Experimentelle Untersuchung der Auswirkungen von Axialschwingungen auf Reibung und Verschleiß in Zylinderrollenlagern

Abstract

Zylinderrollenlager erfahren in verschiedenen Anwendungen hohe dynamische Zusatzbeanspruchungen durch axiale Schwingungen der Wellen. Zur Realisierung einer reibungsarmen und latzsparenden, aber dennoch zuverlässigen und verschleißfreien Wälzlagerung unter Axialschwingungen ist bei dessen Auslegung die Bestimmung der Reibungsverluste sowie des Verschleißrisikos hilfreich. Diese Dissertation setzt sich deshalb zum Ziel, diese Reibungsverluste analytisch vorherzusagen und die Auswirkungen von Axialschwingungen auf das Verschleißrisiko zu bestimmen. Hierzu werden der derzeitige Stand der Forschung im Themenfeld Schwingungen an Wälzlagern dokumentiert, zwei spezielle Wälzlagerprüfstände vorgestellt sowie gängige Berechnungsmodelle der Reibungsverluste und Temperaturerhöhungen von Wälzlagern diskutiert. Es folgt ein experimentelles Versuchsprogramm mit Axialschwingungen verschiedener Amplituden und Frequenzen an einem mit unterschiedlichen Drehzahlen und Radiallasten beanspruchten, mit Minimalmenge geschmierten Zylinderrollenlager NU 210. Darauf aufbauend wird ein empirisches Berechnungsmodell der Reibungsverluste und Temperaturerhöhungen entwickelt. Zudem erfolgt eine eingehende Untersuchung des Verschleißverhaltens. Die gewonnenen Erkenntnisse unterstützen den Konstrukteur bei der optimalen Auslegung einer Wälzlagerung unter Axialschwingungen. Dies bietet Potential für Energieeinsparung und Downsizing und verbessert die Zuverlässigkeit der Wälzlagerung.