0item(s)

Sie haben keine Artikel im Warenkorb.

Product was successfully added to your shopping cart.
Markus Grebe

False-Brinelling und Stillstandsmarkierungen bei Wälzlagern

Schäden bei Vibrationsbelastung oder kleinen Schwenkwinkeln Studienausgabe

Verfügbarkeit: Auf Lager

Lieferzeit: 2-3 Tage

EAN/ISBN
9783838551609
1. 2017

Details

False-Brinelling-Schäden oder Stillstandsmarkierungen sind ein bekanntes Problem bei Wälzlagern, die nur bei kleinen Schwenkwinkeln betrieben werden oder die Vibrationen oder schwellenden Normalkräften ausgesetzt sind. In diesen Fällen ist eine Berechnung der Lebensdauer nicht möglich. Die Auslegung muss also auf Basis von Erfahrungswerten erfolgen, die in aller Regel nicht vorliegen. Solche kritischen Betriebsbedingungen findet man beispielsweise bei den Pitch-Lagerungen von Windkraftanlagen, im Umfeld von Hydraulikaggregaten oder bei stark vibrationsbelasteten Anlagen z.B. bei Baumaschinen.
Dieses Buch beschäftigt sich mit den kritischen Betriebsbedingungen und den typischen Schadenserscheinungen. Neben der Beschreibung der im Kontakt ablaufenden Vorgänge werden zahlreiche experimentelle Ergebnisse präsentiert, die die Wirkung einzelner Einflussfaktoren des Beanspruchungskollektivs und der Bestandteile des Schmierstoffs aufzeigen. Das Buch hilft, das Wissen auf diesem Gebiet zu vertiefen und für den jeweiligen eigenen Anwendungsfall eine mögliche Lösungsstrategie zu finden.
  • CoverCover
  • ImpressumIV
  • InhaltsverzeichnisVIII
  • 1 Einleitung1
  • 1.1 Schäden an Wälzlagern durch kleine Schwenkwinkel und Vibration1
  • 1.2 Wälzlagerschäden und Ausfallursachen2
  • 1.2.1 Hauptausfallarten von Wälzlagern (nach ISO 15243)2
  • 1.2.1.1 Werkstoffermüdung3
  • 1.2.1.2 Verschlei3
  • 1.2.1.3 Korrosion4
  • 1.2.1.4 Elektroerosion4
  • 1.2.1.5 Plastische Verformung4
  • 1.2.1.6 Bruch und Rissbildung5
  • 1.3 Praxisbezug5
  • 2 Grundlagen und Begriffsdefinitionen7
  • 2.1 Entstehung des Begriffs „False-Brinelling8
  • 2.2 False-Brinelling oder Stillstandsmarkierung?9
  • 2.3 Abgrenzung zu verschiedenen ähnlichen Schadensbildern11
  • 2.3.1 Riefenbildung11
  • 2.3.2 Eindrücke, plastische Verformungen12
  • 2.3.3 Riffel- oder Muldenbildung13
  • 2.3.3.1 Riffelbildung infolge elektrolytischer Kontaktkorrosion13
  • 2.3.3.2 Riffelbildung infolge Stromdurchgang13
  • 2.3.3.3 Riffelbildung, hervorgerufen durch Stillstandserschütterungen14
  • 3 Systemanalyse betroffener realer Systeme (Praxisbeispiele)16
  • 3.1 Windenergieanlagen und Pitchsysteme (von Matthias Stammler, IWES Fraunhofer)17
  • 3.1.1 Individual Pitch Control (IPC)20
  • 3.1.2 Rotorblattlager22
  • 3.1.3 Belastungen in Blattlagern23
  • 3.1.4 Schadensmechanismen26
  • 3.1.5 Zusammenfassung und Ausblick29
  • 3.2 Stoßdämpfer-Domlager30
  • 3.3 Pkw-Radlager (Hub-Units)31
  • 4 Überblick über den Stand der Wissenschaft und Technik34
  • 4.1 Stand der Wissenschaft auf dem Gebiet der Stillstandsmarkierungen und des False-Brinellings34
  • 4.2 Zusammenhang zwischen Stillstandsmarkierungen und tribochemischer Reaktion38
  • 4.2.1 Stand der Wissenschaft zum Thema Schwingreibverschleiß (Passungsrost, engl. „fretting corrosion“)39
  • 4.2.2 Theorien zur Rissentstehung und –ausbreitung bei Schwingbelastung49
  • 4.2.2.1 Ansätze basierend auf experimentellen Untersuchungen49
  • 4.2.2.2 Mathematisch-theoretische Ansätze auf Basis der Kontaktmechanik50
  • 4.3 Zusammenfassung des Standes der Wissenschaft51
  • 4.3.1 Zusammenfassung des Standes der Wissenschaft bezüglich Schwingreibverschleiß (Fretting)52
  • 5 Grundlagen zur Kontaktmechanik54
  • 5.1 Kontaktmodelle54
  • 5.1.1 Statischer Fall (Hertzsche Beanspruchung) unter reiner Normalkraft55
  • 5.1.2 Statischer Fall – Konstante Flächenlast mit konstanter Tangentialkraft56
  • 5.1.3 Statischer Fall – Punkt- bzw. Linienkontakt mit konstanter Normalkraft und konstanter Tangentialkraft57
  • 5.1.4 Dynamischer Fall – Punkt- bzw. Linienkontakt mit konstanter Normalkraft und sich verändernder Tangentialkraft58
  • 5.1.5 Dynamischer Fall - Rollen59
  • 5.1.6 Einflussfaktoren auf die entstehenden Spannungen63
  • 5.1.6.1 Elastisch-plastisches Verhalten63
  • 5.1.6.2 Einlaufeffekte64
  • 5.1.6.3 Bewertung der für die Rollreibung verantwortlichen Effekte64
  • 5.1.6.4 Schmierung65
  • 5.1.6.5 Thermo-elastische Effekte65
  • 5.1.6.6 Adhäsion66
  • 5.1.6.7 Rauheit66
  • 5.1.7 Zusammenfassung der im False-Brinelling-Kontakt wirkenden Spannungen68
  • 6 Lebensdauerberechnung, FEM-Berechnung, Computersimulation69
  • 7 Beschreibung der Vorgänge im Kontaktbereich bei der Entstehung von Stillstandsmarkierungen72
  • 7.1 Übergang von theoretischen Kontaktmodellen zu experimentellen Ergebnissen und zur tribologischen Schädigung72
  • 7.2 Anschauliche Darstellung der Wirkung der Spannungen in der Kontaktzone75
  • 8 Laborprüftechnik77
  • 8.1 Übersicht über die weltweit eingesetzten Laborprüfmethoden im Zusammenhang mit Stillstandsmarkierungen und False-Brinelling77
  • 8.1.1 Fafnir Fretting-Test (ASTM D4170)77
  • 8.1.2 SNR-FEB2-Test78
  • 8.1.3 SKF-Schwingprüfer79
  • 8.1.4 HRE-IME-Riffeltest und Pulsationsprüfstände79
  • 8.1.5 Sonstige bekannte False-Brinelling-Prüfstände79
  • 8.2 Prüftechnik an der Hochschule Mannheim81
  • 8.2.1 Versuche unter dynamischer Axiallast auf der servo-hydraulischen Prüfmaschine „Isotron Sinus Hydropuls82
  • 8.2.2 Versuche unter dynamischer, rotatorischer Schwingbewegung (False- Brinelling-Prüfstand)83
  • 8.2.3 Versuche auf dem Schwing-Reibverschleiß-Prüfstand (SRV®)85
  • 8.3 Festlegung von Standardprüfbedingungen86
  • 8.4 Festlegung von Referenz- und Musterschmierstoffen86
  • 8.5 Festlegung geeigneter Messgrößen88
  • 8.6 Statistik90
  • 9 Schadensentwicklung – Wirkende Verschleißarten und -mechanismen91
  • 9.1 Typische Schadensbilder91
  • 9.2 Schadensentwicklung bei kleinen Schwenkwinkeln (Quasi- Stillstandsmarkierungen)93
  • 9.3 Schadensentwicklung bei größeren Schwenkwinkeln (False-Brinelling- Bedingungen / SNR-FEB2-Test)97
  • 9.4 Lokal unterschiedliche Verschleißerscheinungen101
  • 9.4.1 Haftzone101
  • 9.4.2 Zone partiellen Gleitens102
  • 9.4.3 Mittlere Ellipsenkontur105
  • 9.4.4 Wälzbereich bei größeren Schwenkwinkeln105
  • 9.4.5 Kreisförmige Kratzer in der Stillstandsmarkierung (Spin der Kugel)107
  • 9.5 Wirkende Verschleißmechanismen110
  • 9.5.1 Tribochemische Reaktion110
  • 9.5.2 Oberflächenzerrüttung110
  • 9.5.3 Adhäsion113
  • 9.5.4 Wälzverschlei114
  • 10 Experimentelle Untersuchungen zum Einfluss der Größen des Beanspruchungskollektivs115
  • 10.1 Einfluss der Belastungsform: axial-pulsend oder rotatorisch-oszillierend115
  • 10.2 Einfluss der Schwingzyklenzahl117
  • 10.3 Einfluss der Normalkraft118
  • 10.4 Einfluss der Lastfrequenz bei axialer Pulsation122
  • 10.5 Einfluss der Schwingfrequenz122
  • 10.6 Einfluss der Luftfeuchtigkeit und von Wasser im Schmierstoff125
  • 10.7 Einfluss der Temperatur127
  • 10.8 Einfluss des Schwenkwinkels130
  • 11 Einfluss des Zwischenstoffs (Grundöl, Verdicker, Additive)137
  • 11.1 Einfluss der Schmierstoffart (Öl / Fett)137
  • 11.2 Einfluss des Grundöls139
  • 11.2.1 Poly-Alpha-Olefin (PAO)139
  • 11.2.2 Trimethylolpropan Ester (TMP)140
  • 11.2.3 Polyglykol (PG)140
  • 11.2.4 Polyfluorierter Polyether (PFPE)141
  • 11.2.5 Paraffinbasisches Mineralöl141
  • 11.2.6 Naphthenbasisches Mineralöl142
  • 11.2.7 Silikonöl142
  • 11.2.8 Übersicht143
  • 11.3 Einfluss des Verdickers145
  • 11.4 Einfluss der Konsistenz und Viskosität148
  • 11.5 Einfluss von Additiven151
  • 11.6 Einfluss von Festschmierstoffen153
  • 11.7 Sonstige Erkenntnisse zum Schmierstoffeinfluss155
  • 11.7.1 Veröffentlichte Daten aus der Schmierstoffindustrie155
  • 11.7.2 Fettmischungen156
  • 12 Einfluss des Werkstoffs, der Härte und Oberflächenbehandlung und Nutzen von Beschichtungen158
  • 12.1 Einfluss der Laufbahnhärte159
  • 12.2 Einfluss des Kugelwerkstoffs160
  • 12.2.1 Wirkung von keramischen Wälzkörpern160
  • 12.3 Einfluss von Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen164
  • 12.3.1 Nitrocarburieren164
  • 12.3.2 Brünieren165
  • 12.3.3 DLC-Schichten165
  • 12.4 Einfluss des Einlaufvorgangs und der Kaltverfestigung167
  • 13 Einfluss geometrischer und topografischer Parameter168
  • 14 Einfluss konstruktiver Parameter172
  • 14.1 Einfluss der Lagerart (Axial-, Radiallager / Kugel-, Rollenlager)172
  • 14.2 Einfluss der Vorspannung bzw. des Lagerspiels174
  • 14.3 Einfluss der Schmiegung175
  • 14.4 Einfluss der Einbaulage176
  • 15 Untersuchung der Verschleißpartikel und Oxidationsprodukte177
  • 16 Einfluss von Stillstandsmarkierungen auf die Lebensdauer im Normalbetrieb178
  • 17 Effektive Möglichkeiten zur Vermeidung von Stillstandsmarkierungen und False-Brinelling-Schäden179
  • 17.1 Bekannte Lösungsansätze unter Quasi-Stillstandsbedingungen179
  • 17.1.1 Mechanisches Trennen von Grund- und Gegenkörper179
  • 17.1.2 Pressung erhöhen, Lagerluft reduzieren179
  • 17.1.3 Schwingungen reduzieren179
  • 17.1.4 Stillstand vermeiden180
  • 17.1.5 Geeignete Schmierstoffe181
  • 17.1.6 Beschichtungen182
  • 17.1.7 Geeignete Prüftechnik182
  • 17.1.8 Geeignete Prüftechnik für das Praxisbeispiel Blattlagerung Windkraftanlage182
  • 18 Zusammenfassung184
  • 19 Ausblick187
  • 20 Literaturhinweise und Quellenangaben188
  • 20.1 Internet193
  • 20.2 Patente194
  • 20.3 Normen194
  • 21 Stichwortverzeichnis195