Simulation von Pendelrollenlagern
FVA 625 IV | IGF-Nr. 01|F22304 N
Simulation des kritischen Betriebsverhaltens von Pendelrollenlagern
Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wurde ein dynamisches Modell für Pendelrollenlager entwickelt, das in der Simulationssoftware SIMPACK eingesetzt werden kann. Ziel war es, ein universell einsetzbares Werkzeug zu schaffen, das die detaillierte Abbildung und Analyse des Lagerverhaltens in komplexen mechanischen Systemen, wie beispielsweise Getrieben, ermöglicht. Das entwickelte Modell trägt den Namen LaMBDA (Lager Mehrkörperberechnung und Dynamikanalyse) und ist für die Integration in bestehende Mehrkörpersimulationsmodelle ausgelegt.
Durch die Verwendung dieses Modells lassen sich sowohl das Betriebsverhalten als auch die Belastbarkeit von Pendelrollenlagern unter realitätsnahen Bedingungen untersuchen. Es ermöglicht die Berücksichtigung von Wechselwirkungen innerhalb des Gesamtsystems und erlaubt damit eine differenziertere Bewertung von Lagerbeanspruchungen, als dies mit herkömmlichen Kennfeldmethoden möglich ist. Für Anwenderinnen und Anwender stellt der Umstieg auf das neue Modell keinen hohen Aufwand dar, was die Praxistauglichkeit zusätzlich unterstreicht.
Der Rechenkern des Modells beinhaltet spezifische Kontaktalgorithmen für alle relevanten Lagerkontaktstellen – etwa zwischen Wälzkörper und Laufbahn, Bord, Käfig oder Gleitring. Dabei werden reale Geometrieformen berücksichtigt, um eine möglichst präzise Kraftberechnung zu ermöglichen.
Darüber hinaus wurden zusätzliche physikalische Effekte in das Modell integriert. So erlaubt es unter anderem die Berücksichtigung von Formabweichungen wie Rundheitsfehlern an den Lagerringen. Auch das komplexe Verhalten im Bereich der Mischreibung kann, wenn nicht empirisch berechnet, durch die Einbindung experimentell bestimmter Reibwerte berücksichtigt werden.
Ein zentrales Element im inneren Lagerverhalten ist der Käfig, dessen Einfluss im Modell variabel mit unterschiedlichen Detailgraden abgebildet werden kann. Dadurch lässt sich das dynamische Verhalten des Lagers noch genauer erfassen und bewerten.
Vergleichsrechnungen mit etablierten Werkzeugen wie Lager2 und Bearinx-Online sowie experimentelle Reibmomentmessungen am Lagerprüfstand zeigen eine hohe Übereinstimmung zu den Simulationsergebnissen des entwickelten MKS-Modells. Das entstandene Berechnungswerkzeug erweist sich somit als zuverlässig und leistungsfähig für die präzise Analyse der dynamischen Kontaktverhältnisse innerhalb von Pendelrollenlagern.
Das Vorhaben IGF-Nr. 01|F22304 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages mit den Mitteln der IGF gefördert.
