Dagens samhälle går mot en livsstil som präglas av möjligheter att göra allt fler hållbara val. För att minska koldioxidavtrycket krävs en fortsatt stabil omställning till förnyelsebara energikällor, i vilken vindkraften har en betydande roll. Det här projektet syftar till att, under statiska förhållanden, studera lagren i vindkraftverkens pitchsystem och deras prestation, att undersöka lastfördelningen mellan rullkropparna i lagren, samt att bestämma kontaktvillkoren mellan ytterring och rullkropp. Genom att anta kvasi-statisk belastning på rotorbladet under en rotation har lagrens lastfördelning beräknats. En förenklad modell genom finita elementmetoden har tagits fram där rullkropparnas styvhet modelleras på speciella kopplingselement, vilket förbrukar mindre beräkningstid men fortfarande ger ett korrekt resultat. Den största anledningen till utmattningsbrott hos lagren är lastens cykliska karaktär. Resultatet av beräkningen tyder på en ojämn fördelad belastning mellan rullkropparna där vissa rullkroppar ständigt upptar mer last än övriga. Dessutom har läget för maximala kontakttryck på rullkropparnas yta och hur det ändras med tiden beräknats. Lagret i vindkraftverkets pitchsystem kan tyckas relativt obetydligt jämfört med övriga komponenter, men en korrekt funktion av dessa är väsentlig för att uppnå en säker drift av vindkraftverken. Resultatet av denna studie belyser behovet av en alternativ lösning som är effektivare och optimerad för denna applikation. / The world today is heading towards a more sustainable lifestyle in every aspect ranging from the clothes worn, transportation and even energy generation. The change towards lowering the carbon footprint is a slow but steady process, in which the wind industry play a major role.The project’s aim is to study the behavior of the pitch bearing under constant wind load conditions, investigate the load distribution between the rolling elements in the bearing and finally to determine the contact conditions that exist between the raceways and the rollers. The bearing load is calculated by assuming a quasi-static loading as the blade completes one revolution. A simplified finite element model is then built where the stiffness of the rollers is modeled onto special connector elements, which consumes less computational resource and still delivers an accurate result.The cyclic nature of loading is one of the major source of fatigue failure of these bearings. The load distribution data suggests uneven loading of the rolling elements and how certain rollers in a particular position are always more heavily loaded than the others. The loading information is also used to map the position of maximum contact pressure on to the surface of the rollers and how it changes with time.At the first glance, the pitch bearing might appear relatively insignificant compared to rest of the components, but a proper functioning of these bearings is essential for safe operation of the WT (Wind Turbine). The results of this work have thrown light into the proficiency of these bearings and the need for an alternate solution that is more efficient and better optimized for this application.

Wind power is the fastest-growing form of green energy production in Europe, today accounting for 15% of the total power demand with 100.000 turbines installed. This tremendous development relied on a massive technological undertaking that must be continued, and even accelerated in order to meet the European Commission’s environmental goals for 2050. Currently, more active individual control of the rotor blades, turning the blade into and out of the wind, has proven its ability to reduce structural loads on the blades and other components significantly, therefore paving the road towards strong cost reductions. To allow for such adjustment, the rotor blades are connected to the rotor hub via pitch bearings. However, these new structural load reduction control strategies force the pitch bearings into a much more demanding operation condition. More frequent positioning activity and often in the form of smaller oscillating motions, when compared to traditional pitch control. This leading to an increased risk of wear damage of the pitch bearing that could fully incapacitate the blade control. At which point the safe regulation of the turbine can no longer be guaranteed and catastrophic failure, such as the loss of a rotor blade, is possible. This project pertains to the design a bearing test rig that can be used to test rolling element bearings with contact conditions that emulate those found in pitch bearings. A novel frameless motor-driven concept is proposed. The concept is aimed towards preventing unnecessary damage of non-test bearings and improving the dynamic performance of the test rig for a given motor capacity. One further objective of the project involved using an existing KTH single contact test rig to study the friction behavior of different lubricants when minute reciprocal tangential displacements are imposed. / Vindkraft är idag det snabbast växande området för grön elproduktion i Europa och står med 100 000 installerade turbiner för 15% av den totala elförsörjningen. Denna otroliga utvecklingen har berott på en massiv teknologisk insats som måste fortsätta. För att nå Europakommissionens miljömål för 2050 måste expansionen av grön elproduktion och vindkraft till och med trappas upp. Nyligen har en mer aktiv individuell reglering av rotorbladen, vilket möjliggör att bladen kan styras in- och ut ur vinden, visat sig kunna reducera lasterna på blad och andra komponenter avsevärt, vilket därmed möjliggör stora kostnadsreduceringar. Dessa justeringar möjliggörs genom att rotorbladen ansluter hubben via ett rotorbladslager. Dessa nya lastreducerande reglerstrategier tvingar dock lagren att arbeta under högre belastning jämfört med traditionell reglering av rotorbladens lutningsvinkel. Det här sker genom mer frekvent positionering och ofta som små oscillerande rörelser, vilket leder till en högre risk för slitage på rotorbladslagren, som i sin tur kan leda till förlust av rotorbladsregleringen. När så sker kan inte längre en säker reglering av turbinen garanteras och katastrofala fel är möjliga, så som förlust av rotorblad. Det här projektet avser att utarbeta en design för en lagerprovningsrigg som kan användas för att testa rullager med kontaktvillkor som efterliknar de som återfinns i rotorbladslagren. Ett nytt koncept,m som är baserat på en ramlös motor, presenteras. Konceptet avser att förhindra onödigt slitage hos testriggens motorlager och förbättra de dynamiska egenskaperna för en given motorkapacitet. Projektet innefattar även en studie av friktionsbeteendet hos olika smörjmedel under små upprepande tangentiella rörelser, som utförts med en befintlig testrigg på KTH.