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DER KONSTRUKTEUR 1-2/2022

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DER KONSTRUKTEUR 1-2/2022

ANTRIEBSTECHNIK 02 02 In

ANTRIEBSTECHNIK 02 02 In der ersten Messperiode des Lebensdauertests zeigt sich das typische Einlaufverhalten durch Einglätten der Rauigkeiten der Laufbahnoberflächen 03 Bei niedriger Betriebstemperatur zeigt sich die erhöhte Welligkeit in leicht erhöhten Werten der Vibration und dem Drehmoment 04 Kaum Unterschiede ergaben sich bei der Untersuchung der Materialgüte – beide Lager weisen gute Eigenschaften auf (links: ABEG-Zylinderrollenlager, rechts: vergleichbares Premiumlager) 03 und Nadelrollen für gewöhnlich mit einem balligen oder logarithmischen Rollenprofil hergestellt. Höhe und Form der Profilierung sind herstellerabhängig und werden auf Basis des verfügbaren Know-hows für jeden Lagertyp festgelegt. Das Premium-Produkt hatte ein sehr gut ausgeprägtes logarithmisches und das Eco-Lager ein für diese Leistungsklasse und dieses Preisniveau typisches balliges Profil. Interessant ist daher, ob diese Eigenschaft einen wesentlichen Unterschied im Lebensdauertest hervorruft. EINSTICHE ZWISCHEN LAUFBAHN UND BORDE TITELSTORY PRODUKTE UND ANWENDUNGEN 04 Zylinder- oder Nadelrollen weisen einen Linienkontakt zur Laufbahn auf. Dadurch entsteht bei Belastung im Betrieb eine Lastverteilung über die gesamte Rollenlänge. Kleinste Schiefstellungen einer zylindrischen Rolle konzentrieren diese Last auf deren Kante, wodurch hohe, schädliche Kantenspannungen entstehen. Um diese Kontaktspannungen zu vermeiden, werden Zylinder- KLEINSTE SCHIEFSTELLUNGEN EINER ZYLINDRISCHEN ROLLE LÄSST SCHÄDLICHE KANTEN- SPANNUNGEN ENTSTEHEN Ein weiterer Punkt, der sich auf die Lebensdauer von Zylinderrollenlager auswirkt, ist die Ausformung der Einstiche zwischen der Laufbahn und den Borden. Diese Einstiche sind das Resultat eines zusätzlichen Arbeitsschrittes in der Herstellung. Der Hintergrund: Durch die angesprochene hochdynamische Belastungssituation entsteht ein wechselnder Kraftfluss zwischen Laufbahn und Borden. Ohne Einstich würde diese Kraft um eine scharfe 90°-Ecke geleitet werden, was durch den sogenannten Effekt der Kerbwirkung zu hohen und schädlichen Spannungen im Material führt. Dies wiederum führt zu einer verkürzten Lebensdauer. „Die Qualität der Einstiche lässt sich hinsichtlich deren Kreisform bewerten“, erläutert Janek Herzog. „Im Optimalfall ist der Einstich als Kreisbogen ohne Kanten oder Ecken ausgeführt.“ AUSGEZEICHNETE NOTEN BEI DER LEBENSDAUER „Verschiedene Lebensdauerberechnungen führen zu verschiedenen Ergebnissen“, erläutert Janek Herzog. „Hintergrund ist, dass komplexere Berechnungs- und Simulationsmethoden aufwendiger sind, dafür aber auch mit mehreren Parametern genauer die Realität abbilden können.“ Da der Betrieb in der Praxis jedoch immer komplexer und vielschichtiger ist, als Simulationen es abbilden können, haben reale Lebensdauertests einen hohen Stellenwert und eine gute Aussagekraft. Besonders interessant – und überraschend – sind daher die Ergebnisse des Lebensdauertests: Alle acht getesteten Lager, vier 18 DER KONSTRUKTEUR 2022/01-02 www.derkonstrukteur.de

ANTRIEBSTECHNIK 05 Zylinderrollen der Eco-Lager haben eine ballige Ausführung, die Premium-Zylinderrollen weisen ein logarithmisches Profil auf 06 Einstich zwischen Borde und Laufbahn des untersuchten Eco-Lagers, das Premium-Wälzlager zeigt einen vergleichbar guten Einstich 05 EINTEILUNG IN LEISTUNGSKLASSEN NACH VERSCHIEDENEN KRITERIEN Die Besonderheit bei der von Findling angewendeten ABEG-Methode ist Verfügbarkeit des Produktsortiments in bis zu vier Leistungsklassen: Premium, Supra, Eco und EasyRoll. So wird das vielfältige und bezüglich der Leistungsfähigkeit extrem unterschiedliche Angebot der Wälzlagertechnik abgebildet. Der Vorteil liegt auf der Hand: Statt sich mit der Frage der für den Anwender kaum ermittelbaren tatsächlichen Lebensdauer eines Produktes zu beschäftigen, nutzt man die Vorklassifizierung nach ABEG. Dabei werden sowohl designtechnische Tragzahlunterschiede berücksichtigt als auch die Rohmaterialien und Komponenten wie der Wälzlagerstahl und Fette als auch Fertigungsverfahren. Damit kommt der Konstrukteur deutlich schneller zu einer technisch wie wirtschaftlich optimalen Lagerauswahl und vermeidet Über- und Unterdimensionierung. 06 Premium und vier Eco, haben im Lebensdauertest die maximale Testdauer von 4×L10 ohne Ausfall erreicht. Durch die nach der ABEG-Methode korrigierte, rechnerisch geringere, Lebensdauer des Eco-Zylinderrollenlagers von L10hEco = 131,65 h erreichten diese Lager nach der Testdauer von 865 h genau genommen nicht nur das 4-fache, sondern das 6,5-fache der erwarteten Lebensdauer. Nach dem Test wurden die Lager zusätzlich auf vorhandene Schadensbilder untersucht, um Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit ziehen zu können. Dabei fiel lediglich das bekannte Phänomen des sogenannten Einlaufverschleißes auf, den Bild 02 in ungefähr den ersten 1 000 Minuten des Lebensdauertests zeigt. Durch die Überrollung werden feinste Rauheitsspitzen abgetragen, wodurch die Oberflächenrauheit und somit auch die Vibration des Lagers sinkt. Durch die Auswertung dieser Frequenzen können Rückschlüsse auf die Materialermüdung beziehungsweise die Beschädigung des Lagers gezogen werden. Zusätzlich zeigen Parameter, wie die Vibration und Reibung, die Feinheit der gefertigten Form- und Lagetoleranzen, wie z. B. Rundheit, Welligkeit und Rauigkeit. „Insgesamt haben sich die Eco-Lager in den Tests ausgezeichnet geschlagen“, resümiert Janek Herzog. „Dem Wechsel des Kunden auf diese preisgünstigeren Produkte steht somit nichts mehr im Weg.“ Der ausführliche Praxistest belegt zudem, dass die Qualität und Leistungsfähigkeit der Produkte auch bei erheblichen Preisvorteilen realisierbar und maßgeblich von der Materialgüte des Wälzlagerstahls abhängig sind. Bilder: Aufmacher Gorodenkoff – stock.adobe.com, sonstige Findling Wälzlager www.findling.com www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2022/01-02 19