Wandern von Wälzlagerringen unter Punktlast

Kurzfassung Unter Wandern wird ein schleichendes, im Wesentlichen kontinuierliches Verdrehen des Wälzlagerringes gegenüber, dem Lagersitz verstanden, Grundsätzlich sind lokale Schlupfzonen in der Lagersitz-Fuge als Ursache für das Wandern zu sehen. Diese zunächst örtlich begrenzten Bereiche von Mikrobewegungen im Reibkontakt bilden sich infolge der Betriebsbelastung aus und bewirken im Falle einer Punktlast einen Anstieg der Tangentialspannungen im Lagerring. Der Schlupf wird durch reibungsinduzierte Schubspannungen im Lagersitz ausgelöst, der ein Verdrehen des Lagerrings gegenüber seinem Fügepartner bewirkt. Die Analyse der in den Wälzlagerkatalogen enthaltenen Passungsempfehlungen zeigt, dass bei Einbeziehung der jeweiligen Toleranzzonen die Fugendrücke bei Wälzlagern zwischen den Ringen und den Fügepartnern im Vergleich zu Standardpressverbindungen als klein zu bezeichnen sind und bei größer werdendem Bohrungsdurchmesser immer kleiner werden. Für eine oft erforderliche axiale Verschiebbarkeit bei Loslagern und bei angestellten Lagerungen, wird die Paarung Außenring/Gehäuse mit einer Spielpassung versehen. Dieser Zielkonflikt zwischen einer festen Passung zur Vermeidung von Relativbewegungen und der Verschiebbarkeit zur Gewährleistung der Lageranordnung ist Motivation dieser Arbeit. In der vorliegenden Arbeit werden Wandergeschwindigkeiten und die auftretenden Kräfte zur Blockierung der Wanderbewegung experimentell an Außenringen von Wälzlagern ermittelt und analysiert. Untersuchungsgegenstand sind Zylinderrollenlager NU205, NU216 und NU220. Ebenfalls untersucht werden Rillenkugellager 6205 und Rollenhülsen. In der dargestellten Signifikanzanalyse werden Einflussparameter auf das Ringwandern unter Punkt- und Umfangslast mittels bezogenen Größen dargestellt. Die eingeführten Bewertungsgrößen, die sich auf die einzelne Überrollung im Wälzlager beziehen, lassen einen Vergleich und eine Bewertung unterschiedlicher Bauformen und Lagergrößen zu. Ein Verdrehen zwischen Außenring und Gehäuse kann mit einer leichten Presspassung verhindert werden. Auch durch die Wahl geeigneter Werkstoffpaarungen kann der Reibbeiwert in der Fuge beeinflusst und somit das Ringwandern reduziert oder verhindert werden, ist eine Verschiebbarkeit der Außenringe erforderlich, kann durch eine geeignete Wahl der Passung ein Minimum der Wanderbewegung eingestellt werden. Durch die in dieser Arbeit ermittelten Haltekräfte und aufgezeigten Mechanismen, können Wandersperren konstruktiv dauerfest ausgelegt werden.