Nos últimos anos, tem havido uma tendência para aumentar a consciência da conservação ambiental global, e as expectativas para a geração de energia eólica como fonte de energia renovável estão a aumentar. Embora a turbina eólica seja projetada para 20 anos de operação, existem diversas tendências tecnológicas para melhorar a eficiência da geração de energia, como unidades maiores e implantação offshore. Como resultado, a complexidade e o custo da substituição de peças durante a manutenção tornaram-se um problema. Consequentemente, é necessária alta-confiabilidade para os rolamentos instalados em turbinas eólicas1). Os rolamentos do eixo principal da turbina eólica suportam cargas externas das forças do vento e do peso das pás e do trem de força (Fig.1). Portanto, os rolamentos autocompensadores de rolos, que possuem maior capacidade de carga e maior tolerância a erros de montagem em comparação com outros tipos de rolamentos, têm sido utilizados para aplicações no eixo principal de turbinas eólicas. No entanto, os danos superficiais, como desgaste e descascamento, foram confirmados como o principal modo de falha em rolamentos autocompensadores de rolos para o eixo principal de turbinas eólicas. Portanto, são necessárias contramedidas para reduzir o tempo de inatividade-associado à substituição de componentes. Desta vez, a NSK desenvolveu e lançou um rolamento autocompensador de rolos de alta-confiabilidade para o eixo principal de turbinas eólicas, oferecendo alta capacidade de carga e excelente resistência a danos superficiais (Fig.2)1).

Os rolamentos do eixo principal da turbina eólica devem suportar cargas flutuantes causadas pelo vento e pelo peso das pás e do trem de força. Como são aplicadas grandes cargas radiais e axiais, é necessária uma capacidade de carga muito alta. Ao mesmo tempo, eles são usados ​​em velocidades de rotação muito baixas, em torno de 10 a 20 min-1. Portanto, prevê-se que seja difícil conseguir formação suficiente de película de óleo em rolamentos para eixo principal de turbina eólica. Além disso, um grande desafio com o rolamento autocompensador de rolos é que a estrutura inerente permite o deslizamento entre os elementos rolantes e as superfícies da pista do anel, o que pode levar à rápida deterioração do desempenho da superfície causada pelo contato metal{7}}com metal. Como resultado, um grande problema é que ele está sujeito a danos superficiais, como desgaste e descamação2).

Este produto recém-desenvolvido usa uma gaiola do tipo-ECA com um formato de bolso especial que elimina a necessidade de um anel guia. Convencionalmente, os rolamentos autocompensadores de rolos padrão (tipo CA-, Fig.3) apresentavam anéis-guia para guiar a gaiola, os rolamentos autocompensadores de rolos recentemente desenvolvidos (tipo ECA-, Fig.4) não possuem esses anéis-guia. Isto elimina o deslizamento entre o anel guia e a gaiola, reduzindo a geração de partículas metálicas de desgaste. Além disso, ao otimizar o formato da gaiola, os pilares da gaiola ficaram mais finos e, ao mesmo tempo, melhoraram a resistência da gaiola. Consequentemente, o projeto interno do rolamento foi revisado, com aumento do tamanho e do número de corpos rolantes, resultando em maior capacidade de carga e menor pressão de contato1).

Sabe-se que os danos superficiais se originam de indentações causadas por materiais estranhos em ambientes onde são gerados contaminantes, como partículas metálicas de desgaste. A NSK desenvolveu tecnologia para reduzir a concentração de tensão causada por indentações quando materiais estranhos estavam presentes, otimizando a quantidade de austenita retida. Além disso, com base nesta tecnologia, foi desenvolvida a tecnologia exclusiva de tratamento térmico e de material da NSK (Super-TF™), que aumenta a quantidade total de austenita retida e, ao mesmo tempo, melhora a dureza da superfície adicionando uma quantidade adequada de elementos formadores de carboneto (cromo, molibdênio) ao aço e, em seguida, submetendo-o a um tratamento térmico especial3). Ao aplicar essa tecnologia aos anéis interno e externo deste produto recém-desenvolvido, eles alcançaram maior resistência ao desgaste das superfícies das pistas em comparação com rolamentos-de aço{7}}padrão.

Os elementos rolantes são revestidos com um revestimento DLC (diamante-como-carbono) de alta dureza com vários micrômetros de espessura. Nesta especificação de produto desenvolvida, uma estrutura especial em camadas consegue tanto a adesão ao material de base como a dureza do revestimento, melhorando assim a durabilidade do revestimento (Fig.6). O revestimento DLC evita a deterioração da superfície causada pelo contato metálico entre os corpos rolantes e as superfícies das pistas quando a formação de película de óleo é insuficiente. Isto também contribui para reduzir o aumento da força tangencial entre os corpos rolantes e a superfície da pista. Consequentemente, o desgaste superficial nas pistas será reduzido para menos de um{8}}décimo em comparação com produtos padrão não-revestidos.

A NSK desenvolveu o rolamento autocompensador de rolos para o eixo principal da turbina eólica que oferece alta-confiabilidade e durabilidade mesmo sob baixa velocidade de rotação e condições de alta carga. Isto foi conseguido através da revisão do projeto interno do rolamento com um novo tipo de gaiola e da aplicação de materiais, tratamento térmico e tecnologias de revestimento. Uma característica importante deste novo produto é que ele atinge aproximadamente 1,3 vezes a vida útil do rolamento em relação aos produtos padrão convencionais, ao mesmo tempo que reduz o desgaste para menos de um{4}}décimo. As vendas deste produto começaram em junho de 2024 para turbinas eólicas na América do Norte. A NSK continuará a expandir os nossos negócios, principalmente no mercado de reposição, contribuindo para a operação estável das turbinas eólicas à medida que elas se tornam maiores e se deslocam para o exterior.