Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Instationäres Betriebsverhalten von Gleitlagern unter Mischreibungsbedingungen und im hydrodynamischen Betrieb

Hydrodynamische Gleitlager für unterschiedlichste Anwendungen werden in der Regel für ihren stationären Betriebspunkt bzw. Betriebszyklus ausgelegt. Der Anfahrvorgang einer Maschine bis zum Erreichen des Nennbetriebs geht jedoch mit Betriebszuständen einher, die von diesen Auslegungsbedingungen stark abweichen können. Die Unsicherheit über das Verhalten des Lagers in diesem Bereich führt in vielen Fällen zu kostenintensiven Maßnahmen im Rahmen der Schadensprävention wie zusätzlichen hydrostatischen Anfahrhilfen oder zeitintensiven, quasistationären Drehzahlsteigerungen. Zentrales Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung eines experimentell validierten Berechnungsverfahrens zur Abbildung zeitlich veränderlicher Betriebsrandbedingungen in Radial- und Axialgleitlagern. Hierzu wird ein robuster Algorithmus zur Lösung der transienten Energiegleichung für das Gesamtlager entwickelt, der die Temperaturträgheiten von Schmierfilm, Lager und Welle berücksichtigt. Darüber hinaus müssen die Einflüsse der Mischreibung auf die Volumenströme und die Dissipation im Schmierspalt bzw. an dessen Grenzfläche beachtet werden. Der Fokus des instationären Charakters liegt auf der Berücksichtigung von Trägheiten der Temperaturverteilung im Lager und nicht auf der Berechenbarkeit hochdynamischer mechanischer Belastungen. Zur Validierung der Algorithmen sind Messungen an Axial- und Radialgleitlagern geplant. Zusätzlich werden bereits vorliegende Messergebnisse aus Voruntersuchungen und anderen Forschungsarbeiten herangezogen. Die Ergebnisse erhöhen die Aussagensicherheit zur Bewertung derartiger Zustände gezielt und generieren Potenzial zur Ableitung von Optimierungsmaßnahmen generiert. Die Ergebnisse liefern sowohl technisch durch das gesteigerte Systemverständnis als auch wirtschaftlich durch die Möglichkeit einer völlig neuartigen, zeitlich effizienten Berechnung komplexer instationärer Vorgänge einen wichtigen Beitrag für die industrielle Praxis von KMU.