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Steigerung der Leistungsfähigkeit von Spindellagern durch optimierte Lagergeometrien

ISBN: 978-3-86359-169-4

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Kurzübersicht

Das Ziel der vorliegenden Dissertation ist es, die Leistungsfähigkeit von Spindellagern zu steigern.
Dazu wird ein neuer Berechnungsansatz entwickelt, der die Bestimmung der genauen Kugelkinematik und der auftretenden Reibkräfte und -momente ermöglicht.
Konventionelle sowie Mehrpunkt-Spindellager und der Einfluss des Käfigs werden rechnerisch und experimentell analysiert und optimiert. Abschließend werden Grenzen für die Belastungsfähigkeit eines Spindellagers abgeleitet.

Steigerung der Leistungsfähigkeit von Spindellagern durch optimierte Lagergeometrien

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Details

Ziel der vorliegenden Dissertation ist es, die Leistungsgrenzen von Spindellagern zu höheren Werten hin zu verschieben, um die Produktivität und Genauigkeit von Zerspanprozessen weiter steigern zu können. Dazu soll ihre mögliche Drehzahleignung erhöht, ihr Einsatzbereich hinsichtlich der Lasttragfähigkeit-Drehzahlcharakteristik erweitert und ihre Positionsgenauigkeit verbessert werden.

Zunächst werden die Eigenschaften und Betriebsbedingungen konventioneller Spindellager untersucht, rechnerisch abgebildet und beschrieben. Durch die Entwicklung eines neuen Berechnungsansatzes wird die Bestimmung der genauen Kugelkinematik und der auftretenden Reibkräfte und -momente ermöglicht. Neben der Analyse konventioneller Spindellager können mit dieser Berechnung zusätzliche Hertz`sche Kontakte an der Kugel, wie sie beispielsweise im Mehrpunktlager auftreten, berücksichtigt werden.

Um den Konflikt zwischen der Erreichung großer Steifigkeitswerte unter hohen Drehzahlen einerseits und einer ausreichenden Drehzahleignung und Lebensdauer andererseits zu lösen, wird das Konzept der Mehrpunkt-Spindellager analysiert und weiterentwickelt. Bei diesem Konzept werden die Kugeln an mehr als zwei Kontaktpunkten geführt, wodurch sich die Kugelkräfte auf mehrere Kontakte verteilen. Die Positionsgenauigkeit des Lagers erhöht sich durch die weitgehende Unterbindung der fliehkraftbedingten Kugelverlagerung. Alternativ werden Spindellager mit modifizierter Laufrillengeometrie des Außenrings untersucht. Bei diesem Konzept wird die fliehkraftbedingte Kugelverlagerung gezielt genutzt, um durch eine nicht kreisbogenförmige Rillengeometrie die Kontaktbedingungen zwischen Kugel und Laufbahn einzustellen.

Als eine Möglichkeit zur allgemeinen Verbesserung des Betriebsverhaltens der Lager wird die Gestaltung des Käfigs untersucht. Der Käfig dient dazu, die einzelnen Kugeln zu trennen und in der richtigen Position zu halten. Dabei trägt er jedoch signifikant zur Lagerreibung und Erwärmung bei, wodurch die Drehzahleignung sinkt. Durch die Entwicklung optimierter Käfiggeometrien soll die Käfigreibung reduziert und das Laufverhalten verbessert werden. Abschließend werden aus den gewonnenen Erkenntnissen Grenzen für die Belastungsfähigkeit einer Lagerung abgeleitet, um so das Potenzial der Lager optimal nutzen zu können und gleichzeitig die Ausfallwahrscheinlichkeit durch eine genauere Auslegung vermindern zu können.

Zusatzinformation

Autor Rossaint, Jens
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-169-4
Gewicht 0.240 kg
Erscheinungsdatum 06.01.2014
Lieferzeit 3-4 Tage
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