Berechnung langsam laufender und hoch belasteter Gleitlager in Planetengetrieben unter Mischreibung, Verschleiß und Deformationen

Eine verlässliche Auslegung von Gleitlagern in Planetengetrieben ist aufgrund der speziellen Kinematik, des Deformationsverhaltens der Bauteile und der hohen Belastungen bei sehr niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten mit der Berechnungssoftware für konventionelle Gleitlager nicht möglich. Zur Unterstützung des Konstruktionsprozesses wurde das validierte Lagerberechnungsprogramm COMBROS R an die Randbedingungen in Planetengetrieben angepasst und um ein Mischreibungs- sowie Verschleißmodell erweitert. Die Verschleißrechnung berücksichtigt neben der makroskopischen Änderung der Spalthöhe wegen eines Materialabtrags auch die mikroskopische Änderung der Oberflächenstruktur. Das implementierte Mischreibungs- und Verschleißmodul werden mit statischen und dynamischen Betriebspunkten an einem Prüfstand validiert. Die Deformationen des Bolzens, Planeten und einer optional verwendeten Schwimmbuchse werden mit Hilfe von Elastizitätsmatrizen erfasst, deren Dimensionen im Vorfeld auf die Knoten auf der Lauffläche reduziert wurden, und somit eine effiziente Berechnung der Lagerstellen ermöglichen.
Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass sowohl Mischreibung als auch Verschleiß transiente Prozesse sind, die maßgeblich von der Oberflächenrauheit abhängen. Weiterhin können alle verwendeten Parameter durch eine umfassende Oberflächenanalyse bestimmt werden. Schließlich ist bei der Simulation von Planetenradgleitlagern eine Berücksichtigung der Bauteilteildeformationen unerlässlich, da diese das Betriebsverhalten der Lager deutlich verbessen, und die Ergebnisse der durchgeführten Feldversuche bestätigen.