Einfluß der Baugröße auf die Lebensdauer feststoffgeschmierter Kugellager:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
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| adam_text | Titel: Einfluß der Baugröße auf die Lebensdauer feststoffgeschmierter Kugellager
Autor: Schul, Claus
Jahr: 1997
SCHRITT-m MM^m BERICHTE^# raB Dipl.-Ing. Claus Schul, Darmstadt Einfluß der Baugröße auf die Lebensdauer festsleffgeschmierter Kugellager Reihe 1: Konstruktionstechnik/ Maschinenelemente Nr. 283
Inhaltsverzeichnis Formelzeichen und Indizes ix 1 Einleitung und Zielsetzung 1 1.1 Vorangegangene Untersuchungen..............................................................2 1.2 Zielsetzung und Gliederung der Arbeit.........................................................5 2 Nomenklatur 8 2.1 Geometrie des Rillenkugellagers.................................................................8 2.2 Lebensdauer und Gebrauchsdauer.............................................................9 2.2.1 Definitionen nach DIN und Lagerherstellern......................................9 2.2.2 Lebensdauerdefinitionen für Feststoffschmierung...........................11 2.3 Schmierkonzept.........................................................................................12 2.4 Konventionelle Schmierung.......................................................................12 2.5 Reibungsarten............................................................................................13 3 Grundlagen der Feststoffschmierung 14 3.1 Einsatz von Feststoffschmierung im Wälzlager..........................................14 3.2 Festschmierstoffarten.................................................................................17 3.3 Molybdändisulfid........................................................................................18 3.3.1 Beschichtungsverfahren..................................................................19 3.3.2 Die MoS 2 -Struktur und ihr Schmiermechanismus............................21 3.3.3 Reale Schichtmorphologie...............................................................22 3.3.4 Schichthaftung auf dem Substrat....................................................24 3.3.5 Ausbildung von Gleitebenen unter tribologischer Beanspruchung.. 25 3.3.6 Reibungs- und Verschleißverhalten................................................29 V
4 Beanspruchung und Kinematik im Wälzkontakt 31 4.1 Lastverteilung.............................................................................................31 4.1.1 Kombinierte Last..............................................................................32 4.1.2 Reine Radiallast..............................................................................35 4.1.3 Hertz’sche Theorie..........................................................................38 4.2 Kinematik im Wälzkontakt..........................................................................40 4.2.1 Drehzahlen und Umfangsgeschwindigkeiten...................................42 4.2.2 Relativgeschwindigkeiten im Kugel-Ring-Kontakt...........................44 4.2.2.1 Rollschlupf........................................................................46 4.2.2.2 Bohrschlupf.......................................................................47 4.2.3 Überrollhäufigkeiten.........................................................................48 5 Das tribologische System 50 5.1 Funktionen tribologischer Systeme............................................................50 5.2 Die Struktur tribologischer Systeme...........................................................52 5.2.1 Reibung...........................................................................................54 5.2.2 Verschleiß........................................................................................55 5.3 Das Tribologische System Wälzlager mit Feststoffschmierung..................56 5.3.1 Kugel-Käfig-Dynamik.......................................................................60 6 Tribologische Systemanalyse für Wälzlager mit Feststoffschmierung 65 6.1 Vorgehen bei der tribologischen Systemanalyse.......................................66 6.1.1 Klären der tribologischen Aufgabenstellung....................................67 6.1.2 Tribologische
Systembeschreibung.................................................71 6.1.3 Vergleich mit bekannten Systemen.................................................74 6.1.4 Schadensanalyse............................................................................76 6.1.4.1 Abhilfemaßnahmen...........................................................79 6.1.5 Lösungssuche für neue Aufgabenstellung......................................80 6.1.6 Versuchsplanung.............................................................................80 VI
7 Vergleichende Lebensdauerberechnung für Kugellager mit Feststoffschmierung 83 7.1 Verschleißtheorie für feste Körper............................................................84 7.2 Verschleißtheorien für feststoffgeschmierte Reibpaarungen.....................86 7.3 Ermüdungstheorie für konventionelle Schmierung....................................91 7.4 Das Verschleißmodell für Feststoffschmierung im Wälzkontakt.................93 7.4.1 Umgesetzte Reibenergie im Kugel-Ring-Kontakt............................96 7.5 Vergleich der Lebensdauer verschiedener Kugellagergrößen.................101 7.5.1 Entwickelte Programme für die Reibenergieberechnung..............101 7.5.2 Reibenergien und Lebensdauern bei reiner Radiallast..................102 7.5.3 Reibenergien und Lebensdauern bei kombinierter Last................106 7.6 Ähnlichkeitsbetrachtungen.......................................................................109 7.6.1 Größenvergleich anhand der Reibenergiegleichung für Punktlast 111 7.6.2 Größeneinflüsse auf den Kugel-Käfig-Kontakt..............................120 7.6.2.1 Gleitgeschwindigkeit im Kugel-Käfig-Kontakt.................122 7.6.2.2 Gleitgeschwindigkeit im Käfig-Innenbord-Kontakt..........123 7.6.2.3 Einflüsse auf das Transferverhalten...............................125 7.6.3 Weitere Einflußgrößen...................................................................127 8 Lebensdauerauswertung nach der Weibull-Verteilung 129 8.1 Graphische Darstellung der Weibull-Verteilung.......................................132 8.2 Auswertung einer Sudden-Death-Prüfung...............................................133 9 Versuchsdurchführung und Ergebnisse 135 9.1 Konfiguration der Versuchslager..............................................................136 9.1.1 Wärmedehnung.............................................................................137 9.1.2
Gefügeumwandlungen..................................................................138 9.1.2.1 Restaustenitumwandlung...............................................139 9.1.2.2 Karbidausscheidung.......................................................139 9.2 Aufbau des Vier-Lager-Prüfstands...........................................................143 9.3 Festlegung der Prüfbedingungen.............................................................150 VII
9.4 Versuchsdurchführung.............................................................................151 9.5 Versuchsergebnisse.................................................................................152 9.5.1 Lebensdauerverhältnis nach der Weibullauswertung....................154 9.5.2 Tribologische Schadensanalyse der Versuchslager......................158 9.5.2.1 Einengung des Betriebsspiels durch Schrumpfung........159 9.5.2.2 Analyse der Lagerschäden.............................................161 10 Zusammenfassung und Ausblick 167 10.1 Zusammenfassung...................................................................................167 10.2 Ausblick....................................................................................................169 Anhang A 171 Literaturverzeichnis 185 Dissertationsrelevante Diplomarbeiten 192 VIII
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