Käfigdynamik

Die Dynamik-Simulation auf Basis der Mehrkörpersysteme hat in den vergangenen drei Jahrzehnten zu großen Fortschritten bezüglich des Verständnisses von Wälzlagern geführt. Mit dieser Technologie lassen sich Wechselwirkungen und Phänomene im Inneren der Lager nachvollziehen und verstehen, die mit experimentellen Ansätzen nur schwer zu erfassen sind.

Am Lehrstuhl für Maschinenelemente und Getriebetechnik der TU Kaiserslautern wurde ein Simulationsmodell eines Rillenkugellagers (6212) in der kommerziellen Mehrkörpersimulationsumgebung ADAMS aufgebaut. Durch die dynamische Simulation dieses Lagers unter 3-dimensionalen Betriebsbedingungen, wie z.B. kombinierte Belastungen und Schiefstellungen, werden das dynamische Bewegungsverhalten des Käfigs und Wechselwirkungen zwischen Kugel und Käfigtasche untersucht. Des Weiteren werden die Wälzlagerkäfig-Simulationsmodelle dahingehend untersucht, dass Betriebsbedingungen gewählt werden, die eine Einsatzgrenze für den Lagerkäfig darstellen.

Um aussagefähige Simulationsergebnisse zu erhalten, ist es notwendig, diese zu verifizieren. Hierfür wurde ein Prüfstand entwickelt, mit dem das dynamische Bewegungsverhalten des Käfigs messtechnisch erfasst werden kann. Mit der Prüfeinrichtung werden unterschiedliche Parameter wie die Drehzahl der Welle, axiale und radiale Krafteinwirkungen, die Temperatur im Schmiermittelsumpf die Drehzahl des Wälzlagerkäfigs und dessen Orbitalbewegung aufgezeichnet.

In diesem Prüfstand ist die Erfassung der Käfigdrehzahl und Käfigorbitalbewegung über die Modifikation des Käfigs gelöst. Somit lassen sich simulierte Ergebnisse, wie beispielsweise der Käfigschlupf bei leichtbelasteten Lagern, oder Wirbelphänomene experimentell bestätigen.