Elektrische Modellierung des Zylinderrolle-Laufbahn-Kontakts

Um die Kraft, die auf ein Zylinderrollenlager wirkt, erfassen zu können und das Zylinderrollenlager dafür sensorisch nutzen zu können muss der Zylinder-Laufbahn-Kontakt modelliert werden. Dazu werden bereits angewandte Herangehensweisen aus dem Stand der Forschung verwendet, bei dem die sich in der Kraft ändernde Impedanz des Lagers genutzt wird. Dazu wird die Randzone und die Hertzsche Fläche der einzelnen Wälzkörper des Zylinderrollenlagers definiert. Um die beiden Zonen möglichst geometriegetreu darzustellen, wird auf unterschiedliche Berechnungsmethoden zurückgegriffen. Es wird ein Scheibenmodell genutzt auf dem aufbauend die Einfederung und die Kapazität bestimmt werden. Um die Berechnungsverfahren zu verifizieren, wird die Impedanz an einem Prüflager mithilfe des Lagerprüfstands „Athene“ mit unterschiedlichen Kräften, Temperaturen und Drehzahlen gemessen. Das Prüflager besitzt dabei keine Borde aus Metall, um den reinen Zylinder-Laufbahn- Kontakt elektrisch messen zu können. Dazu wurden im Rahmen der Versuchsvorbereitung Kunststoffborde konstruiert. Die Prüflager unterscheiden sich dabei noch in der Materialauswahl der Wälzkörper. Für die Verifikation werden unterschiedliche Fälle verglichen, um die Ergebnisse aus unterschiedlichen Anzahlen von Scheiben und der Berücksichtigung oder Vernachlässigung der Profilfunktion zu vergleichen. Dabei wird eine grundlegende Abhängigkeit zwischen der Kraft und der Kapazität festgestellt. In gewissen Versuchsfenstern lässt sich bereits eine gute Übereinstimmung des Modells zeigen.