Von Anfang an richtig vorgespannt

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Lenord_Bauer.jpg (Lenord, Bauer & Co. GmbH)

Handelt es sich um große Lageranordnungen, müssen zusätzlich zur Lagereinfederung auch die lastabhängigen Verformungen der Umgebung (z.B. die Aufweitung des Gehäuses) in die Berechnung mit einbezogen werden, da diese ebenfalls einen Einfluss auf die Relativverschiebung der Ringe haben. Der Zusammenhang von Last und Verschiebung wird vorab mittels FEM berechnet und im Messsystem hinterlegt.

Vorspannungsmesssystem ermöglicht lückenlose Dokumentation

Bei angestellten Kegelrollenlagern wird zunächst ein Lager montiert und eingedreht, damit sich die Wälzkörper ausrichten. Sensoren erfassen den Ringabstand. Dieser gibt das 0-Spiel und somit den Anfangspunkt der Messung wieder. Sobald nun eine Axialkraft auf das Lager aufgebracht wird, erfassen die Sensoren jede Änderung des Abstandes mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich. Somit kann kontrolliert werden, ob bei der Montage des zweiten Lagers nicht zu viel oder zu wenig Vorspannung eingebracht wird, bevor das notwendige Übermaß ermittelt wird. Die Streuungen resultieren hier unter anderem aus der Reibung im Lagersitz. Ist die Lagerung schließlich montiert, wird die vorhandene Vorspannung erfasst und dokumentiert. Die Vorspannungsmessung läuft während der kompletten Montage, daher besteht eine lückenlose Dokumentation. Etwaige schädliche Stöße während des Zusammenbaus werden ebenfalls erfasst. Dadurch werden Montagefehler erkannt und die Auslieferung fehlerhafter Lagersysteme verhindert.

Entscheidend für die Lagerfunktion ist das Betriebsspiel bzw. die Vorspannung im Betrieb. Ein wesentlicher Einfluss auf das System hat hier die Temperaturverteilung. Aufgrund der Wärmeausdehnung der Umbauteile kann sich die Vorspannung im Vergleich zum Montagezustand stark verändern.

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Eine ungenaue Vorspannung und ihre Folgen:

Die Lagervorspannung hat einen entscheidenden Einfluss auf die Funktion und Zuverlässigkeit von angestellten Lagerungen. Ist die Vorspannung zu hoch, hat dies einen negativen Einfluss auf die Lagerlebensdauer und es kann zu einem verfrühten Ausfall der Lagerung wegen Ermüdung der Laufbahnen kommen.

Eine zu niedrige Vorspannung oder sogar Spiel verursachen hingegen ebenfalls vorzeitige Lagerausfälle, wobei die Schadensursache hier eine andere ist. Aufgrund von ungünstigen kinematischen Verhältnissen und dem daraus resultierendem Gleiten in den Wälzkontakten, treten Schädigungen wie Verschleiß, Graufleckigkeit, White Etching Cracks, oder Anschmierungen auf. Deshalb ist es wichtig, die Vorspannung richtig zu bestimmen und bei der Montage exakt einzustellen.

Vorspannungsüberwachung im Betrieb

Die Schwierigkeit besteht jedoch darin den Temperatureinfluss bei der Auslegung der Lagerung korrekt zu berücksichtigen. Die Temperaturverteilung unter bestimmten Betriebsbedingungen ist vorab teilweise nur ungenau zu simulieren und lässt sich erst bei Prototypentests endgültig bestimmen. Allerdings sind dazu umfangreiche Temperaturmessungen notwendig um ein ausreichendes Bild der Temperaturverteilung zu erhalten. Hier ermöglicht das Messsystem, den Einfluss verschiedener Betriebszustände auf die Lagervorspannung zu erfassen, sodass Anpassungen für die Serie vorgenommen werden können.

Zudem kann Premesy zur Vorspannungsüberwachung im Betrieb genutzt werden. Kommt es zu Vorspannungsverlust aufgrund von Verschleiß, Setzen oder Lösen von Verschraubungen wird dies erfasst. Die Fehler können rechtzeitig behoben und so größere Schäden vermieden werden. (sh)

* Marc Reichhart gehört der Abteilung Research & Development der Eolotec GmbH an.

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