Wälzlager
Lagersteifigkeit und Betriebsspiel
Die berechnete Lagersteifigkeit und das Betriebslagerspiel gehen direkt in die Gesamtsystemberechnung ein und beeinflusst damit das Verformungsverhalten des gesamten Getriebes. Je nach Art der Lagereingabe ergeben sich somit unterschiedliche Verformungen im Gesamtsystem.
Berechnungsumfang
Der Detaillierungsgrad der Berechnung hängt maßgeblich von der Verfügbarkeit der Innengeometriedaten ab. Sind die Außenabmessungen und Tragzahlen bekannt, kann die Lebensdauerberechnung nach DIN/ISO 281 durchgeführt werden.
Die erweiterten Wälzlagerlebensdauer nach DIN/ISO 26281 stützt sich auf die inneren Lagerbelastungen. Diese werden unter Berücksichtigung der Einbau- und Betriebsbedingungen ermittelt. Ausgehend von Welle- und Lagerverformung unter Last wird die Lastaufteilung auf die einzelnen Wälzkörper bestimmt. Dabei wird bei Linienkontakt die Pressung über der Rollenlänge aufgelöst. Dadurch können unter Einfluss der Wälzkörperprofilierung Kantenträger zuverlässig bestimmt werden.
Wälzlager definieren
In der FVA-Workbench kann die Wälzlagergeometrie auf verschiedene Arten angegeben werden. Abhängig von der Eingabemethode stehen verschiedene Berechnungen zur Verfügung.
Folgende Eingabearten können ausgewählt werden:
Direkte Eingabe der Wälzlagerinnengeometrie
Import der Wälzlagerinnengeometrie aus einer .XML-Datei
Direkte Eingabe der Wälzlagerhauptgeometrie
Auswahl einer Lagers aus den Herstellerkatalogen von INA/FAG, SKF, TIMKEN oder dem FVA-Katalog
Manuelle Vorgabe einer Steifigkeit
Im Editor kann die Art der Lagereingabe angegeben werden.
Wälzlagerinnengeometrie
Für die Berechnung der Lagersteifigkeit und Lagerlebensdauer hat der Kontakt zwischen Lagerschalen und Rollkörper maßgeblichen Einfluss. Die Eingabemethode "Wälzlagerinnengeometrie" ermöglicht eine genauere Berechnung der Lagersteifigkeit und Lagerlebensdauer auf Grundlager der Wälzlagergeometrie und Wälzlagerinnengeometrie.
Folgende Berechnungen können mit angegebener Innengeometrie durchgeführt werden:
Berechnung der Referenzlebensdauer nach DIN/ISO 26281
Lagersteifigkeitsberechnung auf Basis der vorgegebenen Innengeometrie.
Folgende Attribute können zusätzlich zur Hauptgeometrie angegeben werden:
Teilkreisdurchmesser
Wälzkörperdurchmesser
Länge der Wälzkörper
Anzahl der Wälzkörper je Reihe
Abstand der Lagerreihen (falls das Lager zwei Lagerreihen enthält)
Laufbahnradius am Innenring
Laufbahnradius am Außenring
Druckwinkel (wird keine Angabe zum Druckwinkel gemacht wird dieser aus dem angegebenen Katalogwert e abgeschätzt)
Lagerdaten aus XML-Datei
Eine weitere Eingabemöglichkeit für Wälzlager ist der Import einer XML-Lagerdatei. Die Dateien können von den Wälzlagerherstellern bezogen werden. Die in den XML-Dateien gespeicherten Kennwerte enthalten sowohl Angaben zur Wälzlagerhauptgeometrie als auch zur Wälzlagerinnengeometrie.
Folgende Berechnungen können mit XML-Lagern durchgeführt werden:
Berechnung der Lebensdauer nach ISO 281 und Katalogmethode
Berechnung der Referenzlebensdauer nach DIN/ISO 26281
Lagersteifigkeit auf Basis der Innengeometrie
Aufbau einer XML-Lagerdatei
Wälzlagergeometrie
Die Lagereingabe "Wälzlagergeometrie" ermöglicht eine Berechnung der Lagersteifigkeit und Lagerlebensdauer ohne Informationen über die Wälzlagerinnengeometrie. Es wird eine interne Berechnung durchgeführt, die auf Grundlage der Wälzlagergeometrie die Wälzlagerinnengeometrie approximiert. Mit dieser Abschätzung wird die weitere Berechnung der Lagersteifigkeit und Lagerlebensdauer durchgeführt.
Folgende Berechnungen können gegebener Hauptgeometrie durchgeführt werden:
Berechnung der Lebensdauer nach ISO 281 und Katalogmethode
Lagersteifigkeitsberechnung auf Basis der der abgeschätzten Innengeometrie
Folgende Attribute können angegeben werden:
Innendurchmesser
Ausßendurchmesser
Lagerbreite
Druckwinkel oder Katalogwert
Anzahl der Lagerreihen (eine oder zwei)
statische Tragzahl
dynamische Tragzahl
Lagerart
Festlager / Loslager
Attribute zur Berechnung der Lebensdauer:
Radialfaktor X1, X2 und Axialfaktor Y1, Y2 nach Herstellerkatalog
Die Radial- und Axiallastfaktoren werden zur Berechnung der dynamisch äquivalenten Lagerlast verwendet.
SKF Explorer oder X-Life
Durch das Setzen der logischen Variablen SKF Explorer und X-Life, wird das Lager entweder als SKF Explorer Lager oder als INA/FAG X-Life Lager gekennzeichnet. Dies ist notwendig, um für diese Lager die Innengeometrie genauer approximieren zu können.
Kataloglager
Zur vereinfachten Wälzlagerdateneingabe können Lager aus den Katalogen der Firmen INA/FAG, SKF, TIMKEN sowie der standardisierte FVA-Lagerkatalog ausgewählt werden. Die zugehörigen Daten werden automatisch aus dem Lagerkatalog geladen. Es muss manuell angegeben werden, ob es sich bei dem Lager um ein Fest- oder Loslager handelt.
Folgende Berechnungen können mit Kataloglagern durchgeführt werden:
Berechnung der Lebensdauer nach ISO 281 und Katalogmethode
Berechnung der Referenzlebensdauer nach DIN/ISO 26281 für Lager aus dem FVA-Katalog
Lagersteifigkeit auf Basis der abgeschätzten Innengeometrie
Ist ein Wälzlager im Modellbaum selektiert, kann per Klick auf das Lagersymbol in der Symbolleiste der Lagerauswahldialog geöffnet werden.
FVA-Lagerkatalog
In einem FVA Forschungsvorhaben wurde aus den Tragzahlen und der Hauptgeometrie für die Lager der Hersteller INA/FAG, und SKF die Innengeometrie abgeschätzt. Die Lagernamen im Katalog entsprechen den Herstellernamen. Mit diesen Lagern kann im Gegensatz zu den Herstellerkatalogen die Referenzlebensdauer nach DIN/ISO 281 berechnet werden. Da die Innengeometrie abgeschätzt ist, eignen sich diese Lager nur für eine Vorauslegung. Der FVA-Lagerkatalog wird nicht aktualisiert und daher können z.B. die Tragzahlen zu den aktuellen Katalogangaben abweichen.
Lagersteifigkeit
Die Lagereingabe "Lagersteifigkeit" ermöglicht es die Steifigkeit des Lagers manuell vorgegeben. Die vorgegebene Lagersteifigkeit wird in der Gesamtsystemberechnung verwendet. Eine Lagerlebensdauerberechnung wird nicht durchgeführt.
Folgende Parameter können angegeben werden:
Senksteifigkeit
Kippsteifigkeit
Axiale Steifigkeit (für Festlager)
Alternativ kann das Lager als senksteif und kippweich definiert werden.
Erweiterte Lagerbestimmung
Lagerprofilierung
In der FVA-Workbench ist möglich für Rollenlager eine Profilierung der Rollen entlang der Rollenlängsachse vorzugeben. Im Editor kann nacheinander für den Wälzkörperkontakt am Innenring und am Außenring getrennt die jeweilige Summenprofilierung von Wälzkörper und Laufbahn eingegeben werden. Auch wenn nur der Wälzkörper profiliert ist, muss die Profilierung für beide Kontakte vorgegeben werden. Wird eine Standardprofilierung vorgegeben, wird diese im Diagramm fett dargestellt. Es kann aus 5 vordefinierten Profilierungsformen (KF = 1 bis KF = 5) ausgewählt werden.
Im Editor kann die Profilierung des Innen- und des Außenrings angegeben werden.