Prüfstände zur Ermittlung von Ringwander-Phänomenen
Die Praxis zeigt, dass trotz fachgerechtem Einbau von Wälzlagern, Relativbewegungen zwischen den Lagerringen und deren Passungspartnern auftreten. Begleitet werden derartige Wandereffekte von Passungsrosterscheinungen im Lagersitz, welche wiederum mit Reibdauerbrüchen der Welle in Zusammenhang gebracht werden. Die Wanderbewegung der Passungspartner kann durch Verschleißmechanismen zu Folgeschäden bis hin zum Versagen des Maschinenelementes führen. Dieses Phänomen des Ringwanderns lässt sich nach dem heutigen Stand der Technik nicht erklären oder voraussagen.
Projekte:
Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurden am hiesigen Lehrstuhl Prüfstände entwickelt, um das Phänomen des Ringwanderns zu untersuchen. Kernstück der experimentellen Untersuchungen ist ein modular aufgebauter Prüfstand mit dem sich unterschiedliche Lagertypen, Betriebsbedingungen, Lageranordnungen und Belastungsarten realisieren lassen. Neben den nötigen Umgebungsgrößen werden die realen Drehzahlen der Laufringe messtechnisch erfasst. Durch die entwickelten optischen und tastenden Auswerteverfahren ist es gelungen das Phänomen Ringwandern zu quantifizieren.
Ein weiterer Prüfstand bildet ein Planetengetriebe ab, in dem speziell die Lagerung der Planeten untersucht wird. Hierbei werden durch geeignete Reduktion die auf einen einzelnen Planeten wirkenden Verzahnungskräfte nachgebildet, um die Lagerung auf das Phänomen Ringwandern hin untersuchen zu können. Dieser Prüfstand kann je nach Fragestellung zum einen elektrisch zum anderen mechanisch verspannt werden. Bei der elektrischen Variante können die Höhe der Belastung und zusätzlich Drehschwingungen während des Betriebes eingestellt werden. Die mechanische Variante ermöglicht über eine Verspannkupplung eine wirtschaftlichere Betrachtungsweise, da hierbei 2 Prüfzahnradlager während einem Versuchslauf belastet werden und die benötigte elektrische Energie minimiert wird. Die Verspannung erfolgt im Stillstand und wird online über DMS und Blue Tooth während dem Betrieb messtechnisch erfasst.
Beurteilung der Schadensmerkmale
Zur Quantifizierung des Passungsrostes werden sowohl optische als auch tastende Verfahren eingesetzt. Hierbei wird in erster Linie eine tastende Rautiefenmessung (Abb4) der Passungsflächen vorgenommen, um über die Oberflächenänderung eine quantitative Aussage treffen zu können. Diese Ergebnisse werden über optische Verfahren abgesichert.
Diese Grundlagenuntersuchungen tragen ihren Teil dazu bei, Wechselwirkungen einzelner Einflussfaktoren beim Einbau und Betrieb des Maschinenelementes Wälzlager verstehen zu können.
Literatur:
- Aul, E.; Walther, V.; Sauer, B.; Leidich E.: Wandernde Wälzlager-Innen- und Außenringe unter verschiedenen Einsatzbedingungen, Forschungsreport 2006, FVA – Infotagung, 21.-22. November 2006, Würzburg