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17.08.2015

Triebwerks-Kugellager knackt Vier-Millionen-Drehzahlgrenze

FAG Aerospace schiebt die Leistungsgrenzen für Hauptwellenlager in Flugzeugturbinen hinaus

FAG Aerospace ist der führende Entwicklungspartner für effizientere Lagersysteme für Flugtriebwerke der nächsten Generation, wie z.B. dem von Pratt & Whitney und MTU Aero Engines entwickelten Geared Turbofan PW1000G (Bild: MTU Aero Engines).

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Luftfahrtforschungsprogramms (LuFo) ist es FAG Aerospace im Verbundvorhaben „Effektives Ölsystem“ gelungen, ein neuartiges Triebwerkskugellager zu konstruieren, das erstmals den Drehzahlkennwert von vier Millionen Millimeter pro Minute überschreitet. Dabei kommt das Lager mit geringsten Kühlölmengen aus. Das neue Lager stellt einen bedeutenden Technologiesprung zur Entwicklung effizienterer Triebwerke dar und könnte den Verbrauch der weltweiten Passagier-Flugzeugflotte jährlich um bis zu 200.000 Tonnen Treibstoff verringern.

Neuartiges, leistungsgesteigertes Triebwerkskugellager von FAG Aerospace

Das von FAG Aerospace entwickelte Kugellager wurde auf dem Schaeffler-Prüfstand validiert. Dabei wurden die Anforderungen an das Prüfprogramm, d.h. der simulierte Flugzyklus, in enger Zusammenarbeit mit dem Kooperationspartner MTU Aero Engines abgestimmt. Unter Zuführung der gleichen Ölmengen wie für konventionelle Lager, ermöglicht die neue Kühlkonstruktion ein gezieltes Einstellen der maximal zulässigen Ringtemperaturen. Das bedeutet einerseits, dass um nahezu 70 Prozent höhere Drehzahlkennwerte bei gleicher Lagertemperatur und Ölmenge erzielt werden und so der Einsatz vorhandener Werkstoffe und Kühlöle trotz höherer Umfangsgeschwindigkeiten möglich ist. Andererseits werden bei gleichen Drehzahlkennwerten und reduzierten Kühlölmengen um bis zu 25 Grad Celsius niedrigere Lagertemperaturen und um bis zu 25 Prozent niedrigere Lagerverlustleistungen erreicht. Damit steigen Effizienz und Zuverlässigkeit der Lagerung.

Das neuartige Triebwerkskugellager zeichnet sich außerdem durch eine integrierte Öldämpfung von Vibrationslasten aus. Darüber hinaus erhöhen die leistungsgesteigerten Duplex-gehärteten Laufbahnen die Robustheit, Beanspruchbarkeit und Verschleißfestigkeit und vermindern gleichzeitig die Wälzkontaktbeanspruchung. Die gesteigerte Effizienz und Zuverlässigkeit des neuen Kugellagers ist neben der direkten Außenringkühlung auch den Keramikkugeln zu verdanken, mit denen sich Reibung und Gewicht verringern lassen.

Vertreter der MTU Aero Engines diskutierten die aktuellen Projektergebnisse mit den Schaeffler-Projektbeteiligten Stefan Denker, Jens Fella, (1. u. 2. v. l.), Dr. Peter Glöckner, Matthias Martin, (5. u. 6. v. l.). Dr. Michael Flouros, MTU-Projektleiter Ölsysteme, und Heinz Knittel, MTU-Projektmanager Nationale Luftfahrtforschung, (3. u. 4. v. l.) beglückwünschten FAG Aerospace zum neuen Drehzahlkennwertrekord.

Wälzlager in Luftfahrtanwendungen müssen selbst bei kritischsten Betriebsbedingungen mit höchster Zuverlässigkeit arbeiten. In der Startphase werden bei dem untersuchten Triebwerkslager heute Drehzahlkennwerte bis 2,4 Millionen Millimeter pro Minute erreicht. Um jedoch auch in Zukunft den Anforderungen der Fluggesellschaften sowie den durch die Politik gesteckten Zielen des Umwelt- und Klimaschutzes gerecht zu werden, ist in den kommenden 20 Jahren eine weitere Steigerung des mechanischen und thermischen Wirkungsgrades von Flugtriebwerken notwendig. Immer größere Drehzahlkennwerte und höhere thermische Belastungen sind die Konsequenz für die Lager. Und das verlangt nach neuartigen Werkstoffen, Kühlkonstruktionen, Fertigungs- und Wärmebehandlungsverfahren sowie Berechnungs- und Simulationsmethoden

Unternehmensinformation

Schaeffler Technologies AG & Co. KG

Industriestraße 1-3
DE 91074 Herzogenaurach
Tel.: 09132 82-0
Fax: 09132 82-4950

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