SKF Koloss erstmals ein Nautilus-Lager mit einem Außendurchmesser von vier Metern auf 30 Umdrehungen pro Minute beschleunigt. Damit war der Test fast viermal härter als die Realität.
Das Vier-Meter-Lager, das die SKF Ingenieure am Main Shaft Test Rig (MSTR) befestigt hatten, wiegt allein rund 14 Tonnen. Für die Montage des „Nautilus“ genannten SKF Großlagers an den Prüfstandsadaptern benötigten die Techniker zwei weitere Tonnen an mächtigen Schrauben. In Summe brachte der gesamte Testaufbau dadurch gut 80 Tonnen auf die Waage.
Das massive Setup der Versuchsanordnung hat einen guten Grund: Normalerweise rotieren solche Nautilus-Lager – beispielsweise in 8-MW-Offshore-Windenergieanlagen – mit durchschnittlich 8 min-1. Dabei beträgt die zu erwartende Lebensdauer L10 des Hauptwellenlagers etwa 25 Jahre. Einen derartig langen Geduldsfaden haben die Forscher im Sven Wingquist Test Center natürlich nicht – und deshalb verkürzen sie ihre „Langzeittests“ durch vorsätzlich übertriebene Drehzahlen: Dank des enormen Tempos lassen sich unzählige Überrollungen im Lager quasi wie im „Zeitraffer“ realisieren.
Dieses Verfahren hat gleich mehrere Vorteile: Es erhöht nicht nur die Verfügbarkeit des Prüfstandes für weitere Testläufe, sondern senkt auch die Kosten für jeden einzelnen Vorgang. Außerdem können die verkürzten Tests dank des neuen MSTR auch noch sehr energieeffizient durchgeführt werden.
Schleudergang mit 1.200 PS
Hinzu kommt, dass die enormen Drehzahlen die einzelnen Lagerkomponenten extrem belasten. Denn wegen der rasanten Rotation steigen die im Lager wirkenden Kräfte enorm; bspw. in Form von Trägheitsmomenten und Rollenschlägen auf die Flansche und Käfige. Zur Orientierung: Der mit ca. der halben Lagerdrehzahl rotierende Rollensatz hat eine Masse von 1,6 Tonnen. Wenn man so will, schleudert der SKF Prüfstand also einen Mittelklassewagen um seine eigene Rotationsachse. Dabei entwickelt er zur Beschleunigung von 0 auf 30 min-1 etwa 1.200 PS. Das wiederum entspricht ungefähr der Leistung eines Bugatti Veyron Super Sport.
„Die in den Testläufen gewonnenen Erkenntnisse bilden eine profunde Grundlage für die Produkt- und Anwendungsentwicklung der Zukunft“, meint Jürgen Reichert, Leiter der Entwicklungsabteilung und des Anwendungskompetenzzentrums für Hauptwellenlagerungen in Windenergieanlagen bei SKF in Schweinfurt: „Sie werden es uns ermöglichen, eine Spitzenposition bei den Großlagern und der Windenergie-Branche zu besetzen.“
Der durchgeführte Test habe die Leistungsfähigkeit und Überlegenheit des MSTR bestätigt. „Mit dem Ausloten derzeitiger technischer Grenzen ebnet er leistungsstarken Entwicklungen für kommende 15-MW-Anlagen den Weg“, so Reichert weiter. Und Thomas Zika, Chef des Sven Wingquist Test Centers, ergänzt: „Unsere Hauptwellenprüfungen werden ganz sicher einen spürbaren Einfluss auf die Industrie haben. Der reicht von kürzeren Entwicklungszeiten bzw. schnellerer Serienproduktion über robustere Großlager bis hin zu geringeren Betriebsrisiken und -kosten.“
