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FVA-Workbench KnowledgeBase

Radialgleitlager

In der FVA-Workbench können hydrodynamische Radialgleitlager in verschiedenen Detaillierungsstufen berücksichtigt werden:

plain_bearing_calc_guide.png

Orientierung - Wann sollte welche Berechnungsmethode angewendet werden

Gleitlagertabellen nach FVA 961

Bei der Auswahl "Gleitlagertabelle" wird unter, der Annahme der Gültigkeit der Ähnlichkeitstheorie, das Betriebsverhalten des Gleitlagers anhand hinterlegter dimensionsloser Kennfelder approximiert. Diese Kennfelder wurden im Rahmen des Forschungsvorhabens FVA 668 II in Anlehnung an die DIN 31657 erstellt und im Rahmen des Vorhabens FVA 961 in die FVA-Workbench integriert. Diese Variante stellt in vielen Fällen einen guten Kompromiss zwischen Rechengeschwindigkeit und -genauigkeit dar. Die Gleitlagertabellen können im mechanischen Gesamtsystem der FVA-Workbench berücksichtigt werden. Optional kann im Nachgang an die Gesamtsystemberechnung noch eine detaillierte Gleitlagersimulation anhand der im System ermittelten Lagerreaktionskraft durchgeführt werden.

Eingaben

Um die Lagerstelle als Gleitlagertabelle zu berücksichtigen, sind nur einige Parameter notwendig. Es stehen Kennfelder für die Bauformen Festsegmentlager, Kippsegmentlager und Offset-Halves-Lager zur Verfügung. Je nach Bauform sind einige relevante Kenngrößen (bspw. Anzahl der Segmente, Profilierung oder Segmentumschließungswinkel) anzugeben.

Der Nutzer kann wählen, ob die Berechnung isotherm durchgeführt werden soll (Zuführtemperatur bestimmt die effektive Viskosität des Schmierstoffs) oder ob eine Abschätzung der effektiven Temperatur anhand der Reibleistung und dem Schmierstoffdurchsatz (Nutzereingabe) erfolgen soll.

radial_slide_bearing_editor_1.png

Anhand der Eingabeparameter wird beim Start der Gesamtsystemberechnung zunächst ein passendes lagerspezifisches Kennfeld aus den hinterlegten Kennfeldern erzeugt/ interpoliert.

Berechnungsablauf

Im Verlauf der Gesamtsystemiteration muss für jedes Lager wiederholt anhand der aktuell berechneten Verlagerungen der Betriebszustand bestimmt werden. Dazu werden die Kenngrößen relative Verlagerung ε und Verlagerungswinkel β bestimmt und mit diesen anhand des lagerspezifischen Kennfelds diverse zugehörige dimensionslose Parameter (Sommerfeldzahl etc.) bestimmt.

Wenn die Option isotherme Rechnung gewählt wurde, entspricht die effektive (Schmierstoff-)Temperatur der Zuführtemperatur. Andernfalls wird angenommen, dass die Reibleistung im Lager zu 100 % über den Schmierstoff abgeführt wird und es erfolgt nun eine Iteration zur Bestimmung der effektiven Schmierstofftemperatur und der effektiven Schmierstoffviskosität. Mit diesen Werten können letztlich die folgenden Parameter bestimmt werden:

  • Reaktionskräfte

  • Kippmomente

  • Jacobimatrix

  • Reibmoment

  • Verlustleistung

  • minimale Schmierspalthöhe

  • Sommerfeldzahl

table_calculation_process.png

Berechnungsablauf bei der Verwendung von Gleitlagertabellen

Einschränkungen

  • Die Kennfelder aus FVA 668 II wurden mit isothermen Rechnungen ermittelt

    • Einschränkung der Genauigkeit bei Temperaturberücksichtigung

    • Für Iteration der effektiven Temperatur wird Schmierstoffdurchsatz als Nutzereingabe benötigt

  • Die Kennfelder aus FVA 668 II wurden ohne Verkippung ermittelt

    • Kippsteifigkeit wird linearisiert berücksichtigt

    • Einfluss der Verkippung auf die minimale Schmierspalthöhe wird nicht berücksichtigt

  • Es können nur Lager berechnet werden, deren charakteristische Parameter im Bereich der hinterlegten Kennfelder liegen (z.B. Breite-Durchmesserverhältnis muss zwischen 0.5 und 1.0 liegen).

Vorschläge zur Erweiterung der Kennfelder können über unseren Kundensupport eingebracht werden.

Quellen

  • DIN 31657-1 Hydrodynamische Radial-Gleitlager im stationären Betrieb Teil 1 : Berechnung von Mehrflächen- und Kippsegmentlagern, 1996

  • FVA 668 II Durchgängige Berechnung gleitgelagerter Welle-Lager-Systeme. Heft 1282, 2018

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