Forschungsberichte

Regenerationszeiteinfluss Wälzlagerverschleiß

FVA 327 IV, IGF-Nr. 17552 N

Einfluss der Regenerationszeit auf die Grenzbeanspruchbarkeit von Axialzylinderrollenlager (links) und Schrägkugellager (rechts)

Abgeschlossen: Prognose des Wälzlagerverschleißverhaltens unter Berücksichtigung von Regenerationszeiten    

Die Auslegung von Wälzlagern erfolgt in der Regel mit der Ermüdungs­lebens­dauer­berechnung nach DIN-ISO 281 bzw. DIN 26281. Treten in der Praxis Betriebsbedingungen auf, die durch die normgerechte Auslegung nicht berücksichtigt werden (starke Mischreibung), muss der Schmierstoff eine geeignete Additivierung aufweisen. Die Additivierung ermöglicht die Bildung sogenannter Reaktionsschichten, die adhäsiven, abrasiven Verschleiß sicher unterbinden. Die Eignung des Schmierstoffs hinsichtlich des Verschleiß­schutzes bzw. einer bei diesen Betriebsbedingungen wird vorwiegend mit Hilfe des FE8-Wälz­lager­schmierstoff-Prüfgeräts bestimmt. Als Bewertungskriterium wird der gravimetrische Verschleiß an Wälzlagerelementen herangezogen. In vergangenen Arbeiten wurde zudem eine Kenngröße, basierend auf dem ortsaufegelösten Produkt aus HERTZ’scher Pressung pH und Relativgeschwindigkeit vrel im Wälzkontakt (pH*vrel)max entwickelt Diese charakterisiert die Verschleißschutzeignung eines Schmierstoffes unabhängig vom Lagertyp und der Lagerbaugröße. Der maximale Betrag dieser Kenngröße, bei dem kein kritischer Verschleißabtrag auftritt wird auch als Grenzbeanspruchbarkeit bezeichnet.

Weiterhin wurde der Einfluss des zeitlichen Abstandes von Überrollvorgängen identifiziert. Dieser Einfluss wird als „Regenerationszeiteinfluss“ bezeichnet und wurde im Vorhaben FVA 327 IV systematisch untersucht. In den Untersuchungen wurde die Regenerationszeit durch Variation der Drehzahl, Lagerbaugröße und Anzahl der Wälzkörper im Lager gezielt eingestellt. Als Versuchslager kamen Axialzylinderrollenlager und Schrägkugellager zum Einsatz Als Prüfstände wurden die  Schmierstoffprüfgeräte FE8 und FE12 verwendet. Unabhängig vom Lagertyp zeigen die Ergebnisse, dass die Regenerationszeit einen entscheidenden Einfluss auf das Verschleißverhalten und somit auf die Lebensdauer von Wälzlagern besitzt. Es konnte gezeigt werden, dass  größere Regenerationszeiten den Verschleiß bei gleicher Beanspruchung des Lagers reduzieren und somit die Grenzbeanspruchbarkeit steigern (Abb.).

Zur Übertragung der im Versuch ermittelten Verschleißschutzeignung von Schmierstoffen auf Praxislagerungen wurde die Schmierstoffkenngröße erweitert. Dies ermöglicht dem Konstrukteur eine verbesserte Prognose der Wälzlagerlebensdauer unter Mischreibungsbedingungen.

Das IGF-Vorhaben 17552 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 Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.