Dynamikmodelle verschiedener Wälzlagertypen
FVA 625 III | IGF-Nr. 20764 N
Betriebsverhalten von Kegelrollenlagern in Abhängigkeit der Belastungssituation im Antriebssystem
Ziel dieses Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines universellen Dynamikmodells für Kegelrollenlager zur Berechnung in SIMPACK, einem Programm zur Durchführung von Mehrkörperdynamiksimulationen (MKS). Das Modell unter dem Programmnamen LaMBDA (Lager Mehrkörperberechnung und Dynamikanalyse) ermöglicht es, das Betriebsverhalten und auch die Tragfähigkeit von Kegelrollenlagern in einem System (z.B. Getriebe) zu untersuchen. Es lässt sich einfach in bestehende MKS-Modelle integrieren. Dadurch ist es möglich, auftretende Wechselwirkungen und komplexe Belastungszustände zu berücksichtigen. Der Schritt von der einfachen Lagermodellierung mittels Kennfeldern zum Einbinden des Lagerdynamikmodells ist für alle MKS-Anwender ohne aufwendige Einarbeitung möglich. Damit kann die Ergebnisgüte bei der Wälzlagerauslegung bzw. -berechnung wesentlich gesteigert werden.
Der Berechnungskern des Modells umfasste lagerspezifische Kontaktroutinen für jeden Kontakttyp (Wälzkörper-Laufbahn, Wälzkörper-Bord und Wälzkörper-Käfig), in denen die realen Kontaktgeometrien berücksichtigt werden. Neben den Berechnungsfunktionen zur Kontaktkraftermittlung sind weitere Modellierungsansätze umgesetzt. Sie ermöglichen die Berechnung von Rundheitsabweichungen der Lagerringe und die detaillierte Abbildung des Mischreibungsgebiets, über Einbeziehung gemessener Reibwerte in die Reibungsberechnung. Einen entscheidenden Einfluss auf das innere, dynamische Verhalten von Wälzlagern hat der Käfig. Dieser kann mit dem entwickelten Modell ebenfalls mit verschiedenen Detaillierungsgraden abgebildet werden.
Der Kontakt zwischen Wälzkörperstirn und Bord wurde mit einem hochauflösenden Kontaktmodell abgebildet. Dieses ermöglicht die Berechnung von abgeschnittenen Druckellipsen und bildet den EHD-Kontakt detailliert ab. Dies ist Voraussetzung zur genauen Vorhersage des Reibmoments sowie Schadenskennwerten im Rolle-Bordkontakt. Die im Rahmen des Vorhabens durchgeführten Plausibilitätsrechnungen mit Lager2 und Reibmomentmessungen am Lagerprüfstand zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen der MKS-Simulation. Das entstandene Berechnungstool ist damit sehr gut geeignet, detaillierten Analysen der inneren Kontaktsituation von Kegelrollenlagern durchzuführen.
Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 20764 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
