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Lagerlösungen und Service für Windkraftanlagen

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Lagerlösungen und Service für Windkraftanlagen

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... ist der Qualitätsstandard für alle Produkte und Prozesse,

die für die Windkraft relevant sind,

... sichert höchste Qualität und Zuverlässigkeit, weltweit z. B.

durch eine 100 %-Prüfung aller funktionskritischen Merkmale,

... kennzeichnet alle Lager, die nach dem neuen Standard

entwickelt und gefertigt werden.

Damit bieten wir ein ganzheitliches Konzept,

das die Zuverlässigkeit der Wälzlager in

Windkraftanlagen weiter steigert.

Schaeffler Wind-Power-Standard

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I h r E n t w i c k l u n g s p a r t n e r

Zuverlässigkeit – made by Schaeffler

Schaeffler zählt zu den weltweit führenden Wälzlagerherstellern und produziert seit über 30 Jahren

Lagerungen für Windkraftanlagen. Wir bieten die passende Lösung für jede Lagerstelle und ein

ganzheitliches Konzept, das die Zuverlässigkeit der Wälzlager in Windkraftanlagen weiter steigert:

den Schaeffler Wind-Power-Standard (WPOS).

Um die hohen Standards der Branche sicherzustellen, arbeiten wir über die gesamte Prozesskette

bis zur Serienproduktion eng mit Kunden und Lieferanten zusammen. Gemeinsam entwickeln wir so

die optimale Lösung für jede Lagerstelle – von der Rotorwelle über Getriebe und Generator bis zur

Gondel- und Blattverstellung. Dabei werden bereits in der Projektierungsphase die Kundenanforderungen

bis ins Detail berücksichtigt. Anspruchsvolle Simulations- und Berechnungsmethoden unterstützen

Lagerauswahl und Dokumentation. Und in der Testphase kommt Schaeffler ASTRAIOS zum Einsatz,

einer der modernsten und leistungsfähigsten Großlagerprüfstände der Welt. Hier können Lager bis

15 Tonnen und 3,5 Meter Außendurchmesser unter realitätsnahen Bedingungen getestet werden.

Spezielle Wälzlager fette und ein breites Angebot an Dienstleistungen und Produkten zur Instand-

haltung und Zustands überwachung runden unser Programm ab. So können die Folgekosten für

Instandhaltungs maßnahmen gesenkt und die Verfügbarkeit von Windkraftanlagen erhöht werden.

Wirtschaftliche Windkraftanlagen brauchen zuverlässige Komponenten.

Lassen Sie uns Entwicklungspartner werden!

FAG- und INA-Produkte nach Schaeffler Wind-Power-Standard erhalten das Kennzeichen WPOS

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Alles aus einer Hand Die optimale Lösung für jede Lagerstelle

Animation

http://windkraft.schaeffler.de

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U n s e r A n g e b o t

RotorwelleBewährte und leistungsstarke Lager-Konzeptionen Kegelrollenlager, Pendelrollenlager, Zylinderrollenlager und Lagergehäuse

GetriebeStark und sicher für jedes Getriebe Kegelrollenlager, Zylinderrollenlager mit Käfig, vollrollige Zylinderrollenlager, Rillenkugellager und Vierpunktlager

GeneratorLängere Gebrauchsdauer durch Stromisolierung Rillenkugellager und Zylinderrollenlager in verschiedenen Varianten der Stromisolierung

Wälzlager- schmierung

Wichtig für eine lange Gebrauchsdauer Arcanol – wälzlagergetestetes Fett, Nachschmiergeräte

Pitch- und Yaw-Systeme

Windnachführung auf Dauer sichern Ein- und zweireihige Vierpunktlager mit und ohne Verzahnung, Rillenkugellager, Zylinderrollenlager, Pendelrollenlager, Kegelrollenlager und abgedichtete Gleitlager

Lager- auslegung

Moderne Simulations- und Berechnungsprogramme und realitätsnahe Tests Vom Gesamtsystem bis hin zum Wälzkörperkontakt: Umfassende Analysen für eine optimale Lagerauslegung

Zustands-überwachung

Betriebssicher durch Fernüberwachung und Diagnose Service und Systeme für Online Condition Monitoring, Offline-Einzelmessungen, Schmierstoffüberwachung

Montage & Instandhaltung

Professioneller Service für alle Lagerstellen Werkzeuge, Mess- und Hilfsmittel zum Ein-/Ausbau von Wälzlagern, weltweite Unter -stützung durch speziell geschulte Schaeffler-Monteure, breites Schulungsangebot

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R o t o r w e l l e

Bewährte und leistungsstarke Lagerkonzeptionen

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Auf die Lagerung der Rotorwelle wirken

unmittelbar alle Kräfte, die der Wind

erzeugt. Im Antriebsstrang moderner

Anlagen von 220 kW bis zur aktuellen

Multi-Megawatt-Klasse arbeiten weltweit

reibungsarme Lager von Schaeffler. Ge-

meinsam mit unseren Kunden entwickeln

wir die jeweils effizienteste Lagerung.

Die Erkenntnisse aus realitätsnahen

Tests mit unserem Großlagerprüfstand

ASTRAIOS (s. Seite 13) fließen hierbei

in unsere Lagerkonstruktionen ein.

Wellenlagerung

Die klassische, vielfach bewährte Lösung

besteht aus einer Fest-/Loslagerung

mit Pendelrollen-, Zylinderrollen- oder

Kegelrollenlagern.

Nabenlagerung

In der Variante als angestellte Lagerung

sind zwei Kegelrollenlager montiert. Die

alternative Fest-/Los lagerung besteht

aus einem gepaarten Kegelrollenlager

und einem Zylinderrollenlager.

Ein-Lager-Konzepte

Diese Konstruktionen vereinen die

Kraft- und die Momentenaufnahme in

einem mehrreihigen Wälzlager.

Die Ausführung des Lagers als zwei-

reihiges Kegelrollenlager wird gemäß

den Einsatzbedingungen gewählt. Die

Dimensionen der Großlager erreichen

über 400 mm Breite und über 3 000 mm

Außendurchmesser. Vormontierte

Rotorlagereinheiten mit Umbauteilen

und Dichtungssystem verringern den

Aufwand für Logistik und Montage.

Rotor-Lagergehäuse

Nach modernsten Methoden berechnete

Lagergehäuse sichern die bestmögliche

Aufnahme der Kräfte und Momente.

Verschleißfest dank brünierter Wälzkörper (Durotect® B): FAG-Pendelrollenlager

Erleben Sie das Produkt interaktiv!

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Hochdynamische Kräfte mit extremen

Spitzen- und Mini mal belastungen,

plötzliche Lastwechsel sowie stark

unterschiedliche Einsatz temperaturen

stellen hohe Anforderungen an die

Lagertechnik in Windkraftgetrieben.

Lager mit hoher statischer Sicherheit

sowie sicherer dynamischer Auslegung

nach internationalen Auslegungsricht-

linien wie der ISO 81400 und der

IEC 61400-4 sind hier die Lösung.

Neue Simulationsberechnungen

Zusätzlich kann die Verformung des

Getriebegehäuses die Lager beanspru-

chen. Belastungsspitzen resultieren

auch aus Bremsvorgängen und sonsti-

gen Einflüssen der Anlagensteuerung.

Neue Simulationsberechnungen des

dynamischen Verhaltens des Trieb-

stranges führen zu genaueren Last-

ansätzen und ergänzen die bisherigen

Ansätze aus Analogien und Messungen.

Hohe Tragzahlen – wenig Reibung

Das High-Capacity-Zylinderrollenlager

verbindet durch seine spezielle Käfig-

konstruktion die Vorteile von vollrolligen

Lagern mit denen von Käfiglagern.

Je nach Bedarf ist eine deutliche Trag-

zahlerhöhung gegenüber Lagern mit

Standardkäfig möglich.

Betriebssicher und wirtschaftlich

Einbaufertige, optimal ausgelegte

Kegelrollenlagereinheiten für schnelle

Getriebewellen sind einfach zu montie-

ren und senken den Logistikaufwand.

Die Abstimmung der Lagerluft erfolgt

mit abgepassten Zwischenringen. Die

Lastverteilung und die Reibung können

durch den Effekt unterschiedlicher

Druckwinkel der beiden Lagerreihen

optimiert werden.

Stark und sicher für jedes Getriebe

Hoch belastbar und reibungsarm: FAG High-Capacity-Zylinderrollenlager für Planetenräder

Einbaufertig: FAG-Kegelrollenlagereinheit für schnelle Getriebewellen

G e t r i e b e

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Generatoren in Windkraftanlagen sind

hohen Schwingungsbelastungen aus-

gesetzt. Diese zusätzlich auftretende

Dauerbelastung wirkt sich besonders

negativ auf die Wälzlagerkäfige aus und

beansprucht den Schmierstoff. Die Lager

sind außerdem hohen Drehzahlen und

Temperaturen sowie der Gefahr von

Stromdurchgang ausgesetzt.

Stromisolierung von Generatorenlagern

Stromdurchgang kann gravierende

Schäden an den Laufbahnen der Lager-

ringe verursachen (Schmelzkrater,

Riffelbildung), was massive Instand-

setzungskosten nach sich zieht. Dem

sollte bereits in der Planungsphase

vorgebeugt werden. In vielen Fällen

reicht es aus, stromisolierte Lager

einzubauen. Hierzu bietet Schaeffler

verschiedene Lösungen an:

Beschichtete Lager

Insutect®, unsere hochverschleißfeste Be-

schichtung aus Aluminiumoxidkeramik,

hält einer Durchschlagsspannung bis

3 000 Volt stand, auch in feuchter Umge-

bung. Und Insutect® E, die Beschichtung

aus glasfaserverstärktem Kunststoff,

isoliert mit einer Schichtdicke von über

1 mm gegen hochfrequente Ströme.

Hybridlager

Hybridlager mit Keramikwälzkörpern

bieten maximalen Schutz gegen Strom-

durchgang. Zusätzlich erreicht man durch

Hybridlager eine längere Fettgebrauchs-

dauer. Die Lager eignen sich für hohe

Drehzahlen und besitzen gute Notlauf-

eigen-schaften. Alle stromisolierenden

Lager haben gleiche Dimensionen und

Tragzahlen wie nichtisolierende Lager

und sind 1:1 austauschbar.

G e n e r a t o r

Längere Gebrauchsdauer durch Stromisolierung

Wirtschaftlich: Insutect® E-Beschichtung isoliert Großlager dauerhaft gegen Stromdurchgang

Stromisolierte Lager werden mit beschichteten Wälzlagerringen oder als Hybridlager mit Keramikwälzkörpern angeboten

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Windnachführung auf Dauer sichern

Pitch-Lager

Zur Leistungsregelung der Windkraft-

anlage wird der Blattwinkel über das

Pitch-Lager immer optimal der Wind-

geschwindigkeit angepasst. Die hohen

Lasten aus der dynamischen Beanspru-

chung der Rotorblätter müssen sicher

über die Laufbahnen und die Schrauben-

verbindungen in die Rotornabe abgelei-

tet werden. Zum Einsatz kommen ein-

oder zweireihige Vierpunktlager mit

Käfig, je nach Antriebskonzept mit

Innen-, Außen- oder ohne Verzahnung

ausgeführt.

Als wesentlicher Bestandteil des Anlagen-

sicherheitskonzepts müssen Pitch-Lager

gewährleisten, dass die Blätter unter

allen Betriebsbedingungen zuverlässig

und gleichmäßig verstellt werden können.

Durch die optimierte Dimensionierung

der Lager und ein auf die Anlage und die

Einsatzbedingungen maßgeschneidertes

Wartungskonzept werden eine lange

Lebensdauer und eine hohe Zuverlässig-

keit erreicht.

Azimut-Lager

Um die Stellung der Gondel bestmöglich

der Windrichtung anzupassen, wird

eine robuste Drehverbindung benötigt.

Die Windlasten und die dynamischen

Massenkräfte werden sicher und zuver-

lässig über die Laufbahnen und die

Schraubenverbindungen in den Turm-

kopf abgeleitet. Zum Einsatz kommen

ein- oder zweireihige Vierpunktlager

mit Innen- oder Außenverzahnung.

Azimut- und Pitch-Antriebe

Windkraftanlagen werden durch aktive

Systeme automatisch nachgeführt.

Schaeffler bietet Lager für Schwenk-

getriebe zur Gondelverstellung und

Blattwinkeleinstellung aus einer Hand:

• Antriebswelle–Rillenkugellager

• Planeten–vollrolligeZylinder­

rollenlager

• Abtriebswelle–Zylinderrollenlager,

Pendelrollenlager, Kegelrollenlager.

100 % wartungsfrei: INA-Gleitlager mit Elgoglide® in hydraulischen Systemen zur Blattwinkeleinstellung

P i t c h - u n d Y a w - S y s t e m e

Langlebig und zuverlässig: Pitch-Lager mit Korrosionsschutzsystem (Zink- und Farbbeschichtung)

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Die permanente Überwachung von Wind-

turbinenlagern ist eine Grundvoraus-

setzung für bessere Rentabilität. Bei

Schaeffler übernehmen die Experten

des Industrial Aftermarket (IAM) diese

Aufgabe.

Online Condition Monitoring mit WiPro

WiPro s ist ein auf die Belange der Wind-

krafterzeuger zugeschnittenes System.

Es misst primär die Schwingungen und

überwacht wahlweise Drehmoment,

Temperatur, Ölqualität und weitere Mess-

größen. Die Anordnung der Sensoren

an den kritischen Stellen in der Gondel

richtet sich nach den individuellen Ge-

gebenheiten auf der Anlage. Bei Erreichen

vorgegebener Schwellenwerte wird

Alarm ausgelöst, die Daten fließen

automatisch per Festnetz, Funk- oder

Satellitenmodem ins Service-Center.

Nach eingehender Analyse schlagen wir

dem Kunden konkrete Maßnahmen vor,

mit denen er ungeplanten Stillstand und

kostspielige Folgeschäden vermeiden

kann. Die Planungssicherheit nimmt zu,

Bauteilewechsel lassen sich voraus-

schauend disponieren.

Offline-Einzelmessungen

Als alternativen Einstieg in die Anlagen-

überwachung bieten wir durchdachte

Lösungen auf Basis portabler Geräte

sowie Einzelmessung von Schwingungs-

und Temperaturdaten an.

Schmierstoffwächter

Der Einsatz von Öl- und Fettsensoren

trägt zu einer erhöhten Anlagenverfüg-

barkeit bei. Schaeffler empfiehlt als

Fettsensor den FAG GreaseCheck.

Das Besondere: Es kann zustands-

abhängig nachgefettet werden und

nicht nach Zeitintervallen, wodurch

eine Überfettung ausgeschlossen wird.

Für die Überwachung des Öls setzen

wir den Ölsensor Wear Debris Check

ein. Dieser kann Verschleiß und

Schäden an Lagern frühzeitig über die

Abriebpartikel detektieren.

Z u s t a n d s ü b e r w a c h u n g

Betriebssicher durch Fernüberwachung und Diagnose

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Onshore und offshore: Schaeffler bietet variable Systeme für die Online-Überwachung von Windparks

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Der Montageservice von Schaeffler

unterstützt weltweit, schnell und

zuverlässig. Umfangreiches Wälzlager-

Know-how und Expertenwissen zu

erneuerbaren Energien ermöglichen

professionellen Service für sämtliche

Lagerstellen innerhalb einer Windkraft-

anlage. Dies optimiert Montage- und

Demontageprozesse, hilft ungeplante

Stillstände zu vermeiden und die

Instandhaltungskosten zu senken.

Ein breites Programm von passenden

Werkzeugen, Messinstrumenten und

Schmiermitteln erleichtert die Montage-

und Instandhaltungsarbeiten und trägt

zur Vermeidung möglicher Lagerschäden

bei. Die Geräte können gegen Gebühr

gemietet werden.

Schaeffler ist stets Ihr kompetenter

Partner für kundenorientierte Lösungen.

Individuelle Servicestrategien und praxis-

nahe Schulungen unterstützen Sie im

Umgang mit Wälzlagern und tragen

somit entscheidend zur Erhöhung der

Lagerlebensdauer bei.

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Professioneller Service für alle Lagerstellen

M o n t a g e & I n s t a n d h a l t u n g

Fachgerecht montiert = weniger Kosten + höhere Anlagenverfügbarkeit

FAG-Mittelfrequenzanwärmgerät zum Anwärmen großer Lager und Bauteile für Montage und Demontage

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Vom Gesamtsystem bis zum Wälzkontakt

Der Ausfall einer Windkraftanlage ist

mit hohen Kosten verbunden. Daher

müssen bereits bei der Planung und

Auslegung alle Einflussgrößen best-

möglich berücksichtigt werden. Wir

arbeiten mit modernsten Simulations-

und Berechnungsprogrammen, um

eine optimale Produktauswahl sicher-

zustellen.

Mehrkörpersimulation

Mit der hybriden Mehrkörpersimulation

(MKS) wird das dynamische Verhalten

der kompletten Windkraftanlage abge-

bildet. Anhand des Modells können die

Einzelkomponenten des Antriebsstrangs

sowie das gesamte Anlagendesign

bereits in der Entwicklungsphase ver-

bessert werden.

Bearinx®

Mit der Software Bearinx® können alle

Lagertypen, komplexe Wellen sowie

Wellensysteme bis hin zu kompletten

Getrieben modelliert und berechnet

werden. Die Auflagerreaktionen, die

inneren Beanspruchungen der Wälz-

lager, die Vergleichsspannungen der

Wellen sowie die wichtigsten Kennwerte

werden berechnet und können tabella-

risch und grafisch dargestellt werden.

Selbstverständlich wird dabei auch die

innere Lastverteilung im Lager exakt

berechnet – bis hin zur Kontaktpressung

unter Berück sichtigung des Wälzkörper-

profils. Analog der Beanspruchung

der einzelnen Wälzkontakte ermittelt

Bearinx® die rechnerische Lagerlebens-

dauer genauer als bisher möglich.

Mit Bearinx®-online bieten wir unseren

Kunden die Möglichkeit, die Berechnung

von komplexen, mehrfach gelagerten

Wellensystemen von ihrem Arbeitsplatz

aus durchzuführen.

FEM

Für noch detailliertere Analysen können

FEM-Berechnungen den Einfluss der

Umgebungskonstruktion auf die Wälz-

lager und umgekehrt ermitteln.

CABA

Die MKS-Software CABA3D ermöglicht

die dynamische Analyse von Wälzlagern.

Unter Beachtung aller Freiheitsgrade

werden die Kraft- und Bewegungsverläufe

der Wälzkörper und der Ringe bestimmt,

auf deren Basis Ergebnisse (z. B. die

Reibleistung) für jeden Zeitschritt er-

mittelt werden. Mit CABA3D ist es somit

unter anderem möglich, die übertragene

Reibleistung und das Beschleunigungs-

verhalten der Wälzkörper beim Eintritt

in die Lastzone zu berechnen.

Telos

Mit dem 3-D-Simulationsprogramm

Telos wird der einzelne Wälzkontakt

untersucht. Dabei kann jeder beliebige

Wälzkontakt unter allgemeinen Schmier-

bedingungen betrachtet und zwischen

beschichteten und unbeschichteten

Lagerkomponenten unterschieden

werden.

L a g e r a u s l e g u n g

Moderne Simulations- und Berechnungsprogramme

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Vom Gesamtsystem bis hin zum Wälzkörperkontakt: Umfassende Analysen für optimale Lagerauslegung

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ASTRAIOS ist einer der modernsten,

größten und leistungsfähigsten Groß-

lagerprüfstände der Welt. Hierauf

können Großlager bis zu 15 Tonnen und

3,5 Meter Außendurchmesser mithilfe

eines breiten Simulationsprogramms

unter praxisähnlichen Bedingungen

getestet werden. Mit ASTRAIOS trägt

Schaeffler entscheidend zur schnellen

und zuverlässigen Auslegung von Wind-

kraftanlagen bei und erhöht deren

Wirtschaftlichkeit und Sicherheit.

ASTRAIOS simuliert die realen Lasten

und Momente, die in einer Windkraft-

anlage auftreten – für Rotorlager und

Drehverbindungen in Windkraftanlagen

bis 6 MW. Dabei ist der Test aller Rotor-

lagerungskonzepte möglich.

Mehr als 300 Sensoren in den Testlagern

liefern Informationen, die für verschie-

dene Analysen ausgewertet werden. Mit

SARA, dem Automatisie rungssystem

für R&D-Anwendungen von Schaeffler,

erfolgt die Mess-, Regelungs-, und

Steuerungstechnik. Unsere Experten

werten die Daten aus und verbessern

die Berechnungs modelle durch Abgleich

mit den Prüfergebnissen.

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Realitätsnahe Tests auf Schaeffler ASTRAIOS

Realitätsnahe Simulation einer Windkraftanlage

Video ansehen

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Die Schmierung hat enormen Einfluss

auf Zuverlässigkeit und Gebrauchsdauer

eines Lagers. Das richtige Fett, die Leis-

tungsfähigkeit des Öls, die Wirkung der

Additive, die Sauberkeit und das Einhal-

ten der Schmierintervalle entscheiden

mit über die Lebensdauer des Systems.

Fettschmierung

Hauptlager in Windkraftanlagen werden

mit speziellen Arcanol-Fetten versorgt,

die vor ihrer Freigabe umfangreiche

Testreihen durchlaufen. Damit verfügen

Arcanol-Fette stets über eine gleich-

bleibend hohe Qualität. Typische Fette

für die Hauptlagerungen sind das Arca-

nol LOAD400 und für tiefe Temperaturen

das Arcanol LOAD460. Für die längere

Lebensdauer von Wälzlagern werden

die Laufbahnen von Pitch- und Azimut-

Lagern mit Arcanol MOTION2 geschmiert,

ebenso die offenen Verzahnungen.

Nachschmiergeräte

Unser Programm enthält verschiedene

Schmierstoffgeber, die den Lagerstellen

automatisch frisches Fett in der richtigen

Menge zuführen. Für Hauptlager können

Nachschmieranlagen im Einzelfall

individuell projektiert werden. Zur auto-

matischen Nachschmierung der Pitch-

und Azimut-Lager sowie der dazuge-

hörenden offenen Verzahnungen kann

der FAG CONCEPT8 verwendet werden.

Das Besondere daran: Die einzelnen

Pumpenkörper im CONCEPT8 können

separat angesteuert werden. Daher kann

auf zusätzliche Unterverteiler, die das

Fett bei der Förderung mechanisch

belasten würden, komplett verzichtet

werden. Die Installation ist einfach und

kostengünstig. Heizbare Pumpen-

elemente ermöglichen den Einsatz bei

tiefen Temperaturen. Der Druckaufbau

bis 70 bar sichert eine zuverlässige

Fettversorgung der Lager. Die offenen

Verzahnungen können zusätzlich mit

passenden Schmierritzeln vor hohem

Verschleiß geschützt werden.

Übrigens: Schaeffler hält auch Lösungen

für die Ölschmierung bereit.

Sprechen Sie unsere Experten an!

W ä l z l a g e r s c h m i e r u n g

Wichtig für eine lange Gebrauchsdauer

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X-life. Messbar besser

X-life ist das Gütesiegel für besonders

leistungsfähige Produkte der Marken

INA und FAG.

X-life-Produkte zeichnen sich durch

höhere Lebens- und Gebrauchsdauer

aus – das Ergebnis höherer dynamischer

Tragzahlen als beim bisherigen Standard.

Damit eröffnen sie vollkommen neue

Konstruktionsmöglichkeiten und liefern

einen wesentlichen Beitrag zur Verbes-

serung der Gesamtwirtschaftlichkeit

der Anwendung.

Ursachen für diese Leistungssteigerung

sind modernste Fertigungstechniken

und verbesserte Innenkonstruktionen.

Das führt zu besseren und gleichmäßi-

geren Oberflächen und Kontaktflächen

und damit zu einer optimierten Last-

verteilung im Lager.

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Alle Angaben wurden sorgfältig erstellt

und überprüft. Für eventuelle Fehler oder

Unvollständigkeiten können wir jedoch

keine Haftung übernehmen. Technische

Änderungen behalten wir uns vor.

© Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG

Ausgabe: 2014, Februar

Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit

unserer Genehmigung.

Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG

Georg-Schäfer-Straße 30 97421 Schweinfurt Internet www.schaeffler.de/windkraft E-Mail [email protected]

In Deutschland: Telefon 0180 5003872 Telefax 0180 5003873

Aus anderen Ländern: Telefon +49 9721 91-0 Telefax +49 9721 91-3435M

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www.schaeffler.de/windkraft

ist Ihr Link für mehr Informationen über die Aktivitäten

von Schaeffler im Bereich Windkraft.

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