Numerische Analyse des Wanderverhaltens von Wälzlagerringen

In dieser Arbeit wurden numerische Grundlagenuntersuchungen hinsichtlich des Wanderverhaltens von Wälzlagern durchgeführt. Der Begriff Wandern bezeichnet raupenartige Walkbewegungen der Lagerringe, welche zu einem kontinuierlichen Verdrehen der Lagerringe gegenüber der Anschlussgeometrie führen. Ziel dieser Arbeit ist die Erarbeitung einer neuen Herangehens- und Betrachtungsweise zur Gestaltung und Auslegung von Lagersitzen in praxisnaher Form. Letztlich sollen dem Konstrukteur anwendungsbereite Gestaltungsmöglichkeiten und Werkzeuge zur Verfügung stehen, die eine zielgerichtete Bewertung und Ausführung von Lagerring-Sitzen im Hinblick auf Schlupf- und Wandereffekte ermöglichen und auf diese Weise teure Folgeschäden verhindern helfen.
Mittels diverser Finite-Elemente-Analysen wurden anhand von komplexen 3D-Kinematiksimulationen erstmals die kinematischen Wandervorgänge in Lagersitzen unter realen Randbedingungen nachgebildet. Im Mittelpunkt der Untersuchungen standen die Einflussparameter, welche Wandern verursachen und begünstigen sowie geometrische und konstruktive Abhilfemaßnahmen zur Verringerung bzw. Eliminierung der Wandereffekte. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen kann der Einsatz breiter, vollrolliger Wälzlager zur Reduzierung der Wanderneigung empfohlen werden. Ebenso ist die Vergrößerung der Pressung im Lagersitz eine wirksame Maßnahme zur Vermeidung von Wandern.
Weiterhin liefert die Arbeit dem Anwender anhand ausführlicher Parameteranalysen konkrete Hinweise zur Optimierung seiner Lagerkonstruktion bezüglich der Lagerwahl. Die Untersuchungen zeigen, dass das Kegelrollenlager und das Schrägkugellager die Bauformen mit der höchsten Wandergrenze darstellen. Das Zylinderrollenlager sowie das Tonnenlager weisen niedrigere Grenzbelastungen auf und sind daher anfälliger gegen Wandern. Am ungünstigsten sind Rillenkugellager.
Zur Ermittlung wanderkritischer Betriebszustände sowie der auftretenden Wanderkräfte bei Überschreitungen der Wandergrenze