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Sch?digung des Getriebezahnrades: Gr?bchenbildung
Sch?digung des Getriebezahnrades: Gr?bchenbildung

Inside-Sensoring – Messdaten aus Getrieben


Getriebe und weitere Antriebskomponenten von Windenergieanlagen (WEA) weisen hohe Ausfallraten zwischen 20 und 40 Prozent auf und erreichen nicht die kalkulierte durchschnittliche Lebensdauer von 20 Jahren. Offensichtlich wurden die tatsächlichen Belastungen des Antriebsstranges von WEA von den Herstellern für Industrie-Großgetriebe jahrelang um Größenordnungen unterschätzt.

Nur wenige Zustände, z. B. Verformungen und Temperaturänderungen am Gehäuse oder Geräusche bzw. Schwingungen, lassen sich von außen beobachten. Die Ursachen für auftretende Probleme liegen ohnehin überwiegend im Inneren des Getriebegehäuses (Verformung der Zähne, Verschleiß der Zahnflanken), wo sie sich im Betrieb dem Beobachter entziehen. Aussagefähige Messdaten für zielgerichtete Verbesserungen in Konstruktion, Fertigung und Werkstoffwahl fehlen. Denn die zur Verfügung stehenden Messmethoden werden aufgrund der besonderen Bedingungen innerhalb eines Getriebes, wie geringes Einbauvolumen, Öl und Fettschichten, erheblich eingeschränkt. Die Sensoren dafür bedürfen noch einer weiteren Miniaturisierung, Kalibrierung, Integration in die Getriebe sowie einer Langzeiterprobung.

Erfolg versprechend sind hier Sensoren, die sich durch eine berührungslose Messdatenermittlung auszeichnen. Als Beispiele seien optische, kapazitive, magnetische, thermische oder resistive Messprinzipien genannt. Sie ermöglichen die dynamische Erfassung des Getriebezustandes unter Last hinsichtlich der lokalen Verteilung von Kräften, Momenten, Vibrationen und Temperaturen, die thermographische Tragbildanalyse sowie die Beobachtung des Verschleiß- und Ermüdungszustandes von Werkstoffen. Die neuen In-Prozess-Messverfahren erlauben Messungen nicht nur während der Fertigung, sondern auch beim Einsatz des Getriebes mit einer Messunsicherheit bis in den Sub-Mikrometerbereich. Eines der Ziele ist dabei, den Zustand der Anlagen permanent aus der Ferne zu erfassen, um Mängel und Verschleiß zu erkennen und zu beheben, bevor es zu Ausfällen kommt.