Physikalische Verlustmodellierung in Wälzlagern auf Basis der numerischen Strömungsmechanik
Achim Krämer
Die Wälzlagerreibung ist für einen großen Teil der mechanischen Antriebsstrangverluste verantwortlich und beeinflusst darüber hinaus die zulässigen Betriebsdrehzahlen der Lager und deren erreichbare Lebensdauer. Aus diesem Grund existiert eine Vielzahl an empirischen und physikalischen Berechnungsmodellen für das Wälzlagerreibmoment, denen gemein ist, dass sie die Strömungsverhältnisse im Wälzlager nicht oder nur stark vereinfacht abbilden. Der Großteil der Verluste hydrodynamisch ölgeschmierter Wälzlager wird jedoch maßgeblich durch die Strömungsvorgänge im Wälzlager definiert.
Ziel dieser Arbeit ist es, die Grundlagen zur ganzheitlichen physikalischen Verlustmodellierung in Wälzlagern auf Basis der numerischen Strömungsmechanik zu legen und deren Gültigkeit durch experimentelle Untersuchungen abzusichern. Am Beispiel eines vollgefüllten Radialzylinderrollenlagers NU 206 wird eine Vorgehensweise erarbeitet, mit der sowohl die lastabhängigen Verluste in den elastohydrodynamischen Wälzkontakten als auch die lastunabhängigen Verluste resultierend aus globalen Strömungsvorgängen im Wälzlager bestimmt werden können. Das Ergebnis hiervon ist ein validiertes Berechnungsmodell, welches einen detaillierten Einblick in die einzelnen Verluste im Wälzlager ermöglicht und aufgrund des physikalischen Ansatzes nicht auf die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Parameterräume beschränkt ist.
