antriebstechnik 5/2022

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
05 Kräfte beim konventionellen Lager infolge zyklischer Drehzahlschwankungen
Maximaler Radius
der Rollenbahn
Rolle 1
Rolle 2
Exzentrizität
Rolle 11
Mitte
Aussenring
Minimaler Radius der Rollenbahn
FV
FRV
Excentrizität
des Käfigs
zum Aussenring
Mitte
Käfig
FW
FB
Detail Zentrum
Rolle 8
FA
FRA
FRB
Rolle 7
FRS
FS
Taschenspiel
des SG-Lagers. Das bei konventionellen Lagern zwingend notwendige
Führungsspiel des Käfigs und damit die zyklische Beschleunigung
und Verzögerung der Rollen im Verlauf jeder
Umdrehung entfallen.
n Diese Kinematik erlaubt das Arbeiten mit geringeren Schmierstoffmengen
als bei konventionellen Lagern. Der Reibwert des
Lagers wird zusätzlich dank der reduzierten Walk-, Scher- und
Planschverluste des Schmierstoffes reduziert.
Es sind also drei verschiedene Merkmale, welche den tiefen Reibwert
des SG-Lagers bewirken:
- Der Wegfall der Gleitreibung bei der Käfigführung
- Der Wegfall der zyklischen Drehzahlschwankungen
- Der viel geringere Schmierstoffbedarf
Der Aufmacher zeigt das Schnittmodell eines Zylinderrollenlagers
NU316 SG, wie es für die Grundsatz- und Dauererprobung
im Prüfstand eingesetzt wurde.
4. PRÜFSTANDSERGEBNISSE MIT DEM SG-KÄFIG
Die SG-Lager wurden auf zwei Prüfständen getestet:
n Einem Lagerprüfstand mit zwei Lagern der Größe NU 316
(Bild 02). Dieser erlaubte es, das komplette Lager mit Belastungen
bis zu C/P = 11 zu testen.
n Einem reinen Käfigprüfstand für die Grösse NU 340. Diese Lagergrösse
entspricht dem Motorlager der Re 425 mit etwa
1.200 kW Dauerleistung. Der reine Käfigprüfstand erlaubte es,
die Stützrollen einer bahntypischen Lagergröße ausführlich
zu testen.
Auf dem Lager-Prüfstand wurden die SG-Lager mit verschiedenen
Belastungsverhältnissen und bis zu einem Drehzahlkennwert
n*dm von einer Million mm/Minute mit Fettschmierung getestet.
Dieser Drehzahlkennwert entspricht rund dem Doppelten
dessen, was für konventionelle Lager mit Fettschmierung als
Grenzdrehzahl angegeben wird. Das SG-Lager wurde mit 8, 12
und 18 kN belastet. Als Vergleichsbasis wurde ein konventionelles
NU316 mit einem einteiligen Messing-Massivkäfig getestet.
Dieses funktionierte aber nur bis zu einer maximalen Drehzahl
von 6000/min. und auch das nur mit einer maximalen Belastung
von 8 kN.
Der Lagerprüfstand wurde speziell für die Versuche mit dem
SG-Lager unter normalen Lastbedingungen gebaut. Die zwei Lager
werden jeweils gleich über einen einstellbaren Tellerfedersatz
belastet. Die Hilfslager haben dank dem viel größeren Lagerabstand
und den kleineren Abmessungen ein vernachlässigbares
Reibmoment. Die Prüflager konnten gekühlt werden. Das Drehmoment
wurde mittels einer Kraftmessdose gemessen und dazu
die Außenringtemperaturen. Die wichtigsten Ergebnisse sind im
Bild 07 dargestellt.
06 Prinzip des hydrodynamischen Gleitlagers [4]
x,
h0
b
h0
b
pL
pmax
pL
pmax
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