Das Generalized Bearing life Model von SKF.

Bild: SKF

Hundertfache Zuverlässigkeit Realistische Lebensdauerberechnung von Hybridlagern

05.09.2019

Mit dem Generalized Bearing Life Model von SKF lässt sich erstmals die Lebensdauer von Hybridlagern praxisgerecht prognostizieren. Als „realitätsgetreue Theorie“ erleichtert das Berechnungsmodell die anwendungsspezifische Entscheidung zwischen Hybrid- und Stahllagern enorm. Anwender profitieren so von mehr Zuverlässigkeit – beispielsweise in Antrieben oder Kompressoren.

Hybridlager kombinieren gehärtete Stahlringe mit Wälzkörpern aus einer Hochleistungskeramik. Derartige Lager stellten eine äußerst interessante Alternative für besonders herausfordernde Einsatzzwecke dar: Sie übertreffen „herkömmliche“ Lagerdesigns hinsichtlich ihrer Laufeigenschaften, wenn es etwa um hohe Drehzahlen und Temperaturen oder auch schlechte Schmierungsbedingungen geht.

Aufgrund dieser Vorteile finden Hybridlager beispielsweise in Triebwerken und ähnlich anspruchsvollen Aggregaten der Luft- und Raumfahrtindustrie Verwendung. Da sie außerdem über einen hohen elektrischen Widerstand verfügen, sind sie auch für den Einsatz in Elektromotoren von drehzahlvariablen Antrieben sowie für Generatoren besonders geeignet: Dort wirken sie Streuströmen entgegen, die die Oberflächen normaler Stahllager beschädigen können. Auch in ölfreien Kompressoren von Kältemaschinen sind Hybridlager den Stahlvarianten vorzuziehen.

Erstmals realistisch

Bisher war es für Konstrukteure äußerst schwierig, vorherzusagen, ob ein Hybridlager die Leistung eines reinen Stahllagers (Ringe und Wälzkörper aus Stahl) in einer bestimmten Anwendung übertrifft. Ebenso problematisch war die Prognose, ob die Performancevorteile der kostenintensiveren Hybridlager die entsprechend höheren Investitionen auch tatsächlich rechtfertigen. Denn die bis dato verfügbaren Berechnungsmodelle waren kaum imstande, das Verhalten von Hybridlagern in der betrieblichen Praxis realistisch abzubilden.

Um dieses Problem aus der Welt zu schaffen, haben Experten von SKF im Jahr 2012 angefangen, nach einer möglichst „wirklichkeitsgetreuen Theorie“ zu suchen. Das Grundkonzept davon wurde im Rahmen der Hannover Messe 2015 vorgestellt; allerdings lag der Fokus bei dieser Version noch nicht auf der praxisgerechten Berechnung von Hybridlagern. Nun ist es SKF Wissenschaftlern und Ingenieuren aus den Niederlanden, Österreich, Deutschland und Italien gelungen, dies mit dem GBLM zu erreichen.

Längere Lebensdauer

Mit dem Modell ist es jetzt möglich, die Vorteile von Hybridlagern in den verschiedensten Anwendungen genauer zu ermitteln. Beispielsweise kann die Lebensdauer eines Hybridlagers in einer unzureichend geschmierten Pumpenanwendung bis zu acht Mal länger sein als die eines reinen Stahllagers. Bei verunreinigten Schmierstoffen in Schraubenkompressoren können hybride Lösungen sogar bis zu hundertmal länger halten als ihre Äquivalente aus Stahl. Derartiges ließ sich mit den bisherigen Wälzlager-Lebensdauermodellen nicht abbilden; mit dem neuen GBLM hingegen schon.

„Bei der Entwicklung neuer Methoden zur Berechnung der Lagerlebensdauer genießen wir seit je her eine gewisse Vorreiterrolle“, so Guillermo Morales-Espejel, leitender Wissenschaftler im niederländischen Forschungs- und Technologieentwicklungszentrum von SKF. „Mit dem GBLM setzen wir diese Tradition fort, denn es ist ein großer Schritt in der Wälzlager-Theorie: Das Modell versetzt seine Anwender in die Lage, bei der Auswahl von Lagern für eine Vielzahl von Anwendungen viel praxisgerechtere Entscheidungen zu treffen.“

Kunden und Vertragshändler können das GBLM via SKF Bearing Select (www.skfbearingselect.com) anwenden. Damit lassen sich Hybrid-Rillenkugellager und Hybrid-Zylinderrollenlager berechnen. Fortgeschrittene Berechnungsmöglichkeiten für anspruchsvollere Projekte und Anwendungen stehen in weiterführenden SKF Engineering Tools zur Verfügung.

Bildergalerie

  • Ihr neues Lagerlebensdauerberechnungsmodell haben die SKF Wissenschaftler anhand von zahlreichen physischen Tests validiert.

    Bild: SKF

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