Optimierung der Lebensdauerberechnung für feststoffgeschmierte Kugellager durch Einsatz der Simulation für die Analyse der Kugel-Käfig-Dynamik

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Bernd Sauer
• Subject Area: Engineering Design, Machine Elements, Product Development
• Term: from 2005 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5449370

Bei fluidgeschmierten Wälzlagern erfolgt der Ausfall zumeist durch Ermüdung, Verschleiß oder Schmierstoffausfall. Die Lebensdauerberechnung dieser Lager ist theoretisch fundiert und experimentell abgesichert. Im Gegensatz zum Ermüdungsverschleiß bei Fluidreibung wird bei Festschmierstoffreibung die Lebensdauer jedoch primär durch den Abtrag der Festschmierstoffschicht begrenzt. Daher ist die Lebensdauertheorie für fluidgeschmierte Lager nicht auf feststoffgeschmierte Lager übertragbar. Für die Lebensdauerberechnung feststoffgeschmierter Lager wurde von den Antragstellern ein Reibenergiemodell entwickelt, das von einem kontinuierlichen Verschleiß der die Reibpartner trennenden Beschichtung ausschließlich im Kontakt zwischen Kugel und Ring - ausgeht. Versuche zeigen jedoch, dass der Käfig einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer hat, da er als Schmierstoffdepot ein Nachschmieren der Laufbahnen bewirkt. Ziel dieses Vorhabens ist es daher, eine neue Lebensdauertheorie unter Berücksichtigung der Käfigtransferschmierung zu entwickeln und diese experimentell zu begründen. Dazu wird der Kontakt zwischen Kugel und Käfig durch den Einsatz von Simulationsmethoden analysiert. Mit den Ergebnissen dieses Vorhabens können feststoffgeschmierte Lager in Zukunft sicherer eingesetzt werden, was einerseits bestehende Einsatzgrenzen erweitert und andererseits neue Anwendungen erschließen lässt. Aus wissenschaftlicher Sicht liefern die Ergebnisse ein verbessertes Verständnis der Wirkmechanismen in feststoffgeschmierten Lagern im Bezug auf Schmierstofftransfer und Schichteigenschaften.

• DFG Programme: Research Grants