Schlupfberechnung innerhalb von Sekunden: Fast and Easy Simulation of Rolling Bearing Dynamics under Stationary Operating Conditions

摘要

Beim realen Betrieb eines Walzlagers erzeugen elastische Einfederungen und Reibungsef-fekte in den Kontakten sowie die Massentragheiten der einzelnen Komponenten mikroskopische und makroskopische Gleitbewegungen. Solche Schlupfzustande stellen sich auch unter stationaren Betriebsbedingungen ein und sind in der Regel fur die Funktion des Walzlagers unkritisch. Unter bestimmten Bedingungen konnen durch diese Schlupfzustande aber Schaden wie beispielsweise Anschmierungen, White Etching Cracks (WEC) und Neuhartungen be-gunstigt werden. Um kritische Betriebsbedingungen zu identifizieren und Vermeidungsmassnahmen fur diese Schaden zu definieren, mussen bislang umfassende Mehrkorper-Dynamiksimulationen durchgefuhrt werden, die einen hohen Modellierungsaufwand und relativ lange Rechenzeiten voraussetzen. Basierend auf dem Walzlagerauslegungsprogramm Bearinx wurde eine Methode entwickelt, die schnell und einfach die Dynamik bei stationaren Betriebsbedingungen und somit Schlupf sowie reibungsbasierte Schadenskennwerte berechnen kann. Sie stutzt sich auf einen quasidynamischen Ansatz, mit dem die Geschwindigkeitsverhaltnisse der Walzlagerkomponenten iterativ ermittelt werden. In Kombination mit einem bereits implementierten physikalischen Reibungsmodell lassen sich zusatzlich allgemein bekannte Schadenskennwerte - zum Beispiel Anschmierkennwerte nach Wadewitz oder Eglinger - schnell und einfach bestimmen. Die Ergebnisse der entwickelten Methode sind umfangreich mit der Software fur Mehrkorpersimulation Caba3D, an internen Prufstanden als auch mit extern durchgefuhrten Versuchen validiert worden. Damit ist es erstmals moglich umfassende Analysen der Kinematik von Walzlagern in komplexen Getriebe- beziehungsweise Wellensystemen fur den taglichen Auslegungsprozess durchzufuhren und damit auch die schadenskritischen Lastfalle zu identifizieren.