در سال‌های اخیر، روند افزایش آگاهی در مورد حفاظت از محیط زیست جهانی وجود داشته است و انتظارات برای تولید برق بادی به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر در حال افزایش است. در حالی که توربین بادی برای 20 سال کار طراحی شده است، چندین روند فناوری برای بهبود کارایی تولید برق وجود دارد، مانند واحدهای بزرگتر و استقرار در دریا. در نتیجه، پیچیدگی و هزینه تعویض قطعه در طول تعمیر و نگهداری به یک موضوع تبدیل شده است. در نتیجه، برای یاتاقان‌های نصب‌شده در توربین‌های بادی، به{4} قابلیت اطمینان بالایی نیاز است. یاتاقان‌های محور اصلی توربین بادی بارهای خارجی ناشی از نیروهای باد و وزن پره‌ها و قطار محرکه را تحمل می‌کنند (شکل 1). بنابراین، یاتاقان‌های غلتکی کروی که ظرفیت بار بالاتر و تحمل خطای نصب بیشتری نسبت به انواع دیگر یاتاقان‌ها دارند، برای کاربردهای شافت اصلی توربین بادی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، آسیب های سطحی مانند سایش و لایه برداری به عنوان حالت شکست اصلی در یاتاقان های غلتکی کروی برای شفت اصلی توربین بادی تایید شده است. بنابراین، اقدامات متقابل برای کاهش{11}زمان مرتبط با تعویض قطعه ضروری است. این بار، NSK یک رولبرینگ کروی{13}با قابلیت اطمینان بالا برای شفت اصلی توربین بادی ایجاد و راه اندازی کرده است که ظرفیت بارگذاری بالا و مقاومت عالی در برابر آسیب های سطحی را ارائه می دهد (شکل 2)1).

یاتاقان‌های محور اصلی توربین بادی باید بارهای نوسانی ناشی از باد و وزن پره‌ها و قطار محرکه را تحمل کنند. از آنجایی که بارهای شعاعی و محوری بزرگ اعمال می شود، ظرفیت بار بسیار بالایی مورد نیاز است. در عین حال در سرعت های چرخشی بسیار پایین در حدود 10 تا 20 دقیقه استفاده می شود-1. بنابراین، پیش‌بینی می‌شود که تشکیل فیلم روغن کافی در یاتاقان‌های شافت اصلی توربین بادی دشوار است. علاوه بر این، یک چالش بزرگ با یاتاقان غلتکی کروی این است که ساختار ذاتی امکان لغزش بین عناصر نورد و سطوح راهرو حلقه ای را فراهم می کند، که می تواند منجر به بدتر شدن سریع عملکرد سطح ناشی از تماس فلز{7}} با فلز شود. در نتیجه، یک مسئله اصلی این است که مستعد آسیب های سطحی مانند سایش و لایه برداری است.

این محصول تازه توسعه یافته از یک قفس{0}نوع ECA با شکل جیبی خاص استفاده می کند که نیاز به حلقه راهنما را بی نیاز می کند. به طور معمول، رولبرینگ‌های کروی استاندارد (نوع CA، شکل 3) دارای حلقه‌های راهنما برای هدایت قفس هستند، یاتاقان‌های غلتک کروی جدید توسعه‌یافته (نوع ECA{4}}شکل 4) این حلقه‌های راهنما را ندارند. این کار لغزش بین حلقه راهنما و قفس را از بین می برد و تولید ذرات فلزی سایش را کاهش می دهد. علاوه بر این، با بهینه‌سازی شکل قفس، ستون‌های قفس نازک‌تر شده و در عین حال استحکام قفس را بهبود می‌بخشد. در نتیجه، طراحی داخلی یاتاقان با افزایش اندازه و تعداد عناصر نورد اصلاح شده است که منجر به ظرفیت بار بیشتر و فشار تماس کمتر می شود.

مشخص است که آسیب های سطحی از فرورفتگی های ناشی از مواد خارجی در محیط هایی که آلاینده هایی مانند ذرات فلزی سایش تولید می شوند، نشات می گیرد. NSK با بهینه‌سازی میزان آستنیت باقی‌مانده، فناوری را برای کاهش غلظت استرس ناشی از فرورفتگی‌ها در هنگام وجود ماده خارجی توسعه داد. علاوه بر این، بر اساس این فناوری، فناوری منحصربه‌فرد مواد و عملیات حرارتی NSK (Super-TF™) توسعه داده شد که با افزودن مقدار مناسبی از عناصر تشکیل‌دهنده کاربید-(کروم، مولیبدن) به فولاد و سپس تحت عملیات حرارتی ویژه، مقدار کل آستنیت باقی‌مانده را افزایش می‌دهد و در عین حال سختی سطح را بهبود می‌بخشد. با استفاده از این فناوری در حلقه های داخلی و خارجی این محصول جدید توسعه یافته، آنها به مقاومت در برابر سایش سطوح راهرو در مقایسه با یاتاقان های فولادی استاندارد-بلبرینگ- دست یافته اند.

عناصر نورد با یک DLC با سختی بالا (الماس-مثل-کربن) به ضخامت چند میکرومتر پوشیده شده اند. در این مشخصات محصول توسعه‌یافته، یک ساختار لایه‌ای خاص هم چسبندگی به مواد پایه و هم سختی پوشش را به دست می‌آورد و در نتیجه دوام پوشش را بهبود می‌بخشد (شکل ۶). پوشش DLC از خراب شدن سطح ناشی از تماس فلزی بین عناصر نورد و سطوح راهرو زمانی که تشکیل فیلم روغن کافی نیست جلوگیری می کند. این همچنین به کاهش افزایش نیروی مماسی بین عناصر نورد و سطح راهرو کمک می کند. در نتیجه، ساییدگی سطح روی راه‌های مسابقه در مقایسه با محصولات استاندارد بدون پوشش-به کمتر از یک دهم کاهش می‌یابد.

NSK یاتاقان غلتکی کروی را برای محور اصلی توربین بادی توسعه داده است که قابلیت اطمینان و دوام بالا را حتی در شرایط سرعت چرخش کم و بار بالا ارائه می‌کند. این امر با تجدید نظر در طراحی داخلی یاتاقان با نوع جدید قفس و استفاده از مواد، عملیات حرارتی و فناوری‌های پوشش به دست آمد. یکی از ویژگی های کلیدی این محصول جدید این است که عمر باربری آن تقریباً 1.3 برابر محصولات استاندارد معمولی است و در عین حال سایش را به کمتر از یک دهم کاهش می دهد. فروش این محصول در ژوئن 2024 برای توربین های بادی در آمریکای شمالی آغاز شد. NSK به گسترش تجارت خود، عمدتاً در بازار پس از فروش، ادامه خواهد داد، و به عملکرد پایدار توربین‌های بادی با بزرگ‌تر شدن و حرکت به خارج از ساحل کمک می‌کند.