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Rollenfreilauf Härteprofil

Rechnerische Vorhersage der Freilaufgebrauchsdauer durch Kenntnis des Härtepro-fils und der Bauteilbetriebsspannung / Rollenfreilauf

Die Auslegung von Freiläufen unter dem Aspekt von Ermüdung erfolgt anhand des Lebensdauermodells nach WELTER, DEPPENKEMPER und LOHRENGEL und somit auf Grundlage der Theorie der Wälzermüdung nach LUNDBERG und PALMGREN. In diesem Lebensdauermodell bleiben derzeit die Materialparameter des oberflächennahen Bereichs (Rauheit, Einhärtetiefe und E-Modul) unberücksichtigt. Diese Vereinfachung steht im Widerspruch zu der Felderfahrung, dass die Materialeigenschaften und Oberflächentopographie einen wesentlichen Einfluss auf die Freilaufgebrauchsdauer zeigen.

Im Rahmen des durchgeführten Forschungsvorhabens wurden daher die bisher in der Auslegung von Klemmrollenfreiläufen nicht berücksichtigten Einflussgrößen Oberflächenrauheit, Einhärtetiefe und Elastizitätsmodul (durch Verwendung eines Hartmetalleinsatzes) systematisch bezüglich ihrer Wirkung auf die Lebensdauer unter dem Aspekt der Ermüdung untersucht und bewertet. Im ersten Schritt wurde der Einfluss von den Einflussgrößen Oberflächenrauheit, Einhärtetiefe und Elastizitätsmodul anhand von Lebensdaueruntersuchungen experimentell ermittelt. Versuchsbegleitend wurden Simulationen durchgeführt, um die experimentell gewonnenen Erkenntnisse in Modellbeschreibungen abzubilden. Im Rahmen der simulativen Arbeiten wurde sowohl ein Mikrokontaktmodell als auch ein FE-Modell aufgebaut. Anhand des Mikrokontaktmodelles wurde der Einfluss der Variation von Elastizitätsmodul und Oberflächenrauheit erfasst. Die Beanspruchung in Abhängigkeit von Elastizitätsmodul und Einhärtetiefe wurden hingegen mit dem FE-modell beschrieben. Der Abschluss des Vorhabens wird durch die Erweiterung des Verständnisses zur Auslegung von Klemmrollenfreiläufen für die Parameter des oberflächennahen Bereichs - Elastizitätsmodul, Oberflächenrauheit und Einhärtetiefe - gebildet.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 18505 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.

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