Lagerungen mittels Wälzkörpern

Eine sehr schöne Internet-Link, die Windfried da gepostet hat.

Wichtig: Es gibt Axiallasten und Radiallasten. Und nach denen muss man die Lager auswählen.
Normale (Radial-)Kugellager sind für Radiallasten (beispielsweise durch nicht 100%ige Wuchtung des Rotors).
gedacht. Ein wenig Axiallasten vertragen sie auch, aber nicht viel.
Dann gibt es Axiallager, mit denen man die Kräfte parallel zur Welle(=dreht sich)/Achse(=steht fest) abfängt.
Beispielsweise der Rotor einer Horizontalachs-WEA verursacht hohe Axiallasten auf die Rotorwelle.
Versucht man, die Rotorwelle nur mit Radialkugellagern zu lagern, gehen diese sicher kaputt.

Dann muss man auch beachten, dass sich alles verformt. Insbesondere in der Windkraft.
Statisch bestimmt ist immer "3". Hierzu die sogenannte "Fest-Los-Lagerung" (Siehe Link von Windfried),
bei der ein Kugellager total "festgelegt" ist (2 Freiheitsgrade fixiert).
Eines kann entweder innen oder aussen wandern (1 FHG radial fixiert).
Würde man das 2. KL auch axial fixieren wäre es "überbestimmt" gelagert
und das geht im Allgemeinen durch Verformungen kaputt.

Schrägkugellager (man kennt sie vom Fahrrad- die Laufräder haben eine O-Lagerung, das Tretlager i.A. eine X-Lagerung) werden gegeneinander verspannt. Sie kann man für kombinierte Lasten einsetzen.

Der Arminius

Genau: alles ist relativ; "Grundlagen":
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Radiallager haben laut Wiki etwa 10x so viel radiale Tragfähigkeit wie axiale. Ist ein relativ starker Unterschied,
wobei mein Gedächtnis sagt, dass das addiert werden muss:
Hier: http://www.lfd.eu/images/Rillenkugellager-web.pdf
Genaueres in der "Bibel" der Ingenieure: Niemann Band 1.
Wer Axiallasten mit Radiallagern abfangen will, muss sie nur mit dem Faktor 10 überdimensionieren-
dann ist alles kein Problem.
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1 Jahr Dauer-Betrieb einer WEA sind knapp 9000 Stunden - also 24*365.
Der Kanu-Hilfsmotor hat 700 W. Die 12 Volt -Batterie hat geschätzte (ist groß) 72 Amperestunden ~ 1000 Wh.
Dies bedeutet, dass der Akku bei Volllast nach 1,5 Stunden leer ist.
Wenn er das 10x im Jahr benutzt und die Batterie komplett entlädt hat er 15(!) Betriebsstunden.
Das ist relativ gesehen der Faktor 600.

Weiterhin scheint das kein hochoptimierter Motor zu sein (Mutmaßung).
Nehmen wir das da: http://www.torqeedo.com/ Bei diesem kommen bestimmt über 90% des Stroms an der Schiffsschraube an.

Aber 700W sind Motoreingangsleistung- bei einem normalen Motor kommen maximal 500 W an der Schraube an.
Da halten die Lager länger - Diese Überlegung funktioniert bei einer WEA leider nicht
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Nominallebensdauern in [h]
(Stand von vor 25 Jahren- aber sooo viel wird sich nicht geändert haben-
Quelle: Vorlesung meines Profs- weiss nicht mehr welche):
Groß-WEA 200000 (aktueller Stand)
Flugzeug 100000
KFZ 2000 (weiss nicht mehr genau- Größenordnung stimmt- evtl. etwas mehr)
Staubsauger 200
Rückwärtsgang KFZ 5
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Massive Lebensdauerprobleme hatten beispielsweise die Betreiber des Hamburger Miniaturwunderlandes mit ihren Eisenbahnen:
Die waren NIE auf täglichen Dauerbetrieb von mehreren Stunden ausgelegt. Das ist alles Hobbygerät.
Und deswegen waren sie permanent kaputt.

Der Arminius

Nur sei daran erinnert, dass in D die Achse immer noch mit ch geschrieben wird.

@ Windfried: Achse wird zwar im Deutschen nach wie vor mit ch geschrieben. Aber axial oder Axiallast, Axiallager... sind die einzig richtigen Schreibweisen in der hochdeutschen Sprache. Wenn Du möchtest, scanne ich den entsprechenden Passus im Duden und poste ihn hier... Soweit ich sehe, hat Arminius nur derartige Begriffe verwendet.

Dieter

Rechtschreib-Hilfe von Word ist auch der Meinung. Magst also Recht haben...

So etwas könnte man man auch im Vorfeld überprüfen, bevor man es jemand ein wenig herablassend unter die Nase reibt...

Korrekt ist sicher, dass eine WEA bestimmt nicht das ganze Jahr Vollast-Stunden bringt.
(Leider). Da hat Windfried völlig recht.
Wobei es eigentlich zeigt, dass die ganzen Klein-WEAS falsch ausgelegt sind: Sie müssten eigentlich viel Durchmesser und wenig Nennleistung haben.

Jedoch muss man dringend warnen (So sehe ich das), irgendwelche Haushalts-, Bastel- oder Hobbykonstruktionen gerade auf Windräder zu übertragen. Irgendwann geht's kaputt. Was da gemacht wird ist KEIN Maschinenbau.
Ich hab's selbst bei Fahrrädern schon gesehen (Trek Fuel- rahmen bestimmt 1000 Euro): Da ist die Hauptschwinge der Federung auf einem Bolzen gelagert. Dieser ist in den Rahmen geschraubt. Und die Lasteinleitung ist im Gewinde! Was ist passiert- plötzlich war die Schraube weg.

Hätte der Taiwanese den Niemann gelesen, wäre das nicht passiert. (Folgeschaden war eine gebrochene Strebe).
Jeder kann machen, was er will, aber ich kann davon abraten, Konstruktionen von Bastlern zu übernehmen. Es geht "mal", ist aber für den Dauerbetrieb gänzlich ungeeignet.

Jeder, der heutzutage ein CAD-System bedienen kann, denkt, er/sie könne "konstruieren". Das ist falsch!

Unten auf dem Handmixer steht meist "KB 3 Min". Nehmen wir an, er würde 1000 Mal im Leben gebraucht. 3000 Minuten = 50 Stunden. Das sind 2 Tage Dauerbetrieb- mehr nicht.

Gestern gerade habe ich einen Staubsauger zerlegt (Hobby von mir: zerlegen). Oben steht: 200 Stunden.
(Bei manchen kann's auch 400 sein- das definiert der Hersteller. Das "tut" über ein paar Jahre im Haushalt.)
Nehme ich den Motor heraus- wird wie üblich die Ansaugluft durch den Motor gesaugt und geht zur Turbine. Die Kohlen kann man nicht tauschen. Das Teil kostet 200 €uro
Wenn ich diesen Staubsauger im Hotelgewerbe einsetzen würde, wo täglich 4 Stunden gesaugt werden, dann ist er theoretisch nach ~3 Monaten hin, wenn ich 400 h annehme. DAs bedeutet eben 800 Euro pro Jahr. Oder 250 Euro für eine neue Motor-Turbineneinheit. Turbine hat ~15 cm Durchmesser.
So ein Ding ist für Hotels nicht geeignet. Hier sieht man, wenn man welche sieht, immer nur die grünen, bei denen man separat die Kohlen tauschen kann. Turbine ~20 cm Durchmesser - dreht viel langsamer.
Die kosten einen Tausender.
Bei einem dieser habe ich im Haushaltsbetrieb nach 25 Jahren(!) die Kohlen getauscht.
Geschätzt: Pro Woche 2h Betrieb. 100h /Jahr. 2500h.

Das ist der Begriff der "Qualität".

Der Arminius

Ich lege mal ein Grundlagen für "Lebensdauer" an.

dazu zählt der oft milde belächelte Langsamläufer nach C. Kuhtz. Er bringt bei 1,9m Dm nur max 160W. Dafür beginnt die Stromabgabe früh. Leider kann man mit dieser plump aussehenden Maschine nicht am Stammtisch punkten. Kein hightech, keine Kohlefaser, keine seltene Erde.

OT:
Kuhts: Sollte man neues Thema aufmachen: Auslegung einer WEA
Darunter dann auch Volllaststunden (Was ich nicht weiss, was gesagt wird klingt aber plausibel).
Überall findet man nämlich dutzende von Formeln, wie man eine WEA beschreibt- aber wie man eine wirklich auslegt - nichts...
Kohle/seltene Erden etc: Sollte man neues Thema aufmachen: Werkstoffauswahl grundsätzlich und Wirkungsgrad.

Non-Off-Topic:
Lagerauslegung findet mit den "Tragzahlen" statt.
Die sind meiner Meinung nach aus Faulheit der "Inschenöhre" entstanden: Letztendlich ist die Lebensdauer bzw. die Ausfallwahrscheinlichkeit ein statistischer Vorgang.
Da Ings. aber nicht bei jedem Lager eine statistische Auswertung machen wollen, haben sie sich Zahlen definiert, mit denen die Berechnung einfacher geht. Deswegen kann man das mit der Lebensdauer hier schon nennen - sage ich mal.
Und man sollte zumindest wissen, wie man es richtig macht. Hier sind wir bei "Grundlagen" und da sollte man sagen, dass insbesondere für die Hauptrotorwelle bei Horizontalachslern ein Axiallager oder ein angestelltes Schrägkugellager hingehört. Das man- wie von Windfried bereits erwähnt - nicht unbedingt mit einem Sicherungsring, sondern "richtig" festlegt.
Wenn man dann wissentlich aus irgendwelchen Gründen davon abweicht, dann ist das etwas anderes.

So weit das Wort zum Sonntag
Der Arminius