2016 Kooperationsprojekt

KILL VIB – Reduzierung von Vibrationen und Geräuschemissionen infolge von Käfiginstabilitäten in Wälzlagerungen

Käfiginstabilitäten führen in Wälzlagern zu einer erhöhten Geräuschemission. Mithilfe von Wälzlagerdynamiksimulationen werden im Rahmen des Forschungsprojekts physikalisch begründete Kennzahlen und Grenzwerte für die Auslegung vibrationsarmer Lagerungen entwickelt. Dadurch können Wälzlager rasch und prädiktiv bezüglich ihres Käfigverhaltens überprüft werden.

links: Auswirkungen der Käfigbewegung (stark überhöht dargestellt) auf die Lagervibrationen (Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Konstruktionstechnik (KTmfk) rechts: 3-D-Laser-Vibrometermessung (Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Konstruktionstechnik (KTmfk)

Unter bestimmten Betriebsbedingungen treten in Wälzlagerungen Vibrationen und eine erhöhte Geräuschemission auf. Diese werden sehr häufig durch eine instabile Bewegung des Käfigs angeregt (Bild 1). Instabiles Käfigverhalten kann in der jeweiligen Anwendung bisher jedoch nur in kostenaufwendigen experimentellen Versuchen oder mithilfe zeitaufwendiger Simulationen festgestellt werden. Ziel des Projekts ist daher die Definition physikalisch begründeter Kennzahlen. Die gewonnenen Kennzahlen bilden den physikalischen Zusammenhang anhand von dem Konstrukteur leicht zugänglichen Faktoren ab und ermöglichen eine erste Prognose bezüglich instabilen Käfigverhaltens. Zudem sollen Grenzwerte für diese Kennzahlen definiert werden, sodass anwendungsspezifisch festgelegt werden kann, ob die Lagerung als vibrationskritisch hinsichtlich Käfiginstabilitäten zu erachten ist oder nicht.

Im Rahmen des Forschungsprojekts werden mithilfe eines umfangreichen, systematischen Simulationsplans unter Nutzung eines Wälzlager-Mehrkörpersimulationssystems physikalisch begründete Kennzahlen und Grenzwerte erarbeitet. Diese sind dazu geeignet, das Käfigverhalten von Wälzlagern rasch und prädiktiv unter Berücksichtigung der jeweiligen Betriebs- und Umgebungsbedingungen zu überprüfen. Zusätzlich werden die rechnerisch bestimmten Kennzahlen und Grenzwerte durch Prüfstandversuche (Bild 2) stichpunktartig validiert.

Zukünftig können die Kennzahlen und Grenzwerte genutzt werden, um bereits in frühen Phasen der Produktentwicklung das Käfigverhalten realistisch und rasch einschätzen zu können. Dadurch lassen sich Entwicklungszeiten und -kosten in einer Vielzahl von Anwendungsfällen im Anlagen-, Maschinen-, Geräte- und Fahrzeugbau reduzieren und vibrations- und lärmärmere Produkte effizient realisieren.

Projektfinder
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Forschungsverbünde

In strategisch wichtigen Bereichen werden von der Forschungs­stiftung auch Forschungs­verbünde initiiert und gefördert.

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Projektleitung
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Lehrstuhl für Konstruktionstechnik (KTmfk)
Projektpartner
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Rolling Bearing Fundamentals