Wälzlager im Beschleunigungsfeld – Eine Analysestrategie zur Bestimmung des Reibungs-, Axialschub- und Temperaturverhaltens von Nadelkränzen -

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16828_Hochrein_Diss_MB_368.pdf (8.75 MB)
Diss. Reihe Maschinenbau, Band 368

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2021-07-15
Issue Year
2021
Authors
Hochrein, David Marco
Editor
Franke, Jörg
Hanenkamp, Nico
Hausotte, Tino
Merklein, Marion
Schmidt, Michael
Wartzack, Sandro
Publisher
FAU University Press
ISBN
978-3-96147-421-9
Abstract

Despite the basically good friction behaviour roller bearings are increasingly in the focus of the product development departments with the aim of further reducing the frictional moment. Bearing arrangements as connecting rod bearings and planetary wheel supports offer a high reduction potential because of their complex load condition and because of their multiple use in a single system. Therefore, an analysis strategy for a holistic and application-independent description of the roller bearing behaviour within an acceleration field is developed. For this purpose a new test rig was developed, with which it is possible to measure the frictional moment and the variables associated with friction like axial thrust and bearing temperature of a single roller bearing. The complex behaviour of frictional moment, axial thrust and bearing temperature was demonstrated by interpreting the findings achieved. In particular, the impact of the cage friction on the total frictional moment and the influence of the accelerated lubricant was presented in detail. Furthermore, due to the use of the frequency analysis of the frictional moment on the basis of the Fourier Transformation also experimental investigations offer a view into the inner processes of a roller bearing. This evaluation procedure provides the possibility to judge the involved internal effects and their impact on the frictional moment. The findings make it possible to provide design notes to bearing designers and users for roller bearings exposed to an acceleration field.

Abstract

Das Wälzlager steht trotz seiner im Grunde sehr guten Reibungscharakteristik immer stärker im Fokus der Produktentwicklung mit dem Ziel das Reibungsmoment weiter zu senken. Lagerungen wie Pleuel und Planetenradlagerungen bieten aufgrund ihrer besonderen Belastungssituation und wegen ihrer Mehrfachanwendung in einem einzelnen System ein hohes Einsparpotential. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher eine Analysestrategie zur ganzheitlichen und anwendungsunabhängigen Beschreibung des Wälzlagerverhaltens im Beschleunigungsfeld erarbeitet. Hierzu wurde eine neue Prüfvorrichtung entwickelt, mit der es möglich ist das Reibungsmoment und die ebenfalls mit der Reibung in Verbindung stehenden Größen Axialschub und Lagertemperatur am Einzellager zu messen. Im Zuge der Interpretation der erzielten Erkenntnisse konnte das komplexe Verhalten von Reibungsmoment, Axialschub und Lagertemperatur gezeigt werden. Insbesondere der maßgebende Beitrag der Käfigreibung am Gesamtlagerreibungsmoment und der Einfluss der Schmierstoffbeschleunigung konnte herausgearbeitet werden. Durch die Anwendung der frequenzbasierten Reibungsauswertung auf Basis der Fourier Transformation ist auch bei experimentellen Untersuchungen ein Blick in die inneren Vorgänge des Wälzlagers möglich. So bietet dieses Vorgehen die Möglichkeit die im Lagerinnern an der Reibungsentstehung beteiligten Einflüsse und deren Wirkung zu beurteilen. Anhand der erzielten Erkenntnisse können dem Wälzlagerkonstrukteur und Anwender erste Gestaltungshinweise für Wälzlager, die in einem Beschleunigungsfeld Anwendung finden, an die Hand gegeben werden.

Series
FAU Studien aus dem Maschinenbau
Series Nr.
368
Citation
Notes
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-420-2
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