През последните години се наблюдава тенденция към повишаване на осведомеността за глобалното опазване на околната среда и очакванията за генериране на вятърна енергия като възобновяем енергиен източник нарастват. Въпреки че вятърната турбина е проектирана за 20 години работа, има няколко технологични тенденции за подобряване на ефективността на производството на електроенергия, като например по-големи агрегати и офшорно разполагане. В резултат на това сложността и цената на подмяната на части по време на поддръжката се превърнаха в проблем. Следователно се изисква висока{4}}надеждност за лагерите, монтирани във вятърни турбини1). Лагерите за главния вал на вятърната турбина поддържат външни натоварвания от силите на вятъра и теглото на лопатките и задвижващия механизъм (фиг.1). Поради това сферичните ролкови лагери, които имат по-голяма товароносимост и по-голяма толерантност към монтажни грешки в сравнение с други типове лагери, са били използвани за приложения на главния вал на вятърни турбини. Въпреки това, повредата на повърхността, като износване и отлепване, е потвърдена като основен начин на повреда в сферичните ролкови лагери за главния вал на вятърната турбина. Следователно са необходими контрамерки, за да се намали-времето за престой, свързано с подмяната на компоненти. Този път NSK разработи и пусна високо{13}}надежден сферичен ролков лагер за главния вал на вятърна турбина, предлагащ висока товароносимост и отлична устойчивост на повреди на повърхността (фиг.2)1).

Лагерите за главния вал на вятърната турбина трябва да поддържат променливи натоварвания, причинени от вятъра и теглото на лопатките и задвижващия механизъм. Тъй като се прилагат големи радиални и аксиални натоварвания, се изисква много висока товароносимост. В същото време те се използват при много ниски обороти на въртене от около 10 до 20 минути-1. Поради това се очаква, че е трудно да се постигне достатъчно образуване на маслен филм в лагерите за главния вал на вятърната турбина. Освен това, основно предизвикателство при сферичния ролков лагер е, че присъщата структура позволява плъзгане между търкалящите елементи и повърхностите на пръстеновидните канали, което може да доведе до бързо влошаване на характеристиките на повърхността, причинено от контакт -метал с метал. В резултат на това основен проблем е, че е склонен към повърхностни повреди като износване и отлепване2).

Този новоразработен продукт използва клетка тип ECA-със специална форма на джоб, която елиминира необходимостта от направляващ пръстен. Обикновено стандартните сферични ролкови лагери (тип CA-, Фиг.3) включват направляващи пръстени за насочване на клетката, новоразработените сферични ролкови лагери (тип ECA-, Фиг.4) нямат тези водещи пръстени. Това елиминира плъзгането между водещия пръстен и клетката, намалявайки генерирането на износени метални частици. В допълнение, чрез оптимизиране на формата на клетката, стълбовете на клетката са направени по-тънки, като същевременно се подобрява здравината на клетката. В резултат на това вътрешният дизайн на лагера е ревизиран, като размерът и броят на търкалящите елементи са увеличени, което води до по-голяма товароносимост и по-ниско контактно налягане1).

Известно е, че повърхностните повреди произхождат от вдлъбнатини, причинени от чужди тела в среда, където се генерират замърсители като износени метални частици. NSK разработи технология за намаляване на концентрацията на напрежение, причинено от вдлъбнатини, когато присъства чуждо вещество, чрез оптимизиране на количеството задържан аустенит. Освен това, въз основа на тази технология, беше разработена уникалната технология на NSK за материал и термична обработка (Super-TF™), която увеличава общото количество задържан аустенит, като същевременно подобрява повърхностната твърдост чрез добавяне на подходящо количество карбидо-образуващи елементи (хром, молибден) към стоманата и след това я подлага на специална термична обработка3). Чрез прилагането на тази технология към вътрешните и външните пръстени на този новоразработен продукт, те са постигнали подобрена устойчивост на износване на повърхностите на каналите в сравнение със стандартните -лагерни-стоманени лагери.

Търкалящите елементи са покрити с DLC (диамант-като-въглерод) покритие с висока-твърдост с дебелина няколко микрометра. В тази разработена продуктова спецификация специална слоеста структура постига както адхезия към основния материал, така и твърдост на покритието, като по този начин подобрява издръжливостта на покритието (фиг.6). DLC покритието предотвратява влошаване на повърхността, причинено от метален контакт между търкалящите се елементи и повърхностите на каналите, когато образуването на маслен филм е недостатъчно. Това също допринася за намаляване на увеличаването на тангенциалната сила между търкалящите се елементи и повърхността на пътеката. Следователно повърхностното износване на каналите ще бъде намалено до по-малко от една-десета в сравнение със стандартните продукти без-покритие.

NSK разработи сферичен ролков лагер за главния вал на вятърна турбина, който предлага висока-надеждност и издръжливост дори при условия на ниска скорост на въртене и високо натоварване. Това беше постигнато чрез преразглеждане на дизайна на вътрешния лагер с нов тип клетка и прилагане на технологии за материал, топлинна обработка и покритие. Ключова характеристика на този нов продукт е, че той постига приблизително 1,3 пъти живота на лагерите в сравнение с конвенционалните стандартни продукти, като същевременно намалява износването до по-малко от една-десета. Продажбите на този продукт започнаха през юни 2024 г. за вятърни турбини в Северна Америка. NSK ще продължи да разширява нашия бизнес, предимно в следпродажбеното обслужване, допринасяйки за стабилната работа на вятърните турбини, когато те стават по-големи и се преместват в морето.