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18.12.2016 | Maschinenelemente | Im Fokus | Onlineartikel

Wälzlager sollen länger leben

Autor:
Dieter Beste
2 Min. Lesedauer

Ein neues Fertigungsverfahren zur Herstellung von Lagerringen trägt zu einer beträchtlichen Erhöhung der Wälzlager-Lebensdauer bei. Ressourcen und Umwelt werden geschont.

Wälzlager genießen im Maschinenbau den Ruf, zuverlässig und von hoher Lebensdauer zu sein. Allerdings hinterlassen tribologische Beanspruchungen auch an diesem Maschinenelement über kurz oder lang tiefe Spuren. Springer-Autor Jakub Vidner betrachtet Wälzlager in "Methode zur Bewertung der Ermüdungsfestigkeit von reibdauerbeanspruchten Systemen" unter dem Gesichtspunkt der Reibdauerbeanspruchung (Seite 24). Die Schädigung des Wälzlagers verläuft äußerst kompliziert. Dietrich Schlottmann und Henrik Schnegas unterscheiden in "Auslegung von Konstruktionselementen" drei Phasen (Seite 107):

  • Die Wälzkörper unterliegen in Phase 1 einem ständigen Verschleiß durch die Führungskräfte des Käfigs. Bei Kugeln und Tonnen kommt der Verschleiß durch „partielles Gleiten“ an Wälzkörpern und Bahnen hinzu. Jedes Wälzlager erleidet so eine Spielvergrößerung.
  • Mit zunehmendem Verschleiß geht in Phase 2 eine Verschlechterung der Kraftübertragungsbedingungen einher.
  • Diese zunehmende Belastung der Wälzkörper bewirkt schließlich in Phase 3 eine Überschreitung der Dauerschwingfestigkeitsgrenze – und zwar unterhalb der Kontaktfläche zwischen Wälzkörper und Laufbahn, wodurch die bekannte Schädigung durch "Abblättern" der Laufbahnen zum schnellen Ausfall des Wälzlagers führt.

Empfehlung der Redaktion

2014 | OriginalPaper | Buchkapitel

Wälzverschleiß

Wälzen ist eine Beanspruchungsart, bei der Gleitanteile (Schlupf) den reinen Rollvorgang überlagern. Üblicherweise dem Rollen zugerechnete Funktionen haben praktisch immer eine Gleitkomponente, so dass auch die auftretenden Verschleißerscheinungsform


Im Zuge des DFG-Schwerpunktprogramms "Ressourceneffiziente Konstruktionselemente" haben nun Forscher der Universität Hannover durch ein innovatives Fertigungsverfahren bei Wälzlagern eine erhöhte Wälzfestigkeit und Reibungsminderung in beträchtlichem Ausmaß erreichen können: Die für die Reibung relevanten Flächen der Wälzlagerringe werden dabei nicht wie üblich geschliffen und gehont, sondern eine außergewöhnliche Oberflächenqualität durch das sogenannte Hartdrehwalzen erzielt, bei dem in einem kombinierten Prozess die gedrehten Flächen gleich gewalzt werden. "Durch das Walzen wird das Gefüge so stark verdichtet, dass hohe Druckeigenspannungen auftreten, die die Lebensdauer erhöhen. Gleichzeitig kann auch die Oberflächentopografie gut eingestellt werden", berichtet Oliver Maiß, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW).

Enorme Produktivitätssteigerung

Mit anderen Worten: Trotz einem im Vergleich zu üblichen Verfahren deutlich höherem Vorschub beim Drehen lassen sich die Oberflächenrauheit und damit der Rollwiderstand reduzieren. "Wenn die Produktivitätssteigerung bei 300 Prozent liegt, ist die Oberflächenqualität noch immer um 20 Prozent besser als beim Hartdrehen ohne Walzen", kalkuliert Maiß. Somit konnten im Teilprojekt zur Ressourceneffizienz gleichzeitig eine enorme Produktivitätssteigerung bei der Fertigung und eine Erhöhung der Wälzlager-Lebensdauer um 250 Prozent erzielt werden. Und wenn die Lebensdauer eines Lagers jetzt zweieinhalbmal so lang sei wie bisher, könne man pro einer Million eingesetzter Wälzlager etwa 77 Tonnen Stahl einsparen, sagt Maiß, und zudem würde etwa die gleiche Menge CO2 weniger erzeugt.

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2011 | OriginalPaper | Buchkapitel

Hartbearbeitung, Prozessauslegung

Quelle:
Spanen

2014 | OriginalPaper | Buchkapitel

Wälzlager

Quelle:
Dubbel

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