| Titel | Berücksichtigung von Druckeigenspannungen in wälzbeanspruchten Werkstoffbereichen von Wälzlagern |
| Autor | Alexander Pabst, Thomas Hubert, Stephan Tremmel, Sandro Wartzack |
| Infos zum Autor | Alexander Pabst, Schaeffler Technologies AG + Co. KG, Herzogenaurach Thomas Hubert, Schaeffler Technologies AG + Co. KG, Herzogenaurach Dr.-Ing. Stephan Tremmel, Lehrstuhl für Konstruktionstechnik, Friedrich-Alexander Universität Erlangen- Nürnberg Prof. Dr.-Ing. Sandro Wartzack, Lehrstuhl für Konstruktionstechnik, Friedrich-Alexander Universität Erlangen- Nürnberg |
| Inhalt | Zusammenfassung Die Leistungsverdichtung und die damit erreichbare Gewichtsreduzierung in Fahrzeuggetrieben stellt einen aktiven Beitrag zur CO2 Reduzierung dar. Ein vielversprechender Weg zur Steigerung der Ermüdungslebensdauer und damit der Möglichkeit zum Downsizing stellt die gezielte Einbringung von Druckeigenspannungen im wälzbeanspruchten Werkstoffbereich dar, welche sich dem dreiachsigen Druckspannungszustand infolge des Wälzkontakts überlagern. Die Auswirkungen auf den Beanspruchungszustand und die rechnerische Lebensdauer werden im Rahmen dieses Beitrags näher untersucht. Als Kriterium zur Beurteilung des Beanspruchungszustandes kann sowohl die Vergleichsspannung nach der Gestaltänderungsenergiehypothese als auch nach der Hauptschubspannungshypothese herangezogen werden. Das Spannungsfeld unter dem Einfluss von Wälzbeanspruchung und Druckeigenspannungen zeigt eine maximale Vergleichsspannung außerhalb der Kontaktmitte. Es kommt zur Ausbildung von zwei symmetrischen Randmaxima in höher liegenden Werkstoffbereichen. Der Wert der maximalen Vergleichsspannung kann - je nach Verhältnis der vorliegenden Druckeigenspannungen zur Kontaktpressung - deutlich niedriger ausfallen. Bei entsprechend gewählten Bedingungen ist somit aufgrund reduzierter maximaler Beanspruchung eine erhöhte rechnerische Lebensdauer zu erwarten. Das Lebensdauermodell nach LUNDBERG UND PALMGREN erlaubt aufgrund der Verwendung der orthogonalen maximalen Schubspannung keine Berücksichtigung von Eigenspannungen. Die auf IOANNIDES UND HARRIS basierende Lebensdauerberechnung bietet dagegen durch die Betrachtung des gesamten Spannungsverlauf unterhalb des Wälzkontaktes grundsätzlich eine Möglichkeit zur Berücksichtigung von Eigenspannungen. Der Beitrag zeigt beispielhaft die Berücksichtigung von Druckeigenspannungen in Wälzlagerkomponenten und die damit verbundene Änderung der relativen Lebensdauer auf. Dabei wird für die Beurteilung das Lebensdauermodell von IOANNIDES UND HARRIS in abgewandelter Form verwendet. Die aus der Spannungsberechnung gebildete Vergleichsspannung nach VON MISES dient hier als spannungsbezogenes Ermüdungskriterium. Ein direkter Vergleich von herstellungsverfahrenstypischen Druckeigenspannungen in wälzbeanspruchten Bereichen und deren Auswirkung auf die Lagerlebensdauer ist damit möcts on bearing life is therefore possible. |
| Datum | 2012 |
