Bachelorarbeit: Verarbeitung von Lastzeitreihen für eine Schadensmechanismus-spezifische Simulation hochbelasteter 2TRB Hauptlagerungen in multi-MW Windenergieanlagen

Durch den verstärkten Ausbau der Windenergie führen aktuelle Entwicklungstrends zur Steigerung der Größe und Leistungsdichte von Windenergieanlagen. Hierdurch erhöhen sich die Anforderungen an die eingesetzten Großwälzlager, die beispielsweise als angestellte Kegelrollenlager sogenannte 2TRB Lagerungen als Rotorwellenhauptlager eingesetzt werden.

Im Gegensatz zu Wälzlagern kleinerer Bauart, deren Auslegung primär auf die Laufbahnlebensdauer (DIN 26281) fokussiert ist, sind bei Großwälzlagern weitere Schadensmechanismen für die Auslegung maßgeblich. Neben der klassischen Wälzermüdung muss die Strukturfestigkeit der Lagerringe, der sichere Sitz der aufgeschrumpften Lager auf der Welle sowie die Interaktion von Wälzkörper, Wälzlagerkäfig und Laufbahn hinsichtlich dynamischer Betriebszustände Berück-sichtigung finden.

Die Auslegung von Wälzlagern beginnt mit der Auswahl der auslegungsrelevanten Lastfälle ausgehend von Lastzeit-reihen. Diese Lastzeitreihen liegen in Form zeitlich diskretisierter Lastzeitinformationen vor, welche mehrere Millionen einzelner Belastungszustände abbilden. Da es nicht wirtschaftlich abbildbar ist, die Gesamtheit dieser Belastungszustände in detaillierten FE-Simulationen abzubilden, gilt es, aus der Vielzahl der ursprünglichen Lasten eine reduzierte Anzahl an statischen und / oder dynamischen Lastzuständen je Schadensmechanismus abzuleiten, welche die Auslegung der Lagerkomponente auf Basis der entsprechenden Regelwerke und Grundlagen ermöglicht.

Ziel dieser Abschlussarbeit ist es, zunächst eine Literaturrecherche in Bezug auf (i) Regelwerke für die Auslegung der Komponenten von Wälzlagerungen in Windenergie wie etwa IEC 61400, DNV-GL Rules etc. und (ii) aktuelle wissenschaftliche Veröffentlichungen zur Verarbeitung von Lastzeitreihen für die verschiedenen Schadensmechanismen durchzuführen. Im nächsten Schritt erfolgt die Konzipierung, Entwicklung und Umsetzung eines numerischen Modells zur Ableitung der entsprechenden Belastungsdaten. Abschließend soll im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse auf Basis von ausgewählten Projekten herausgearbeitet werden, wie sich Eingabeparameter bzw. modellseitige Randbedingungen auf das Berechnungsergebnis auswirken.

Aufgaben:

• Literaturrecherche zur Auslegung von Wälzlagern in der Windenergie und zur Verarbeitung von Lastzeitreihen für verschiedene Schadensmechanismen
• Softwareseitige Entwicklung eines numerischen Modells (bspw. in MATLAB) zur Ableitung der Belastungsdaten
• Sensitivitätsanalyse zur Bewertung von Eingabeparametern und modellseitigen Randbedingungen

Voraussetzung:

• Selbstständige und eigenverantwortliche Arbeitsweise
• Interesse an Windenergie, Antriebstechnik und Wälzlager

Wir bieten:

• Industrienahe Thematik mit klarer Relevanz sowie die Möglichkeit der Mitgestaltung einer klimaneutralen Zukunft
• Wissenschaftliches Arbeiten in einem hoch motivierten, interdisziplinären Team
• Kontakt zur Industrie und Zusammenarbeit mit anderen Forschungsstätten
• Möglichkeit zur Promotion im Zuge der Bearbeitung von Forschungsprojekten

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Emircan Yazici, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives

Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
emircan.yazici@cwd.rwth-aachen.de