DE102008060762A1

DE102008060762A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern

Info

Publication number: DE102008060762A1
Application number: DE200810060762
Authority: DE
Inventors: Thomas Grabosch
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern (6) in einem Wälzlagerprüfstand durch Beaufschlagen von Wälzlagern unter dynamischen Betriebsbedingungen mit variablen Lasten, nämlich variablen Radiallasten und/oder variablen Axiallasten und/oder variablen Kippmomenten. Erfindungsgemäß werden im Zuge der dynamischen Erprobung eines Wälzlagers (6) in einem Wälzlagerprüfstand die Lasten mit einer Frequenz variiert, die wenigstens mit der Frequenz der umlaufenden Wälzkörper synchronisiert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern in einem Wälzlagerprüfstand durch Beaufschlagen von Wälzlagern unter dynamischen Betriebsbedingungen mit variablen Lasten, nämlich variablen Radiallasten und/oder variablen Axiallasten und/oder variablen Kippmomenten, und einen Wälzlagerprüfstand zum Ermitteln der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern, mit Vorrichtungen zum Aufbringen variabler Lasten auf ein sich drehendes Wälzlager, nämlich variable Radial- und/oder Axiallasten und/oder variable Kippmomente, bei variablen Drehzahlen des Wälzlagers.
Hintergrund der Erfindung
In der DE 197 13 998 A1 sind ein Verfahren und ein Prüfstand zur Ermittlung der Lebensdauer von Radlagern, insbesondere von Radlagern von Kraftfahr zeugen, beschrieben, bei denen mittels Stellzylindern, vorzugsweise Hydraulikzylindern, dynamische Prüfkräfte erzeugt werden und eine im zu prüfenden Radlager gelagerte Radnabe mit den dynamischen Prüfkräften beaufschlagt wird. Der Prüfstand ist mittels eines Rechners, insbesondere eines Industrierechners, bedienbar, wodurch der Prüfablauf steuerbar, parametrierbar und visualisierbar ist, wobei zur Parametrierung Fahrkollektive vorgegeben werden, die Sollwerte für die Aufstandskraft, die Seitenkraft, die Längskraft, die Drehzahl, die Zuschalttemperatur für das Kühlluftgebläse und die Dauer eines Lastzustandes enthalten.
Auf diese Weise lassen sich die im tatsächlichen Fahrbetrieb mittels des Hades in drei zueinander orthogonalen Achsrichtungen auftretenden Kräfte über die Radnabe auf das Radlager übertragen, nämlich die Aufstandskraft, die Seitenkraft, welche aus Kurvenfahrten resultiert, und die Längskraft, welche aus Brems- und Beschleunigungsvorgängen resultiert. Die genannten Kräfte wirken über radspezifische Hebelarme auf das Radlager, nämlich im Falle der Aufstandskraft und der Längskraft über den so genannten Mittenversatz und hinsichtlich der Seitenkraft über den dynamischen Reifenhalbmesser des jeweiligen Rades.
Das Radlager wird somit unter Betriebsbedingungen solange geprüft, bis die effektive Lebensdauer beim Versagen des Radlagers erreicht ist. Da die im realen Fahrbetrieb auf das Radlager wirkenden Belastungen realitätsnah aufgebracht werden, lässt sich mit diesem Prüfstand die Lebensdauer nur in Echtzeit feststellen.
In der DE 10 2006 008 097 A1 ist eine ähnliche Prüfvorrichtung beschrieben, die zum Prüfen von antriebstechnischen Elementen wie Zahnräder, Kugellager, Gleitlager, Getriebe aller Art, Antriebs- und Gelenkwellen, Kupplungen, Wellen- und Nabenverbindungen und Schmierölen in Getrieben bestimmt ist. Der Prüfstand dient dazu, einen im Betriebszustand veränderbaren Verspannungszustand zu schaffen.
In der EP 0 294 813 A2 ist ein Wälzlager für Drehstromlichtmaschinen für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei denen ein der Ringscheibe benachbarte Außenring aus einer Stahllegierung besteht, die bis zu 10% Restaustenit aufweist. Zu diesem Ergebnis sind die dortigen Erfinder nach Durchführen einer dynamischen Erprobung des Wälzlagers in der Drehstromlichtmaschine gelangt, ohne dass allerdings angegeben wird, wie das Prüfverfahren ablief und wie die verwendete Prüfvorrichtung geartet war.
Abgesehen von den vorstehend kurz referierten, für besondere Anwendungsfälle bestimmten Prüfverfahren erfolgt die Erprobung und darauf aufbauend die Berechnung und Auslegung von Wälzlagern gemäß der klassischen Wälzlagertheorie bezüglich des zeitlichen Verlaufs der nachfolgenden Beanspruchungen Drehzahl, Kraft und Temperatur in der Regel für quasistatische Betriebsbedingungen.
Nachteilig ist dabei, dass die in realen Anwendungen von Wälzlagern auftretenden dynamischen Betriebszustände, wie z. B. die Synchronisierung der Frequenzen der gegenüber den Lagerringen umlaufenden Wälzkörper und der Frequenzen der im Betrieb von außen auf das Wälzlager wirkenden Kräfte, Momente sowie die daraus resultierenden Relativbewegungen der Lagerringe zueinander, nämlich axial, radial, rotatorisch und kippend, nicht berücksichtigt werden.
Diese Synchronisierung der Frequenz der äquidistant umlaufenden Wälzkörper unter Frequenzen der im Betrieb von außen auf das Wälzlager wirkenden Kräfte und/oder Momente und/oder der Relativbewegung der Lagerringe zueinander kann im Wälzkontakt über den Schmierfilm hinweg und damit letztendlich in den Lagerringen und in den Wälzkörpern zu Zusatzbeanspruchung führen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von im Vergleich zur klassischen Lebensdauertheorie vorzeitigen Wälzlagerausfällen ansteigt, weil durch die Zusatzbeanspruchungen Schäden der Laufbahn der Wälzlager in Folge dynamischer Werkstoffermüdung eintreten können.
Einzelfaktoren dieser in Bezug auf die Bedingungen in den Kontaktbereichen der Wälzkörper gegenüber den Laufbahnen der Lagerringe komplexen Zusatzbeanspruchungen sind beispielsweise stoßartige, negative und positive Amplituden und/oder veränderliche Änderungen der Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit der Wälzkörper und/oder Schlupf in Folge der an den Wälzkörpern auftretende Beschleunigungen.
Derartige dynamische Betriebsbedingungen treten insbesondere in Spann- und Umlenkrollen in Riementrieben an Brennkraftmaschinen, Lagerungen von Zahnrädern oder Wellen der Zahnräder auf, bei denen über die Verzahnung bestimmter Teilung und Zähnezahl zueinander synchron laufende, mit dem Zahneingriff variierende Kräfte und Biegemomente auf die Zahnräder und die Welle und damit auf die Wälzlager einwirken.
Erhöhte dynamische Belastungen eines Bandspannrollenlagers werden beispielsweise verursacht durch eine vergleichsweise geringe Umschlingung der Bandspannrolle durch das Zugmittel, durch eine nur geringe radiale Belastung des Wälzlagers, wodurch die Wälzkörper außerhalb der Scheitellast eher zu Schlupf neigen, durch einen axialen Riemenversatz an der Bandspannrolle (also durch eine außermittige Anordnung des Zugmittels auf der Bandspannrolle), sowie durch die Verwendung von profilierten Riemenscheiben im Umschlingungstrieb, welches oszillierende Kippbewegungen des Zugmittels wegen axialer Riemenführungskräfte verursacht und daher auch zu oszillierende Kippbewegungen des zugmittelnahen Lagerringes führt.
Aufgabe der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern vorzuschlagen, bei denen alle gestellten Anforderungen der jeweiligen Anwendung hinsichtlich Funktion, Tragfähigkeit, Lebensdauer, Geräuschverhalten und Zuverlässigkeit erfüllt werden, die Herstellkosten hinsichtlich des Preis-Leistungs-Verhältnisses optimiert sind, und Wälzlager herzustellen, bei denen den steigenden Anforderungen hinsichtlich Gebrauchsdauer, Zuverlässigkeit, Belastbarkeit, Kompaktheit, Leichtbau und Nachhaltigkeit bei der Entwicklung, der Fertigung und bei der Anwendung der Wälzlager Rechnung getragen wird.
Beschreibung der Erfindung
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird ein Verfahren zum Ermitteln der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern in einem Wälzlagerprüfstand durch Beaufschlagen von Wälzlagern unter dynamischen Betriebsbedingungen mit variablen Lasten, nämlich variablen Radiallasten und/oder variablen Axiallasten und/oder variablen Kippmomenten, vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß im Zuge der dynamischen Erprobung eines Wälzlagers in einem Wälzlagerprüfstand die genannten Lasten mit einer Frequenz variiert werden, die wenigstens mit der Frequenz der umlaufenden Wälzkörper synchronisiert ist.
Durch diese Synchronisation der Frequenz der äquidistant umlaufenden Wälzkörper und der Frequenzen der im Betrieb von außen auf das Wälzlager wirkenden Kräfte und/oder Momente und/oder der Relativbewegung der Lagerringe zueinander lassen sich im Wälzkontakt über den Schmierfilm hinweg in den Lagerringen und in den Wälzkörpern realitätsnah Zusatzbeanspruchungen erzeugen, die zu einem vorzeitigen Lagerausfall führen können.
Diese Synchronisation soll für mindestens einen der beiden Lagerringe des Wälzlagers erfüllt sein.
Wenn die Synchronisierung in der Weise erfolgt, dass die Wälzkörperfrequenz und die Lastenfrequenzen so eingestellt werden, dass der Quotient aus der Wälzkörperfrequenz gegenüber einem feststehenden oder einem rotierenden Lagerring und der n-ten Ordnung der Lastenfrequenz gleich dem Produkt aus der n-ten Ordnung und dem Faktor 0,45 bis 0,55 ist, lässt sich eine Synchronisierung für verschiedene Ordnungen der Betriebsbeanspruchung erzeugen, die jeweils zu Zusatzbeanspruchungen führen, die sich auf die dynamische Le bensdauer des Wälzlagers realitätsnah auswirken. Als Gleichung ausgedrückt gilt demnach:
Zusätzlich zu oder an Stelle der gerade genannten Synchronisierung ist auch noch eine Synchronisierung in der Weise möglich, dass die Wälzkörperfrequenz, die Drehfrequenz des rotierenden Wälzlagerrings und die Lastfrequenzen so eingestellt werden, dass der Quotient aus der Wälzkörperfrequenz gegenüber dem feststehenden oder rotierenden Lagerring und der Drehfrequenz des rotierenden Wälzlagerrings dividiert durch den Quotienten aus der Wälzkörperfrequenz gegenüber dem feststehenden oder rotierenden Wälzlagerring und der n-ten Ordnung der Lastfrequenz den Wert 0,9 bis 1,1 ergibt.
Diese Synchronisierungszustände lassen sich beispielsweise mittels eines Stroboskops oder auf der Grundlage gemessener Wälzkörperfrequenzen einstellen und/oder überprüfen.
Die Lasten können im Wesentlichen sinusförmig an- und abschwellend, oder mit positiven und negativen Amplituden erzeugt werden. Ebenso sind auch andere Wellenformen für die Lasten möglich, insbesondere können die Lasten stoßartig aufgebracht werden und in allen Fällen positive und negative Amplituden aufweisen.
In allen Fällen lassen sich diese Belastungen als Radiallasten, als Axiallasten und als Kippmomente aufbringen.
Vorzugsweise erfolgt die Erprobung des Wälzlagers in einer dem Anwendungszweck entsprechenden Umgebung hinsichtlich des eingesetzten Schmiermittels, der Art der Schmierung, der Sauberkeitsbedingungen, der Art und des Aufbaus der Umbauteile, der Lager- und Umgebungstemperatur, der Belastung und der Drehzahl.
Die sich aus den Synchronisierungszuständen ergebenden kritischen Frequenzen lassen sich bei der Entwicklung, Auslegung und Anwendung der Wälzlager verwenden, um kritische Drehzahlen und/oder kritische Übersetzungen zu vermeiden.
Parallel zur Ermittlung der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern in einem Wälzlagerprüfstand können durch eine messtechnische Untersuchung der aktuellen Betriebsbedingungen im Einbauzustand die Frequenzen der Betriebskräfte und Betriebsbewegungen sowie die Wälzkörperfrequenzen erfasst und hinsichtlich ihrer Ordnung analysiert werden, so dass sich die daraus resultierenden Beanspruchungen des oder der Wälzlager zur im Prüfstand ermittelten dynamischen Lebensdauer in Beziehung setzen lassen, wodurch sich eine Aussage über die zur erwartende Lebensdauer im Einbauzustand ergibt.
Die eingangs erwähnte Aufgabe wird ferner durch einen Wälzlagerprüfstand zum Ermitteln der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern mit Vorrichtungen zum Aufbringen variabler Lasten auf das sich drehende Wälzlager, nämlich variabler Radial- und/oder Axiallasten und/oder variabler Kippmomente bei variablen Drehzahlen des Wälzlagers gelöst, bei denen die Vorrichtungen zum Aufbringen der variablen Lasten dazu eingerichtet sind, die Lasten mit einer Frequenz zu variieren, die wenigstens mit der Frequenz der umlaufenden Wälzkörper synchronisiert ist, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die Lasten sinusförmig an- und abschwellend oder stoßartig zu erzeugen und die Lasten positive und negative Amplituden aufweisen können.
In diesem Wälzlagerprüfstand kann eine Vorrichtung zum Aufbringen einer variablen Radiallast an einem Zugmitteltrieb zum Drehen eines Außen- oder Innenring des Wälzlagers mit variabler Drehgeschwindigkeit angreifen.
Die Vorrichtung zum Aufbringen von variablen Axiallasten und/oder Kippmomenten kann aus zwei diametral gegenüber liegenden, seitlich am Außen- oder Innenring angreifenden Aktuatoren bestehen.
Vorzugsweise kann die Vorrichtung zum Aufbringen von variablen Axiallasten und/oder Kippmomenten aus Elektromagneten mit den Außenring seitlich einfassenden Schenkeln bestehen, wobei die Elektromagnete durch Frequenzgeneratoren mit variabler Frequenz, variabler Amplitude und variabler Impulsform ansteuerbar sind. Werden die Elektromagnete synchron und gleichsinnig angesteuert, wirkt auf den Außenring einer Axiallast. Werden die Elektromagnete gegensinnig mit gleicher Frequenz angesteuert, so wirkt auf den Außenring ein Kippmoment.
Voraussetzung für den Einsatz dieser Elektromagneten ist, dass entweder der Außenring oder ein mit dem Außenring fest verbundener Trägerring aus ferromagnetischem Material besteht.
Da Frequenzgeneratoren in der Lage sind, beliebig geformte Signale, beispielsweise sinusförmige Signale, Dreieck-, Rechteck-, Sägezahnsignale, aber auch aus Impulsen bestehende Signale zu erzeugen, deren Frequenz und deren Amplitudengang beliebig variierbar sind, ist damit eine einfache Möglichkeit gegeben, die dynamischen Lastzustände auf das zu prüfende Wälzlager aufzubringen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine sehr schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Prüfstands, und
2 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Prüfstand gemäß der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein mit variabler Drehgeschwindigkeit antreibbares Antriebsrad 1 über ein endloses Zugmittel 2 mit einem angetriebenen Rad 3 verbunden, durch das ein Wälzlager 6 in Drehung versetzt wird. Eine im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung bestehende Spannvorrichtung 4 dient einerseits dazu, das Zugmittel 2 zu spannen und andererseits auf das Wälzlager 6 eine variable Radiallast aufzubringen. Die variable Radiallast ist mit dem Lastpfeil 5 in 1 gekennzeichnet.
Aus 2 ist ersichtlich, dass der Außenring des Wälzlagers 6 oder ein diesen umgebender Tragring von seitlichen Schenkeln 8 eines Elektromagneten 7 eingefasst wird. Jeder Elektromagnet 7 wird durch einen Frequenzgenerator 9 angesteuert, wodurch sich Axiallasten entsprechend den Lastpfeilen 5 aufbringen lassen. Diese Axiallasten können als statische Lasten wirken oder sie wirken in beide Achsrichtungen, was durch die Doppelpfeile 5 angedeutet ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wirken die Elektromagneten 7 gegensinnig, so dass auf das Wälzlager 6 ein Kippmoment wirkt. Werden die Elektromagneten 7 durch die Frequenzgeneratoren 9 gleichsinnig beaufschlagt, wirkt auf das Wälzlager 6 eine reine Axiallast.
Die Frequenzgeneratoren 9 dienen dazu, über die Elektromagneten 7 Axiallasten sowie Kippmomente auf den Außenring des Wälzlagers 6 aufzubringen, die hinsichtlich ihrer Frequenz und Amplitude sowie hinsichtlich der Wellenform bzw. ihres zeitlichen Verlaufs variierbar sind. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass die Frequenzen der aufgebrachten Lasten wenigstens mit der Frequenz der umlaufenden Wälzkörper synchronisierbar sind, so dass im synchronen Zustand Zusatzbeanspruchungen in den Lagerringen und den Wälzkörpern auftreten, die gegenüber der mittels der klassischen Lebensdauertheorie errechneten Lebensdauer zu einem vorzeitigen Wälzlagerausfall führen können. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Synchronisierung in der Weise erfolgt, dass die Wälzkörperfrequenz und die Lastenfrequenzen so ein gestellt werden, dass der Quotient aus der Wälzkörperfrequenz gegenüber einem feststehenden oder einem rotierenden Lagerring und der n-ten Ordnung der Lastfrequenz gleich dem Produkt aus der n-ten Ordnung und dem Faktor 0,45 bis 0,55 ist.
Eine Synchronisierung, die sich als „Super-Synchronisierung” bezeichnen lässt, wird erreicht, wenn die Synchronisierung in der Weise erfolgt, dass die Wälzkörperfrequenz, die Drehfrequenz des rotierenden Wälzlagerrings und die Lastenfrequenz so eingestellt werden, dass der Quotient aus der Wälzkörperfrequenz gegenüber dem feststehenden oder rotierenden Lagerring und der Drehfrequenz des rotierenden Wälzlagerrings dividiert durch den Quotienten aus der Wälzkörperfrequenz gegenüber dem feststehenden oder rotierenden Wälzlagerring und der n-ten Ordnung der Lastfrequenz den Wert 0,9 bis 1,1 ergibt.
Durch die aufgrund der Synchronisierung in das Wälzlager eingebrachten Zusatzbeanspruchungen kann es zu Schäden der Laufbahnen der Wälzlager in Folge dynamischer Werkstoffermüdung kommen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von vorzeitigen Wälzlagerausfällen im Vergleich zur klassischen Lebensdauertheorie ansteigt. Sind die synchronen Betriebsbedingungen nicht gegeben, d. h. werden die vorgenannten Gleichungen nicht erfüllt, so sinkt die Wahrscheinlichkeit von vorzeitigen Wälzlagerausfällen und es steigt die Wahrscheinlichkeit von Schäden der Laufbahn des Wälzlagers durch klassische Ermüdung. Einzelfaktoren dieser in Bezug auf die Bedingungen in den Kontaktbereichen der Wälzkörper gegenüber den Laufbahnen der Lagerringe komplexen Zusatzbeanspruchungen sind beispielsweise stoßartige, negative und positive Amplituden und/oder veränderliche Änderungen von Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit der Wälzkörper und/oder Schlupf infolge von an den Wälzkörpern auftretender Beschleunigung.
Die Synchronisierungszustände lassen sich mittels eines Stroboskops einstellen, das sich auch dazu verwenden lässt, im Einbauzustand des Wälzlagers eine Überprüfung vorzunehmen, ob im Betriebszustand Synchronisierungen der vorstehend definierten Art auftreten, die das Risiko in sich bergen, dass ein vorzeitiger Wälzlagerausfall eintritt. Hierzu lassen sich messtechnische Untersuchungen unter aktuellen Betriebsbedingungen durchführen und die daraus resultierenden Beanspruchungen können durch die Erfassung, eine Ordnungsanalyse und den Vergleich der Wälzkörperfrequenzen mit den Frequenzen der Betriebskräfte und Betriebsbewegungen analysiert werden.
Besonders wichtig ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn Wälzlager besonderen dynamischen Betriebsbedingungen unterliegen, beispielsweise in Spann- und Umlenkrollen, in Riementrieben an Brennkraftmaschinen oder in Lagerungen von Zahnrädern oder Wellenzahnrädern, die über die Verzahnung bestimmter Teilung und Zähnezahl zueinander synchron laufen, wobei mit dem Zahneingriff variierende Kräfte und Biegemomente auf die Zahnräder und die Wellen einwirken.
Anhand der erfindungsgemäß ermittelten dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern lassen sich für die vorerwähnten Anwendungsfälle die geeigneten Wälzlager bereits bei der Entwicklung und Auslegung, insbesondere unter Berücksichtigung von kritischen Übersetzungen, im Voraus ermitteln.
Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet gegenüber der klassischen Lebensdauertheorie neue Möglichkeiten zur Entwicklung, Erprobung und Anwendung von in ihrer Zuverlässigkeitsdauer und Gebrauchsdauer sowie hinsichtlich der Herstellungskosten optimierten Systemen, wie Riementriebe und Zahnradgetriebe, Erzeugnissen wie Wälzlager, Spann- und Umlenkrollen, Riemenspanner, Materialien und deren Herstellungsverfahren, nämlich Wälzlagerstahllegierungen, Komponenten, wie Wälzlagerkäfige, Schmierstoffe und Funktionsmerkmale, wie der Geometrie und der Oberflächenbeschaffenheit der Wälzkontakte.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung zum Ermitteln der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern beschränkt, sondern lässt sich auf alle Anwendungen übertragen, bei denen die durch die Erfindung abgebildeten Betriebsbedingungen herrschen.
Ebenso ergeben sich aus der Anwendung der Erfindung Möglichkeiten, bereits bei der Auslegung und Konstruktion von Wälzlagern die Lebens- bzw. Gebrauchsdauer zu verlängern, indem für die Lebensdauer kritische Betriebszustände vermieden werden.

1: Antriebsrad
2: Zugmittel
3: Angetriebenes Rad
4: Spannvorrichtung
5: Lastenpfeile
6: Wälzlager
7: Elektromagnet
8: Seitliche Schenkel
9: Frequenzgenerator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19713998 A1 [0002]
- DE 102006008097 A1 [0005]
- EP 0294813 A2 [0006]

Claims

Verfahren zum Ermitteln der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern in einem Wälzlagerprüfstand durch Beaufschlagen von Wälzlagern unter dynamischen Betriebsbedingungen mit variablen Lasten, nämlich variablen Radial lasten und/oder variablen Axiallasten und/oder variablen Kippmomenten, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der dynamischen Erprobung eines Wälzlagers in einem Wälzlagerprüfstand die Lasten mit einer Frequenz variiert werden, die wenigstens mit der Frequenz der umlaufenden Wälzkörper synchronisiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierung in der Weise erfolgt, dass die Wälzkörperfrequenz und die Lastfrequenzen so eingestellt werden, dass der Quotient aus der Wälzkörperfrequenz gegenüber einem feststehenden oder einem rotierenden Lagerring und der n-ten Ordnung der Lastenfrequenz gleich dem Produkt aus der n-ten Ordnung und dem Faktor 0,45 bis 0,55 ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierung in der Weise erfolgt, dass die Wälzkörperfrequenz, die Drehfrequenz des rotierenden Wälzlagerrings und die Lastfrequenzen so eingestellt werden, dass der Quotient aus der Wälzkörperfrequenz gegenüber dem feststehenden oder rotierenden Lagerring und der Drehfrequenz des rotierenden Wälzlagerrings dividiert durch den Quotienten aus der Wälzkörperfrequenz gegenüber dem feststehenden oder rotierenden Wälzlagerring und der n-ten Ordnung der Lastfrequenz den Wert 0,9 bis 1,1 ergibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungszustände mittels eines Stroboskops oder auf der Grundlage gemessener Wälzkörperfrequenzen eingestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Lasten im Wesentlichen sinusförmig an- und abschwellend erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Lasten stoßartig erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasten mit positiven und negativen Amplituden erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Erprobung des Wälzlagers in einer dem Anwendungszweck entsprechenden Umgebung hinsichtlich des eingesetzten Schmiermittels, der Art der Schmierung, der Sauberkeitsbedingungen, der Art und des Aufbaus der Umbauteile, der Lager- und Umgebungstemperatur, der Belastung und der Drehzahl erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die sich aus den Synchronisierungszuständen ergebenden kritischen Frequenzen bei der Entwicklung, Auslegung und Anwendung der Wälzlager verwendet werden, um kritische Drehzahlen und/oder kritische Übersetzungen zu vermeiden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine messtechnische Untersuchung der aktuellen Be triebsbedingungen im Einbauzustand die Frequenzen der Betriebskräfte und Betriebsbewegungen erfasst sowie hinsichtlich ihrer Ordnung analysiert werden und die daraus resultierenden Beanspruchungen des oder der Wälzlager zur im Prüfstand ermittelten dynamischen Lebensdauer in Beziehung gesetzt werden und eine Aussage über die zu erwartende Lebensdauer im Einbauzustand ergeben.
Wälzlagerprüfstand zum Ermitteln der dynamischen Lebensdauer von Wälzlagern (6) mit Vorrichtungen (4, 7, 8, 9) zum Aufbringen variabler Lasten auf das sich drehende Wälzlager (6), nämlich variable Radial- und/oder Axiallasten und/oder variable Kippmomente bei variablen Drehzahlen des Wälzlagers (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (4, 7, 8, 9) dazu eingerichtet sind, die Lasten mit einer Frequenz zu variieren, die wenigstens mit der Frequenz der umlaufenden Wälzkörper synchronisiert ist.
Wälzlagerprüfstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (4, 7, 8, 9) dazu eingerichtet sind, die Lasten sinusförmig an- und abschwellend zu erzeugen.
Wälzlagerprüfstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (4, 7, 8, 9) dazu eingerichtet sind, die Lasten stoßartig zu erzeugen.
Wälzlagerprüfstand nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (4, 7, 8, 9) dazu eingerichtet sind, die Lasten mit positiven und negativen Amplituden zu erzeugen.
Wälzlagerprüfstand nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (4) zum Aufbringen einer variablen Radiallast an einem Zugmitteltrieb (1, 2, 3) zum Drehen eines Außen- oder Innenrings des Wälzlagers (6) mit variabler Drehgeschwindigkeit angreift.
Wälzlagerprüfstand nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwei diametral gegenüberliegende, seitlich am Außen- oder Innenring angreifende Vorrichtungen (7, 8) zum Aufbringen von variablen Axiallasten und/oder Kippmomenten vorgesehen sind.
Wälzlagerprüfstand nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen (7, 8) zum Aufbringen von variablen Axiallasten und/oder Kippmomenten aus Elektromagneten (7) mit den Außenring seitlich einfassenden Schenkeln (8) bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnete (7, 8) durch Frequenzgeneratoren (9) mit variabler Frequenz, Amplitude, Impulsform ansteuerbar sind.