Untersuchung und Beschreibung des Betriebsverhaltens von Kegelrollenlagern unter hohen Drehzahlen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung ; Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253855621

Trotz ihrer im Vergleich zu Spindellagern deutlich höheren Tragfähigkeit und Steifigkeit verhindern die geringe Drehzahleignung und das begrenzte Wissen über das Betriebsverhalten unter hohen Drehzahlen einen verbreiteten Einsatz von Kegelrollenlagern in Werkzeugmaschinen-Hauptspindeln zur Schwerzerspanung und HPC-Bearbeitung.In diesem Forschungsprojekt werden daher zwei wesentliche Ziele verfolgt: Im ersten Schritt sollen Berechnungsverfahren erarbeitet werden, mit denen sich das Betriebsverhalten von Kegelrollenlagern bei hohen Drehzahlen beschreiben lässt. Die Grundlage dieser Berechnungen müssen Modelle der Wälz- und Gleitkontakte im Lager bilden. Dabei werden insbesondere für den tribologisch kritischen, nicht Hertzschen Rolle-Bord-Kontakt alternative Ansätze benötigt. Neben der Beschreibung des last-, temperatur- und drehzahlabhängigen Belastungs- und Verlagerungsverhaltens soll die Modellierung der Kontaktverhältnisse die Grundlage der Berechnung der Lagerreibung bilden. Analogieversuche zur Analyse des Rolle-Bord-Kontakts sollen weitere Erkenntnisse über die dortigen Belastungs-, Schmier- und Reibbedingungen liefern.Im zweiten Schritt sollen mit Versuchen an realen Lagern zum einen die Berechnungsmodelle verifiziert werden. Zum anderen soll gezeigt werden, dass die Ansätze geeignet sind, Kegelrollenlager mit deutlich höherer Grenzdrehzahl als bisher üblich zu entwickeln.Die in diesem Vorhaben erarbeiteten Methoden können die Basis für detaillierte Beschreibungen des Betriebsverhaltens von Kegelrollenlagern bilden und sollen darüber hinaus die gezielte Optimierung solcher Lager ermöglichen. Dies wiederum schafft die Grundlage für die Entwicklung neuartiger Hauptspindeln zur Schwer- bzw. HPC-Zerspanung oder den Einsatz in anderen Anwendungen wie etwa in schnell laufenden Getrieben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen