antriebstechnik 6/2019

FORSCHUNG UND

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG PEER REVIEWED glichen werden. Bei der Berechnung der kinematischen Effekte kommt es zu einer etwas stärkeren Aufweitung des Innenrings bei Mesys, was bei hohen Drehzahlen zu einem Unterschied der TCP Verlagerung von etwa 10 % führt. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK Der vorgestellte gekoppelte Berechnungsansatz für schnelldrehende Wellen-Lager-Systeme ermöglicht die Berechnung des statischen Nachgiebigkeitsverhalten bei beliebigen Lageranordnungen und Vorspannungssituationen unter Berücksichtigung nichtlinearer Lagereigenschaften. Durch die Gleichgewichtsiteration wird es möglich, die Wechselwirkungen der Lager innerhalb des Lagersystems unter Geometrie-, Drehzahl- und Temperatureinfluss zu berechnen. Dabei wird neben den nichtlinearen Lagermodellen eine vollständige FE-Simulation der Geometriebauteile durchgeführt. Dies bildet die Basis für weitergehende Berechnungen des dynamischen Nachgiebigkeitsverhalten. Mit dem Modell wurden vergleichende Berechnungen zweier Spindelsysteme vorgestellt, bei denen der Einfluss von Last, Temperatur, Drehzahl und des Lagersitzes diskutiert wurden. Die Ergebnisse zeigen die Möglichkeiten zur Analyse von Wellen-Lager-Systemen. Der Vergleich der Berechnungsergebnisse zur Berechnungssoftware Mesys bestätigt die Funktion der Berechnungsmethode. Durch den modularen Aufbau wird es möglich verschiedene Lagertypen in das Wellensystem einzubinden. So wurden bereits die Kinematik eines Kegelrollenlagers im Berechnungsprogramm abgebildet. Das Modell wird im zweiten Teil dieses Artikels vorgestellt. Im nächsten Entwicklungsschritt werden weitere Lagergeometrien wie das Zylinderrollenlager, Mehrpunktlager und das Floating-Roller-Ball-Lager eingebunden. Teil 2 dieser Artikelserie lesen Sie demnächst in antriebstechnik. Literaturverzeichnis: [BREC14] Brecher, C.; Falker, J.: Floating Roller Ball Lager – Ein neuartiges Loslagerkonzept für Hochgeschwindigkeitslager. In Brecher, C.; Krüger, J.; Uhlmann, E.; Verl, A.; Klemm, P. (Hrsg.): Effiziente Produktion. (Reihe: Fortschritt-Berichte VDI: Reihe 2, Fertigungstechnik. Bd. 689). Düsseldorf: VDI-Verl., 2014. S. 31–40 [BREC19] Brecher, C.; Fey, M.; Bartelt, A.; Stahl, T.; Hassis, A.: Simulation schnell drehender Welle-Lager-Systeme Teil 2: Berechnungsmodul für Hochgeschwindigkeits-Kegelrollenlager. In: Antriebstechnik. 58. Jg., 2019, Nr. 5., S. o. A. S. [CAO06] Cao, Y.: Modelling of high-speed machine tool spindle systems. Dissertation University of British Columbia, 2006 [CAO07] Cao, Y.; Altintas, Y.: Modeling of spindle-bearing and machine tool systems for virtual simulation of milling operations. In: International Journal of Machine Tools and Manufacture. 47. Jg., 2007, Nr. 9. S. 1342–1350 [DEMU89] deMul, J. M.; Vree, J. M.; Maas, D. A.: Equilibrium and Associated Load Distribution in Ball and Roller Bearings Loaded in Five Degrees of Freedom While Neglecting Friction – Part I: General Theory and Application to Ball Bearings. In: Journal of Tribology. 111. Jg., 1989, Nr. 1. S. 142–148 [HERN00] Hernot, X.; Sartor, M.; Guillot, J.: Calculation of the Stiffness Matrix of Angular Contact Ball Bearings by Using the Analytical Approach. In: Journal of Mechanical Design. 122. Jg., 2000, Nr. 1. S. 83 [HOUP97] Houpert, L.: A Uniform Analytical Approach for Ball and Roller Bearings Calculations. In: Journal of Tribology. 119. Jg., 1997, Nr. 4. S. 851–858 [JONE60] Jones, A. B.: A general theory for elastically constrained ball and radial roller bearings under arbitrary load and speed conditions. In: Journal of Basis Engineering. 82. Jg., 1960, Nr. 2. S. 309–320 [KREI08] Kreis, M.: Zum Eigenverhalten von Motorspindeln unter Betriebsbedingungen. Diss. Technische Universität Darmstadt, 2008 [MESY16] MESYS AG: MESYS Rolling Bearing Calculation. Zürich, 2016. Firmenschrift [SCHA05] Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG: BEARINX®-online Spindelberechnung. Herzogenaurach, 2005. Firmenschrift [SCHA12] Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG: Bearinx®-online Wellenberechnung. Herzogenaurach, 2012. Firmenschrift [TÜLL99] Tüllmann, U.: Das Verhalten axial verspannter, schnelldrehender Schrägkugellager. Diss. RWTH Aachen, 1999 [WECK03] Weck, M.; Brecher, C.; Schulz, A.; Keiser, R.: Stabilitätsanalyse bei der HSC-Bearbeitung. In: wt Werkstatttechnik online. 93. Jg., 2003, Nr. 1. S. 63–68 DIE AUTOREN Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher, Inhaber des Lehrstuhls für Werkzeugmaschinen und Mitglied des Direktoriums des Werkzeug maschinenlabors WZL, RWTH Aachen Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Jens Falker, Gruppenleiter am Werkzeugmaschinenlabor WZL, RWTH Aachen DANKSAGUNG Die Autoren danken der Deutschen Forschungsgesellschaft DFG für die Förderung unter dem Kennzeichen BR2905/50-2 „Radiales Loslager für Hochdrehzahlanwendungen“. Weiterhin danken die Autoren der Firma Mesys für die Bereitstellung ihrer Berechnungssoftware. Dr.-Ing. Marcel Fey, Oberingenieur am Werkzeugmaschinenlabor WZL, RWTH Aachen 72 antriebstechnik 2019/06 www.antriebstechnik.de

SCHWERE MASCHINEN SCHMIERMITTELFREI BETREIBEN MARKTPLATZ Für Einsätze unter Extrembedingungen hat Igus das schmiermittelfreie Zweikomponenten-Lager Iglidur Q2E entwickelt. Der Werkstoff sorgt für Verschleißfestigkeit, während eine harte polymere Schale das Schwerlastlager schützt. Es besteht aus Hochleistungskunststoffen und ist daher schmiermittel- und korrosionsfrei. Der Verzicht auf Schmierung ermöglicht einen wartungsfreien Betrieb der Lagerstellen und verhindert Maschinenausfälle aufgrund von Mangelschmierung. Außerdem können Schmutz und Verunreinigungen nicht mehr an den Lagerstellen anhaften und es gelangen weniger Fette und Öle in die Umwelt. Zwei Werkstoffe in einem gekapselten Aufbau sorgen dafür, dass das Gleitlager mit einem Durchmesser von 20 mm auch Kantenbelastungen von 7 t und mehr standhält. Im Schwenktest wurde ermittelt, dass eine radiale Belastung von 130 MPa möglich ist. www.igus.de VERNETZEN SIE SICH MIT www.antriebstechnik.de digital.antriebstechnik.de www.antriebstechnik.de/facebook www.antriebstechnik.de/twitter www.antriebstechnik.de/linkedin www.antriebstechnik.de/xing BRANDSICHERE, HALOGENFREIE LEITUNGEN Lapp-Kabel erweitert seine Leitungs-Marke Ölflex um zwei Modelle. Die Ölflex Servo 2XSLCH-JB ist halogenfrei, flammwidrig, besteht den Rausgasdichtetest und ist nicht toxisch. Sie ist für Umgebungen konzipiert, in denen sich Personen aufhalten oder Sachwerte gelagert werden. Sie hat eine doppelte Abschirmung, die für hohe elektromagnetische Verträglichkeit sorgt. Es gibt sie in der vieradrigen und der 3+3-adrigen Variante. Bei letzterer besteht der Schutzleiter aus drei Adern, die zwickelfüllend und so symmetrisch zwischen den drei Leistungsadern liegen. Ebenfalls für Brandschutz sorgt die Steuerleitung Ölflex Classic 128 H BK 0,6/1 kV. Sie erfüllt alle Vorschriften zu Flammwidrigkeit, Brandfortleitung, Halogenfreiheit, Korrosivität der Brandgase und Rauchgasdichte. Für EMV-kritische Umgebungen gibt es sie als geschirmte Variante. Diese verzichtet auf einen Innenmantel, wodurch die Leitung dünn, flexibel und leicht zu verlegen ist. www.lappkabel.de IMPRESSUM erscheint 2019 im 58. Jahrgang, ISSN 0722-8546 Redaktion Chefredakteur: Peter Becker B. A., Tel.: 06131/992-210, E-Mail: p.becker@vfmz.de (verantwortlich für den redaktionellen Inhalt) Redakteure: Holger Seybold, Tel.: 06131/992-254, E-Mail: h.seybold@vfmz.de Svenja Stenner, Tel.: 06131/992-302, E-Mail: s.stenner@vfmz.de Redaktionsassistenz: Angelina Haas, Tel.: 06131/992-361, E-Mail: a.haas@vfmz.de, Doris Buchenau, Melanie Lerch, Petra Weidt, Ulla Winter (Redaktionsadresse siehe Verlag) Gestaltung Anette Fröder, Sonja Daniel, Anna Schätzlein, Mario Wüst Chef vom Dienst Dipl.-Ing. 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