Nachgiebige Gehäuse

Einfluss der Nachgiebigkeit von Lagergehäusen und deren Anschlusskonstruktion auf das Wanderverhalten von Wälzlagern

Lagergehäuse und deren Anschlusskonstruktionen werden aufgrund ökonomischer und technischer Forderungen zunehmend dünnwandiger gestaltet. Die Praxis zeigt, dass die damit einhergehenden größeren Verformungen eine Relativbewegung zwischen Wälzlageraußenring und Lagergehäuse bzw. Wälzlagerinnenring und Welle begünstigen. Beim sogenannten Wälzlagerwandern ist zwischen dem wälzkörper- und dem strukturinduzierten Wandermechanismus zu unterscheiden.

Ziel des Forschungsantrags war die Erarbeitung und Absicherung einer effizienten Berechnungsmethodik für das Wälzlagerwandern bei nachgiebigen Gehäusen mit Anschlusskonstruktionen. Hierzu soll das Berechnungsprogramm SIMWAG 2.2Z88 um die genannten Effekte erweitert und auf die Version SIMWAG 3.0Z88 angehoben werden.

Im Rahmen des Vorhabens sind grundlegende experimentelle Erkenntnisse hinsichtlich des klassischen wälzkörperinduzierten Wanderns unter Berücksichtigung eines dünnwandigen Gehäuses erzielt worden. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde eine realitätsnahe Simulationsmethodik zur Bestimmung der Wanderneigung entwickelt und mit experimentellen Ergebnissen abgeglichen. Die Abbildung zeigt den Abgleich zwischen Experiment und FE-Simulation für das wälzkörperinduzierte Wandern. Es ist eine gute Übereinstimmung zwischen Simulation und Experiment bezüglich der Wandergrenze sowie des Tangentialschlupfes erkennbar. Anhand der unterschiedlichen Außendurchmesserverhältnisse wird deutlich, dass mit abnehmender Gehäusewandstärke die Wandergrenze ebenfalls sinkt.

In gleicher Weise konnte das strukturinduzierte Wandern mit dem neu konzipierten Prüfstand nachgewiesen werden. Dies gilt auch für die parallel entwickelte Simulationsmethodik, die beide Effekte (auch deren Überlagerung) gut nachbilden kann.

Das Berechnungsprogramm Sim-Wag2.2Z88 wurde um den Effekt der Gehäusenachgiebigkeit sowie dessen Anschlusskonstruktion erweitert und auf die Version SimWag3.0Z88 angehoben. Dieses Programm gestattet dem Anwender eine Analyse von Wälzlagern bezüglich des Wälzlagerwanderns durch eine vereinfachte statische Simulation. Für die Festlegung der jeweiligen Gültigkeitsgrenzen der entwickelten Untersuchungsmethoden wurde ein Auswahlschaubild erstellt.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 20643 BG 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.