V posledných rokoch existuje trend zvyšovania povedomia o globálnej ochrane životného prostredia a očakávania výroby veternej energie ako obnoviteľného zdroja energie sa zvyšujú. Aj keď je veterná turbína navrhnutá na 20 rokov prevádzky, existuje niekoľko technologických trendov na zlepšenie účinnosti výroby energie, ako sú väčšie jednotky a nasadenie na mori. V dôsledku toho sa problémom stala zložitosť a náklady na výmenu dielov počas údržby. V dôsledku toho sa vyžaduje vysoká-spoľahlivosť ložísk inštalovaných vo veterných turbínach1). Ložiská hlavného hriadeľa veternej turbíny podporujú vonkajšie zaťaženie od síl vetra a hmotnosti lopatiek a hnacieho ústrojenstva (obr.1). Preto sa pre aplikácie hlavného hriadeľa veterných turbín použili súdkové ložiská, ktoré majú vyššiu nosnosť a väčšiu toleranciu montážnych chýb v porovnaní s inými typmi ložísk. Poškodenie povrchu, ako je opotrebovanie a odlupovanie, sa však potvrdilo ako hlavný spôsob poruchy v guľových ložiskách pre hlavný hriadeľ veternej turbíny. Preto sú potrebné protiopatrenia na skrátenie{11}}prestojov spojených s výmenou komponentov. Tentoraz spoločnosť NSK vyvinula a uviedla na trh vysoko spoľahlivé súdkové ložisko{13}}pre hlavný hriadeľ veternej turbíny, ktoré ponúka vysokú nosnosť a vynikajúcu odolnosť proti poškodeniu povrchu (obr. 2)1).

Ložiská hlavného hriadeľa veternej turbíny musia znášať kolísavé zaťaženie spôsobené vetrom a hmotnosťou lopatiek a hnacieho ústrojenstva. Pretože sa aplikujú veľké radiálne a axiálne zaťaženia, je potrebná veľmi vysoká nosnosť. Zároveň sa používajú pri veľmi nízkych otáčkach okolo 10 až 20 min-1. Preto sa predpokladá, že v ložiskách pre hlavný hriadeľ veternej turbíny je ťažké dosiahnuť dostatočnú tvorbu olejového filmu. Okrem toho je hlavnou výzvou guľôčkových ložísk to, že vnútorná štruktúra umožňuje kĺzanie medzi valivými prvkami a povrchmi obežnej dráhy krúžku, čo môže viesť k rýchlemu zhoršeniu vlastností povrchu spôsobenému kontaktom kovu-na kov. V dôsledku toho je hlavným problémom, že je náchylný na poškodenie povrchu, ako je opotrebovanie a odlupovanie2).

Tento novo vyvinutý produkt používa klietku typu ECA- so špeciálnym tvarom vrecka, ktorý eliminuje potrebu vodiaceho krúžku. Bežne štandardné súdkové ložiská (typ CA-, obr. 3) obsahovali vodiace krúžky na vedenie klietky, novo vyvinuté súdkové ložiská (typ ECA-, obr. 4) tieto vodiace krúžky nemajú. Tým sa eliminuje kĺzanie medzi vodiacim krúžkom a klietkou, čím sa znižuje tvorba kovových častíc opotrebovania. Okrem toho optimalizáciou tvaru klietky boli stĺpiky klietky tenšie a zároveň sa zlepšila pevnosť klietky. V dôsledku toho bola prepracovaná vnútorná konštrukcia ložiska, pričom sa zväčšila veľkosť a počet valivých telies, čo viedlo k vyššej nosnosti a nižšiemu prítlačnému tlaku1).

Je známe, že poškodenie povrchu pochádza z vrúbkov spôsobených cudzími látkami v prostrediach, kde sa vytvárajú kontaminanty, ako sú opotrebiteľné kovové častice. Spoločnosť NSK vyvinula technológiu na zníženie koncentrácie napätia spôsobenej vrúbkovaním, keď bola prítomná cudzorodá látka, optimalizáciou množstva zadržaného austenitu. Okrem toho, na základe tejto technológie, bola vyvinutá jedinečná technológia materiálu a tepelného spracovania NSK (Super-TF™), ktorá zvyšuje celkové množstvo zadržaného austenitu a zároveň zlepšuje tvrdosť povrchu pridaním vhodného množstva karbid{3}}tvoriacich prvkov (chróm, molybdén) do ocele a jej následným vystavením špeciálnemu tepelnému spracovaniu3). Aplikáciou tejto technológie na vnútorné a vonkajšie krúžky tohto novo vyvinutého produktu dosiahli zlepšenú odolnosť povrchov obežnej dráhy proti opotrebovaniu v porovnaní so štandardnými-ložiskami-oceľovými ložiskami.

Valivé prvky sú potiahnuté vrstvou DLC (Diamond-like-Carbon) s vysokou-tvrdosťou niekoľkých mikrometrov. V tejto vyvinutej špecifikácii produktu špeciálna vrstvená štruktúra dosahuje priľnavosť k základnému materiálu a tvrdosť povlaku, čím sa zlepšuje odolnosť povlaku (obr. 6). Povlak DLC zabraňuje poškodeniu povrchu spôsobenému kovovým kontaktom medzi valivými prvkami a povrchmi obežnej dráhy, keď je tvorba olejového filmu nedostatočná. To tiež prispieva k zníženiu nárastu tangenciálnej sily medzi valivými prvkami a povrchom obežnej dráhy. V dôsledku toho sa opotrebenie povrchu obežných dráh zníži na menej ako jednu{8}}desatinu v porovnaní so štandardnými nepotiahnutými-výrobkami.

Spoločnosť NSK vyvinula súdkové ložisko pre hlavný hriadeľ veternej turbíny, ktoré ponúka vysokú-spoľahlivosť a odolnosť aj pri nízkych otáčkach a vysokom zaťažení. Dosiahlo sa to revíziou konštrukcie vnútorného ložiska s novým typom klietky a aplikáciou materiálov, tepelného spracovania a technológií povrchovej úpravy. Kľúčovou vlastnosťou tohto nového produktu je, že dosahuje približne 1,3-násobok životnosti ložísk v porovnaní s bežnými štandardnými produktmi a zároveň znižuje opotrebovanie na menej ako jednu-desatinu. Predaj tohto produktu sa začal v júni 2024 pre veterné turbíny v Severnej Amerike. NSK bude pokračovať v rozširovaní nášho podnikania, predovšetkým na trhu s náhradnými dielmi, a prispeje k stabilnej prevádzke veterných turbín, keď sa budú zväčšovať a presúvať na mori.