Technisch-mathematischer Ansatz zur Berechnung der hydraulischen Verluste in Wälzlagern

Wälzlager sind ein wichtiger Bestandteil verschiedener Antriebssysteme. Die Beurteilung der Effizienz solcher Systeme setzt unter anderem die Berechnung der Verluste voraus, die auf die Lagerung zurückzuführen sind. Dabei müssen in der Berechnung, in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen, sowohl die lastabhängigen als auch die lastunabhängigen Verluste berücksichtigt werden. Zur Bestimmung der lastabhängigen Verluste, die beispielsweise auf die Reibung in Wälzkontakten zurückzuführen sind, kann auf zahlreiche allgemein verfügbare Berechnungsansätze und Verfahren zurückgegriffen werden. Bei der Berechnung der lastunabhängigen hydraulischen Verluste, die auf das Planschen und Schleppen des Schmierstoffes im Wälzlager zurückzuführen sind, ist die Auswahl an Berechnungsverfahren begrenzt. Ein allgemeingültiges Berechnungsverfahren, mit dem die lastunabhängigen schmierstoffbedingten Verluste an einzelnen Wälzlagerelementen berechnet werden können, war bisher nicht verfügbar. Um ein solches Berechnungsverfahren bereitzustellen, wurden auf Basis experimenteller Untersuchungen und Ergebnissen aus CFD-Simulationen vereinfachte strömungstechnische bzw. technisch-mathematische Modelle zur Berechnung der Plansch- und Schleppmomente an Rillen-, Schrägkugel- und Kegelrollenlagern abgeleitet. Diese CoDaC-Modelle (Calculation of Drag and Churning) setzten eine vertikal ausgerichtete Drehachse bzw. rotationssymmetrische Betriebsbedingungen hinsichtlich der Schmierstoffverteilung im Wälzlager voraus. Mit diesen Modellen ist Anwender nun in der Lage die in Wälzlagern resultierenden Plansch- und Schleppverluste in Abhängigkeit der Baugröße und Schmierstoffmenge zu bestimmen.