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Maschinenelemente 2 - Elastische Verformung und Flächenpressung

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Maschinenelemente 2

Elastische Verformung und Flächenpressung

Inhaltsverzeichnis

Elastische und auch plastische Verformungen treten infolge einer angreifenden Last an den Kontaktstellen der Wälzkörper auf. Wie sich dies bildlich darstellt, zeigt die nächste Abbildung.

Abplattung beider Körper
Abplattung beider Körper

 

Du siehst den Kontaktbereich bzw. die Kontaktzone zwischen dem Wälzkörper und dem Innenring des Lagers.

Schadensablauf

Durch das gegenseitige Abwälzen entstehen, wie bereits erwähnt, Elastische Verformungen und im sehr ungünstigen Fall auch plastische Verformungen.  

Dabei gilt:

  • Bei Kugeln: Eine Punktberührung wird zur Flächenberührung.
  • Bei Rollen: Eine Linienberührung wird zur Flächenberührung.

Beide Änderungen treten infolge der Abplattung auf. Die Abplattung selbst entsteht, weil sich beide Kontaktpartner aufeinander zu bewegen. 

Da sich der Wälzkörper immer um 360° dreht und unsere(r) betrachtete(r) Punkt/Linie mit jeder Umdrehung erneut belastet wird, spricht man von einer wiederkehrenden Druckbeanspruchung. Daraus folgt:

Merke

Hier klicken zum Ausklappenwiederkehrende Druckbeanspruchung $\rightarrow $ dynamischen Spannungen

Diese können dann zu einer Ermüdung der Kontaktstellen der Kontaktpartner und letztlich zu einer Dauerfestigkeitsschädigung führen.

Merke

Hier klicken zum AusklappenEine Dauerfestigkeitsschädigung bezeichnet man in den meisten Fälllen als Pitting. Pitting beschreibt das Herausbrechen von kleinen Oberflächenteilen. 

Diese kleinen Oberflächenlöcher, sorgen im Betrieb für Geräuschemissionen, weshalb ein Austausch des beschädigten Lagers in fast allen Fällen noch rechtzeitig erfolgen kann. 

Merke

Hier klicken zum AusklappenWieviele Drehungen bzw. Überrollungen ein Wälzlager verträgt, lässt sich aus empirischen Daten ablesen. In Herstellerkatalogen findest du entsprechende Angaben zur Lebensdauer einer Wälzlagers. Darin enthalten sind u. a. die zulässige Kraft.

Für eine manuelle oder computerunterstützte Berechnung werden folgenden Zustände angenommen:

  • Der Werkstoff ist homogen und isotrop.
  • Entstehende Druckflächen sind eben.
  • ausschließlich Normalkräfte an den Druckflächen
  • keine Tangentialkräfte
  • ausschließlich elastische Verformungen
  • Es gilt das Hookesche Gesetz.

Eine Berechnungsmöglichkeit für die Berührung fester elastischer Körper ermöglicht die Hertzsche Theorie.