Forschungsschwerpunkt

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Wälzlager – Forschungsschwerpunkt

Die Lebensdauertheorie für feststoffgeschmierte Wälzlager basiert auf der im Kontaktbereich umgesetzte Reibenergie. Alle energetischen Verschleißberechnungen gehen von einer Proportionalität zwischen der im tribologischen Kontakt umgesetzten Reibenergie und dem erzeugten Verschleißvolumen aus. In früheren Arbeiten wurde ein Reibenergiemodell entwickelt, mit dem eine Abschätzung der Gebrauchsdauer von Festschmierstoffschichten unter der Annahme eines kontinuierlichen Abtrags der Schicht möglich ist.

Für Nachweis der theoretisch ermittelten Lebensdaueraussagen stehen am Fachgebiet pmd zwei Vierlagerprüfstände zur Verfügung.

Im Gegensatz zu Versuchen mit realen Wälzlagern, die zumeist mehrere Wochen in Anspruch nehmen, kann das Ende der Gebrauchsdauer einer Festschmierstoffschicht im VKA unter ähnlichen Beanspruchungen wie im Lager bereits innerhalb eines Tages erreicht werden. Da für statistisch gesicherte Ergebnisse mindestens fünf Versuche nötig sind, bedeutet der Verzicht auf Lagerversuche eine erhebliche Beschleunigung bei der Schichtentwicklung für feststoffgeschmierte Kugellager.

Durch vorangegangene Untersuchungen am Fachgebiet pmd konnte der Nachweis erbracht werden, dass der Wälzverschleiß-Modellversuch auf dem modifizierten Vierkugelapparat (VKA) geeignet ist, die Qualität einer Festschmierstoffbeschichtung mit großer Zeitraffung wälzlagerähnlich zu untersuchen.

Dominierender Verschleißmechanismus ist im Fall einer konventionellen Schmierung die Ermündung des Substrats. Bei den feststoffgeschmierten Paarungen liegt ein adhäsiver Verschleiß des Festschmierstoffs vor. D. h. ein kontinuierlicher Abtrag der Schicht.

Es wurde festgestellt, dass die Reibenergie proportional zum Verschleiß der Feststoffschmierschicht und umgekehrt proportional der Lebensdauer ist.

Daraus ist zu schließen:

Um Aussagen über die Lebensdauer feststoffgeschmierter Kugellager zu machen, ist ausreichend die im Wälzkontakt umgesetzte Reibenergie auszurechnen.

Reibkraft und l – die zurückgelegte Gleitweg ist.

Da sich die Flächenpressung und die Relativgeschwindigkeiten in einem gekrümmten Hertz'schen Kontakt sowohl in als auch quer zur Rollrichtung ändern, wurde von Holland das Reibenergiemodell erstellt, mit derer Hilfe die umgesetzte Reibenergie im Wälzkontakt berechnet werden kann.

Durch Integration erhält man explizite Werte der im Wälzkontakt umgesetzten Reibenergie.

Wahrscheinlichkeitsnetze sind ein wichtiges Hilfsmittel zur grafischen Auswertung und anschaulichen Darstellung von Stichprobenergebnissen. Weiterhin kann visuell beurteilt werden, ob eine Stichprobe aus einer Grundgesamtheit mit vorgegebener Verteilung stammt.

Zahlreiche empirische Untersuchungen zeigten, dass die Weibull-Verteilung zur statischen Beschreibung von Lebensdauern technischer Erzeugnisse gut geeignet ist.