転がり軸受部品における圧縮残留応力とその寿命に及ぼす影響の計算と実験的研究 (Deutsch: Rechnerische und experimentelle Untersuchung des Einflusses von Druckeigenspannungen in Wälzlagerkomponenten und deren Auswirkung auf die Lebensdauer) - Pabst, Alexander; Tremmel, Stephan; Wartzack, Sandro (Machine design, 2018)
Reibungsreduzierung und Leistungsverdichtung im Antriebsstrang von Fahrzeugen stellen einen aktiven beitrag zur CO2-Reduzierung dar. In der konsequenten Optimierung und Verwendung von reibungsarmen Wälzlagern im Antriebsstrang besteht ein großes Potential zur Effizienzsteigerung. Eine weitere Möglichkeit stellt das Downsizing von Wälzlagern dar. Aus dem Einsatz von kleineren und leichteren Wälzlagern resultieren im Anwendungsfall geringere Verlustleistungen. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass gleichzeitig die Tragfähigkeit des Lagers reduziert wird. Aus diesem Grund ist für eine reibungsreduzierte Ausführung die Steigerung der Ermüdungslebensdauer durch zusätzliche Werkstoff-, Wärmebehandlungs- oder Bearbeitungsmaßnahmen notwendig. Basierend auf diesem Ansatz setzt sich dieser Beitrag mit gezielt eingebrachten Druckeigenspannungen im wälzbeanspruchten Werkstoffbereich von Wälzlagerkomponenten zur Lebensdauersteigerung, am Beispiel von Planetenbolzen, auseinander. Es werden Ergebnisse aus Wälzlagerlebensdauerversuchen unter dem Einfluss von Druckeigenspannungen und den damit verbundenen Lebensdauersteigerungen präsentiert. Begleitend dazu werden die herstellseitig eingebrachten Druckeigenspannungen mit Hilfe einer Variante der Schubspannungsintensitätshypothese und durch Lebensdauermodelle rechnerisch bewertet. Das Ziel ist die Berücksichtigung solcher Eigenspannungen bei der Auslegung von Wälzlagern für unterschiedliche Anwendungsfälle
Keywords: Wälzlager; Druckeigenspannung; Verfestigung; Lebensdauer; Ermüdung