Kurzfristige Überlasten

Einfluss kurzfristiger Überlasten auf die Lebensdauer von Wälzlagern

In diesem Forschungsvorhaben wurde untersucht, ob kurzzeitig auftretende Überlasten zu Frühausfällen von Wälzlagern führen können und welche Einflussgrößen die Lebensdauer in diesen Lastbereichen beeinflussen. Hierbei wurden Versuche bis zum Ermüdungsausfall an den Lagerbaugrößen NU1006 und NU1030 durchgeführt.

Es wurden Lager mit einem Lastkollektiv, bestehend aus einer Grundlast von 2.5 GPa und einer kurzzeitigen Überlast zu Beginn des Versuchs von 3.8 GPa, belastet und hinsichtlich der Lagerlebensdauer untersucht. Die Grundlast wurde hierbei zur zeitlichen Raffung der Versuche nicht im Dauer-, sondern im Zeitfestigkeitsbereich definiert. Um den Einfluss der Überlastdauer auf die Lagerlebensdauer quantifizieren zu können, wurden die Zeitanteile von Grund- und Überlast an der Gesamtlaufzeit in mehreren Kollektivversuchen variiert. Als Referenzwerte dienen Lebensdauerversuche mit konstanter Last, die über die gesamte Versuchslaufzeit entweder mit Grundlast oder mit Überlast beaufschlagt wurden. Um die Güte der Referenzversuche zu erhöhen, werden zusätzlich Lebensdauerversuche mit konstanten Lasten durchgeführt, die zwischen Grund- und Überlast liegen. Dies ermöglichte die Konstruktion einer experimentell bestimmten Wöhlerlinie. Um den Wirkmechanismus der kurzzeitig aufgeprägten Überlast auf die Lagerlebensdauer bewerten zu können, werden Versuche in größerer Stückzahl mit kleineren Lagern des Typs NU1006 sowie Stichprobenversuche mit größeren Lagern des Typs NU1030 durchgeführt. Versuchsbegleitend wurden in Simulationen Effekte bei Überlasten, die zu einer Lebensdauerreduzierung führen können, wie zum Beispiel Einschlüsse, nachgebildet. Mit geeigneten Lebensdaueransätzen, wie Fatemi & Socie sowie Ioannides & Harris, wurden die Spannungsverhältnisse hinsichtlich der Ermüdungslebensdauer bewertet, um am Ende nachzuweisen, ob ein grundsätzlicher Effekt von Überlasten auf die Lebensdauer vorliegt.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 20733 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.