Welche Materialien werden für die Hauptwellenlager von Windkraftanlagen verwendet?

Die Auswahl der Materialien für Hauptwellenlager von Windkraftanlagen ist von entscheidender Bedeutung, da diese Komponenten das Herzstück von Windkraftanlagen bilden. Um den komplexen Betriebsbedingungen und langfristigen Betriebsanforderungen von Windkraftanlagen gerecht zu werden, brauchen die Lagerwerkstoffe hohe Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Nachfolgend finden Sie die gängigen Materialien, die für Hauptwellenlager von Windkraftanlagen verwendet werden:

1. Lagerstahl

GCr15 (Stahl 52100): Hierbei handelt es sich um den weit verbreiteten Chromlagerstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, der für hohe Härte, Verschleißfestigkeit und gute Dauerfestigkeit bekannt ist. Er eignet sich für allgemeine Betriebsbedingungen und kann Standardlasten und -geschwindigkeiten bewältigen.

Vorteile: Gute Verschleißfestigkeit und hohe Härte, kann schwere Lasten bewältigen.

Nachteile: Erfordert eine kontrollierte Umgebung, da er durch Feuchtigkeit oder korrosive Bedingungen beeinträchtigt werden kann, was zusätzlichen Schutz erforderlich macht.

2. Aufgekohlter Stahl

20MnCr5, 18CrNiMo7-6: Diese Materialien sind aufgekohlte Stähle. Nach der Aufkohlung weist die Oberfläche hohe Härte auf, während der Kern Zähigkeit und Stoßfestigkeit beibehält. Diese Materialien werden in der Regel für Schwerlastanwendungen verwendet, wodurch sie sich ideal für die hohen Stoßbelastungen der Hauptwellenlager von Windkraftanlagen eignen.

Vorteile: Hervorragende Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit, während der Kern Zähigkeit und Stoßfestigkeit beibehält.

Nachteile: Komplexer Herstellungsprozess und höhere Kosten.

3. Rostfreier Stahl

9Cr18, 440C: Rostfreier Stahl ist äußerst korrosionsbeständig und eignet sich daher für Offshore-Windparks und andere feuchte Umgebungen. Rostfreier Stahl bietet hervorragende Korrosionsschutzeigenschaften und ermöglicht langfristigen Betrieb in rauen korrosiven Umgebungen.

Vorteile: Hervorragende Korrosionsbeständigkeit, besonders geeignet für Meeresumgebungen und feuchte Bedingungen.

Nachteile: Relativ geringere Festigkeit und Härte, höhere Kosten.

4.Hochstickstoffstahl

Beispiel: NitroMax: Stahl mit hohem Stickstoffgehalt wird aufgrund der hervorragenden Korrosions- und Verschleißfestigkeit in einigen Spezialanwendungen eingesetzt. Er vereint hohe Festigkeit und Härte, wodurch er sich ideal für anspruchsvollere Hauptwellenlager von Windkraftanlagen eignet.

Vorteile: Gute Verschleißfestigkeit, hervorragende Korrosionsbeständigkeit, lange Lebensdauer.

Nachteile: Schwierig zu verarbeiten und relativ teuer.

5.Keramische Materialien

In bestimmten Umgebungen mit hoher Belastung und hoher Geschwindigkeit werden keramische Wälzkörper (z. B. Siliziumnitrid Si3N4) in Hybridkeramiklagern verwendet. Keramik bietet hervorragende Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit sowie geringe Dichte, wodurch die Reibung und Wärmeentwicklung im Lager reduziert und die Lebensdauer verlängert wird.

Vorteile: Leicht, verschleißfest, korrosionsbeständig.

Nachteile: Spröde und teuer, wird hauptsächlich in leistungsstarken Anwendungen eingesetzt.

6.Spezieller legierter Stahl

Um den Anforderungen an hohe Belastung und lange Lebensdauer der Hauptwellenlager von Windkraftanlagen zu erfüllen, werden bei der Herstellung spezielle legierte Stähle (z. B. solche, die Molybdän, Titan usw. enthalten) verwendet. Diese Materialien verbessern die Ermüdungs- und Verschleißfestigkeit.

Vorteile: Hohe Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit, geeignet für Anwendungen mit hoher Belastung.

Nachteile: Schwierige Verarbeitung und höhere Kosten.

7.Spezieller legierter Stahl

Um die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit der Hauptwellenlager von Windkraftanlagen weiter zu verbessern, werden bestimmte Lager speziellen Oberflächenbehandlungen unterzogen:

Phosphatierung: Verbessert die Korrosionsbeständigkeit.

Verchromung oder Vernickelung: Verbessert die Rostschutzeigenschaften.

Wärmebehandlung: Verfahren wie Aufkohlen oder Induktionshärten zur Erhöhung der Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit.

Fazit:

Die Wahl des Materials für Hauptwellenlagervon Windkraftanlagen hängt von der Anwendungsumgebung, den Belastungsanforderungen und den Wartungskosten ab. In der Regel ist kohlenstoffreicher Chromlagerstahl (z. B. GCr15) die Standardwahl, während in anspruchsvolleren Umgebungen wie Offshore-Windparks Edelstahl, hochstickstoffhaltiger Stahl oder legierte Materialien mit Oberflächenbehandlungen ausgewählt werden können, um Korrosion und schwierigen Betriebsbedingungen zu begegnen.

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