Eine Messstrategie zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von Wälzlagern (PDF)

Die vorgelegte Arbeit widmet sich der Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von Wälzlagern.

Zunächst wird die Entwicklung eines neuartigen Prüfstandes zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von Wälzlagern vorgestellt. Bei dem Entwurf des Prüfstandes wurde besonderer Wert darauf gelegt, eine grosse Spanne von Wälzlagern unter den verschiedensten Betriebsbedingungen über weite Parameter-Bereiche untersuchen zu können. Ein weiterer Gesichtspunkt war die einfache Auswechselbarkeit der Lager, um den Umbauaufwand zur Untersuchung verschiedener Lager gering zu halten.

Der Schwerpunkt der Arbeit beschäftigt sich mit einer Messstrategie zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von Wälzlagern. Ausgehend von der Vierpoltheorie, die beispielsweise zur Bestimmung des frequenzabhängigen Körperschallübertragungsverhaltens einfacher Bauteile wie Federn oder Massen in einaxialer Richtung Anwendung findet, wird ein Verfahren mit zugehöriger Sensoranordnung entwickelt, das es erlaubt, die Vierpolparameter von Wälzlagern unter den Betriebsbedingungen am Prüfstand zu bestimmen. Hierbei wird ausführlich auf die Demodulation der Signale im System rotierender Sensoren eingegangen und anhand von Simulationen untersucht, wie sich beispielsweise Drehzahlschwankungen während einer Messung auf die Genauigkeit der Ergebnisse auswirken. Es wird gezeigt, dass die tatsächlich auftretenden Drehzahlschwankungen zu vernachlässigbar kleinen Abweichungen führen.

Da es sich bei dem Prüfstand um eine Neuentwicklung handelt, wird ausführlich auf die statistische Absicherung der Wiederholzuverlässigkeit der Messergebnisse eingegangen.

Aufgrund der wesentlich weiteren Verbreitung von Steifigkeiten und Dämpfungen zur Bestimmung der Übertragungseigenschaften von mechanischen Systemen wird ein Verfahren zur Berechnung von Steifigkeiten und Dämpfungen aus Vierpolparametern vorgestellt.

Somit lässt sich mittels der vorgestellten Messstrategie das frequenzabhängige Körperschallübertragungsverhalten von Wälzlagern in Abhängigkeit der untersuchten Wälzlager und der Betriebsparameter angeben um diese beispielsweise zur Verbesserung der Simulation der Geräuschentwicklung von Getrieben zu verwenden.

Schlussendlich wird der Einfluss ausgesuchter Betriebsparameter auf die Steifigkeit und Dämpfung der Wälzlager vorgestellt.