Untersuchungen zum Betriebsverhalten radial vorgespannter Zylinderrollenlager

verfasst von

Roman Böttcher

betreut von

Gerhard Poll

Abstract

Die bewusste Aufbringung von Vorspannungen auf Wälzlager kann deren Lebensdauer erhöhen und die Gefahr von schlupfinduzierten Schädigungen senken. Dennoch wird im industriellen Einsatz die Anwendung dieser Leistungssteigerungsmaßnahme bei Zylinderrollenlagern bislang vermieden. Vorgespannte Lager können Betriebsbedingungen hervorbringen, in denen sich die Vorspannung selbstständig und selbstverstärkend erhöht, wodurch Einsatzgrenzen erreicht oder sogar Schädigungen hervorgerufen werden. Während in einem Lager mit positivem Betriebsspiel nur wenige Wälzkörper belastet sind, verteilt sich bei Verringerung des Lagerspiels und der Aufbringung einer radialen Vorspannung die äußere Belastung auf eine größere Anzahl von Wälzkörpern. Die maximale Wälzkörperbelastung sinkt, wodurch höhere Ermüdungslebensdauern erzielt werden, sofern die Vorspannung unterhalb eines kritischen Wertes liegt. In dieser Arbeit wurde in theoretischen Untersuchungen der Einfluss einer Betriebsspielvariation mit positiven und negativen Werten auf die Last- und Pressungsverteilung im Lager, die Ermüdungslebensdauer und das Reibmoment verschiedener üblicher Zylinderrollenlager untersucht. Aus der Analyse einer Vielzahl von Berechnungsergebnissen bezüglich der Lastverteilung im Lager wurde eine einfach anzuwendende Methode zur Bestimmung des lebensdaueroptimierten Betriebsspiels ermittelt. Das Betriebsspiel eines Wälzlagers wird durch die initiale Lagerluft und die Montagebedingungen sowie durch den Temperaturunterschied zwischen den Lagerringen bestimmt. Der Temperaturunterschied führt bei Wellenlagerungen i.A. zu einer Verringerung des Montagespiels. Im Betrieb besitzt das Lager folglich ein kleineres Spiel als im Stillstand. Der Temperaturunterschied und damit die Lagervorspannung wird von den Betriebsbedingungen und den Eigenschaften des umgebenen Systems bestimmt und kann sich im Betrieb selbständig und selbstverstärkend insbesondere im Hochlauf erhöhen. In dieser Arbeit wurden verschiedene Zylinderrollenlager (30 bis 280mm Bohrungsdurchmesser) in experimentellen Untersuchungen betrieben, dabei das Temperaturverhalten untersucht und nach Anzeichen eines instationären Betriebs und möglicher Einsatzgrenzen gesucht. Außerdem wurde an Zylinderrollenlagern verschiedener Betriebsspiele experimentell das Reibmoment, der Käfigschlupf und das Wälzkörperschränken untersucht.

Organisationseinheit(en)

Institut für Maschinenkonstruktion und Tribologie

Typ

Dissertation

Anzahl der Seiten

155

Publikationsdatum

2018

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.15488/3257 (Zugang: Offen)