Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Assistenzsystem zur Form- und Lagetolerierung radialer Gleitlagersysteme

Neben den globalisierungsbedingt zunehmenden ökonomischen Herausforderungen wachsen auch die ökologischen Anforderungen an die Unternehmen bzw. an deren Produkte. Damit gewinnen Systemeffizienz und die Systemlebensdauer zunehmend an Bedeutung. Bei den hier im Fokus stehenden Gleitlagersystemen werden die Betriebseigenschaften maßgeblich von den Form- und Lageabweichungen beeinflusst.

In einer Vorstudie konnte gezeigt werden, dass der Einfluss von Formabweichungen (Gleichdick und Kegel) auf die Betriebseigenschaftsänderungen eines Gleitlagers über eine Toleranzauswahlmatrix sicher vorhergesagt werden kann. Im geplanten Vorhaben soll der Schritt vom (Einzel-)Gleitlager zum Gleitlagersystem vollzogen werden. Das betrachtete Parameterfeld wird daher um die systemischen Einflüsse Verkantungen, Durchbiegung der Welle und Montage erweitert. Weiterhin werden die elast. Verformungen der Lagerschale sowie die Kombinationen unterschiedlicher Formabweichungen in die Untersuchungen einbezogen. Aufgrund der systembedingten Toleranzkette wird eine Berechnungsvorschrift für die Verteilung der Toleranzen erarbeitet (Statistische Betrachtung).

Das primäre Ziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung eines Assistenzsystems, welches Form- und Lagetoleranzen für die Systemkomponenten generiert. Voraussetzung für die Nutzung des Systems ist das Wissen um zulässige Betriebseigenschaftsänderungen von Gleitlagern.

Speziell KMUs, die die aufwändigen Untersuchungen aus Kostengründen nicht selbst durchführen können, profitieren in besonderem Maße von dem geplanten Assistenzsystem. Die möglichen Einsparungen in der Fertigung sowie die Erweiterung der Anwendungsfelder erhöhen die Wettbewerbsfähigkeit im nationalen und internationalen Vergleich. Durch die anwenderorientierte Programmoberfläche ist die direkte Übertragbarkeit aller Ergebnisse nach Abschluss des Vorhabens in die Praxis gewährleistet.

Ergebniszusammenfassung:

Das entwickelte Assistenzsystem und die Methodik zur Ermittlung des Zusammenhangs von geometrischen Abweichungen und den Gleitlagerbetriebsparametern leisten einen wesentlichen Beitrag zur Konstruktions- und Entwicklungsarbeit in den frühen Phasen der Produktentwicklung.

Weil das Wissen um den Einfluss geometrischer Toleranzen nicht vorhanden oder nur aus Erfahrungswerten bekannt ist, werden Lager und Lagersitze häufig so genau wie möglich geometrisch toleriert. Demnach soll ein Maximum an Funktionalität mit den fertigungstechnisch möglichen Mitteln erreicht werden, was sich in erhöhten Herstellungskosten widerspiegelt. Genau dort setzt die entwickelte Tolerierungsmethode (das Assistenzsystem) an und kann dem Gleitlageringenieur besonders in Grenzbereichen der Dimensionierung Empfehlungen hinsichtlich der geometrischen Tolerierung geben. Die auf den Betriebspunkt abgestimmten Toleranzwerte sind eine zuverlässige Basis für die weitere Systementwicklung und schlagen eine Brücke zwischen Funktionserfüllung und den Kosten in der Fertigung (Funktionskosten). Dieser Sachverhalt ist besonders für KMU relevant, da häufig kleinere Stückzahlen keine intensive Entwicklungsphase der Toleranzen in Form von komplexen Synthese- und Analyseprozessen zulassen.

Auch wenn das Assistenzsystem nicht vollumfänglich alle Lagergrößen und Betriebspunkte abdecken kann, so liefert es dem Gleitlageringenieur doch ein gutes Werkzeug, um eine Abschätzung der zwingend (rechtlich) notwendigen geometrischen Toleranzen treffen zu können.