Hydrel GmbH: Online-Reibungsberechnung von Wälzlagern

28.11.2011Redakteur: Bernhard Herzog

>> Die Schaeffler-Gruppe stellt Kunden und Anwendern ihr weiterentwickeltes Berechnungs- und Simulationsprogramm Bearinx inklusive der neuen Funktion zur Reibungsberechnung seit Mitte dieses Jahres online und kostenlos zur Verfügung. Mit dem neuen Bearinx-Online-Modul «Easy Friction» ist es für jeden möglich, die Energieeffizienz unterschiedlicher Lageranordnungen in Anwendungen zu berechnen.

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her. Mit dem Berechnungs- und Simulationsprogramm Bearinx kann bereits in einem frühen Konstruktionsstadium das höchste Einsparpotenzial eines Systems ermittelt werden. Dies stellt die Voraussetzung dar, um reibungsreduzierte Lager optimal einzusetzen oder um durch Downsizing die Energieeffizienz von Anwendungen weiter zu erhöhen. Dabei wird die innere Lastverteilung mit den Kontaktpressungen an den Laufbahnen und an den Borden mit der realen Wälzkörperprofilierung berücksichtigt. Dem neuen Modul liegt eine Theorie zur Reibungsberechnung zugrunde, die auf physikalischen Algorithmen basiert und mit umfangreichen Versuchswerten bestätigt wurde. Darüber hinaus wird auch die Lagerlebensdauer nach ISO/TS 16281 berechnet.

Selbsterklärende Menüführung – einfache Dateneingabe

Unter der Adresse http://bearinx-online-easy-friction.schaeffler.com ist eine kostenlose Registrierung möglich. Die selbsterklärende Menüführung ermöglicht eine schnelle und einfache Dateneingabe für den Modellaufbau, die Lagerauswahl und die Betriebsbedingungen. Wahlweise kann die Lageranordnung für das elastische Wellensystem mit Fest-/Loslagerung oder als angestellte Lageranordnung modelliert werden. Die Geometriedaten der INA- und FAG-Wälzlager werden komfortabel aus einer integrierten Datenbank geladen. Als Betriebsdaten geben sie die Belastungen auf das Wellensystem, die Wellendrehzahl, die Lagerluftklasse bzw. axiale Vorspannung der Wälzlager ein. Angaben zu «Schmierung und Sauberkeit» schliessen die Eingabe ab. Darüber hinaus ist ein Austausch der gespeicherten Datei mit dem Schaeffler-Ingenieurdienst möglich, um eine optimale Lagerauslegung zu erreichen. Leistungsfähige Server bei Schaeffler übernehmen die eigentliche Berechnung. Die wichtigsten Ergebnisse werden unmittelbar in einem Ergebnisfenster angezeigt. Zusätzlich werden die Eingabedaten und die Berechnungsergebnisse in einer PDF-Datei dokumentiert.

Reibungsberechnung mit Bearinx

Bisher standen im Wesentlichen zwei Möglichkeiten zur Reibungsberechnung von Wälzlagern zur Verfügung: zum einen das Katalogverfahren und zum anderen hochspezialisierte Mehrkörpersimulationsprogramme (MKS-Programme). Bei dem Katalogverfahren handelt es sich um einen empirischen Ansatz, der eine schnelle Berechnung des Reibmoments bei niedriger Modellgüte ermöglicht. Die MKS-Programme haben hingegen eine sehr hohe Modellgüte, was aber auch entsprechend lange Rechenzeiten bedingt. Das neue physikalisch gestützte Verfahren der Schaeffler-Gruppe bietet kurze Rechenzeiten und eine gleichzeitig hohe Modellgüte. Es berücksichtigt eine Vielzahl von Einflussgrössen, wie beispielsweise die real auftretende Pressungsverteilung und die innere Lagergeometrie. Darüber hinaus bietet es die Möglichkeit, neben der Lastverteilung und der Lebensdauer auch die Reibmomente von Wälzlagern und damit die Verlustleistung von ganzen Wellensystemen oder Getrieben zu berechnen. So ist es möglich, schon in der frühen Produktentwicklungsphase ein reibungsoptimiertes Lagerkonzept zu wählen.

Die neue Reibungsberechnung berücksichtigt sowohl Roll- als auch Gleitreibung und zwar im Festkörper-, Misch- und Flüssigkeitsreibungsgebiet. Herzstück der Reibungsberechnung ist die Elasto-hydrodynamische Theorie (EHD). Sie befasst sich mit der Ausbildung eines Schmierfilms in hoch belasteten Kontaktstellen von Körpern, die mit hoher Geschwindigkeit aufeinander abrollen. Dies beinhaltet die hydro-dynamische Schmierfilmbildung sowie die elastische Verformung der Kontaktkörper. Da beispielsweise die Pressung, Gleitgeschwindigkeit, Viskosität und Temperatur über der Kontaktfläche eines Kontaktes nicht konstant sind, wird jeder einzelne Kontakt im Lager analysiert. Als Ergebnis stehen dann sämtliche Reibkräfte an den diskreten Punkten der Kontaktfläche zur Verfügung. <<

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