Bewertung von Kantenpressungen auf Basis von Simulationen mehrfach überrollter elasto-plastischer Kontakte

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Juettner_Diss_MB_433.pdf (26.19 MB)
Diss. Reihe Maschinenbau, Band 433

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Granting Institution
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Issue Date
2024
Authors
Juettner, Michael
Editor
Franke, Jörg
Hanenkamp, Nico
Hausotte, Tino
Merklein, Marion
Müller, Sebastian
Schmidt, Michael
Wartzack, Sandro
Publisher
FAU University Press
ISBN
978-3-96147-714-2
Abstract

Bei der Auslegung von Wälzlagern werden große Anstrengungen zur Optimierung der Lagergeometrien unternommen. Dennoch lassen sich, bei ungünstigen Betriebsbedingungen, Kantenpressungen durch das Abschneiden von Kontaktellipsen nicht vollständig ausschließen. Solche Kantenpressungen sind jedoch mit den etablierten Methoden der Lagerauslegung, die auf elastischer Kontaktberechnung basieren, nicht physikalisch fundiert bewertbar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb ein Ansatz zur Bewertung von Kantenpressungen auf Basis von Simulationen mehrfach überrollter elasto-plastischer Kontakte erarbeitet. Der Ansatz basiert auf den semi-analytischen Methoden (SAM), welche auf der Halbraumtheorie aufbauen. Hierzu wurde zunächst eine schnelle, teiltransiente Näherungsmethode zur Simulation von mehrfach überrollten elasto-plastischen Kontakten entwickelt. Ebenso wurde die Charakteristik von Kantenpressungen, bzw. von Kontakten mit abgeschnittenen Kontaktellipsen, untersucht und die Eignung der SAM in Bezug auf deren Simulation bewertet. Abschließend wurde der Bewertungsansatz für überrollte Kontakte mit Kantenpressungen formuliert und dessen Potential sowie bestehende Herausforderungen und mögliche Lösungsansätze diskutiert.

Abstract

When designing rolling bearings, great efforts are made to optimise bearing geometries. However, under unfavourable operating conditions, edge pressures caused by the truncation of contact ellipses cannot be completely ruled out. However, such edge pressures cannot be evaluated in a physically sound manner with the established bearing design methods, which are based on elastic contact calculations. Therefore, in this work, an approach has been developed to evaluate edge pressures based on simulations of repeatedly rolled-over elastic-plastic contacts. The approach is based on semi-analytical methods (SAM), which are based on half-space theory. A fast, partially transient approximation method for the simulation of repeatedly rolled-over elasto-plastic contacts has been developed. Furthermore, the characteristics of edge pressures or contacts with truncated contact ellipses were investigated and the suitability of the SAM for their simulation was evaluated. Finally, the evaluation approach for rolled-over contacts with edge pressures was formulated and its potential as well as existing challenges and possible solutions were discussed.

Series
FAU Studien aus dem Maschinenbau
Series Nr.
433
Citation
mb.fau.de/diss
Description
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-713-5
DOI
URN
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