| Titel | Analyse von Wälzlagern mittels Hochgeschwindigkeitsvideographie - Experimentelle Analyse des Fanglagerverhaltens nach Absturz eines magnetgelagerten Rotors |
| Autor | Marlene Helfert |
| Infos zum Autor | Dipl.-Ing. Marlene Helfert, Fachgebiet Mechatronik im Maschinenbau, Technische Universität Darmstadt, Petersenstraße 30, 64287 Darmstadt, helfert@mim.tu-darmstadt.de |
| Inhalt | Zusammenfassung Bei magnetgelagerten Rotoren kann es im Fall von Überlast oder Ausfall der Magnetlager zu Fanglagerkontakt kommen. Eine der dann auftretenden Bewegungs-formen ist das Rückwärtswirbeln des Rotors. Diese Bewegung kann hohe Frequenzen erreichen und somit große Belastungen des Rotors und der Fanglager hervorrufen, die im schlimmsten Fall zur Zerstörung der Maschine führen. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Verhalten der Fang-lager und deren Einfluss auf die Ausbildung kritischer Bewegungsformen untersucht. Zur Untersuchung des Beschleunigungsverhaltens der als Fanglager dienenden käfiglosen Rillenkugellager wer-den Hochgeschwindigkeitsaufnahmen von Abstürzen magnetgelagerter Rotoren analysiert. Mittels Verfahren der digitalen Bildverarbeitung werden aus diesen Aufnahmen die Positionen von Rotor und Lagerelementen ermittelt und die gefundenen Kugelpositionen den entsprechenden Wälzelementen zugeordnet. Mit den Ergebnissen der Bilderkennung werden zwei für das Verständnis der Rotor-Fanglager-Interaktion ent-scheidende Informationen gewonnen. Zum einen geben die ermittelten Geschwindigkeiten und Beschleunigun-gen von Innenring und Wälzkörpern Aufschluss über das Hoch- und Auslaufverhalten des Fanglagers im Zu-sammenspiel mit dem Rotor. Aus den analysierten Daten lässt sich auf den Schmierungszustand des Lagers sowie gegebenenfalls auf Lagerdefekte schließen. Zum anderen wird modellbasiert aus den ermittelten Fangla-gerbeschleunigungen auf die Reibkräfte zwischen Rotor und Fanglager, die für die Ausbildung einer Wirbelbe-wegung verantwortlich sind, geschlossen. Abstract Power loss or overload conditions can lead a rotor suspended in active magnetic bearings to retainer bearing contact. When the fast spinning rotor hits the retainer bearing that does not move some critical states of motion are possible. One of these motions, the backward whirl, reaches very high frequencies and thus can produce very high loads on rotor and bearings, which can lead to the destruction of the machine. This paper addresses the analysis of the retainer bearing behaviour and its influence on the development of critical motions of the rotor. To explore the acceleration behaviour of cageless grooved ball bearings, which are used as retainer bearings, high speed video recordings of touchdowns of magnetically suspended rotors are analyzed. Using digital image recognition techniques the positions of rotor and retainer bearing elements are detected from the recordings and the found rolling element positions are assigned to the bearing elements. The results of the image processing are used to achieve two kinds of results that are important for the compre-hension of the rotor-retainer-bearing-interaction. Firstly the found velocities and accelerations of the bearings inner ring and rolling elements give information about the run-up and run-out behaviour of the retainer bearing interacting with the rotor. From the run-out behaviour the state of lubrication and if applicable bearing failures can be identified. Secondly the friction forces acting between rotor and retainer bearing, that are responsible for the development of a whirl motion, are calculated from the bearing motions using a model-based approach. |
| Datum | 2007 |
