False-Brinelling-Schäden oder Stillstandsmarkierungen sind ein bekanntes Problem bei Wälzlagern, die nur bei kleinen Schwenkwinkeln betrieben werden oder die Vibrationen oder schwellenden Normalkräften ausgesetzt sind. In diesen Fällen ist eine Berechnung der Lebensdauer nicht möglich. Die Auslegung muss also auf Basis von Erfahrungswerten erfolgen, die in aller Regel nicht vorliegen. Solche kritischen Betriebsbedingungen findet man beispielsweise bei den Pitch-Lagerungen von Windkraftanlagen, im Umfeld von Hydraulikaggregaten oder bei stark vibrationsbelasteten Anlagen z.B. bei Baumaschinen. Dieses Buch beschäftigt sich mit den kritischen Betriebsbedingungen und den typischen Schadenserscheinungen. Neben der Beschreibung der im Kontakt ablaufenden Vorgänge werden zahlreiche experimentelle Ergebnisse präsentiert, die die Wirkung einzelner Einflussfaktoren des Beanspruchungskollektivs und der Bestandteile des Schmierstoffs aufzeigen. Das Buch hilft, das Wissen auf diesem Gebiet zu vertiefen und für den jeweiligen eigenen Anwendungsfall eine mögliche Lösungsstrategie zu finden.
Autorentext
Dr. Markus Grebe ist nun seit über 22 Jahren in der Tribologie tätig. Zusammen mit Prof. Dr. Feinle hat er das Kompetenzzentrum Tribologie an der Hochschule Mannheim aufgebaut. Dort werden angewandte Forschung und Wissenschaft mit zeitgemäßer Lehre verbunden. Schwerpunkt der interdisziplinären wissenschaftlichen Arbeit sind das Erforschen und Optimieren tribologischer Systeme auf Basis praxisnaher Modell- und Bauteilprüftechnik. In der Lehre liegt der Schwerpunkt auf dem systemanalytischen Gedanken der Tribologie sowie den Grundlagen von Reibung, Verschleiß und Schmierung mit praxisnahem Bezug.
Inhalt
1 Einleitung 1.1 Schäden an Wälzlagern durch kleine Schwenkwinkel und Vibration 1.2 Wälzlagerschäden und Ausfallursachen 1.2.1 Hauptausfallarten von Wälzlagern (nach ISO 15243) 1.2.1.1 Werkstoffermüdung 1.2.1.2 Verschlei 1.2.1.3 Korrosion 1.2.1.4 Elektroerosion 1.2.1.5 Plastische Verformung 1.2.1.6 Bruch und Rissbildung 1.3 Praxisbezug 2 Grundlagen und Begriffsdefinitionen 2.1 Entstehung des Begriffs False-Brinelling 2.2 False-Brinelling oder Stillstandsmarkierung? 2.3 Abgrenzung zu verschiedenen ähnlichen Schadensbildern 2.3.1 Riefenbildung 2.3.2 Eindrücke 2.3.3 Riffel- oder Muldenbildung 2.3.3.1 Riffelbildung infolge elektrolytischer Kontaktkorrosion 2.3.3.2 Riffelbildung infolge Stromdurchgang 2.3.3.3 Riffelbildung, hervorgerufen durch Stillstandserschütterungen 3 Systemanalyse betroffener realer Systeme (Praxisbeispiele) 3.1 Windenergieanlagen und Pitchsysteme (von Matthias Stammler 3.1.1 Individual Pitch Control (IPC) 3.1.2 Rotorblattlager 3.1.3 Belastungen in Blattlagern 3.1.4 Schadensmechanismen 3.1.5 Zusammenfassung und Ausblick 3.2 Stoßdämpfer-Domlager 3.3 Pkw-Radlager (Hub-Units) 4 Überblick über den Stand der Wissenschaft und Technik 4.1 Stand der Wissenschaft auf dem Gebiet der Stillstandsmarkierungen und des False-Brinellings 4.2 Zusammenhang zwischen Stillstandsmarkierungen und tribochemischer Reaktion 4.2.1 Stand der Wissenschaft zum Thema Schwingreibverschleiß (Passungsrost, engl. fretting corrosion) 4.2.2 Theorien zur Rissentstehung und ausbreitung bei Schwingbelastung 4.2.2.1 Ansätze basierend auf experimentellen Untersuchungen 4.2.2.2 Mathematisch-theoretische Ansätze auf Basis der Kontaktmechanik 4.3 Zusammenfassung des Standes der Wissenschaft 4.3.1 Zusammenfassung des Standes der Wissenschaft bezüglich Schwingreibverschleiß (Fretting) 5 Grundlagen zur Kontaktmechanik 5.1 Kontaktmodelle 5.1.1 Statischer Fall (Hertzsche Beanspruchung) unter reiner Normalkraft 5.1.2 Statischer Fall Konstante Flächenlast mit konstanter Tangentialkraft 5.1.3 Statischer Fall Punkt- bzw. Linienkontakt mit konstanter Normalkraft und konstanter Tangentialkraft 5.1.4 Dynamischer Fall Punkt- bzw. Linienkontakt mit konstanter Normalkraft und sich verändernder Tangentialkraft 5.1.5 Dynamischer Fall - Rollen 5.1.6 Einflussfaktoren auf die entstehenden Spannungen 5.1.6.1 Elastisch-plastisches Verhalten 5.1.6.2 Einlaufeffekte 5.1.6.3 Bewertung der für die Rollreibung verantwortlichen Effekte 5.1.6.4 Schmierung 5.1.6.5 Thermo-elastische Effekte 5.1.6.6 Adhäsion 5.1.6.7 Rauheit 5.1.7 Zusammenfassung der im False-Brinelling-Kontakt wirkenden Spannungen 6 Lebensdauerberechnung, FEM-Berechnung, Computersimulation 7 Beschreibung der Vorgänge im Kontaktbereich bei der Entstehung von Stillstandsmarkierungen 7.1 Übergang von theoretischen Kontaktmodellen zu experimentellen Ergebnissen und zur tribologischen Schädigung 7.2 Anschauliche Darstellung der Wirkung der Spannungen in der Kontaktzone 8 Laborprüftechnik 8.1 Übersicht über die weltweit eingesetzten Laborprüfmethoden im Zusammenhang mit Stillstandsmarkierungen und False-Brinelling 8.1.1 Fafnir Fretting-Test (ASTM D4170) 8.1.2 SNR-FEB2-Test 8.1.3 SKF-Schwingprüfer 8.1.4 HRE-IME-Riffeltest und Pulsationsprüfstände 8.1.5 Sonstige bekannte False-Brinelling-Prüfstände 8.2 Prüftechnik an der Hochschule Mannheim 8.2.1 Versuche unter dynamischer Axiallast auf der servo-hydraulischen Prüfmaschine Isotron Sinus Hydropuls 8.2.2 Versuche unter dynamischer, rotatorischer Schwingbewegung (False- Brinelling-Prüfstand) 8.2.3 Versuche auf dem Schwing-Reibverschleiß-Prüfstand (SRV®) 8.3 Festlegung von Standardprüfbedingungen 8.4 Festlegung von Referenz- und Musterschmierstoffen 8.5 Festlegung geeigneter Messgrößen 8.6 Statistik 9 Schadensentwicklung Wirkende Verschleißarten und -mechanismen 9.1 Typische Schadensbilder 9.2 Schadensentwicklung bei kleinen Schwenkwinkeln (Quasi- Stillstandsmarkierungen) 9.3 Schadensentwicklung bei größeren Schwenkwinkeln (False-Brinelling- Bedingungen / SNR-FEB2-Test) 9.4 Lokal unterschiedliche Verschleißerscheinungen 9.4.1 Haftzone 9.4.2 Zone partiellen Gleitens 9.4.3 Mittlere Ellipsenkontur 9.4.4 Wälzbereich bei größeren Schwenkwinkeln 9.4.5 Kreisförmige Kratzer in der Stillstandsmarkierung (Spin der Kugel) 9.5 Wirkende Verschleißmechanismen 9.5.1 Tribochemische Reaktion 9.5.2 Oberflächenzerrüttung 9.5.3 Adhäsion 9.5.4 Wälzverschlei 10 Experimentelle Untersuchungen zum Einfluss der Größen des Beanspruchungskollektivs 10.1 Einfluss der Belastungsform: axial-pulsend oder rotatorisch-oszillierend 10.2 Einfluss der Schwingzyklenzahl 10.3 Einfluss der Normalkraft 10.4 Einfluss der Lastfrequenz bei axialer Pulsation 10.5 Einfluss der Schwingfrequenz 10.6 Einfluss der Luftfeuchtigkeit und von Wasser im Schmierstoff 10.7 Einfluss der Temperatur 10.8 Einfluss des Schwenkwinkels 11 Einfluss des Zwischenstoffs (Grundöl, Verdicker, Additive) 11.1 Einfluss der Schmierstoffart (Öl / Fett) 11.2 Einfluss des Grundöls 11.2.1 Poly-Alpha-Olefin (PAO) 11.2.2 Trimethylolpropan Ester (TMP) 11.2.3 Polyglykol (PG) 11.2.4 Polyfluorierter Polyether (PFPE) 11.2.5 Paraffinbasisches Mineralöl 11.2.6 Naphthenbasisches Mineralöl 11.2.7 Silikonöl 11.2.8 Übersicht 11.3 Einfluss des Verdickers 11.4 Einfluss der Konsistenz und Viskosität 11.5 Einfluss von Additiven 11.6 Einfluss von Festschmierstoffen 11.7 Sonstige Erkenntnisse zum Schmierstoffeinfluss 11.7.1 Veröffentlichte Daten aus der Schmierstoffindustrie 11.7.2 Fettmischungen 12 Einfluss des Werkstoffs, der Härte und Oberflächenbehandlung und Nutzen von Beschichtungen 12.1 Einfluss der Laufbahnhärte 12.2 Einfluss des Kugelwerkstoffs 12.2.1 Wirkung von keramischen Wälzkörpern 12.3 Einfluss von Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen 12.3.1 Nitrocarburieren 12.3.2 Brünieren 12.3.3 DLC-Schichten 12.4 Einfluss des Einlaufvorgangs und der Kaltverfestigung 13 Einfluss geometrischer und topografischer Parameter 14 Einfluss konstruktiver Parameter 14.1 Einfluss der Lagerart (Axial-, Radiallager / Kugel-, Rollenlager) 14.2 Einfluss der Vorspannung bzw. des Lagerspiels 14.3 Einfluss der Schmiegung 14.4 Einfluss der Einbaulage 15 Untersuchung der Verschleißpartikel und Oxidationsprodukte 16 Einfluss von Stillstandsmarkierungen auf die Lebensdauer im Normalbetrieb 1…
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Dr. Markus Grebe ist nun seit über 22 Jahren in der Tribologie tätig. Zusammen mit Prof. Dr. Feinle hat er das Kompetenzzentrum Tribologie an der Hochschule Mannheim aufgebaut. Dort werden angewandte Forschung und Wissenschaft mit zeitgemäßer Lehre verbunden. Schwerpunkt der interdisziplinären wissenschaftlichen Arbeit sind das Erforschen und Optimieren tribologischer Systeme auf Basis praxisnaher Modell- und Bauteilprüftechnik. In der Lehre liegt der Schwerpunkt auf dem systemanalytischen Gedanken der Tribologie sowie den Grundlagen von Reibung, Verschleiß und Schmierung mit praxisnahem Bezug.
Inhalt
1 Einleitung 1.1 Schäden an Wälzlagern durch kleine Schwenkwinkel und Vibration 1.2 Wälzlagerschäden und Ausfallursachen 1.2.1 Hauptausfallarten von Wälzlagern (nach ISO 15243) 1.2.1.1 Werkstoffermüdung 1.2.1.2 Verschlei 1.2.1.3 Korrosion 1.2.1.4 Elektroerosion 1.2.1.5 Plastische Verformung 1.2.1.6 Bruch und Rissbildung 1.3 Praxisbezug 2 Grundlagen und Begriffsdefinitionen 2.1 Entstehung des Begriffs False-Brinelling 2.2 False-Brinelling oder Stillstandsmarkierung? 2.3 Abgrenzung zu verschiedenen ähnlichen Schadensbildern 2.3.1 Riefenbildung 2.3.2 Eindrücke 2.3.3 Riffel- oder Muldenbildung 2.3.3.1 Riffelbildung infolge elektrolytischer Kontaktkorrosion 2.3.3.2 Riffelbildung infolge Stromdurchgang 2.3.3.3 Riffelbildung, hervorgerufen durch Stillstandserschütterungen 3 Systemanalyse betroffener realer Systeme (Praxisbeispiele) 3.1 Windenergieanlagen und Pitchsysteme (von Matthias Stammler 3.1.1 Individual Pitch Control (IPC) 3.1.2 Rotorblattlager 3.1.3 Belastungen in Blattlagern 3.1.4 Schadensmechanismen 3.1.5 Zusammenfassung und Ausblick 3.2 Stoßdämpfer-Domlager 3.3 Pkw-Radlager (Hub-Units) 4 Überblick über den Stand der Wissenschaft und Technik 4.1 Stand der Wissenschaft auf dem Gebiet der Stillstandsmarkierungen und des False-Brinellings 4.2 Zusammenhang zwischen Stillstandsmarkierungen und tribochemischer Reaktion 4.2.1 Stand der Wissenschaft zum Thema Schwingreibverschleiß (Passungsrost, engl. fretting corrosion) 4.2.2 Theorien zur Rissentstehung und ausbreitung bei Schwingbelastung 4.2.2.1 Ansätze basierend auf experimentellen Untersuchungen 4.2.2.2 Mathematisch-theoretische Ansätze auf Basis der Kontaktmechanik 4.3 Zusammenfassung des Standes der Wissenschaft 4.3.1 Zusammenfassung des Standes der Wissenschaft bezüglich Schwingreibverschleiß (Fretting) 5 Grundlagen zur Kontaktmechanik 5.1 Kontaktmodelle 5.1.1 Statischer Fall (Hertzsche Beanspruchung) unter reiner Normalkraft 5.1.2 Statischer Fall Konstante Flächenlast mit konstanter Tangentialkraft 5.1.3 Statischer Fall Punkt- bzw. Linienkontakt mit konstanter Normalkraft und konstanter Tangentialkraft 5.1.4 Dynamischer Fall Punkt- bzw. Linienkontakt mit konstanter Normalkraft und sich verändernder Tangentialkraft 5.1.5 Dynamischer Fall - Rollen 5.1.6 Einflussfaktoren auf die entstehenden Spannungen 5.1.6.1 Elastisch-plastisches Verhalten 5.1.6.2 Einlaufeffekte 5.1.6.3 Bewertung der für die Rollreibung verantwortlichen Effekte 5.1.6.4 Schmierung 5.1.6.5 Thermo-elastische Effekte 5.1.6.6 Adhäsion 5.1.6.7 Rauheit 5.1.7 Zusammenfassung der im False-Brinelling-Kontakt wirkenden Spannungen 6 Lebensdauerberechnung, FEM-Berechnung, Computersimulation 7 Beschreibung der Vorgänge im Kontaktbereich bei der Entstehung von Stillstandsmarkierungen 7.1 Übergang von theoretischen Kontaktmodellen zu experimentellen Ergebnissen und zur tribologischen Schädigung 7.2 Anschauliche Darstellung der Wirkung der Spannungen in der Kontaktzone 8 Laborprüftechnik 8.1 Übersicht über die weltweit eingesetzten Laborprüfmethoden im Zusammenhang mit Stillstandsmarkierungen und False-Brinelling 8.1.1 Fafnir Fretting-Test (ASTM D4170) 8.1.2 SNR-FEB2-Test 8.1.3 SKF-Schwingprüfer 8.1.4 HRE-IME-Riffeltest und Pulsationsprüfstände 8.1.5 Sonstige bekannte False-Brinelling-Prüfstände 8.2 Prüftechnik an der Hochschule Mannheim 8.2.1 Versuche unter dynamischer Axiallast auf der servo-hydraulischen Prüfmaschine Isotron Sinus Hydropuls 8.2.2 Versuche unter dynamischer, rotatorischer Schwingbewegung (False- Brinelling-Prüfstand) 8.2.3 Versuche auf dem Schwing-Reibverschleiß-Prüfstand (SRV®) 8.3 Festlegung von Standardprüfbedingungen 8.4 Festlegung von Referenz- und Musterschmierstoffen 8.5 Festlegung geeigneter Messgrößen 8.6 Statistik 9 Schadensentwicklung Wirkende Verschleißarten und -mechanismen 9.1 Typische Schadensbilder 9.2 Schadensentwicklung bei kleinen Schwenkwinkeln (Quasi- Stillstandsmarkierungen) 9.3 Schadensentwicklung bei größeren Schwenkwinkeln (False-Brinelling- Bedingungen / SNR-FEB2-Test) 9.4 Lokal unterschiedliche Verschleißerscheinungen 9.4.1 Haftzone 9.4.2 Zone partiellen Gleitens 9.4.3 Mittlere Ellipsenkontur 9.4.4 Wälzbereich bei größeren Schwenkwinkeln 9.4.5 Kreisförmige Kratzer in der Stillstandsmarkierung (Spin der Kugel) 9.5 Wirkende Verschleißmechanismen 9.5.1 Tribochemische Reaktion 9.5.2 Oberflächenzerrüttung 9.5.3 Adhäsion 9.5.4 Wälzverschlei 10 Experimentelle Untersuchungen zum Einfluss der Größen des Beanspruchungskollektivs 10.1 Einfluss der Belastungsform: axial-pulsend oder rotatorisch-oszillierend 10.2 Einfluss der Schwingzyklenzahl 10.3 Einfluss der Normalkraft 10.4 Einfluss der Lastfrequenz bei axialer Pulsation 10.5 Einfluss der Schwingfrequenz 10.6 Einfluss der Luftfeuchtigkeit und von Wasser im Schmierstoff 10.7 Einfluss der Temperatur 10.8 Einfluss des Schwenkwinkels 11 Einfluss des Zwischenstoffs (Grundöl, Verdicker, Additive) 11.1 Einfluss der Schmierstoffart (Öl / Fett) 11.2 Einfluss des Grundöls 11.2.1 Poly-Alpha-Olefin (PAO) 11.2.2 Trimethylolpropan Ester (TMP) 11.2.3 Polyglykol (PG) 11.2.4 Polyfluorierter Polyether (PFPE) 11.2.5 Paraffinbasisches Mineralöl 11.2.6 Naphthenbasisches Mineralöl 11.2.7 Silikonöl 11.2.8 Übersicht 11.3 Einfluss des Verdickers 11.4 Einfluss der Konsistenz und Viskosität 11.5 Einfluss von Additiven 11.6 Einfluss von Festschmierstoffen 11.7 Sonstige Erkenntnisse zum Schmierstoffeinfluss 11.7.1 Veröffentlichte Daten aus der Schmierstoffindustrie 11.7.2 Fettmischungen 12 Einfluss des Werkstoffs, der Härte und Oberflächenbehandlung und Nutzen von Beschichtungen 12.1 Einfluss der Laufbahnhärte 12.2 Einfluss des Kugelwerkstoffs 12.2.1 Wirkung von keramischen Wälzkörpern 12.3 Einfluss von Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen 12.3.1 Nitrocarburieren 12.3.2 Brünieren 12.3.3 DLC-Schichten 12.4 Einfluss des Einlaufvorgangs und der Kaltverfestigung 13 Einfluss geometrischer und topografischer Parameter 14 Einfluss konstruktiver Parameter 14.1 Einfluss der Lagerart (Axial-, Radiallager / Kugel-, Rollenlager) 14.2 Einfluss der Vorspannung bzw. des Lagerspiels 14.3 Einfluss der Schmiegung 14.4 Einfluss der Einbaulage 15 Untersuchung der Verschleißpartikel und Oxidationsprodukte 16 Einfluss von Stillstandsmarkierungen auf die Lebensdauer im Normalbetrieb 1…
Titel
False-Brinelling und Stillstandsmarkierungen bei Wälzlagern
Untertitel
Schäden bei Vibrationsbelastung oder kleinen Schwenkwinkeln - Studienausgabe
Autor
EAN
9783838551609
Format
E-Book (pdf)
Hersteller
Veröffentlichung
18.09.2017
Digitaler Kopierschutz
Wasserzeichen
Anzahl Seiten
197
Auflage
1. Auflage
Lesemotiv
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