Wie man Schlupf in Präzisionskreuzrollenlagern verhindert

Schlupf in Präzisionskreuzrollenlagern kann zu Oberflächenschäden führen, was eine häufige Fehlerart ist. Aber was genau ist Lagerschlupf? Warum tritt er auf und wie kann er verhindert werden?

1. Was ist Schlupf der Präzisionskreuzrollenlager?

Beim Betrieb des Präzisionskreuzrollenlagers sollten die Rollen auf den inneren und äußeren Laufbahnen reine Rollbewegungen ausführen. Wenn die Antriebskraft des Rollenkäfigs für Überwindung von Widerstand ausreicht, kann Schlupf vermieden werden. Wenn die Antriebskraft jedoch nicht ausreicht, tritt zusätzlich zum Rollen ein gewisses Maß an Gleiten auf. Dieser Geschwindigkeitsunterschied in Bezug auf den Innen- oder Außenring wird als Schlupf bezeichnet.

2. Faktoren, die zu Schlupf und Oberflächenschäden führen

I. Schlupf ist eine notwendige Bedingung für Oberflächenschäden, führt jedoch nicht immer dazu. Faktoren wie Wellenvibrationen und wechselnde Lasten können Kräfte erzeugen, die den Schmierfilm zerreißen und lokale Oberflächenschäden verursachen.

II. Wechselnde Belastungen und Schmierfilmversagen stehen in engem Zusammenhang mit schlupfbedingten Schäden. In schweren Fällen kann die übermäßige Reibungswärme, die zwischen den Rollen und dem Innenring entsteht, dazu führen, dass sich der Innenring ausdehnt, wobei das Radialspiel verringert wird und das Lager möglicherweise festfressen kann.

3. Wie man Präzisionskreuzrollenlager Schlupf verhindert

I. Reduzieren Sie die Anzahl und den Durchmesser der Rollen.

Da die Rollen von den rotierenden Ringen angetrieben werden, kann die Reduzierung ihres Gewichts den Trägheitswiderstand minimieren. Dies ist eine einfache, aber effektive Möglichkeit, Schlupf zu verhindern und zu reduzieren. In Turbinentriebwerken der Luft- und Raumfahrt, bei denen die externen Lasten relativ gering sind, ist die Kontaktermüdung nicht mehr die primäre Ausfallart von Rollen. Studien zufolge beeinträchtigen die Reduzierung der Anzahl der Rollen um 50 % und die Verringerung ihres Durchmessers um 25 % nicht wesentlich ihre Kontaktermüdungslebensdauer.

II. Optimierung der Lagerstruktur und Reduzierung des Käfiggewichts.

Neben der Minimierung des Käfiggewichts bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Festigkeit sollten auch die inhärenten Eigenschaften des Käfigs berücksichtigt werden. So sollten beispielsweise Resonanz und Rotationswiderstand bei hohen Geschwindigkeiten vermieden werden. Die Führungsmethode des Käfigs ist auch bei Hochgeschwindigkeitslagern von entscheidender Bedeutung. Wenn die Käfigunwucht gut kontrolliert wird, kann durch den Wechsel von der Außenringführung zur Innenringführung der Schlupf wirksam reduziert werden. Dies liegt daran, dass bei der Außenringführung die Relativbewegung zwischen Käfig und Führungsfläche einen viskosen Widerstand im Schmierfilm erzeugt, während bei der Innenringführung die viskose Kraft als Antriebskraft für den Käfig wirkt. Dieser Unterschied wirkt sich erheblich auf den Schlupf aus.

III. Unterringschmierung

Die Schmierung unter dem Ring hilft, die vom Lager erzeugte Wärme abzuleiten und gleichzeitig zusätzliche Verluste durch Mischung von Öl zu minimieren. Darüber hinaus kann die Änderung der Lagerstruktur – beispielsweise der Wechsel von einer Außenring-Schulter zu einer Innenring-Schulter – den Widerstand gegen Mischung von Öl weiter verringern.

IV. Verwendung der Hohlrollen mit Vorspannung.

Vorgespannte Hohlrollen können eine gleichmäßige Vorspannung auf alle Rollen ausüben und so Schlupf in allen Bereichen verhindern. Da die Rotorlager von Turbinentriebwerken jedoch in einem breiten Geschwindigkeits- und Temperaturbereich arbeiten, ist die Auswahl der geeigneten Vorspannung von entscheidender Bedeutung. Zu hohe Vorspannung kann selbst bei geringen externen Belastungen zum vorzeitigen Rollenausfall führen, häufig in Form von Biegewechselermüdung.

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